CN102619583A - 凸凹轮摇臂式配气机构及配套的内燃机 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种凸凹轮摇臂式配气机构，包括汽缸盖，汽缸盖上设有一个立轴和两个摇臂架；立轴上设有凸凹轮，凸凹轮的顶部设有锥状齿，锥状齿上设有锥状齿轮，锥状齿轮设于横轴上，锥状齿和锥状齿轮的齿数比为2∶1；两个摇臂架分别设于凸凹轮的两个径向位置上，该两个径向的夹角为90度，摇臂架上设有T形摇臂；所述与凸凹轮摇臂式配气机构相配套的内燃机，设有数量与汽缸数相同的凸凹轮摇臂式配气机构，每个配气机构的横轴连接为一体，横轴设于轴架上，横轴通过从动链轮、链条和主动链轮与曲轴连接，从动链轮和主动链轮的齿数相同。本发明结构简单，便于制造；性能可靠，气门关得严开得实；内耗少，效率高，更省油；气门敞开充分，便于进气排气。

Description

凸凹轮摇臂式配气机构及配套的内燃机
技术领域
本发明是一种配气机构及与之配套的内燃机，特别是一种凸凹轮摇臂式配气机构及配套的内燃机。
背景技术
目前的内燃机，仍然沿用着原始的由凸轮和气门弹簧组成的配气机构，该机构由凸轮轴、凸轮、气门弹簧、气门等部件组成。凸轮设于凸轮轴上，凸轮的轮边压在气门的顶部，气门弹簧套在气门上，凸轮轴由曲轴带动，凸轮随凸轮轴而转动，凸轮转动时，凸轮上的凸部和圆周部将交替转到气门的顶端，当凸部转到气门的顶端时，将压迫气门弹簧使气门打开，当圆周部转到气门的顶端时，气门弹簧回位而使气门关闭。
凸轮和气门弹簧是内燃机配气机构中非常重要的两个零件，但也正是这两个零件的存在，使内燃机无法摆脱效率难以提高的困境。提高内燃机的效率有两个重要的途径，一是设法让气门充分敞开，二是尽量减少内燃机的内耗，凸轮和气门弹簧恰恰是在这两个方面阻碍了内燃机效率的提高。先看看凸轮，凸轮通过自身的旋转来控制气门的开关状态，在凸轮的控制下，气门开到了最大，但还没容得气体全部进来或出去，气门马上就关上了，这说明气门敞开不充分，所以导致进气量不足排气不彻底，从而阻碍了内燃机效率的提高；再看看气门弹簧，气门弹簧是套在气门上的，并用30-50公斤的弹力压在气门上，弹力的作用是关闭气门，但弹力却不可避免的阻碍着凸轮去开启气门，迫使凸轮必须用一个大于该弹力的力才能将气门打开，并且随着曲轴转速的提高，凸轮打开气门的力还会增大！凸轮所用的力要由曲轴来承担，曲轴承担的力越大，内燃机内耗就越多，效率自然就难以提高。所以说，要想提高内燃机的效率，就必须摆脱凸轮和气门弹簧的束缚，创造一种新的配气机构及与之配套的内燃机。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有配气机构导致内燃机曲轴负担重效率难提高的缺陷，发明一种无气门弹簧的凸凹轮摇臂式配气机构及配套的内燃机。本技术方案是在现有配气机构的基础上舍其缺点取其优点经过改造创新而完成的。
本发明的目的是按如下的方式来实现的：
所述凸凹轮摇臂式配气机构，包括汽缸盖，汽缸盖内设有进气腔和排气腔，进气腔上设有进气管，排气腔上设有排气管，进气腔和排气腔内各设有一个气门，即一个进气门，一个排气门，气门通过导向管伸出在汽缸盖的顶面；
其特征在于：汽缸盖上设有一个立轴和两个摇臂架；
立轴上设有凸凹轮，凸凹轮的顶部设有锥状齿，锥状齿上设有锥状齿轮，锥状齿轮设于横轴上，锥状齿和锥状齿轮的齿数比为2∶1；
凸凹轮包括凸轮和凹轮，凸轮和凹轮具有相同的半径R，凸轮上设有凸部，凹轮上设有凹部，凸轮和凹轮之间设有环形槽；凸部和凹部在同一径向上以凸凹轮的圆周为对称，即凸凹轮的径向与凸部、圆周和凹部的交点为
Figure BSA00000697260800021
C，且AB＝AC；
两个摇臂架分别设于凸凹轮的两个径向位置上，该两个径向的夹角为90度，摇臂架上设有T形摇臂，T形摇臂包括气门臂、凸轮臂和凹轮臂，三个臂上分别设有气门支点、凸轮触点和凹轮触点，并在凸轮触点和凹轮触点的连线中点上设有摇臂支点；T形摇臂通过摇臂支点设于摇臂架上，使摇臂支点位于与凸凹轮的圆周相切、环形槽的中心点上；气门通过气门支点设置在气门臂上。
所述气门臂的对面设有配重，使其与气门相平衡。
所述气门上设有横向长孔，气门通过横向长孔与气门臂上的气门支点相连接，使气门臂相对于气门有一个横向的活动区间。
所述凸部和凹部两端径向的夹角为90度到130度。
所述与凸凹轮摇臂式配气机构相配套的内燃机，包括缸体箱，缸体箱内并排的设有多个汽缸，该多个汽缸合用一个汽缸盖，在汽缸盖上设有数量与汽缸数相同的凸凹轮摇臂式配气机构和火花塞，每个凸凹轮摇臂式配气机构的横轴连接为一体，缸体箱的两端设有轴架，横轴设于轴架上，横轴的两端设有从动链轮，缸体箱的底部设有曲轴，曲轴的两端设有主动链轮，从动链轮和主动链轮通过链条相连接，从动链轮和主动链轮的齿数相同。
本发明的积极效果如下：
第一.结构简单，便于制造。
本技术方案主要是用凸凹轮上的凹轮替代了气门弹簧，其他的基本不变，所以结构非常简单，便于制造。
第二.性能可靠，气门关得严开得实。
本技术方案是通过凸凹轮的转动来控制气门的开和关，气门什么时候开，什么时候关，开多大，关多大，唯一的取决于凸凹轮所转到的位置。当凸凹轮处于某一个具体位置时，气门就以一个具体的开关状态相对应，这时候的T形摇臂就如同一把门栓牢固地卡住气门，使气门非常稳固的保持着已有的开关状态，这就确保了气门关得严开得实。
第三.内耗少，效率高，更省油。
由于气门上没有了气门弹簧，所以凸凹轮就无须用大力气去打开或关闭气门，由于在T形摇臂上设有配重与气门相平衡，这时从原理上看，凸凹轮就可以完全不用力就能将气门打开或关闭，但实际上由于气门在上下摆动时与导向管间有摩擦力，所以凸凹轮肯定要用一点力去克服摩擦才能打开或关闭气门，但这个力比起气门弹簧所施加的30-50公斤的力，肯定是小得多得多！由于打开和关闭气门用的力非常小，所以就大大减少了内燃机的内耗，从而使内燃机的效率得到很大的提高，使汽车更省油。
第四.气门敞开充分，便于进气排气。
凸凹轮上的凸部和凹部，是关系到内燃机进排气性能的关键部位。由于凸凹轮的直径比现有的凸轮大很多，而凸部和凹部的高度与现有凸轮的高度相同，加上没有了气门弹簧的压力，所以凸部的顶端及凹部的底端就可以做成与凸凹轮的圆周相同心的形式，这样就就能使气门敞开更充分，使进气更充足，排气更彻底，内燃机的效率由此而得到很大的提高。
附图说明
图1是凸凹轮摇臂式配气机构结构图
图2是凸凹轮立体结构图
图3是凸凹轮俯视图
图4是摇臂架位置图
图5是内燃机结构图
图中：1汽缸盖        2进气腔          3排气腔
      4进气管        5排气管          6气门
      7导向管        8立轴            9摇臂架
      10凸凹轮       11锥状齿         12锥状齿轮
      13横轴         14凸轮           15凹轮
      16凸部         17凹部           18环形槽
      19圆周         20T形摇臂        21气门臂
      22凸轮臂       23凹轮臂         24气门支点
      25凸轮触点     26凹轮触点       27摇臂支点
      28配重         29横向长孔       30缸体箱
      31火花塞       31轴架           32从动链轮
      33曲轴         34主动链轮       35链条
具体实施方式
如图1图2图3图4所示，所述凸凹轮摇臂式配气机构，包括汽缸盖1，汽缸盖1内设有进气腔2和排气腔3，进气腔2上设有进气管4，排气腔3上设有排气管5，进气腔2和排气腔3内各设有一个气门6，即一个进气门，一个排气门，气门6通过导向管7伸出在汽缸盖1的顶面；
汽缸盖1上设有一个立轴8和两个摇臂架9(图1中只画出一个摇臂架9，另一个摇臂架9位于立轴8的后面)；
立轴8上设有凸凹轮10，凸凹轮10的顶部设有锥状齿11，锥状齿11上设有锥状齿轮12，锥状齿轮12设于横轴13上，锥状齿12和锥状齿轮11的齿数比为2∶1；
凸凹轮10包括凸轮14和凹轮15，凸轮14和凹轮15具有相同的半径R，凸轮14上设有凸部16，凹轮15上设有凹部17(见图2)，凸轮14和凹轮15之间设有环形槽18；凸部16和凹部17在同一径向上以凸凹轮的圆周19为对称，即凸凹轮的径向与凸部16、圆周19和凹部17的交点为
Figure BSA00000697260800051
C，且AB＝AC(见图3)；
两个摇臂架9分别设于凸凹轮10的两个径向位置上，该两个径向的夹角为90度(见图4)，摇臂架9上设有T形摇臂20，T形摇臂20包括气门臂21、凸轮臂22和凹轮臂23，三个臂上分别设有气门支点24、凸轮触点25和凹轮触点26，并在凸轮触点25和凹轮触点26的连线中点上设有摇臂支点27；T形摇臂20通过摇臂支点27设于摇臂架9上，使摇臂支点27位于与凸凹轮10的圆周相切、环形槽18的中心点上；气门6通过气门支点24设置在气门臂21上。
所述气门臂21的对面设有配重28，使其与气门相平衡。
所述气门6上设有横向长孔29，气门6通过横向长孔29与气门臂21上的气门支点24相连接，使气门臂21相对于气门6有一个横向的活动区间。
所述凸部16和凹部17两端径向的夹角为90度到130度。
如图5所示，所述与凸凹轮摇臂式配气机构相配套的内燃机，包括缸体箱30，缸体箱30内并排的设有多个汽缸，该多个汽缸合用一个汽缸盖1，在汽缸盖1上设有数量与汽缸数相同的凸凹轮摇臂式配气机构和火花塞31，每个凸凹轮摇臂式配气机构的横轴
Figure BSA00000697260800052
连接为一体，缸体箱30的两端设有轴架31，横轴
Figure BSA00000697260800053
设于轴架31上，横轴
Figure BSA00000697260800054
的两端设有从动链轮32，缸体箱30的底部设有曲轴33，曲轴33的两端设有主动链轮34，从动链轮32和主动链轮34通过链条35相连接，从动链轮32和主动链轮34的齿数相同。
本发明的工作原理如下：爆发冲程带动曲轴转动，曲轴通过链轮带动锥状齿轮转动，锥状齿轮带动凸凹轮转动，凸凹轮带动T形摇臂摆动，T形摇臂再带动气门上下摆动，从而实现气门的开启和关闭。由于配气机构包括两个摇臂架，每个摇臂架分别连接进气门和排气门，所以只用一个凸凹轮就能依次带动进气门和排气门。由于进气门和排气门相距90度，且凸凹轮是先转过排气门，然后再转过进气门，所以是先排气，等凸凹轮转过90度后再进气。由于进气和排气都有一个提前开门和滞后关门的情况，所以凸凹轮必须满足提前开门和滞后关门的要求，这就涉及到对凸部和凹部的设计，这方面的问题需要在实施中完善。

Claims (5)

1.一种凸凹轮摇臂式配气机构，包括汽缸盖，汽缸盖内设有进气腔和排气腔，进气腔上设有进气管，排气腔上设有排气管，进气腔和排气腔内各设有一个气门，即一个进气门，一个排气门，气门通过导向管伸出在汽缸盖的顶面；
其特征在于：汽缸盖上设有一个立轴和两个摇臂架；
立轴上设有凸凹轮，凸凹轮的顶部设有锥状齿，锥状齿上设有锥状齿轮，锥状齿轮设于横轴上，锥状齿和锥状齿轮的齿数比为2∶1；
凸凹轮包括凸轮和凹轮，凸轮和凹轮具有相同的半径R，凸轮上设有凸部，凹轮上设有凹部，凸轮和凹轮之间设有环形槽；凸部和凹部在同一径向上以凸凹轮的圆周为对称，即凸凹轮的径向与凸部、圆周和凹部的交点为
Figure FSA00000697260700011
C，且AB＝AC；
两个摇臂架分别设于凸凹轮的两个径向位置上，该两个径向的夹角为90度，摇臂架上设有T形摇臂，T形摇臂包括气门臂、凸轮臂和凹轮臂，三个臂上分别设有气门支点、凸轮触点和凹轮触点，并在凸轮触点和凹轮触点的连线中点上设有摇臂支点；T形摇臂通过摇臂支点设于摇臂架上，使摇臂支点位于与凸凹轮的圆周相切、环形槽的中心点上；气门通过气门支点设置在气门臂上。
2.根据权利要求1所述的凸凹轮摇臂式配气机构，其特征在于：所述气门臂的对面设有配重，使其与气门相平衡。
3.根据权利要求1所述的凸凹轮摇臂式配气机构，其特征在于：所述气门上设有横向长孔，气门通过横向长孔与气门臂上的气门支点相连接，使气门臂相对于气门有一个横向的活动区间。
4.根据权利要求1所述的凸凹轮摇臂式配气机构，其特征在于：所述凸部和凹部两端径向的夹角为90度到130度。
5.一种与权利要求1所述的凸凹轮摇臂式配气机构相配套的内燃机，包括缸体箱，缸体箱内并排的设有多个汽缸，该多个汽缸合用一个汽缸盖，其特征在于：在汽缸盖上设有数量与汽缸数相同的凸凹轮摇臂式配气机构和火花塞，每个凸凹轮摇臂式配气机构的横轴连接为一体，缸体箱的两端设有轴架，横轴设于轴架上，横轴的两端设有从动链轮，缸体箱的底部设有曲轴，曲轴的两端设有主动链轮，从动链轮和主动链轮通过链条相连接，从动链轮和主动链轮的齿数相同。
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