CN103225525A

CN103225525A - 一种机械式气动发动机进气门升程连续可调机构

Info

Publication number: CN103225525A
Application number: CN2013100100908A
Authority: CN
Inventors: 虞启辉; 蔡茂林
Original assignee: Beihang University
Current assignee: Beihang University
Priority date: 2013-01-11
Filing date: 2013-01-11
Publication date: 2013-07-31

Abstract

本发明涉及一种机械式气动发动机进气门升程连续可调机构，该机构能够适合气动发动机高压进气的特点，同时可以根据实际的负载情况实现进气门升程的连续无级控制。包括凸轮轴(1)、挺杆(2)、固定导向架(3)、可变摇臂(4)、摇臂支撑点(5)、回位弹簧上盖(6)、回位弹簧(7)、密封圈(8)、双活塞式气门杆(9)以及可变摇臂致动机构。其中可变摇臂致动机构是由丝杆螺母机构实现可变摇臂支撑点的位置变化。本发明的目的是设计一种机械式气动发动机进气门升程连续可调机构，解决当前气动发动机在实际应用过程中的关键问题，从而使气动发动机代替传统内燃机，进而解决当前车用发动机对矿物燃料依赖。

Description

一种机械式气动发动机进气门升程连续可调机构

技术领域：

本发明属于新能源发动机领域，其能源为高压压缩空气，该机构能够适应气动发动机高压进气的需求，同时进气升程可以根据负载的情况压缩空气的进气质量进行连续调节。

背景技术：

能源与环境问题已经成为了当前社会发展所面临的严重问题。据世界2012年能源与消费报告指出，以现在世界对石油的消费速度，当前石油的探明储量只能供应世界54.2年。而且当前随着汽车工业的发展，汽车的拥有量还会不断的增加，这样对石油的需求量还会继续增加。同时使用石油等矿物燃料对环境所造成的污染会越来越严重。这样迫切的需要从根本上解决发动机对石油等矿物燃料的依赖。

气动发动机所利用的能源物质为压缩空气，其在制取过程中只需要利用风能、太阳能、潮汐能等新能源所产生的电能，在压缩空气转化为机械能输出的过程中只是压缩空气膨胀做功的过程，排出的完全是空气。这样在其制取和做功过程中不会产生任何污染物质，进而从根本上解决了当前车用发动机对环境的污染。

由于气动发动机的能源物质是压缩空气，所以其与普通内燃机的工作方式有明显区别。通常为了保证其做功能力，气动发动机的进气压力一般都会保持在3MPa左右，这样适用内燃机常压进气的气门机构就会存在一定的问题。同时要使气动发动机有良好的舒适性和可操作性，这样就必须使其进气有效能能够根据负载进行调节。

发明内容

本专利目的：公开一种机械式气动发动机进气门升程连续可调机构。该机构能够解决高压压缩空气对气门作用力大，从而会导致气门开启关闭不正常以及进气门升程的连续调节的问题。进而彻底解决当前车用发动机对石油等矿物燃料的依赖和对环境的污染。

本发明的技术方案：

气动发动机机构，包括双活塞式气门杆、回位弹簧、凸轮、可变摇臂的直动机构、可变摇臂、气门挺柱。其中，气门杆在设计过程中充分考虑力平衡，尽量利用平衡机构使高压气体对气门杆的作用力平衡；可变摇臂的致动机构设置以可变摇臂轴和可变摇臂连接，并且能够控制改变可变摇臂支撑点的位置，进而实现进气门升程的连续调节。

1)气门杆机构

传统内燃机的气门杆机构是一种类似于蘑菇状的机构，这样在进气气体压力大时，气门杆所受的力很大。基于此对传统气门杆机构进行改进，从特性上保留了其进气量大的特性，改进了气门杆上的力学特性。如图2所示的双活塞式气门杆机构，当高压压缩空气进入平衡腔室内时，作用在上、下活塞的作用力基本可以平衡，这样就消弱了气体对气门杆的作用力，从而减小了回位弹簧(7)的工作阻力，保证了气门在回位弹簧的作用下正常的打开和关闭。

2)可变摇臂的致动机构

可变摇臂致动机构，该机构是一个丝杆螺母机构。丝杠的转动带动螺母的移动，从而使固定在螺母上的可变摇臂轴的位置发生变化。

3)可变摇臂机构

如图3所示可变摇臂机构，该机构摇臂支撑点位置可以在可变摇臂的长条槽中移动。其工作如图4所示连续可变摇臂杆机构，可变摇臂的支撑点位置随着负载的情况进行变化，当负载比较大，需要大的进气量时，支撑点位置向左移动，从而使L_v增大，L_c减小。当负载比较小，需要小的进气量时，支撑点位置向右移动，从而使L_v减小，L_c增大。根据：

\frac{h_{v}}{h_{c}} = \frac{L_{v}}{L_{c}}

可以得到当负载增大时，h_v增大，进而使进气量增加；当负载减小时，h_v减小，进而使进气量减小。

本发明的优点：

本发明针对气动发动机高压气体供给及控制的问题，提出了一种机械式气动发动机进气门升程连续可调机构，该进气门机构不仅适应高压进气的特点，同时还能够根据负载的变化对进气质量进行调节。

附图说明：

图1是本发明气动发动机的结构简图。

1-凸轮轴；2-挺杆；3-固定导向架；4-可变摇臂；

5-摇臂支撑点；6-回位弹簧上盖；7-回位弹簧；

8-密封圈；9-双活塞式气门杆；

图2是本发明中所提及的双活塞气门杆机构原理图。

图3是本发明中所提及的可变摇臂机构的结构简图。

10-可变摇臂；11-摇臂支撑点；

图4是本发明所提及可变摇臂机构的原理图。

Claims

1.一种机械式气动发动机进气门升程连续可调机构，其特征在于：双活塞式气门杆(9)采用双活塞设计，保障在高压气体进入气动发动机时，气门杆受力平衡，进而减小了回位弹簧(7)的工作阻力，使得气门能够正常的开启和关闭；通过调整进气门可变摇臂支撑点的位置实现可变进气门升程的连续可调，这样就可以通过负载的情况对进气量进行连续调节。