CN105134415A - 气体发动机的机械式燃气进缸控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了气体发动机的机械式燃气进缸控制装置，包括燃气阀和压杆机构，燃气阀安装在发动机的气缸盖上，燃气阀与气缸盖之间在竖向还具有导程空间，燃气阀包括阀体和阀杆，阀体的顶部具有阀肩，阀体内具有竖向开设且上下贯通的阀腔，阀腔的下端为燃气腔，燃气腔与导程空间的上部相连通，导程空间的下部与发动机的气缸相连通，阀体侧面还开设有与燃气腔相连通的燃气通道，燃气通道与外部燃气相连通，阀杆竖向插装在阀腔内，阀杆的底部具有自上而下逐渐膨大的阀杆头，阀杆头端头位于导程空间内。该控制装置能够单独控制燃气的进入，避免进气箱内存在可燃混合气回火爆燃的风险，发动机输出功率得到最大限度的提升、动态响应性好、燃气消耗率低。

Description

气体发动机的机械式燃气进缸控制装置

技术领域

本发明涉及一种气体发动机的设备，具体是指气体发动机的机械式燃气进缸控制装置。

背景技术

现有的气体发动机燃气与空气的混合一般都在机外进行，可燃混合气经发动机的进气箱到各缸进气道，在进缸定时控制机构的控制下，进入气缸，如图1所示。

现有的气体发动机的可燃混合气进缸定时控制机构是通过如下技术方案来实现的：发动机运行时，凸轮转动，在凸轮升程阶段，各弹簧受压，顶杆沿凸轮形线轨迹向上运动，摇臂绕转轴转动下压阀桥，阀桥下压气阀，气阀与阀座分离，使可燃混合气进入气缸。在凸轮回程阶段，在弹簧力的作用下气阀关闭，可燃混合气停止进入气缸，阀桥、摇臂、顶杆恢复原位。就这样，周而复始，凸轮每转动一圈，气阀都能按照预定的转角开启和关闭，可燃混合气定时进缸。

现有的气体发动机的可燃混合气进缸定时控制机构存在问题是进气箱内始终充满燃气与空气的可燃混合气，经常发生回火爆燃安全性差、发动机输出功率受限制、动态响应性差、燃气消耗率高。

发明内容

本发明的目的是提供气体发动机的机械式燃气进缸控制装置，该控制装置能够单独控制燃气的进入，避免进气箱内存在可燃混合气回火爆燃的风险，发动机输出功率得到最大限度的提升、动态响应性好、燃气消耗率低。

本发明的这一目的是通过如下技术方案来实现的：气体发动机的机械式燃气进缸控制装置，其特征在于：所述控制装置包括燃气阀和压杆机构，所述燃气阀安装在发动机的气缸盖上，燃气阀与气缸盖之间在竖向还具有导程空间，燃气阀包括阀体和阀杆，阀体的顶部具有阀肩，阀体内具有竖向开设且上下贯通的阀腔，阀腔的下端为燃气腔，燃气腔与导程空间的上部相连通，导程空间的下部与发动机的气缸相连通，所述阀体侧面还开设有与燃气腔相连通的燃气通道，燃气通道与外部燃气相连通，所述阀杆竖向插装在所述阀腔内，阀杆的底部具有自上而下逐渐膨大的阀杆头，阀杆头端头的截面尺寸大于燃气腔的截面尺寸，并且小于导程空间的截面尺寸，阀杆头端头位于所述导程空间内，所述的压杆机构与阀杆相连接，并且能够带动阀杆沿阀腔上下移动，所述阀杆在上下移动过程中通过阀杆头端头与燃气腔所处的位置来对燃气腔进行导通或关闭，控制燃气阀是否导通，从而对进入发动机气缸内的燃气进行控制。

本发明的控制装置能够单独控制燃气的进入，气缸的进气箱内只有空气存在，没有空气与燃气混合的可燃混合气，从而避免进气箱内存在可燃混合气回火爆燃的风险，也使得发动机输出功率得到最大限度的提升、动态响应性好、燃气消耗率低。

本发明中，所述压杆机构为凸轮式压杆机构，压杆机构包括凸肩转轴、连接杆、传动转轴、凸轮、凸轮转轴、摇臂和摇臂转轴，所述的凸肩转轴安装在发动机气缸的凸肩上，凸肩与发动机的进气摇臂相联动，通过进气摇臂驱动，所述摇臂通过摇臂转轴铰接在阀肩上，摇臂与阀杆的顶端固定相连接，所述凸轮位于摇臂的上方，并且凸轮在向下转动时能够触压摇臂，凸轮通过凸轮转轴铰接在阀肩上，并且凸轮还通过所述的传动转轴与连接杆的一端相铰接，连接杆的另一端与所述的凸肩转轴相铰接，所述压杆机构在发动机进气摇臂带动下运动，在凸轮升程阶段，凸轮绕凸轮转轴转动下压所述摇臂，通过摇臂带动阀杆移动，在凸轮回程阶段，凸轮绕凸轮转轴反向转动，解除对摇臂的下压作用。

本发明中，阀杆的顶端固定设置有顶头，所述摇臂与阀杆相连接的一端竖向插装有调节球头销，调节球头销的球头嵌装在所述顶头内。

本发明中，所述阀腔为变截面的阶梯腔，阀腔的上端为弹簧腔，阀腔的中段为导筒腔，弹簧腔与燃气腔的尺寸均大于导筒腔的尺寸，所述导筒腔内固定插装有中空的导筒，导筒套装所述阀杆，导筒的上端具有颈部，颈部伸入到弹簧腔内，所述弹簧腔内置有弹簧，所述阀杆的顶部固定套装有弹簧帽，导筒的颈部固定套装有环形的压板，所述弹簧套装在阀杆位于弹簧帽与压板之间的杆段，弹簧的上下两端分别与弹簧帽和压板相抵触。

本发明中，所述的弹簧腔、导筒腔、燃气腔与导程空间均为圆柱形腔，所述的导筒为圆环形筒体，导筒环套有密封圈。

本发明中，所述阀杆的顶部通过锁夹与弹簧帽固定相套接，锁夹固定套装所述阀杆的顶部，弹簧帽固定套装锁夹。

本发明中，所述导筒的中段还内置有环形的厚垫圈，所述厚垫圈中部开设有内油气通道，所述导筒与内油气通道相对应位置处开设有与内油气通道相连通的外油气通道，所述的内油气通道和外油气通道构成油气收集腔，用于汇集沿阀杆轴向少量泄露的润滑油和燃气，所述阀体与外油气通道相对应位置处开设有与外油气通道相连通的油气引出通道，用于将油气收集腔收集的油气引出。

本发明中，所述厚垫圈的上方和下方均设置有密封圈。

本发明中，所述阀体的上部还设有回油通道，所述回油通道与所述的弹簧腔相连通，回油通道用于将弹簧腔内积存的润滑油排出。

本发明中，所述燃气阀插装在发动机的气缸盖上，燃气阀与气缸盖之间还设置有密封圈，对导程空间起密闭作用，所述气缸盖上插装有燃气导管，燃气导管的上端与燃气腔相连通，燃气导管的下端伸入气缸内，与气缸相连通。

与现有技术相比，本发明的控制装置能够单独控制燃气的进入，燃气直接进入到气缸的进气道内，无需在进气箱内与空气混合后再进入进气道内，使得进气箱内不存在空气与燃气混合的的可燃混合气，从而避免进气箱内存在可燃混合气回火爆燃的风险，也使得发动机输出功率得到最大限度的提升、动态响应性好、燃气消耗率低。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明；

图1是现有技术中气体发动机的可燃混合气进缸定时控制机构；

图2是本发明机械式燃气进缸控制装置安装在气体发动机气缸上的使用状态参考图，此时燃气阀处于关闭状态，弹簧处于初步压缩的预紧状态；

图3是本发明机械式燃气进缸控制装置的局部结构装配图，显示燃气阀中各部件的连接关系和位置关系；

图4是图3的A向放大图；

图5是本发明机械式燃气进缸控制装置的局部结构装配图，显示压杆机构中各部件的连接关系和位置关系。

附图标记说明

1、进气箱；2、气缸；21、进气道；3、气缸盖；31、燃气导管；

4、进气摇臂；41、凸肩；5、顶杆；6、进气凸轮；7、燃气阀；

71、阀体；711、弹簧腔；712、燃气腔；713、燃气通道；714、回油通道；

715、油气引出通道；72、阀杆；721、阀杆头；73、阀肩；74、导筒；

741、外油气通道；75、厚垫圈；751、内油气通道；8、压杆机构；

81、摇臂；811、摇臂转轴；82、凸轮；821、凸轮转轴；83、传动转轴；

84、连接杆；85、凸肩转轴；9、弹簧；10、弹簧帽；11、锁夹；

12、顶头；13、调节球头销；14、压板；15、导程空间；

具体实施方式

如图2至图5所示的气体发动机的机械式燃气进缸控制装置，控制装置包括燃气阀7和压杆机构8，燃气阀7插装在发动机的气缸盖3上，燃气阀7插装在气缸盖3后与气缸盖3之间在竖向还具有导程空间15，导程空间15为圆柱形空腔，燃气阀7与气缸盖3之间还设置有密封圈，对导程空间15起到密闭作用。

燃气阀7包括阀体71和阀杆72，阀体71的顶部具有阀肩73，阀体71内具有竖向开设且上下贯通的阀腔，燃气阀7的阀腔为两端大、中间小的变截面的阶梯腔，阀腔的上端为弹簧腔711，阀腔的中段为导筒腔，阀腔的下端为燃气腔712，弹簧腔711、导筒腔与燃气腔712均为圆柱形腔，弹簧腔711与燃气腔712的截面尺寸均大于导筒腔的截面尺寸。

燃气阀7的燃气腔712与导程空间15的上部相连通，导程空间15的下部与发动机的气缸2相连通，具体通过插装在气缸盖3上的燃气导管31与气缸2相连通，即燃气导管31的上端与导程空间15相连通，燃气导管31的下端伸入气缸2的进气道21内，与气缸2相连通，阀体71侧面还斜向开设有与燃气腔712相连通的燃气通道713，燃气通道713与外部燃气相连通，通过燃气通道713输入燃气，并且与来自进气箱的空气混合，在发动机的气缸2内形成空气与燃气的混合气体。

阀杆72竖向插装在阀腔内，阀杆72的两端均从阀腔伸出，阀杆72的底部具有自上而下逐渐膨大的阀杆头721，阀杆头721的端头为圆形，阀杆头721端头的截面尺寸大于燃气腔712的截面尺寸，并且小于导程空间15的截面尺寸，阀杆头721的部分位于燃气腔712内，阀杆头721端头位于导程空间15内，压杆机构8与阀杆72相连接，并且能够带动阀杆72沿阀腔上下移动，阀杆头721通过截面尺寸大于燃气腔712截面尺寸的端头与燃气腔712所处的位置来对燃气腔712的导通或关闭进行控制，控制燃气阀7是否导通，从而对进入发动机气缸2内的燃气进行控制。

本实施例通过膨大的阀杆头端头截面尺寸大于燃气腔712的截面尺寸，并且阀杆头端头可以在导程空间15内移动，来控制燃气阀7是否导通，也即是控制燃气通道713和气缸2是否能够导通，燃气通道713和气缸2导通是指燃气通道713、燃气腔712、导程空间15和气缸2依次相导通，这些部件中，只要通过阀杆头端头关闭燃气腔712，即关闭了燃气阀7，也就截断了燃气腔712与导程空间15的连通，则燃气就无法进入气缸2，从而对进入发动机气缸2内的燃气进行控制。使得燃气和空气分别单独进入气缸2的进气道21内，气缸的进气箱1内只有空气存在，没有空气与燃气混合的可燃混合气，避免进气箱1内存在可燃混合气回火爆燃的风险，保证发动机能够安全、可靠、正常的运行。

本实施例中，燃气阀7插装在发动机的气缸盖3上，可以直接通过部件的尺寸配合来直接插装，也可以在插装后通过连接件将两者连接起来，插装后所形成的导程空间15，的竖向距离需要保证阀杆头721能够向下移动的距离，并且当阀杆头721向下移动脱离对燃气腔712的关闭作用时，导程空间15与燃气阀7相导通，导程空间15的具体竖向深度可根据实际情况而定。

本实施例中的压杆机构8为凸轮式压杆机构，压杆机构8包括凸肩转轴85、连接杆84、传动转轴83、凸轮82、凸轮转轴821、摇臂81和摇臂转轴811，凸肩转轴85安装在发动机气缸2的凸肩41上，凸肩41与发动机的进气摇臂4相联动，通过进气摇臂4驱动，摇臂81通过摇臂转轴811铰接在阀肩73上，摇臂81与阀杆72的顶端固定相连接，具体连接结构为阀杆72的顶端固定设置有顶头12，摇臂81与阀杆72相连接的一端竖向插装有调节球头销13，调节球头销13的球头嵌装在顶头12内。

凸轮82位于摇臂81的上方，并且凸轮82在向下转动时能够触压摇臂81，凸轮82通过凸轮转轴821铰接在阀肩73上，并且凸轮82还通过传动转轴83与连接杆84的一端相铰接，连接杆84的另一端与凸肩转轴85相铰接。

压杆机构8在发动机进气摇臂4带动下运动，在凸轮82升程阶段，凸轮82绕凸轮转轴821转动下压摇臂81，通过摇臂81带动阀杆72移动，在凸轮82回程阶段，凸轮82绕凸轮转轴821反向转动，解除对摇臂81的下压作用。

本实施例中，导筒腔内固定插装有中空的导筒74，导筒74为圆环形筒体，导筒74环套有密封圈，导筒74套装阀杆72，导筒74的上端具有颈部，颈部伸入到弹簧腔711内，弹簧腔711内置有弹簧9，阀杆72的顶部固定套装有弹簧帽10，具体连接结构为阀杆72的顶部通过锁夹11与弹簧帽10固定相套接，锁夹11固定套装阀杆72的顶部，弹簧帽10固定套装锁夹11，导筒74的颈部固定套装有环形的压板14，弹簧9套装在阀杆72位于弹簧帽10与压板14之间的杆段，弹簧9的上下两端分别与弹簧帽10和压板14相抵触。

导筒74的中段还内置有环形的厚垫圈75，厚垫圈75的上方和下方均设置有密封圈，厚垫圈75中部开设有内油气通道751，导筒74与内油气通道751相对应位置处开设有与内油气通道751相连通的外油气通道741，内油气通道751和外油气通道741构成油气收集腔，用于汇集沿阀杆72轴向少量泄露的润滑油和燃气，阀体71与外油气通道741相对应位置处开设有与外油气通道741相连通的油气引出通道715，用于将油气收集腔收集的油气引出。

本实施例中，阀体71的上部还设有回油通道714，回油通道714与弹簧腔711相连通，回油通道714用于将弹簧腔711内积存的润滑油排出。

本发明的工作过程和工作原理如下：

控制装置能够带动凸轮82转动，在凸轮升程阶段，凸轮82绕凸轮转轴转动下压摇臂81，通过摇臂81带动阀杆72向下移动，阀杆头721脱离对燃气阀7的关闭，阀杆头721的端头移动到导程空间15内，使燃气阀7开启，燃气腔712与导程空间15相连通，燃气经燃气通道713、燃气腔712、导程空间15和燃气导管31后进入气缸2的进气道21，在进气道21内与来自进气箱1的空气混合，形成可燃混合气后进入气缸2内，该过程中阀杆72向下移动时同步带动弹簧帽10向下移动，弹簧帽10在移动时压缩弹簧9，使得弹簧9积蓄弹性势能。

凸轮回程阶段，凸轮82绕凸轮转轴反向转动，解除对摇臂81的下压作用，此时弹簧9释放弹性势能，带动弹簧帽10向上移动，从而同步带动阀杆72向上移动，通过膨大的阀杆头721端头关闭燃气阀7，截断了燃气腔712与导程空间15的连通，使得燃气无法进入气缸2内。

本发明的上述实施例并不是对本发明保护范围的限定，本发明的实施方式不限于此，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，对本发明上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.气体发动机的机械式燃气进缸控制装置，其特征在于：所述控制装置包括燃气阀和压杆机构，所述燃气阀安装在发动机的气缸盖上，燃气阀与气缸盖之间在竖向还具有导程空间，燃气阀包括阀体和阀杆，阀体的顶部具有阀肩，阀体内具有竖向开设且上下贯通的阀腔，阀腔的下端为燃气腔，燃气腔与导程空间的上部相连通，导程空间的下部与发动机的气缸相连通，所述阀体侧面还开设有与燃气腔相连通的燃气通道，燃气通道与外部燃气相连通，所述阀杆竖向插装在所述阀腔内，阀杆的底部具有自上而下逐渐膨大的阀杆头，阀杆头端头的截面尺寸大于燃气腔的截面尺寸，并且小于导程空间的截面尺寸，阀杆头端头位于所述导程空间内，所述的压杆机构与阀杆相连接，并且能够带动阀杆沿阀腔上下移动，所述阀杆在上下移动过程中通过阀杆头端头与燃气腔所处的位置来对燃气腔进行导通或关闭，控制燃气阀是否导通，从而对进入发动机气缸内的燃气进行控制。

2.根据权利要求1所述的气体发动机的机械式燃气进缸控制装置，其特征在于：所述压杆机构为凸轮式压杆机构，压杆机构包括凸肩转轴、连接杆、传动转轴、凸轮、凸轮转轴、摇臂和摇臂转轴，所述的凸肩转轴安装在发动机气缸的凸肩上，凸肩与发动机的进气摇臂相联动，通过进气摇臂驱动，所述摇臂通过摇臂转轴铰接在阀肩上，摇臂与阀杆的顶端固定相连接，所述凸轮位于摇臂的上方，并且凸轮在向下转动时能够触压摇臂，凸轮通过凸轮转轴铰接在阀肩上，并且凸轮还通过所述的传动转轴与连接杆的一端相铰接，连接杆的另一端与所述的凸肩转轴相铰接，所述压杆机构在发动机进气摇臂带动下运动，在凸轮升程阶段，凸轮绕凸轮转轴转动下压所述摇臂，通过摇臂带动阀杆移动，在凸轮回程阶段，凸轮绕凸轮转轴反向转动，解除对摇臂的下压作用。

3.根据权利要求2所述的气体发动机的机械式燃气进缸控制装置，其特征在于：阀杆的顶端固定设置有顶头，所述摇臂与阀杆相连接的一端竖向插装有调节球头销，调节球头销的球头嵌装在所述顶头内。

4.根据权利要求2所述的气体发动机的机械式燃气进缸控制装置，其特征在于：所述阀腔为变截面的阶梯腔，阀腔的上端为弹簧腔，阀腔的中段为导筒腔，弹簧腔与燃气腔的尺寸均大于导筒腔的尺寸，所述导筒腔内固定插装有中空的导筒，导筒套装所述阀杆，导筒的上端具有颈部，颈部伸入到弹簧腔内，所述弹簧腔内置有弹簧，所述阀杆的顶部固定套装有弹簧帽，导筒的颈部固定套装有环形的压板，所述弹簧套装在阀杆位于弹簧帽与压板之间的杆段，弹簧的上下两端分别与弹簧帽和压板相抵触。

5.根据权利要求4所述的气体发动机的机械式燃气进缸控制装置，其特征在于：所述的弹簧腔、导筒腔、燃气腔与导程空间均为圆柱形腔，所述的导筒为圆环形筒体，导筒环套有密封圈。

6.根据权利要求4所述的气体发动机的机械式燃气进缸控制装置，其特征在于：所述阀杆的顶部通过锁夹与弹簧帽固定相套接，锁夹固定套装所述阀杆的顶部，弹簧帽固定套装锁夹。

7.根据权利要求5所述的气体发动机的机械式燃气进缸控制装置，其特征在于：所述导筒的中段还内置有环形的厚垫圈，所述厚垫圈中部开设有内油气通道，所述导筒与内油气通道相对应位置处开设有与内油气通道相连通的外油气通道，所述的内油气通道和外油气通道构成油气收集腔，用于汇集沿阀杆轴向少量泄露的润滑油和燃气，所述阀体与外油气通道相对应位置处开设有与外油气通道相连通的油气引出通道，用于将油气收集腔收集的油气引出。

8.根据权利要求7所述的气体发动机的机械式燃气进缸控制装置，其特征在于：所述厚垫圈的上方和下方均设置有密封圈。

9.根据权利要求5所述的气体发动机的机械式燃气进缸控制装置，其特征在于：所述阀体的上部还设有回油通道，所述回油通道与所述的弹簧腔相连通，回油通道用于将弹簧腔内积存的润滑油排出。

10.根据权利要求1至9任一项所述的气体发动机的机械式燃气进缸控制装置，其特征在于：所述燃气阀插装在发动机的气缸盖上，燃气阀与气缸盖之间还设置有密封圈，对导程空间起密闭作用，所述气缸盖上插装有燃气导管，燃气导管的上端与燃气腔相连通，燃气导管的下端伸入气缸内，与气缸相连通。