CN105240072B - 一种电磁控制的排气门连接装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电磁控制的排气门连接装置，主要包括由气门杆、气门头、气门套、卡环和气缸体组成的气门装置，由壳体、电磁线圈、弹簧座、弹簧和滑块组成的电磁控制装置。其特点是电磁控制气门的开、闭。本发明通过气门头底端边缘的圆角过渡及其底端的凸起，实现高温废气的快速导向排出及增加气门头的抗冲击强度；通过铝合金气门套实现气门杆的快速散热；通过恒范钢卡环来抑制气门套的膨胀变形；通过气门杆上端的滑块、弹簧及电磁线圈，实现气门开、闭的电磁控制；通过滑块的剖面“干”形设计，实现减重、导向、储杂及安装；通过耐高温、高弹性橡胶材料的缓冲垫圈，缓冲滑块与气门杆间的冲击力。
Description
技术领域
本发明涉及一种电磁控制的排气门连接装置，尤其涉及一种通过气门头底端边缘的圆角过渡及其底端的凸起，实现高温废气的快速导向排出及增加气门头的抗冲击强度；通过铝合金气门套实现气门杆的快速散热；通过恒范钢卡环来抑制气门套的膨胀变形；通过气门杆上端的滑块、弹簧及电磁线圈，实现气门开、闭的电磁控制；通过滑块的剖面“干”形设计，实现减重、导向、储杂及安装；通过耐高温、高弹性橡胶材料的缓冲垫圈，缓冲滑块与气门杆间的冲击力，属于发动机排气门的技术研发领域。
背景技术
发动机排气门的作用是将燃烧后的废气及时排出。但是由于目前大多数排气门装置的结构单一性，造成以下问题：一是现有发动机排气门的控制装置采用机械式，这不仅造成整个系统比较复杂，并且机械结构易损坏；二是部分排气门的排气阻力大，这在一定程度上影响发动机的工作性能。
因此，针对现有排气门控制装置无非机械式，以及在使用中普遍存在的部分排气门的排气阻力大等问题，应从排气门装置的整体结构上进行综合考虑，设计出非机械控制、排气阻力小的一种排气门连接装置。
发明内容
本发明针对现有排气门控制装置无非机械式，以及在使用中普遍存在的部分排气门的排气阻力大等问题，提供了一种可有效解决上述问题的一种电磁控制的排气门连接装置。
本发明的一种电磁控制的排气门连接装置采用以下技术方案：
一种电磁控制的排气门连接装置，主要包括气门装置和电磁控制装置，电磁控制装置安装在气门装置上方，气门装置主要由气门杆、气门头、气门套、卡环和气缸体组成，气门杆和气门头为一体结构，电磁控制装置主要由壳体、电磁线圈、弹簧座、弹簧和滑块组成；所述气门头底端边缘为圆角过渡且其半径为r 2，气门头底端设有凸起，凸起半径为r 1且其为r 1=10 r 2；所述气门杆上端设有内螺纹盲孔；所述气门套安装在气门杆外，气门套由卡环固定在气缸体上，气门套采用铝合金材料；所述卡环采用恒范钢，卡环焊接在气缸体上；所述壳体为中部带通孔隔板的筒形结构，隔板将壳体分为内、外两腔，内腔装有电磁线圈，外腔焊接在气缸体上；所述电磁线圈为带内螺纹通孔的筒形结构；所述弹簧座为带外螺纹的柱体结构，弹簧座通过螺纹连接安装在电磁线圈上；所述弹簧两端分别连接弹簧座底端和滑块顶端；所述滑块设计为剖面为“干”形的结构，滑块底端为外螺纹柱体且其安装在气门杆盲孔内，滑块与气门杆间设有耐高温、高弹性橡胶材料的缓冲垫圈。
本发明在气门头的底端边缘采用半径为r 2的圆角过渡，且在气门头底端设有半径为r 1的凸起，通过这种设计，既可实现高温废气的快速导向排出，又可增加气门头的抗冲击强度。具体为一，高温废气的快速导向排出，即当发动机工作到排气行程且排气门打开时，底端的凸起可引导高温废气流向气门头边缘，防止废气受气门头阻挡而在底端积聚，从而造成燃烧后的废气无法及时排出；如废气无法及时排出，则影响发动机后续进气行程的充气效率，以及在做功行程中因新鲜空气少而造成可燃混合气燃烧不充分，进而造成功率下降、排气中污染物增加。气门头底端边缘的圆角设计则顺应气流的整体流向，使废气几乎无阻挡的快速排出，防止气流流道的结构突变而损耗流体动能，降低废气的排出速率。具体为二，增加气门头的抗冲击强度，因发动机做功后，高温、高压气体排出时的冲击力较大，在气门头底端增加凸起，即相当于在气门头上增加防护层，通过冲击气流作用于凸起，来代替冲击气流直接作用于气门头上，以此增加气门头的抗冲击能力，以及延长气门头的使用寿命。
本发明在气门套的设计中采用铝合金材料，通过这种设计实现气门杆的快速散热，即利用铝合金材料导热性好的特点，将气门杆上的热量快速通过气门套传递到气缸体上，并通过气缸体上水套内的冷却液冷却。
本发明将卡环采用恒范钢来抑制气门套的膨胀变形，因恒范钢为含镍33% ~ 36%的低碳铁镍合金，其膨胀系数相当小，因此可利用其受热膨胀小的特点，并结合双金属效应，来抑制气门套的膨胀变形，并防止气门杆在气门套内卡塞。
本发明在气门杆的上端设有滑块、弹簧及电磁线圈，通过这种设计实现气门开、闭的电磁控制，即通过电磁线圈的通、断电，来实现电磁线圈的有、无磁力，利用磁力对滑块的吸引作用，以此克服弹簧力来实现滑块的上、下移动，进而带动气门杆实现气门的闭、开。具体为当需要气门关闭时，此时只需将电磁线圈通电，此时电磁线圈有磁力并克服弹簧力、压缩弹簧并吸引滑块上移，气门杆在滑块的带动下使气门头贴合气缸体，实现气门的关闭；而当需要气门打开时，只需对电磁线圈断电，因电磁线圈无磁力且无法吸引滑块，滑块则在压缩弹簧的作用下向下移动，带动气门杆并使气门头离开气缸体，实现气门的开启。
本发明将滑块设计为剖面为“干”形的结构，通过这种设计既可在保证其整体刚度的基础上降低滑块的质量，又可便于滑块的导向、杂渣的暂存及滑块安装。具体为一，在本设计中，因为滑块只起到磁力的动力传递作用，因此可在其上去除部分材料以降低整体结构的重量；而在去除材料时将其设计成“干”形，可形成类似“工”字梁结构，保证其刚度，从而整体上实现滑块在满足工作要求下实现轻量化设计。具体为二，便于滑块的导向、杂渣的暂存及滑块安装，即滑块去除材料后，其上、中端的突出部相当于导向块，实现滑块的运动导向；而滑块上、中端间的凹槽，可起到杂渣暂存的作用，防止杂渣如磨屑存于气门杆和气门套间，造成加速气门套和气门杆的运动磨损；而滑块下端设有的外螺纹柱体，可方便滑块的安装固定。
本发明在滑块与气门杆间设有耐高温、高弹性橡胶材料的缓冲垫圈，以此来缓冲滑块与气门杆间的冲击力，即通过缓冲垫圈的弹性变形将冲击力的动能以弹性势能及热能的形式消耗，以此消除冲击力对滑块或气门杆的作用，从而延长滑块和气门杆的使用寿命。
本发明的有益效果是：通过气门头底端边缘的圆角过渡及其底端的凸起，实现高温废气的快速导向排出及增加气门头的抗冲击强度；通过铝合金气门套实现气门杆的快速散热；通过恒范钢卡环来抑制气门套的膨胀变形；通过气门杆上端的滑块、弹簧及电磁线圈，实现气门开、闭的电磁控制；通过滑块的剖面“干”形设计，实现减重、导向、储杂及安装；通过耐高温、高弹性橡胶材料的缓冲垫圈，缓冲滑块与气门杆间的冲击力。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明气门装置的局部放大示意图。
图3是本发明电磁控制装置的局部放大示意图。
图4是本发明气门关闭时的整体结构示意图。
其中：1、凸起，2、气门头，3、气缸体，4、气门杆，5、气门套，6、卡环，7、壳体，8、电磁线圈，9、弹簧座，10、弹簧，11、滑块，12、缓冲垫圈，13、外螺纹柱体。
具体实施方式
实施例：
如图1所示，本发明的一种电磁控制的排气门连接装置，主要包括气门装置和电磁控制装置，电磁控制装置安装在气门装置上方，气门装置主要由气门杆4、气门头2、气门套5、卡环6和气缸体3组成，气门杆4和气门头2为一体结构，气门杆4上端设有内螺纹盲孔，电磁控制装置主要由壳体7、电磁线圈8、弹簧座9、弹簧10和滑块11组成。
气门套5安装在气门杆4外，气门套5由卡环6固定在气缸体3上。气门套5采用铝合金材料，工作时，这种设计实现气门杆4的快速散热，即利用铝合金材料导热性好的特点，将气门杆4上的热量快速通过气门套5传递到气缸体3上，并通过气缸体3上水套内的冷却液冷却。
卡环6焊接在气缸体3上，卡环6采用恒范钢。工作时，采用恒范钢的卡环6来抑制气门套5的膨胀变形，因恒范钢为含镍33% ~ 36%的低碳铁镍合金，其膨胀系数相当小，因此可利用其受热膨胀小的特点，并结合双金属效应，来抑制气门套5的膨胀变形，并防止气门杆4在气门套5内卡塞。
结合图2所示，气门头2底端边缘为圆角过渡且其半径为r 2，气门头2底端设有凸起1，凸起1半径为r 1且其为r 1=10 r 2，工作时，这种结构设计，既可实现高温废气的快速导向排出，又可增加气门头2的抗冲击强度。具体为一，高温废气的快速导向排出，即当发动机工作到排气行程且排气门打开时，底端的凸起1可引导高温废气流向气门头2边缘，防止废气受气门头2阻挡而在底端积聚，从而造成燃烧后的废气无法及时排出；如废气无法及时排出，则影响发动机后续进气行程的充气效率，以及在做功行程中因新鲜空气少而造成可燃混合气燃烧不充分，进而造成功率下降、排气中污染物增加。气门头2底端边缘的圆角设计则顺应气流的整体流向，使废气几乎无阻挡的快速排出，防止气流流道的结构突变而损耗流体动能，降低废气的排出速率。具体为二，增加气门头2的抗冲击强度，因发动机做功后，高温、高压气体排出时的冲击力较大，在气门头2底端增加凸起1，即相当于在气门头2上增加防护层，通过冲击气流作用于凸起1，来代替冲击气流直接作用于气门头2上，以此增加气门头2的抗冲击能力，以及延长气门头2的使用寿命。
结合图3、图4所示，壳体7为中部带通孔隔板的筒形结构，隔板将壳体7分为内、外两腔，内腔装有电磁线圈8，外腔焊接在气缸体3上；电磁线圈8为带内螺纹通孔的筒形结构；弹簧座9为带外螺纹的柱体结构，弹簧座9通过螺纹连接安装在电磁线圈8上；弹簧10两端分别连接弹簧座9底端和滑块11顶端。
在气门杆4的上端设有滑块11、弹簧10及电磁线圈8，工作时，这种结构设计实现气门开、闭的电磁控制，即通过电磁线圈8的通、断电，来实现电磁线圈8的有、无磁力，利用磁力对滑块11的吸引作用，以此克服弹簧10力来实现滑块11的上、下移动，进而带动气门杆4实现气门的闭、开。具体为当需要气门关闭时，此时只需将电磁线圈8通电，此时电磁线圈8有磁力并克服弹簧10力、压缩弹簧10并吸引滑块11上移，气门杆4在滑块11的带动下使气门头2贴合气缸体3，实现气门的关闭；而当需要气门打开时，只需对电磁线圈8断电，因电磁线圈8无磁力且无法吸引滑块11，滑块11则在压缩弹簧10的作用下向下移动，带动气门杆4并使气门头2离开气缸体3，实现气门的开启。
滑块11设计为剖面为“干”形的结构，滑块11底端为外螺纹柱体13且其安装在气门杆4盲孔内。将滑块11设计为剖面为“干”形的结构，工作时，这种结构设计既可在保证其整体刚度的基础上降低滑块11的质量，又可便于滑块11的导向、杂渣的暂存及滑块11安装。具体为一，在本设计中，因为滑块11只起到磁力的动力传递作用，因此可在其上去除部分材料以降低整体结构的重量；而在去除材料时将其设计成“干”形，可形成类似“工”字梁结构，保证其刚度，从而整体上实现滑块11在满足工作要求下实现轻量化设计。具体为二，便于滑块11的导向、杂渣的暂存及滑块11安装，即滑块11去除材料后，其上、中端的突出部相当于导向块，实现滑块11的运动导向；而滑块11上、中端间的凹槽，可起到杂渣暂存的作用，防止杂渣如磨屑存于气门杆4和气门套5间，造成加速气门套5和气门杆4的运动磨损；而滑块11下端设有的外螺纹柱体13，可方便滑块11的安装固定。
滑块11与气门杆4间设有耐高温、高弹性橡胶材料的缓冲垫圈12，以此来缓冲滑块11与气门杆4间的冲击力，即通过缓冲垫圈12的弹性变形将冲击力的动能以弹性势能及热能的形式消耗，以此消除冲击力对滑块11或气门杆4的作用，从而延长滑块11和气门杆4的使用寿命。
Claims (1)
1. 一种电磁控制的排气门连接装置，主要包括气门装置和电磁控制装置，电磁控制装置安装在气门装置上方，气门装置主要由气门杆、气门头、气门套、卡环和气缸体组成，气门杆和气门头为一体结构，电磁控制装置主要由壳体、电磁线圈、弹簧座、弹簧和滑块组成；其特征在于：所述气门头底端边缘为圆角过渡且其半径为r 2，气门头底端设有凸起，凸起半径为r 1且其为r 1=10 r 2；所述气门杆上端设有内螺纹盲孔；所述气门套安装在气门杆外，气门套由卡环固定在气缸体上，气门套采用铝合金材料；所述卡环采用恒范钢，卡环焊接在气缸体上；所述壳体为中部带通孔隔板的筒形结构，隔板将壳体分为内、外两腔，内腔装有电磁线圈，外腔焊接在气缸体上；所述电磁线圈为带内螺纹通孔的筒形结构；所述弹簧座为带外螺纹的柱体结构，弹簧座通过螺纹连接安装在电磁线圈上；所述弹簧两端分别连接弹簧座底端和滑块顶端；所述滑块设计为剖面为“干”形的结构，滑块底端为外螺纹柱体且其安装在气门杆盲孔内，滑块与气门杆间设有耐高温、高弹性橡胶材料的缓冲垫圈。
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