CN107269387B - 一种单气门四冲程内燃机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种单气门四冲程内燃机，包括活塞、气缸、喷油器、气缸盖和气门；所述气缸与气缸盖固定连接，所述气缸盖内设有气体流通通道；所述气体流通通道由相互连通的进气道、排气道和冷却气道；所述进气道内设有进气阀，所述排气道内设排气阀，所述冷却气道内设有冷却阀；所述气缸内安装往复运动的活塞；所述气门安装在气缸盖内，且与活塞同轴；所述气门上设有若干第一通孔；若干所述喷油器安装在所述气缸盖内，当气门通过往复运动阻断所述气缸内部和气体流通通道时，若干所述喷油器与若干第一通孔密封配合，且一一对应。本发明可减小气门质量和往复惯性力，可使油气混合更加均匀，燃料燃烧更加充分，燃油经济性和有害物排放性得到改善。

Description

一种单气门四冲程内燃机
技术领域
本发明涉及内燃机技术领域，特别涉及一种单气门四冲程内燃机。
背景技术
一直以来，人们对提高内燃机的热效率，减少燃油消耗和污染物排放，提出了各种各样的改进方法。
为了尽可能增加进气和减小进排气阻力，内燃机通常采用多气门配气机构。但多气门配气机构结构复杂、故障率高、制造成本增加、维修不方便，而且效果还不够理想。在已有的单气门发动机或单气门配气机构中，如专利申请号201610426170.5，一种单气门发动机，虽然增加气门和气道的直径可以提高进气，但气门质量和运动惯性增加，发动机的振动和噪声也随之增加。再如专利申请号02154650.9，非单气门和单气门配气机构及其配气方法，其单气门配气机构及其配气方法中把低温扫气气流直接通入排气管会降低排气温度，从而影响后处理装置正常工作，致使发动机的排放性下降。
现有的缸内直喷四冲程内燃机一般靠单一喷油器的雾化性能和缸内的气流运动使油气混合更加充分。但这种油气混合方式，燃油在燃烧室中难以达到均匀分布，燃烧室内各个部分的温度也有差异。油气混合不充分，在造成燃料浪费的同时，增加了尾气中各种有害物质的含量。因此，采用单一喷油器进行燃油喷射，燃料燃烧效率低，输出功率低，有害物质排放量大。
现有的内燃机一般采用两气门、四气门、五气门等多气门的配气方式，在汽缸盖上布置火花塞和喷油器的位置很有限，这就限制了火花塞和喷油器的位置和数量。如专利申请号200610071446.9，多点点火发动机，鉴于四气门的结构设计，在同一气缸中心线的垂线上布置三个火花塞，这样设计扔摆脱不了在气缸轮廓的圆形区域内利用布置进排气门剩下的面积来布置火花塞位置的局限性，而且还存在着气缸盖的强度和冷却问题。
现有的内燃机结构很难适应越来越严格的排放法规，特别是国VI，如果不从内燃机结构上进行改进，以后内燃机将会面临更大的挑战。
发明内容
针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种单气门四冲程内燃机，可以减少运动零部件的个数，有利于减小成本，提高可靠性，方便维修。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种单气门四冲程内燃机，包括活塞、气缸、喷油器、气缸盖和气门；所述气缸与气缸盖固定连接，所述气缸盖内设有气体流通通道；所述气体流通通道包括相互连通的进气道、排气道和冷却气道；所述进气道内设有进气阀，所述排气道内设有排气阀，所述冷却气道内设有冷却阀；所述气缸内安装往复运动的活塞；所述气门安装在所述气缸盖内，且与活塞同轴，通过往复运动阻断或者连通所述气缸内部和气体流通通道；所述气门上设有若干第一通孔；若干所述喷油器安装在所述气缸盖内，当气门通过往复运动阻断所述气缸内部和气体流通通道时，若干所述喷油器与若干第一通孔密封配合，且一一对应。
进一步，所述内燃机为柴油机。
进一步，所述内燃机为汽油机，还包括若干火花塞；若干所述火花塞安装在所述气缸盖内，且与喷油器互不干涉；所述气门上还设有若干第二通孔，且与第一通孔互不干涉；当气门通过往复运动阻断所述气缸内部和气体流通通道时，若干所述火花塞与若干第二通孔密封配合，且一一对应。
进一步，所述第一通孔为锥孔，所述喷油器的喷油端处设有第一圆台，所述第一圆台与第一通孔的锥孔密封配合。
进一步，所述第二通孔为锥孔，所述火花塞的点火端处设有第二圆台，所述第二圆台与第二通孔的锥孔密封配合。
进一步，所述喷油器数量为4个，所述第一通孔数量为4个。
进一步，所述火花塞数量为4个，所述第二通孔数量为4个。
本发明的有益效果在于：
1.本发明所述的单气门四冲程内燃机，通过气门上布置若干通孔可更方便地布置喷油器和火花塞的数量和位置，又可以减小气门质量和往复惯性力，使本发明适用于高速内燃机。
2.本发明所述的单气门四冲程内燃机，通过若干喷油器实现多点喷射可使油气混合更加均匀，燃料燃烧更加充分，燃油经济性和有害物排放性得到改善，有利于实现HCCI燃烧模式，同时降低了对喷油器喷油压力的要求。
3.本发明所述的单气门四冲程内燃机，通过若干火花塞实现多点点火可以缩短燃烧持续期，减小火焰传播距离，缓解爆震，从而增大压缩比，提高内燃机的热效率，还可以扩大燃烧稀限，增加点火的可靠性，有利于应用在稀燃汽油机上。
4.本发明所述的单气门四冲程内燃机，通过气缸内布置冷却气道，方便回收利用冷却发动机高温零部件的热量，使发动机的热效率进一步提高。
附图说明
图1为本发明所述的单气门四冲程内燃机实施例一的结构示意图。
图2为本发明所述的单气门四冲程内燃机实施例一的局部剖轴侧图。
图3为本发明所述的单气门四冲程内燃机实施例二的结构示意图。
图4为本发明所述的喷油器的轴侧图。
图5为本发明所述的火花塞的轴侧图。
图6为本发明所述的实施例一的气门局部剖轴侧图。
图7为本发明所述的实施例二的气门局部剖轴侧图。
图中：
1-活塞；2-气缸；3-气缸盖；4-喷油器；5-火花塞；6-气门；7-进气阀；8-排气阀；9-冷却阀；10-第一圆台；11-第二圆台；12-第一通孔；13-第二通孔；14-进气道；15-排气道；16-冷却气道。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1和图2所示，一种单气门四冲程内燃机，其特征在于，包括活塞1、气缸2、气缸盖3、喷油器4和气门6；所述气缸2与气缸盖3固定连接，所述气缸盖3内设有气体流通通道；所述气体流通通道由相互连通的进气道14、排气道15和冷却气道16；所述进气道14内设有进气阀7，所述排气道15内设有排气阀8，所述冷却气道16内设有冷却阀9；所述气缸2内安装往复运动的活塞1；所述气门6安装在所述气缸盖3内，且与活塞1同轴，通过往复运动阻断或者连通所述气缸2内部和气体流通通道；所述气门6上设有若干第一通孔12；若干所述喷油器4安装在所述气缸盖3内，当气门6通过往复运动阻断所述气缸内部和气体流通通道时，若干所述喷油器4与若干第一通孔12密封配合，且一一对应。所述内燃机为柴油机。
如图3所示，所述内燃机为汽油机，还包括若干火花塞5；若干所述火花塞5安装在所述气缸盖3内，且与喷油器4互不干涉；所述气门6上还设有若干第二通孔13，且与第一通孔12互不干涉；当气门6通过往复运动阻断所述气缸2内部和气体流通通道时，若干所述火花塞5与若干第二通孔13密封配合，且一一对应。
本发明的工作原理如下：
排气冲程：气门6向下运动处于打开状态，活塞1在气缸2中从下往上运动，排气阀8打开，进气阀7和冷却阀9均关闭，此时燃烧后的废气从排气道15中排出。
吸气冲程：气门6仍处于打开状态，活塞1在气缸2中从上往下运动，进气阀7打开，排气阀8和冷却阀9均关闭。此时进气道14中的新鲜空气被吸入气缸中。
压缩冲程：气门6向上运动处于关闭状态，活塞1在气缸2中从下往上运动，进气阀7和冷却阀9均打开，排气阀8关闭。若干喷油器4向气缸2内进行多点全方位喷油，如果是汽油机若干火花塞5则还需要点火。
做功冲程：气门6仍处于关闭状态，活塞1在气缸2中从上往下运动，进气阀7、排气阀8、冷却阀9的状态均与压缩冲程相同。
为了冷却高温零部件，在压缩和做功冲程时，进气阀和排气阀的状态均不变，通过控制系统调节冷却阀9的开度控制气门6及其周围高温零部件的温度在一定范围内波动。
如图4-7所示，为了使气门6与喷油器4或者火花塞5更好密封，所述第一通孔12为锥孔，所述喷油器4的喷油端处设有第一圆台10，所述第一圆台10与第一通孔12的锥孔密封配合。所述第二通孔13为锥孔，所述火花塞5的点火端处设有第二圆台11，所述第二圆台11与第二通孔13锥孔密封配合。喷油器4或者火花塞5最好与气门6平行。所述喷油器4数量优先为4个，所述第一通孔数量优先为4个。所述火花塞5数量优先为4个，所述第二通孔数量优先为4个。4个喷油器4和4个火花塞5可以按气门6的轴线均布，也可以按照需求确定位置。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种单气门四冲程内燃机，其特征在于，包括活塞(1)、气缸(2)、气缸盖(3)、喷油器(4)和气门(6)；所述气缸(2)与气缸盖(3)固定连接，所述气缸盖(3)内设有气体流通通道；所述气体流通通道包括相互连通的进气道(14)、排气道(15)和冷却气道(16)；所述进气道(14)内设有进气阀(7)，所述排气道(15)内设有排气阀(8)，所述冷却气道(16)内设有冷却阀(9)；所述气缸(2)内安装往复运动的活塞(1)；所述气门(6)安装在所述气缸盖(3)内，且与活塞(1)同轴，通过往复运动阻断或者连通所述气缸(2)内部和气体流通通道；所述气门(6)上设有若干第一通孔(12)；若干所述喷油器(4)安装在所述气缸盖(3)内，当气门(6)通过往复运动阻断所述气缸(2)内部和气体流通通道时，若干所述喷油器(4)与若干第一通孔(12)密封配合，且一一对应。
2.根据权利要求1所述的单气门四冲程内燃机，其特征在于，所述内燃机为柴油机。
3.根据权利要求1所述的单气门四冲程内燃机，其特征在于，所述内燃机为汽油机，还包括若干火花塞(5)；若干所述火花塞(5)安装在所述气缸盖(3)内，且与喷油器(4)互不干涉；所述气门(6)上还设有若干第二通孔(13)，且与第一通孔(12)互不干涉；当气门(6)通过往复运动阻断所述气缸(2)内部和气体流通通道时，若干所述火花塞(5)与若干第二通孔(13)密封配合，且一一对应。
4.根据权利要求1所述单气门的四冲程内燃机，其特征在于，所述第一通孔(12)为锥孔，所述喷油器(4)的喷油口处设有第一圆台(10)，所述第一圆台(10)与第一通孔(12)的锥孔密封配合。
5.根据权利要求3所述单气门的四冲程内燃机，其特征在于，所述第二通孔(13)为锥孔，所述火花塞(5)的点火口处设有第二圆台(11)，所述第二圆台(11)与第二通孔(13)锥孔密封配合。
6.根据权利要求1所述单气门的四冲程内燃机，其特征在于，所述喷油器(4)数量为4个，所述第一通孔(12)数量为4个。
7.根据权利要求3所述单气门的四冲程内燃机，其特征在于，所述火花塞(5)数量为4个，所述第二通孔(13)数量为4个。
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