CN107462421B - 发动机可旋气门实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发动机可旋气门实验装置，其特征在于该装置包括调速电机、轴承压盖、轴承座、轴承、内六角螺栓、锁紧螺母、气门弹簧、带背脊气门、缸盖、支架、导柱、导柱弹簧、压板、进气凸轮、接头和软轴；调速电机的输出轴连接软轴，软轴下部末端通过接头与气门的尾部连接，调速电机能带动气门旋转；气门的尾部装有轴承，轴承压盖通过内六角螺栓把轴承外圈压紧在轴承座上，轴承内圈通过锁紧螺母紧固在气门尾部，轴承座下端的凹槽内嵌入气门弹簧，气门弹簧的下端嵌在模拟缸盖上部伸出部分上端的凹槽内，当气门旋转时，轴承压盖、轴承座、气门弹簧均不会旋转；所述气门前端具有气门背脊结构；压板右端下面安装导柱，导柱外面套有导柱弹簧。

Description

发动机可旋气门实验装置

技术领域

本发明属于发动机技术领域，尤其涉及一种发动机可旋气门实验装置。

背景技术

对于发动机，滚流和涡流同时存在更利于燃烧过程的组织。但是四气门发动机由于双进气道结构对称布置并且驱动进气门的两个凸轮型线几乎一致，两个进气门在同一时刻打开程度一样，以致同一时刻两个进气门进气速度及进气量相同，在缸体横截面方向旋转气流相互抵消，缸内空气的整体运动表现为单一纵向的滚流模式，几乎不存在涡流，这是造成混合气形成不良、恶化燃烧的一个重要因素。如采用切向气道或旋转气道获得涡流会使缸盖结构复杂，气流阻力增加。当一进气门打开，另一进气门关闭可产生较大涡流(王健，刘德新，刘书亮等，四气门汽油机进气道流动特性的稳流试验研究[J].内燃机学报,2004,22(2):182-186)，采用滑动式可变进气结构、在进气歧管内分别设置阀门也能产生涡流、控制涡流(刘瑞林,刘增勇,高进,等.四气门汽油机可变斜轴涡流系统产生的缸内涡流特性试验研究[J].内燃机工程,2006,27(3)：29-32.)，但均相当于减小或截断部分进气通道，影响了进气量。而本田发动机上采用三段式VTEC，用三个摇臂和三个凸轮驱动两个气门，通过主、次进气门升程曲线不同可产生涡流，促进燃烧。与上述机构类似的可变凸轮机构还有Mitsubishi公司的MIVEC机构及Porsche公司的Vario-Cam等。但这些结构不管是两个进气凸轮升程同时变小还是其中的一个进气凸轮升程变小，得到较强的涡流相当于部分关闭两个气门或其中一个气门，这样却使流通能力比双进气门(或进气道)全开差，获得高的涡流强度是以牺牲进气流量为代价的。为解决以上问题，提出采用可旋气门——带背脊气门旋转的方法产生涡流，为了验证可旋气门产生大尺度涡流的效果，设计出本申请的实验装置。为研究气门不同转速下产生涡流的情况，需在气道稳流模拟试验台上进行发动机缸内气体流动特性实验。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是为可旋气门方法提供一种实验装置，该实验装置可以模拟实际气门进行旋转，在气道稳流模拟试验台上进行发动机缸内气体流动特性实验。该实验装置通过改变调速电机转速来改变进气门旋转速度，从而在气道稳流模拟试验台上研究不同气门转速下的涡流、滚流、进气流量的变化情况。

本发明的技术方案是：提供一种发动机可旋气门实验装置，其特征在于该装置包括调速电机、轴承压盖、轴承座、轴承、内六角螺栓、锁紧螺母、气门弹簧、带背脊气门、缸盖、支架、导柱、导柱弹簧、压板、进气凸轮、接头和软轴；

调速电机的输出轴连接软轴，软轴下部末端通过接头与气门的尾部连接，调速电机能带动气门旋转；气门的尾部装有轴承，轴承压盖通过内六角螺栓把轴承外圈压紧在轴承座上，轴承内圈通过锁紧螺母紧固在气门尾部，轴承座下端的凹槽内嵌入气门弹簧，气门弹簧的下端嵌在模拟缸盖上部伸出部分上端的凹槽内，当气门旋转时，轴承压盖、轴承座、气门弹簧均不会旋转；所述气门前端具有气门背脊结构；

压板右端下面安装导柱，导柱外面套有导柱弹簧，导柱插入支架上端的斜柱孔中，在压板上面装有进气凸轮，压板左端具有开口结构，开口结构的最大直径大于接头的外径，进气凸轮中心轴部两端固定；轴承座下移时压缩气门弹簧，气门随着也向下移动，打开进气道进气，进气凸轮旋转角度不同，气门打开模拟缸盖的进气道的开度不同，进气量不同；

气门弹簧和导柱弹簧使压板与进气凸轮、轴承压盖紧密接触，同时提供气门和压板回程的回复力，保证压板和进气凸轮始终接触。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

目前发动机配气结构得到较强涡流的方法实际是部分关闭两个气门或其中一个气门，或直接减小其中一个进气道的进气量，这样却使流通能力比双进气门(或进气道)全开差，获得高的涡流强度是以牺牲进气流量为代价的。而本发明可旋气门实验装置采用可旋气门方法为气流的旋转提供一个动力，在不改变进气量的前提下，能显著增加涡流强度。

本发明中的软轴通过接头与带背脊气门相连，调速电机驱动软轴旋转使气门旋转，由于接头、轴承座之间安装了轴承，所以在软轴、接头、带背脊气门旋转时，轴承座、气门弹簧不会旋转。在进气凸轮的作用下，压板可使轴承座、接头、软轴、带背脊气门一起向下移动，同时压缩气门弹簧，这时带背脊气门可按一定转速旋转又可向下移动，软轴有一定弯曲，可以补偿气门移动量，气门回退仍然靠气门弹簧作用。本发明可旋气门实验装置能用于研究可旋气门方法对发动机缸内气体流动特性的影响。

附图说明

图1为本发明发动机可旋气门实验装置一种实施例的结构示意图；

图2为图1中A区域的放大结构示意图；

图3为本发明发动机可旋气门实验装置一种实施例压板13的左端俯视结构示意图；

图4为本发明发动机可旋气门实验装置安装在气道稳流模拟试验台上的示意图。

图中：1—调速电机、2—内六角螺栓、3—轴承压盖、4—轴承座、5—轴承6—气门弹簧、7—气门、8—气门背脊、9—缸盖、10—支架、11—导柱、12—导柱弹簧、13—压板、14—进气凸轮、15—锁紧螺母、16—接头、17—软轴、18—进气道、19—可旋气门实验装置、20—气道压差传感器、21—电机转速传感器 22—气门升程传感器、23—采集器、24—计算机、25—风速仪、26—转速传感器 27—流量计、28—风机。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明，但并不以此作为对本申请权利要求保护范围的限定。

本发明发动机可旋气门实验装置(简称装置，参见图1和图2)包括调速电机1、轴承压盖3、轴承座4、轴承5、内六角螺栓2、锁紧螺母15、气门弹簧6、带背脊气门7、缸盖9、支架10、导柱11、导柱弹簧12、压板13、进气凸轮14、接头16和软轴17；

调速电机1的输出轴连接软轴17，软轴17下部末端通过接头16与气门7的尾部连接，当调速电机1启动后，可带动气门7旋转；气门7的尾部装有轴承5，轴承压盖3通过内六角螺栓2把轴承5外圈压紧在轴承座4上，轴承座4下端的凹槽内嵌入气门弹簧6，气门弹簧6的下端嵌在模拟缸盖上部伸出部分上端的凹槽内，当气门7旋转时，轴承压盖3、轴承座4、气门弹簧6均不会旋转；

压板13右端下面安装导柱11，导柱11外面套有导柱弹簧12，导柱11插入支架10上端的斜柱孔中，支架10底部为平板，在压板13上面装有进气凸轮14，进气凸轮14可手动旋转，当进气凸轮14旋转时，随凸轮升程增加，逐渐把压板13压下，导柱弹簧12收缩，由于压板13左端具有开口结构(图3所示)，开口结构的最大直径大于接头16的外径，保证压板13压下时不会接触旋转的软轴17、旋转的接头16或旋转的气门7，压板13左端同时把轴承压盖3、轴承5、轴承座4压下，轴承5内圈通过锁紧螺母15紧固在气门尾部，进气凸轮14中心轴部两端固定(图中未画出)，因此，轴承座4下移时压缩气门弹簧6，气门7随着也向下移动，打开进气道18进气，进气凸轮14旋转角度不同，气门7打开模拟缸盖9的进气道18的开度不同，进气量不同。气门7前端具有气门背脊8结构，当气门7高速旋转时，气门背脊8可为气流的旋转提供一个动力，从而产生涡流，并可增加涡流强度。

气门弹簧6和导柱弹簧12可使压板13与进气凸轮14、轴承压盖3紧密接触，同时提供气门7和压板13回程的回复力，保证压板13和进气凸轮14始终接触。软轴有一定弯曲，可以补偿气门移动量。

压板左端开口结构的最大直径为接头16外径的1.05-1.2倍。

将本发明可旋气门实验装置19安装在气道稳流模拟试验台(参见图4)上，在调速电机上安装电机转速传感器21，电机转速传感器21连接气道稳流模拟试验台的采集器23，即可进行可旋气门实验装置下发动机缸内气体流动特性试验。这里的气道稳流模拟试验台为现有试验台，具体组成及连接关系可参见专利号为ZL201310265094.0的中国专利。

本发明可旋气门实验装置工作原理是：先使进气凸轮14转动一个小角度，压下压板13，气门7也随之下移，稍打开进气道18，启动风机28，使进气道18进气，启动调速电机1，使下端气门7旋转，当气门7高速旋转时，气门背脊8可为气流的旋转提供一个动力，从而增加涡流强度。当进气凸轮14继续转过一个角度时，气门7也随之下移一段，进气道18开度增加，进气量和进气涡流也随之变化，调整调速电机1转速，气门7旋转的转速会发生变化，进气涡流随之变化。软轴有一定弯曲，可以补偿气门移动量。当进气凸轮14转过最大升程时，被压缩的气门弹簧6和导柱弹簧12提供恢复力，使气门7和压板13逐渐回缩到原位置，在即将关闭进气道18时，关闭调速电机1，使气门7停止旋转。这样，通过该实验装置就可以研究不同气门转速下、不同进气凸轮转角下发动机缸内进气量和进气涡流的变化规律，有助于指导发动机缸内进气控制。本申请实验装置适用于四气门发动机。

本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (4)

1.一种发动机可旋气门实验装置，其特征在于该装置包括调速电机、轴承压盖、轴承座、轴承、内六角螺栓、锁紧螺母、气门弹簧、带背脊气门、缸盖、支架、导柱、导柱弹簧、压板、进气凸轮、接头和软轴；

调速电机的输出轴连接软轴，软轴下部末端通过接头与气门的尾部连接，调速电机能带动气门旋转；气门的尾部装有轴承，轴承压盖通过内六角螺栓把轴承外圈压紧在轴承座上，轴承内圈通过锁紧螺母紧固在气门尾部，轴承座下端的凹槽内嵌入气门弹簧，气门弹簧的下端嵌在模拟缸盖上部伸出部分上端的凹槽内，当气门旋转时，轴承压盖、轴承座、气门弹簧均不会旋转；所述气门前端具有气门背脊结构；

压板右端下面安装导柱，导柱外面套有导柱弹簧，导柱插入支架上端的斜柱孔中，在压板上面装有进气凸轮，压板左端具有开口结构，开口结构的最大直径大于接头的外径，进气凸轮中心轴部两端固定；轴承座下移时压缩气门弹簧，气门随着也向下移动，打开进气道进气，进气凸轮旋转角度不同，气门打开模拟缸盖的进气道的开度不同，进气量不同；

气门弹簧和导柱弹簧使压板与进气凸轮、轴承压盖紧密接触，同时提供气门和压板回程的回复力，保证压板和进气凸轮始终接触。

2.根据权利要求1所述的发动机可旋气门实验装置，其特征在于所述支架底部为平板。

3.根据权利要求1所述的发动机可旋气门实验装置，其特征在于进气凸轮为手动旋转。

4.根据权利要求1所述的发动机可旋气门实验装置，其特征在于压板左端开口结构的最大直径为接头外径的1.05-1.2倍。

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