CN110043388A - 内燃机进排气换气装置 - Google Patents
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Abstract
本发明内燃机进排气换气装置涉及机械技术领域。采取“设置进气道、排气道、共用进排气道互通及进气道内套装固定进气自动阀门、排气道内套装固定排气自动阀门，自动开启及关闭进排气道，单凸轮单气门三通进排气换气”关键技术特征，应用于内燃机，解决了已有公知背景技术的排气进排气换气装置存在的排气不干净、进气不足、产生高温、燃烧不充分、产生废气多、怠速高，导致内燃机体温升大、内燃机机、润滑油等使用寿命短、易产生积碳、压缩比不高，高油耗等诸多问题。关键词:汽车 发动机 内燃机 柴油发动机 汽油发动机 积碳 节能 减排。
Description
技术领域
本发明内燃机进排气换气装置，涉及机械技术领域。
背景技术
目前，就内燃机而言，因其结构原因，存在着排气不干净、进气不足、产生高温、燃烧不充分、产生废气多、怠速高，导致内燃机体温升大、内燃机、润滑油等使用寿命短、易产生积碳、压缩比不高，高油耗等诸多不足、缺陷与弊端。
发明内容
基于发明人的专业知识底蕴与多年丰富的实践经验及对事业精益求精的不懈追求,在认真而充分的调查、了解、分析、研究、总结已有公知技术和现状基础上，研制成功了“内燃机进排气换气装置”专用装置，本发明的构思独特新颖、设计科学合理、结构简单巧妙、效果稳定可靠、方便制作成本低、使用方便效益好，解决了已有公知背景技术和现状存在的不足、缺陷与弊端。
本发明装置解决背景技术问题所采用的技术方案是：采取“设置进气道、排气道、共用进排气道互通及进气道内套装固定进气自动阀门、排气道内套装固定排气自动阀门，自动开启及关闭进排气道，单凸轮单气门三通进排气换气”关键技术，在现有内燃机基础上，把现有多气门换气结构，改为单气门换气结构，进排气共用，配合内燃机在进排气冲程时全程开启气门进排气，在压缩及做功冲程时全程关闭气门得以密封做功；在进排气内道口各增设进排气自动阀门一个，在进排气冲程时，控制进排气，进排气自动阀门配合内燃机在进排气冲程时自动控制进排气，即在进气冲程时，进气自动阀门自动开启，排气自动阀门自动关闭；在排气冲程时排气自动阀门自动开启，进气自动阀门自动关闭；在内燃机中的应用运行，使进排气畅顺，无相混，进气量大，排气阻力小，排气干净，气缸体温升小，从而解决了已有公知背景技术和现状存在的不足、缺陷与弊端。
附图说明
图1是本发明具体实施原理图。
图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9是本发明装置与四冲程内燃机体安装连接在一起后在内燃机四个冲程工作中的各个状态之中的应用运行具体实施例演示图。
图2是排气冲程完成，准备开始进气冲程具体实施例演示图。
图3是进气冲程，活塞运行至一半行程图具体实施例演示图。
图4是进气冲程完成，准备开始压缩冲程具体实施例演示图。
图5是压缩冲程，活塞运行至一半行程具体实施例演示图。
图6是压缩冲程完成，准备开始做功冲程具体实施例演示图。
图7是做功冲程，活塞运行至一半行程具体实施例演示图。
图8是做功冲程完成，准备开始排气冲程具体实施例演示图。
图9是排气冲程，活塞运行至一半行程具体施例演示图。
以上所有图中的标号统一为：1.曲轴，2.连杆，3.活塞，4.气缸体，5.气门杆，6.进气道，7.进气自动阀门，8.气门弹簧，9.凸轮，10.顶盖，11.气缸头，12.排气自动阀门，13.排气道，14.共用进排气道，15.燃烧室，16.气门。
具体实施方式
具体实施方式一
图1是本发明装置具体实施原理图：气缸头11内部设有上腔及下腔，上腔内安装有凸轮9,气门弹簧8;下腔内设有进气道6，排气道13，共用进排气道14;进气道6内套装固定有进气自动阀门7,排气道13内套装固定有排气自动阀门12;气缸头11的上下腔之间有个圆穿孔，气门杆5穿过共用进排气道14及上下腔之间的圆孔，通过卡簧连接，固定于上腔内的气门弹簧8上端的圆盘，气门16位于共用进排气道14下端。
进气道6，排气道13，共用进排气道14相互联通，构成三通共用进排气道装置；气缸体内进排气都要经过共用进排气道14及气门16。
进气道6内套装固定有进气自动阀门7,排气道13内套装固定有排气自动阀门12，当进气冲程时，进气自动阀门7自动打开，同时排气自动阀门12自动关闭，当排气冲程时，排气自动阀门12自动打开，进气自动阀门7自动关闭；这样使进排气畅顺，进排气量大，无相混。
凸轮9,气门杆5,气门弹簧8,共用进排气道14;凸轮9转动滑动挤压及气门弹簧8回弹气门杆顶站圆盘，使气门杆上下运动，而使气门杆5开启或关闭共用进排气道下面的气门16，构成单凸轮单气门三通进排气换气装置，发动机在进排气冲程时全程开启气门16进排气；在压缩及做功冲程时全程关闭气门16得以密封做功，这样使进排气畅顺，进排气量大，排气阻力小。
具体实施方式二
本发明装置在内燃机中的应用运行具体实施例，结合图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9，从四冲程内燃机工作的四个冲程的各个工作状况中演示描述。
本发明装置（图1）与内燃机气缸体4通过螺栓连接；顶盖10与气缸头11通过螺栓连接，曲轴2与凸轮9通过正时皮带，链条或齿轮组联接，实现联动；燃烧室15位于气缸4，活塞3与气门16之间的空腔内；燃烧室15点火做功推动活塞3活动，活塞3活动通过连杆2驱动曲轴1，曲轴1转动时通过正时皮带，链条或齿轮组带动凸轮9转动，凸轮9转动滑动挤压气门弹簧8及气门杆5，气门弹簧8回弹气门杆5而实现共用通道14下面的气门16的开启及关闭，内燃机在进排气冲程时全程开启共用通道14下面的气门16进排气；在压缩及做功冲程时全程关闭共用通道14下面的气门16得以密封做功。
1．图2具体实施例a：排气冲程完成，准备开始进气冲程。
此时凸轮9转至0度角位，最大行程压挤气门杆5，活塞3行至上止点，气门16处于打开最大状态，有助于随后的下一进气冲程中获得增大进气量的有益效果。
活塞3通过连杆2拖动，准备下行，凸轮5继续旋转，气门杆5随之开始向上运动，遂步关小气门16，开启进气冲程。
2．图3具体实施例:进气冲程，活塞运行至一半行程图。
此时，凸轮9转至45度角位，气门杆5往上运动，气门遂步关小；空气由活塞3向下运动而产生的负压而产生的吸气作用通过进气道6，自动进气阀门7,共用吸排气道14进入气缸4；自动进气阀门7自活塞从上止点向下运动那一瞬间自动开启，自动排气阀门12同时自动关闭，排气道的高温废气无法返流气缸内，气缸体4是个整体；低温新鲜空气经进气道6，进气自动阀门7，共用进排气道14进入气缸体4；进入气缸内4的空气，除了共用进排气道内的小小残留废气外，绝大部分是低温新鲜空气，因气门16在进气冲程启始时处于打开最大状态，有助于获得增大进气量的有益效果；这样，不但可以获得燃气体中的燃油与低温新鲜空气有充分的接触混合有益效果，并且有获得降低气缸体温度有益效果，由此，不但达到获得延长内燃机及润滑油的使用寿命的有益效果，还可让下一压缩冲程，还可获得提高有效压缩比有益效果，从而做功时获得燃烧完全，由此达到获得提高热效率，省油，节能减排等有益效果。活塞3下行至一半行程，活塞3继续往下行，持续进气。
3.图4具体实施例:进气冲程完成，准备开始压缩冲程。
凸轮9转至90 度角位，气门杆5行到最高位，关闭气门16；活塞3运行至下止点，活塞3准备上行，开启下一压缩冲程。
4.图5具体实施例：压缩冲程，活塞运行至一半行程。
凸轮9转至135度角位，气门杆5持续停在最高位，持续关闭气门16；活塞3上行一半行程，活塞3继续往上行，继续压缩燃气体。
因为前段排气冲程排气干净，高温废气少，接下的进气冲程进气量大，并且大部分是低温新鲜空气，低温燃气体易于被压缩，所以此压缩冲程可达到获得提高有效压缩比有益效果。
5．图6具体实施例：压缩冲程完成，准备开始做功冲程。
凸轮9转至180度角位，气门杆5持续停在最高位，持续关闭气门16，活塞3行至上止点，压缩冲程完成，此时，燃烧室容积很小，有效压缩比很高。
燃烧室15内燃气体开始压爆或点火爆炸，推动活塞3下行，开启下一做功冲程。
6．图7具体实施例：做功冲程，活塞运行至一半行程。
凸轮9转至225度角位，气门杆5持续停在最高位，持续关闭气门16，活塞3下行一半行程，活塞3继续往下行，持续做功；
因燃烧室15在前段的进气冲程获得充分的低温新鲜空气，使燃气体中的燃油及空气充分混合，及在压缩冲程中获得很高的有效压缩比，所以在这一做功冲程中获得燃烧充分，提高燃烧率有益效果。
7．图8具体实施例：做功冲程完成，准备开始排气冲程。
凸轮9转至270 度角位，气门杆5行到最高位，关闭气门16；活塞3运行至下止点；
凸轮9继续旋转，准备挤压气门杆5，打开气门16；活塞3准备上行，开启下一排气冲程。
8．图9具体实施例：排气冲程，活塞运行至一半行程。
此时凸轮9转至315度角位，压挤气门杆5，气门16处于持续打开状态，气门16由小开启到大。
活塞3上行一半行程，活塞3持续往上行，此时进气自动阀门7持续关闭，杜绝废气进入进气道的可能；排气自动阀门12持续开启，活塞3上行推动废气经过气门16，进排共用通道13，并经排气自动阀门12排到排气管道中。因为在这排气过程中，气门16持续开启，在凸轮9挤压下，由小开启到大，最后活塞3行到上止点时，开启最大（图2）。
9．图2具体实施例b：排气冲程完成，准备开始吸气冲程，回到初始状态。
此时凸轮9转至360 度角位（即回到初始0度位），最大行程压挤气门杆5，气门16处于打开最大状态，活塞3顺畅无废气阻力地运行至上止点，达到获得减少排气阻力及干净地排出高温废气，降低气缸体温度的有益效果。由于在上一做功冲程，燃气体燃烧充分，由此获得降低废气中的有害物质的产生，减少了有害物质的排放，获得节能环保的有益效果；在排气过程中，由于燃气体燃烧充分后产生的废气中未完全燃烧物很少，从而减少了未完全燃烧物粘附燃烧室15，气缸体4，气门16，共用进排气道14，排气阀门12，排气道13上的机会，从而获得不易产生积碳的有益效果。内燃机温度因排干净高温废气而降低；在随后的下一进气冲程，因气门16初始处于打开最大状态，进气量将会很大，大部分是低温新鲜空气，冷却机体及部件，有助于获得降低内燃机温度，燃烧室燃气体混合充分及下一压缩冲程获得提高有效压缩比及做功冲程获得提高燃烧率的有益效果。由于降低发动机温度，从而获得延长内燃机及润滑油使用寿命的有益效果。
这样，本发明进排气换气装置配合四冲程内燃机具体实施着进气、压缩、做功、排气、进气……循环连续工作，在这循环连续工作中本发明进排气换气装置中的各个部件相互配合工作，解决了背景技术和现状存在的不足、缺陷与弊端。
而相对的背景技术的进排气换气装置，装置有进气门及排气门双气门；在排气冲程时，活塞从下止点上行，同时排气门是小开，当活塞上行至一半行程时，排气门打开度最大，进气门在排气冲程一半时开始打开小度；排气冲程过了半行程后，排气门逐步关小，当活塞行至上止点时，排气门的开度已经关到很小，导致排气受阻，排气压力大，不但使内燃机体温升增加，而且逼使部分废气进入因进气门在排气冲程一半时提前打开小度时的进气道，倒逼进气气流；当转入下一进气冲程时，这部分逼入进气道的废气又被重新吸入气缸内，挤占可燃气中应为新鲜空气的份额，从而使真正的新鲜空气进气量小，造成气缸内可燃气缺乏足够的氧气，使燃烧率低下，而导致排放超标。
本实发明的构思独特新颖、设计科学合理、结构简单巧妙、效果稳定可靠、方便制作成本低、使用方便效益好。
有益效果
通过发明装置在内燃机四冲程中的应用运行具体实施例，本发明装置达到的有益效果总结如下：
1. 本发明装置采取“设置进气道、排气道、共用进排气道互通及进气道内套装固定进气自动阀门、排气道内套装固定排气自动阀门，自动开启及关闭进排气道，单凸轮单气门三通进排气换气”关键技术，提供了“内燃机进排气换气装置”专用设备。
2. 本发明装置在结合内燃机的使用过程中，能获得以下有益效果目的:
1）排气干净;
2）降低排气阻力;
3）降低内燃机温度，可延长内燃机及润滑油使用寿命；
4）增大进气量，提高有效压缩比;使燃烧室燃气体混合充分，从而使燃气体燃烧充分，提高燃烧效率，不易产生积碳，降低有害物排放；获得节能环保效果;
5）本发明的构思独特新颖、设计科学合理、结构简单巧妙、效果稳定可靠、方便制作成本低；
6）本发明解决了已有公知技术及现状内燃机存在的“排气阻力大，废气排不干净，引发进气不足，内燃机温度过高，燃烧不充分，积碳严重，润滑油及内燃机使用寿命短”不足、缺陷与弊端；
7）本发明的研制成功，有效的提高了本行业的技术水平。
以上所述仅为本发明装置的较佳实施例，并非对本发明装置作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员，均可按以上所述和说明书附图所示而顺畅地实施本发明装置；但凡在不脱离本发明技术方案而作出的更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明装置的等效实施例，均仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (4)
1.一种内燃机进排气换气装置，其特征在于：由气缸头（11）、气门杆（5）、进气自动阀门（7）、排气自动阀门（12）、凸轮（9）、气门弹簧（8）、进气道（6）、排气道（13）、共用进排气道（14）、气门（16）构成；
所述内燃机进排气换气装置：气缸头（11）内部设有上腔及下腔，上腔内安装有凸轮（9），气门弹簧（8）；下腔内设有进气道（6）排气道（13），共用进排气道（14）；进气道（6）内套装固定有进气自动阀门（7），排气道（13）内套装固定有排气自动阀门（12）；气缸头（11）的上下腔之间有个圆穿孔，气门杆（5）穿过共用进排气道（14）及上下腔之间的圆孔，通过卡簧连接，固定于上腔内的气门弹簧（8）上端的圆盘，气门（16）位于共用进排气道（14）下端口；进气道（6）、排气道（13）、共用进排气道（14）相互联通，构成三通共用进排气道装置；进气道（6）内套装固定有进气自动阀门（7），排气道（13）内套装固定有排气自动阀门（12）；凸轮（9）、气门杆（5）、气门弹簧（8）、共用进排气道（14）、凸轮（9）转动滑动挤压及气门弹簧（8）回弹气门杆顶站圆盘，使气门杆上下运动，开启或关闭气门（16）；单凸轮包括：顶置凸轮、中置凸轮、底置凸轮。
2.据权利要求1所述的内燃机进排气换气装置，其特征在于：进气道（6）、排气道（13）、共用吸排气道（14）互通形成三通气道结构装置，进排气都要经过共用吸排气道（14）、气门（16）。
3.根据权利要求1所述的内燃机进排气换气装置，其特征在于：进气道（6）内套装固定进气自动阀门，排气道（13）内套装固定排气自动阀门（12）；进排气自动阀门包括：单向止回阀、电磁阀、机械开关阀。
4.根据权利要求1所述的内燃机进排气换气装置，其特征在于：凸轮（9）、气门杆（5）、气门弹簧（8）、共用进排气道（14）；凸轮（9）与气门弹簧（8）连接；通过凸轮（9）转动滑动挤压及气门弹簧（8）回弹气门杆顶站圆盘，使气门杆上下运动，开启或关闭单气门（16）；单凸轮包括：顶置凸轮、中置凸轮、底置凸轮。
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| CN2789440Y (zh) * | 2005-01-19 | 2006-06-21 | 蔡学功 | 新型内燃机进排气系统 |
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| CN104100405A (zh) * | 2014-06-30 | 2014-10-15 | 司长松 | 内燃机二重气门机构 |
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- 2019-05-18 CN CN201910415306.6A patent/CN110043388A/zh active Pending
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