CN110863898A - 一种发动机进排气系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种发动机进排气系统，属于燃油发动机技术领域。本发动机包括缸体和设置在缸体内的若干进气组件，进气组件包括燃烧室、进气气门、进气凸轮轴、进气歧管和进气涡流腔，进气歧管连通进气涡流腔，进气凸轮轴位于进气涡流腔的中部，第一固定套的外周面具有若干进气通道，进气凸轮轴上设置有能够与进气推杆的顶部抵靠的第一凸轮，第一固定套上转动连接有一进气涡轮，进气凸轮轴上固定设置有位于第一凸轮一侧的第一驱动齿轮，进气凸轮轴上转动连接有位于第一凸轮另一侧的第一中间齿轮，进气涡轮上具有能够同时啮合第一驱动齿轮和第一中间齿轮的传动齿圈。本发明具有能够自动调整进气压力等优点。

Description

一种发动机进排气系统
技术领域
本发明属于燃油发动机技术领域，涉及一种发动机进排气系统。
背景技术
现有技术中，发动机曲轴与凸轮轴之间采用正时齿带相连，使曲轴的旋转与凸轮轴同步，凸轮轴控制气门开启或关闭进气门、排气门，进气歧管末端位于进气气门之外的气门杆处，排气歧管始端位于排气气门之外的气门杆处，致使现有发动机存在如下问题：1、进气气门间歇性开闭做往复运动，在进气气门关闭时，对燃烧室起到负压作用，部分已然进入燃烧室的油气混合气体被挤出至燃烧室之外，燃烧室油气混合气体的进气量减少，形成的回流涡流降低了下一进气循环的进气压力，发动机功率下降；2、油气混合气体在气门杆处积存，高温作用下，在该部位形成积碳，影响气门开口截面和闭门密封性，也影响气门的使用寿命和气门杆的运行顺畅程度；3、排气气门开启时，积存在排气歧管内的部分废气在重新进入燃烧室，这是因为排气歧管始端在气门关闭时压力增大，废气沿气门关闭前的缝隙进入燃烧室，换而言之，由于排气歧管处不存在排气的主动负压，仅依靠燃烧室开启时室内的高压排出废气，使部分废气在室内气压减弱至一定程度后无法排出，废气在排气歧管始端处回荡形成对废气排出的阻力；4、现有技术中采用涡轮增压的方式，将废气排出的压力作用于废气涡轮，与废气涡轮相连的进气涡轮驱使进气压力增大，不仅给废气排出造成阻力，其成本也较高，且一般适于高速运行，在低速运行时废气排出阻力不利于燃油的燃烧质量，也不利于燃油经济性，再者，废气的排出压力虽然与发动机运行速度有直接关系，但也受到其它因素的运行，也就是说，涡轮增压的压力不是随发动机运行速度增大而始终同步增大的，增压极限受限制。
综上所述，现有发动机综合性能存在改良空间。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种发动机进排气系统，本发明所要解决的技术问题是如何自适应调整进气压力。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种发动机进排气系统，其特征在于，本发动机包括缸体和设置在缸体内的若干进气组件，所述进气组件包括燃烧室、进气气门、进气凸轮轴、进气歧管和进气涡流腔，所述进气歧管连通进气涡流腔，所述进气凸轮轴位于进气涡流腔的中部，所述进气气门包括进气门、进气推杆和第一固定套，所述进气涡流腔与燃烧室之间通过一进气孔相通，所述第一固定套固定在进气孔的内壁上，所述进气推杆滑动连接在第一固定套上，所述第一固定套的外周面具有若干进气通道，所述第一固定套与进气推杆之间设置有第一复位弹簧，所述进气凸轮轴上设置有能够与进气推杆的顶部抵靠的第一凸轮，所述第一固定套上转动连接有一进气涡轮，所述进气凸轮轴上固定设置有位于第一凸轮一侧的第一驱动齿轮，所述进气凸轮轴上转动连接有位于第一凸轮另一侧的第一中间齿轮，所述进气涡轮上具有能够同时啮合第一驱动齿轮和第一中间齿轮的传动齿圈。
现有技术中，进气凸轮轴仅用于驱动进气气门开启，其并没有其它作用，且由于配重较轻，第一凸轮与进气推杆之间撞击过程中对进气凸轮轴的稳定性有不良影响，造成磨损严重，通过在进气凸轮轴上设置第一中间齿轮和第一驱动齿轮，不仅能够提高进气凸轮轴的转动平稳性，还能够驱动进气涡轮，对进气提供压力，增大进气量，且由于进气凸轮轴与发动机运行速度同步，进气压力随发动机运行状况而自动调整，由此可提高发动机的输出扭矩，节气门开度控制的供油量，在进气压力增大的情况下，混合比发生变化，空气混入量占比增大，可提高发动机燃烧效率、尾气质量。
吸入式进气能够提高油气混合的均匀性。
相比现有技术，本方案中，进气气流对整个进气气门的各个部位均有“冲刷”效果，积碳在进气推杆、第一固定套处形成的积碳能够被带入燃烧室内，从而对进气气门的耐久性有提高，对进气气门的温度有降低的效果。
受到进气涡流腔和进气涡轮的作用，以及与进气顶杆同轴的进气涡轮的旋转，使进入燃烧室的气体是被吸入进气孔的，有更大的增压效果，进气涡轮对进入燃烧室的气体具有止回作用。
本方案可以在不配套涡轮增压系统的情况下，利用本身就存在的进气凸轮轴的旋转实现对进气气流的导向、增压和协同，能够简化发动机结构，提高发动机性能，而且，由于进气涡轮、第一驱动齿轮和第一中间齿轮的存在，原本运行不平稳的进气凸轮轴更加可靠，冲击减小，现有技术中进气凸轮轴因凸轮在轴上的分布位置不同，且受到冲击的位置不断发生变化，导致其平稳性和可靠性较低，第一驱动齿轮和第一中间齿轮的设置，增大了进气凸轮轴的配重，且该配重是周向均匀分布在进气凸轮轴上的，对进气凸轮轴的稳定性有较大提升。
在上述的一种发动机进排气系统中，所述进气通道呈螺旋状。
螺旋状的进气通道，配合其周向分布，可以使进入燃烧室的气流呈多股盘旋的小气流，增强油气混合物的混合效果。
在上述的一种发动机进排气系统中，本发动机还包括若干个与进气组件一一对应的排气组件，所述排气组件包括排气气门、排气凸轮轴、排气歧管和排气涡流腔，所述排气歧管连通排气涡流腔，所述排气凸轮轴位于排气涡流腔的中部，所述排气气门包括排气门、排气推杆和第二固定套，所述排气涡流腔与燃烧室之间通过一排气孔相通，所述第二固定套固定在排气孔的内壁上，所述排气推杆滑动连接在第二固定套上，所述第二固定套的外周面具有若干排气通道，所述第二固定套与排气推杆之间设置有第二复位弹簧，所述排气凸轮轴上设置有能够与排气推杆的顶部抵靠的第二凸轮，所述第二固定套上转动连接有一排气涡轮，所述排气凸轮轴上固定设置有位于第二凸轮一侧的第二驱动齿轮，所述排气凸轮轴上转动连接有位于第二凸轮另一侧的第二中间齿轮，所述排气涡轮上具有能够同时啮合第二驱动齿轮和第二中间齿轮的传动齿圈。
通过排气涡轮的设置，外吸式将废气排出燃烧室，增大排气负压，配合燃烧室排气的正压，使废气排出压力增大，提高排气效率，其由于排气涡流腔的设置，能够减低排气歧管口径较小造成的废气回荡造成的排气阻力。排气负压随发动机转速变化而变化，实现自动调整。
在上述的一种发动机进排气系统中，所述排气通道呈螺旋状。
燃烧室下方的气缸内的活塞连接一曲轴，曲轴与进气凸轮轴和排气凸轮轴之间分别通过正时齿带相连，这属现有技术。
附图说明
图1是本发动机进排气系统的结构示意图。
图2是进气气门结构和排气气门结构的截面图。
图中，1、缸体；2、燃烧室；30、进气涡轮；301、第一中间齿轮；31、进气气门；311、进气门；312、进气推杆；313、第一固定套；32、进气凸轮轴；33、进气歧管；34、进气涡流腔；35、进气孔；36、进气通道；37、第一复位弹簧；38、第一凸轮；39、第一驱动齿轮；40、排气蜗轮；401、第二中间齿轮；41、排气气门；411、排气门；412、排气推杆；413、第二固定套；42、排气凸轮轴；43、排气歧管；44、排气涡流腔；45、排气孔；46、排气通道；47、第二复位弹簧；48、第二凸轮；49、第二驱动齿轮。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1和图2所示，本发动机包括缸体1和设置在缸体1内的若干进气组件，进气组件包括燃烧室2、进气气门31、进气凸轮轴32、进气歧管33和进气涡流腔34，进气歧管33连通进气涡流腔34，进气凸轮轴32位于进气涡流腔34的中部，进气气门31包括进气门311、进气推杆312和第一固定套313，进气涡流腔34与燃烧室2之间通过一进气孔35相通，第一固定套313固定在进气孔35的内壁上，进气推杆312滑动连接在第一固定套313上，第一固定套313的外周面具有若干进气通道36，第一固定套313与进气推杆312之间设置有第一复位弹簧37，进气凸轮轴32上设置有能够与进气推杆312的顶部抵靠的第一凸轮38，第一固定套313上转动连接有一进气涡轮30，进气凸轮轴32上固定设置有位于第一凸轮38一侧的第一驱动齿轮39，进气凸轮轴32上转动连接有位于第一凸轮38另一侧的第一中间齿轮301，进气涡轮30上具有能够同时啮合第一驱动齿轮39和第一中间齿轮301的传动齿圈。
现有技术中，进气凸轮轴32仅用于驱动进气气门31开启，其并没有其它作用，且由于配重较轻，第一凸轮38与进气推杆312之间撞击过程中对进气凸轮轴32的稳定性有不良影响，造成磨损严重，通过在进气凸轮轴32上设置第一中间齿轮301和第一驱动齿轮39，不仅能够提高进气凸轮轴32的转动平稳性，还能够驱动进气涡轮30，对进气提供压力，增大进气量，且由于进气凸轮轴32与发动机运行速度同步，进气压力随发动机运行状况而自动调整，由此可提高发动机的输出扭矩，节气门开度控制的供油量，在进气压力增大的情况下，混合比发生变化，空气混入量占比增大，可提高发动机燃烧效率、尾气质量。
吸入式进气能够提高油气混合的均匀性。
相比现有技术，本方案中，进气气流对整个进气气门31的各个部位均有“冲刷”效果，积碳在进气推杆312、第一固定套313处形成的积碳能够被带入燃烧室2内，从而对进气气门31的耐久性有提高，对进气气门31的温度有降低的效果。
受到进气涡流腔34和进气涡轮30的作用，以及与进气顶杆同轴的进气涡轮30的旋转，使进入燃烧室2的气体是被吸入进气孔35的，有更大的增压效果，进气涡轮30对进入燃烧室2的气体具有止回作用。
本方案可以在不配套涡轮增压系统的情况下，利用本身就存在的进气凸轮轴32的旋转实现对进气气流的导向、增压和协同，能够简化发动机结构，提高发动机性能，而且，由于进气涡轮30、第一驱动齿轮39和第一中间齿轮301的存在，原本运行不平稳的进气凸轮轴32更加可靠，冲击减小，现有技术中进气凸轮轴32因凸轮在轴上的分布位置不同，且受到冲击的位置不断发生变化，导致其平稳性和可靠性较低，第一驱动齿轮39和第一中间齿轮301的设置，增大了进气凸轮轴32的配重，且该配重是周向均匀分布在进气凸轮轴32上的，对进气凸轮轴32的稳定性有较大提升。
进气通道36呈螺旋状。螺旋状的进气通道36，配合其周向分布，可以使进入燃烧室2的气流呈多股盘旋的小气流，增强油气混合物的混合效果。
本发动机还包括若干个与进气组件一一对应的排气组件，排气组件包括排气气门41、排气凸轮轴42、排气歧管43和排气涡流腔44，排气歧管43连通排气涡流腔44，排气凸轮轴42位于排气涡流腔44的中部，排气气门41包括排气门411、排气推杆412和第二固定套413，排气涡流腔44与燃烧室2之间通过一排气孔45相通，第二固定套413固定在排气孔45的内壁上，排气推杆412滑动连接在第二固定套413上，第二固定套413的外周面具有若干排气通道46，第二固定套413与排气推杆412之间设置有第二复位弹簧47，排气凸轮轴42上设置有能够与排气推杆412的顶部抵靠的第二凸轮48，第二固定套413上转动连接有一排气涡轮40，排气凸轮轴42上固定设置有位于第二凸轮48一侧的第二驱动齿轮49，排气凸轮轴42上转动连接有位于第二凸轮48另一侧的第二中间齿轮401，排气涡轮40上具有能够同时啮合第二驱动齿轮49和第二中间齿轮401的传动齿圈。通过排气涡轮40的设置，外吸式将废气排出燃烧室2，增大排气负压，配合燃烧室2排气的正压，使废气排出压力增大，提高排气效率，其由于排气涡流腔44的设置，能够减低排气歧管43口径较小造成的废气回荡造成的排气阻力。排气负压随发动机转速变化而变化，实现自动调整。
排气通道46呈螺旋状。燃烧室2下方的气缸内的活塞连接一曲轴，曲轴与进气凸轮轴32和排气凸轮轴42之间分别通过正时齿带相连，这属现有技术。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (4)

1.一种发动机进排气系统，其特征在于，本发动机包括缸体(1)和设置在缸体(1)内的若干进气组件，所述进气组件包括燃烧室(2)、进气气门(31)、进气凸轮轴(32)、进气歧管(33)和进气涡流腔(34)，所述进气歧管(33)连通进气涡流腔(34)，所述进气凸轮轴(32)位于进气涡流腔(34)的中部，所述进气气门(31)包括进气门(311)、进气推杆(312)和第一固定套(313)，所述进气涡流腔(34)与燃烧室(2)之间通过一进气孔(35)相通，所述第一固定套(313)固定在进气孔(35)的内壁上，所述进气推杆(312)滑动连接在第一固定套(313)上，所述第一固定套(313)的外周面具有若干进气通道(36)，所述第一固定套(313)与进气推杆(312)之间设置有第一复位弹簧(37)，所述进气凸轮轴(32)上设置有能够与进气推杆(312)的顶部抵靠的第一凸轮(38)，所述第一固定套(313)上转动连接有一进气涡轮(30)，所述进气凸轮轴(32)上固定设置有位于第一凸轮(38)一侧的第一驱动齿轮(39)，所述进气凸轮轴(32)上转动连接有位于第一凸轮(38)另一侧的第一中间齿轮(301)，所述进气涡轮(30)上具有能够同时啮合第一驱动齿轮(39)和第一中间齿轮(301)的传动齿圈。
2.根据权利要求1所述一种发动机进排气系统，其特征在于，所述进气通道(36)呈螺旋状。
3.根据权利要求1或2所述一种发动机进排气系统，其特征在于，本发动机还包括若干个与进气组件一一对应的排气组件，所述排气组件包括排气气门(41)、排气凸轮轴(42)、排气歧管(43)和排气涡流腔(44)，所述排气歧管(43)连通排气涡流腔(44)，所述排气凸轮轴(42)位于排气涡流腔(44)的中部，所述排气气门(41)包括排气门(411)、排气推杆(412)和第二固定套(413)，所述排气涡流腔(44)与燃烧室(2)之间通过一排气孔(45)相通，所述第二固定套(413)固定在排气孔(45)的内壁上，所述排气推杆(412)滑动连接在第二固定套(413)上，所述第二固定套(413)的外周面具有若干排气通道(46)，所述第二固定套(413)与排气推杆(412)之间设置有第二复位弹簧(47)，所述排气凸轮轴(42)上设置有能够与排气推杆(412)的顶部抵靠的第二凸轮(48)，所述第二固定套(413)上转动连接有一排气涡轮(40)，所述排气凸轮轴(42)上固定设置有位于第二凸轮(48)一侧的第二驱动齿轮(49)，所述排气凸轮轴(42)上转动连接有位于第二凸轮(48)另一侧的第二中间齿轮(401)，所述排气涡轮(40)上具有能够同时啮合第二驱动齿轮(49)和第二中间齿轮(401)的传动齿圈。
4.根据权利要求3所述一种发动机进排气系统，其特征在于，所述排气通道(46)呈螺旋状。
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