CN111120137B - 一种柴油机高效换气机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种柴油机高效换气机构，包括缸盖、进气门、排气门、进气道与排气道，缸盖内部沿进气门与排气门的气门杆形成的平面方向设有一固定的隔板，缸盖内部还设有可与隔板呈十字交叉配合的旋转控制阀阀板，通过驱动旋转控制阀的阀板沿隔板来回摆动，可使进气门和排气门在与进气道相通或与排气道相通之间实现切换。本发明可以增大气门喉口流通面积，从而有效提高发动机充气效率和流通能力，本发明结构简单紧凑，有利于工程化应用。

Description

一种柴油机高效换气机构

技术领域

本发明属于发动机换气系统技术领域，尤其是涉及一种柴油机高效换气机构。

背景技术

内燃机至今仍然是热效率最高、单位体积和单位重量功率最大的原动机，应用非常广泛，然而随着世界能源的逐渐短缺以及环境资源的不断恶化，我们需要内燃机满足更严格的油耗标准和排放法规。

传统柴油机为了实现较高的热效率，几何压缩设定较高，缸盖底板难以像汽油机设置成屋脊形状，随着发动机功率的进一步提高，发动机需要更多的进气量，但受气道喉口面积限制，存在进排气阻力大，流通能力受限，制约功率与热效率的提高的问题，因此如何在高转速下大流量进气条件下尽可能提高发动机的充气效率降低换气损失，进而优化燃烧过程提升发动机性能，成为发动机设计者们孜孜不倦的追求。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种柴油机高效换气机构，可以实现更大流通面积以及更高充气效率。

本发明的发明构思是：在缸盖内设置一个可在进气道和排气道之间左右旋转的阀板，通过旋转实现发动机喉口流通面积增大，从而实现充分进气或者充分排气。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种柴油机高效换气机构，包括凸轮轴、缸盖，进气门、排气门，所述凸轮轴外表面设有进气凸轮和排气凸轮，所述缸盖内部两侧设有进气道和排气道，所述进气门与排气门的气门杆上部设有气门弹簧，所述缸盖内部固定安装一隔板，所述隔板与所述进气门和排气门的气门杆所形成的平面平行；所述缸盖内部还设有一旋转控制阀的阀板，所述阀板所在平面与隔板所在平面垂直，所述阀板上设有一开口向下的凹槽，所述凹槽与所述隔板呈十字交叉嵌合；所述进气凸轮与所述排气凸轮的型线相同；所述凸轮轴外表面还设有与所述旋转控制阀的顶部配合的环形沟槽，在所述凸轮轴旋转过程中，可驱动所述阀板沿所述隔板来回摆动。

进一步的，当所述阀板旋转到所述隔板的最左侧时，所述排气道与所述进气门和所述排气门相通；当所述阀板旋转到所述隔板的最右侧时，所述进气道与所述进气门和所述排气门相通；当所述阀板旋转到所述隔板的中间位置时，所述进气道与所述进气门相通，所述排气道与所述排气门相通。

进一步的，所述隔板为底部为直线型的扇形结构，所述扇形结构的左右两边分别对应所述阀板旋转到最左侧和最右侧的位置处。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

本发明可以实现发动机喉口流通面积增大，极大提高气体流通能力，从而有效提高充气效率，与此同时，本发明结构紧凑，有利于工程化应用。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明柴油机高效换气机构处于发动机排气时的示意图；

图2是本发明柴油机高效换气机构处于换气时的示意图；

图3是本发明柴油机高效换气机构处于发动机进气时的示意图；

图4是图2中旋转控制阀、隔板、进气门配合的左视图。

附图标记说明：

图1中，1.凸轮轴，2.进气凸轮，3.环形沟槽，4.排气凸轮，5.气门弹簧，6.旋转控制阀，7.排气道，8.隔板，9.排气门，10.进气门；11.进气道；12.缸盖。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1至图4所示，一种柴油机高效换气机构，包括凸轮轴1、缸盖12，进气门10、排气门9，所述凸轮轴1外表面设有进气凸轮2和排气凸轮4，所述缸盖12内部两侧设有进气道11和排气道7，所述进气门10与排气门9的气门杆上部设有气门弹簧5，

所述进气凸轮2与所述排气凸轮4的型线相同；

所述缸盖12内部固定安装一隔板8，所述隔板8与所述进气门10和排气门9的气门杆所形成的平面平行；所述缸盖12内部还设有一旋转控制阀6的阀板，所述阀板所在平面与隔板8所在平面垂直，所述阀板上设有一开口向下的凹槽，所述凹槽与所述隔板8呈十字交叉嵌合；

所述凸轮轴1外表面还设有与所述旋转控制阀6顶部配合的环形沟槽3，在所述凸轮轴1旋转过程中，可驱动所述旋转控制阀6的阀板沿所述隔板8来回摆动；所述隔板8对所述阀板的旋转轨迹的起到导向和限制的作用。

本实施例中，如图4所示，所述隔板8正好处在所述进气门10和排气门9的气门杆所形成的平面；所述隔板8设有一定的厚度，所述隔板8与进气门10和排气门9的气门杆间隙配合。

当所述旋转控制阀6旋转到所述隔板8的最左侧时，所述进气门10的气门杆处于所述隔板8及所述旋转控制阀6的凹槽之间，所述排气道7与所述进气门10和所述排气门9相通；

当所述旋转控制阀6旋转到所述隔板8的最右侧时，所述排气门9的气门杆处于所述隔板8及所述旋转控制阀6的凹槽之间，所述进气道11与所述进气门10和所述排气门9相通；

当所述旋转控制阀6旋转到所述隔板8的中间位置时，所述进气道11与所述进气门10相通，所述排气道7与所述排气门9相通。

优选的，所述隔板8为底部为直线型的扇形结构，所述扇形结构的左右两边分别对应所述阀板旋转到最左侧和最右侧的位置处。

当所述柴油机为四冲程时，所述凸轮轴1转速与发动机转速为一比二，所述进气凸轮2和排气凸轮4为双峰形状。

当所述柴油机为二冲程时，所述凸轮轴1转速与发动机转速相同，所述进气凸轮2和排气凸轮4为单峰形状。

本发明的工作过程如下：

首先以四冲程为例，当发动机处于排气状态时，如图1所示，此时所述旋转控制阀6处于所述隔板8的最左侧，所述排气道7与所述进气门10和所述排气门9相通，所述进气凸轮2和排气凸轮4处于凸起状态，分别克服气门弹簧5的作用力驱动所述进气门10和所述排气门9打开，发动机缸内的废气分别通过进气门10和排气门9进入排气道7中，实现充分排气。

当发动机需要换气时，如图2所示，随着所述凸轮轴1的旋转，所述进气凸轮2和排气凸轮4处于基圆状态，所述进气门10和所述排气门9处于关闭状态，以避免与活塞相撞，与此同时，环形沟槽3带动所述旋转控制阀6的阀板逐步由所述隔板8的最左侧移动到所述隔板8的中间位置，推动排气道7中的废气向右运动。

随着所述凸轮轴1的继续旋转，如图3所示，一方面所述进气凸轮2和排气凸轮4重新处于凸起状态，分别克服气门弹簧5的作用力驱动所述进气门10和所述排气门9再一次打开，另一方面，环形沟槽3带动所述旋转控制阀6的阀板由所述隔板8的中间移动到所述隔板8的最右侧，所述进气道11与所述进气门10和所述排气门9相通，进气道11中的新鲜空气一部分通过进气门10进入发动机缸内，一部分通过排气门9进入缸内，实现充分进气。

随着所述凸轮轴1的继续旋转，进气凸轮2和排气凸轮4再一次处于基圆状态时，发动机将重新处于气门关闭状态，开始压缩着火做功，由此周而复转。

由于四冲程过程中，凸轮需要经历凸起-基圆-凸起-基圆阶段，因此所述进气凸轮2和排气凸轮4为双峰形状。

当发动机为二冲程时，发动机排气如图1所示，而发动机进气如图3所示，其中的换气过程中凸轮将一直处于凸起状态，因此所述进气凸轮2和排气凸轮4为单峰形状。

综上，本发明通过控制所述旋转控制阀6的阀板的来回摆动，可以实现气门喉口流通面积增大，有效提高发动机充气效率和流通能力，本发明结构简单紧凑，有利于工程化应用。

尽管上面结合图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (3)

1.一种柴油机高效换气机构，包括凸轮轴(1)、缸盖(12)，进气门(10)、排气门(9)，所述凸轮轴(1)外表面设有进气凸轮(2)和排气凸轮(4)，所述缸盖(12)内部两侧设有进气道(11)和排气道(7)，所述进气门(10)与排气门(9)的气门杆上部设有气门弹簧(5)，其特征在于：

所述缸盖(12)内部固定安装一隔板(8)，所述隔板(8)与所述进气门(10)和排气门(9)的气门杆所形成的平面平行；所述缸盖(12)内部还设有一旋转控制阀(6)的阀板，所述阀板所在平面与隔板(8)所在平面垂直，所述阀板上设有一开口向下的凹槽，所述凹槽与所述隔板(8)呈十字交叉嵌合；

所述进气凸轮(2)与所述排气凸轮(4)的型线相同；所述凸轮轴(1)外表面还设有与所述旋转控制阀(6)的顶部配合的环形沟槽(3)，在所述凸轮轴(1)旋转过程中，可驱动所述阀板沿所述隔板(8)来回摆动；

当所述阀板旋转到所述隔板(8)的最左侧时，所述排气道(7)与所述进气门(10)和所述排气门(9)相通；当所述阀板旋转到所述隔板(8)的最右侧时，所述进气道(11)与所述进气门(10)和所述排气门(9)相通；当所述阀板旋转到所述隔板(8)的中间位置时，所述进气道(11)与所述进气门(10)相通，所述排气道(7)与所述排气门(9)相通。

2.根据权利要求1所述的一种柴油机高效换气机构，其特征在于：所述隔板(8)为底部为直线型的扇形结构，所述扇形结构的左右两边分别对应所述阀板旋转到最左侧和最右侧的位置处。

3.根据权利要求1所述的一种柴油机高效换气机构，其特征在于：当所述柴油机为四冲程时，凸轮轴(1)转速与发动机转速为一比二，所述进气凸轮(2)和排气凸轮(4)为双峰形状；当所述柴油机为二冲程时，凸轮轴(1)转速与发动机转速相同，所述进气凸轮(2)和排气凸轮(4)为单峰形状。

Images