CN111894693A - 一种柴油机高效高紧凑换气系统 - Google Patents

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张翔宇
黄树和
张明贺
李研芳
徐洋
曹斯琦
胡胜伟
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Abstract

本发明提供了一种柴油机高效高紧凑换气系统,包括凸轮轴及缸盖；凸轮轴上设有进气沟槽凸轮及排气沟槽凸轮；缸盖内设有进气道及排气道，进气道与排气道之间设有用于连通的通道。本发明一种柴油机高效高紧凑换气系统，通过控制进气沟槽凸轮、排气沟槽凸轮、进气气门凸轮及排气气门凸轮，可以实现第一空气腔、第二空气腔、进气道、排气道及发动机气缸之间的通断，实现气道喉口流通面积翻倍，有效提高发动机充气效率和流通能力，最终提升发动机性能。

Description

一种柴油机高效高紧凑换气系统
技术领域
本发明属于发动机技术领域，尤其是涉及一种柴油机高效高紧凑换气系统。
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，但目前气道都为渐缩口形式，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，成为现有技术中迫切需要解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种柴油机高效高紧凑换气系统，通过控制进气沟槽凸轮、排气沟槽凸轮、进气气门凸轮及排气气门凸轮，可以实现第一空气腔、第二空气腔、进气道、排气道及发动机气缸之间的通断，实现气道喉口流通面积翻倍，有效提高发动机充气效率和流通能力，最终提升发动机性能。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种柴油机高效高紧凑换气系统，包括凸轮轴及缸盖；凸轮轴上设有进气沟槽凸轮及排气沟槽凸轮；缸盖内设有进气道及排气道，进气道与排气道之间设有用于连通的通道；
进气门的气门杆上套设进气控制阀；进气控制阀底部、进气道的喉口及进气门底部的气门三者组成第一空气腔；进气控制阀顶部沿进气沟槽凸轮的沟槽轨迹上下运动；凸轮轴上设有进气气门凸轮，进气气门凸轮与进气门顶部接触时，进气门底端气门离开进气道的喉口；
排气门的气门杆上套设排气控制阀；排气控制阀底部、排气道的喉口及排气门底部的气门三者组成第二空气腔，排气控制阀顶部沿排气沟槽凸轮的沟槽轨迹上下运动；凸轮轴上设有排气气门凸轮,排气气门凸轮与排气门顶部接触时，排气门底端气门离开排气道的喉口。
进一步的，进气门顶部与进气控制阀顶部之间的气门杆上套设用于复位的气门弹簧；排气门顶部与气控制阀顶部之间的气门杆上套设用于复位的气门弹簧。
进一步的，进气门底端的气门上沿与进气道的喉口下沿是锥形形状密封配合；排气门底端的气门上沿与排气道的喉口下沿是锥形形状密封配合。
相对于现有技术，本发明一种柴油机高效高紧凑换气系统，具有以下优势：
本发明一种柴油机高效高紧凑换气系统，通过控制进气沟槽凸轮、排气沟槽凸轮、进气气门凸轮及排气气门凸轮，可以实现第一空气腔、第二空气腔、进气道、排气道及发动机气缸之间的通断，实现气道喉口流通面积翻倍，有效提高发动机充气效率和流通能力，最终提升发动机性能。
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为本发明实施例一种柴油机高效高紧凑换气系统气门关闭时示意图；
图2为本发明实施例一种柴油机高效高紧凑换气系统发动机进气时示意图；
图3为本发明实施例一种柴油机高效高紧凑换气系统发动机排气时示意图。
附图标记说明：
1-凸轮轴；2-进气气门凸轮；21-排气气门凸轮；3-进气沟槽凸轮；4-排气沟槽凸轮；5-气门弹簧；6-排气控制阀；7-排气道；8-第二空气腔；9-排气门；10-通道；11-进气门；12-第一空气腔；13-进气道；14-进气控制阀；15-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1-3所示，一种柴油机高效高紧凑换气系统，包括凸轮轴1及缸盖15；凸轮轴1上设有进气沟槽凸轮3及排气沟槽凸轮4；缸盖15内设有进气道13及排气道7，进气道13与排气道7之间设有用于连通的通道10；
如图1-3所示，进气门11的气门杆上套设进气控制阀14；进气控制阀14底部、进气道13的喉口及进气门11底部的气门三者组成第一空气腔12；进气控制阀14顶部沿进气沟槽凸轮3的沟槽轨迹上下运动；凸轮轴1上设有进气气门凸轮2，进气气门凸轮2与进气门11顶部接触时，进气门11底端气门离开进气道13的喉口；
如图1-3所示，排气门9的气门杆上套设排气控制阀6；排气控制阀6底部、排气道7的喉口及排气门9底部的气门三者组成第二空气腔8，排气控制阀6顶部沿排气沟槽凸轮4的沟槽轨迹上下运动；凸轮轴1上设有排气气门凸轮21,排气气门凸轮21与排气门9顶部接触时，排气门9底端气门离开排气道7的喉口。
如图1-3所示，进气门11顶部与进气控制阀14顶部之间的气门杆上套设用于复位的气门弹簧5；排气门9顶部与排气控制阀6顶部之间的气门杆上套设用于复位的气门弹簧5。
如图1-3所示，进气门11底端的气门上沿与进气道13的喉口下沿是锥形形状密封配合；排气门9底端的气门上沿与排气道7的喉口下沿是锥形形状密封配合。
在本实施例中：
如图1所示，气门关闭状态：
此时进气气门凸轮2未与进气门11顶部接触，排气气门凸轮21未与排气门9顶部接触，进气沟槽凸轮3的沟槽未控制进气控制阀14顶部向上运动，排气沟槽凸轮4的沟槽未控制排气控制阀6顶部向上运动，进气门11与进气控制阀14之间只受到气门弹簧5作用，排气门9与排气控制阀6之间只受到气门弹簧5作用，此时进气门11与排气门9都属于关闭状态，进气道13与第一空气腔12处于断开状态，排气道7与第二空气腔8处于断开状态。
如图2所示，发动机进气状态：
随着凸轮轴1旋转，进气气门凸轮2与进气门11顶部接触，排气气门凸轮21与排气门9顶部接触，分别克服气门弹簧5的作用力，驱动进气门11及排气门9向下运动，进气门11及排气门9均打开；此时进气沟槽凸轮3的沟槽控制进气控制阀14顶部向上运动，排气沟槽凸轮4的沟槽未控制排气控制阀6顶部向上运动，进气道13与第一空气腔12处于连通状态，进气道13内新鲜空气，一部份通过第一空气腔12经过打开的进气门11进入发动机的气缸内，另一部份通过通道10进入第二空气腔8，经过打开的排气门9进入发动机的气缸内，可以有效提高气道喉口流通面积，提高发动机充气效率。
如图3所示，发动机排气状态：
随着凸轮轴1继续旋转，此时进气沟槽凸轮3的沟槽控制进气控制阀14顶部未向上运动，排气沟槽凸轮4的沟槽控制排气控制阀6顶部向上运动，此时排气道7与第二空气腔8处于连通状态，一部份废气通过第二空气腔8，经排气道7排出，另一部份废气进入第一空气腔12，经通道10进入第二空气腔8内，最终由排气道7排出，可以有效提高气道喉口流通面积，有效提高发动机气体流通效率。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种柴油机高效高紧凑换气系统，其特征在于：包括凸轮轴(1)及缸盖(15)；所述凸轮轴(1)上设有进气沟槽凸轮(3)及排气沟槽凸轮(4)；所述缸盖(15)内设有进气道(13)及排气道(7)，所述进气道(13)与所述排气道(7)之间设有用于连通的通道(10)；
进气门(11)的气门杆上套设进气控制阀(14)；所述进气控制阀(14)底部、所述进气道(13)的喉口及所述进气门(11)底部的气门三者组成第一空气腔(12)；所述进气控制阀(14)顶部沿所述进气沟槽凸轮(3)的沟槽轨迹上下运动；所述凸轮轴(1)上设有进气气门凸轮(2)，所述进气气门凸轮(2)与所述进气门(11)顶部接触时，所述进气门(11)底端气门离开所述进气道(13)的喉口；
排气门(9)的气门杆上套设排气控制阀(6)；所述排气控制阀(6)底部、所述排气道(7)的喉口及所述排气门(9)底部的气门三者组成第二空气腔(8)，所述排气控制阀(6)顶部沿所述排气沟槽凸轮(4)的沟槽轨迹上下运动；所述凸轮轴(1)上设有排气气门凸轮(21),所述排气气门凸轮(21)与所述排气门(9)顶部接触时，所述排气门(9)底端气门离开所述排气道(7)的喉口。
2.根据权利要求1所述的一种柴油机高效高紧凑换气系统，其特征在于：所述进气门(11)顶部与所述进气控制阀(14)顶部之间的气门杆上套设用于复位的气门弹簧(5)；所述排气门(9)顶部与所述排气控制阀(6)顶部之间的气门杆上套设用于复位的气门弹簧(5)。
3.根据权利要求1所述的一种柴油机高效高紧凑换气系统，其特征在于：所述进气门(11)底端的气门上沿与所述进气道(13)的喉口下沿是锥形形状密封配合；所述排气门(9)底端的气门上沿与所述排气道(7)的喉口下沿是锥形形状密封配合。
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