CN114320697A - 一种发动机的空气分配器及发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机的空气分配器及发动机，包括：阀体具有通过分气通道连通的第一腔室和第二腔室，分气通道与空气出口一一对应连通；密封分割两个腔室的阀芯，具有位于第一腔室的第一密封盘和位于第二腔室的第二密封盘，阀芯能够沿阀体的轴线方向移动且能够自转，自转中实现第一密封盘的通气孔和第二密封盘的通气孔均能够与不同的分气通道连通；封堵件可滑动的设置在分气通道内用于封堵空气出口并隔断两个腔室。将空气分配器设置为两条独立的气体通路，从而能够同时实现缸内起动和缸内补气的空气分配功能，且互不干涉。分气通道设置封堵件，防止两个腔室互相窜气。能够有效利用空间，只需发动机凸轮轴一端带动旋转即可，集成度高。

Description

一种发动机的空气分配器及发动机

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，特别涉及一种发动机的空气分配器及发动机。

背景技术

船用发动机一般采用压缩空气进行启动，大缸径的发动机由于现行的启动马达功率不足，故采用缸内启动的方式，具体的，缸内启动为大缸径的发动机在每缸设置一个缸盖启动阀，凸轮轴末端连接一个空气分配器，启动时，低压空气首先进入空气分配器，空气分配器按发火顺序将低压空气依次通入缸盖启动阀中，缸盖启动阀打开，高压压缩空气进入气缸，推动活塞运动完成启动。即压缩空气直接进入各气缸中推动活塞运动，完成发动机启动。

此外，发动机在低速或者负荷较低时，喷油量少，进气量少，增压器转速低，如果突加负荷，喷油量迅速增加，而进气量无法短时间增加，导致发动机黑烟现象。因此，需要对发动机进行补气，发动机补气是将外部压力空气直接通进进气系统，短时间内迅速增加进气量，以满足燃烧需求，进而提高发动机响应性。但是，大缸径发动机配备单增压器时，发动机的低速响应性普遍偏低。

因此，如何提供一种启动和补气两用的空气分配器，以使机构集成度高，是本技术领域人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种发动机的空气分配器，能够实现启动和补气功能，使机构集成度高。本发明还提供了一种具有上述空气分配器的发动机。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种发动机的空气分配器，其包括：

阀体，所述阀体具有连通有气动控制空气孔的第一腔室和连通有补气空气孔的第二腔室，所述第一腔室和所述第二腔室通过分气通道连通，所述分气通道与空气出口一一对应连通；

密封分割所述第一腔室和所述第二腔室的阀芯，所述阀芯上具有位于所述第一腔室的第一密封盘和位于所述第二腔室的第二密封盘，且所述第一密封盘和所述第二密封盘均设置有通气孔，所述阀芯能够沿所述阀体的轴线方向移动且能够自转，并在自转过程中实现所述第一密封盘的通气孔和所述第二密封盘的通气孔均能够与不同的所述分气通道连通；

封堵件，所述封堵件可滑动的设置在所述分气通道内用于封堵所述空气出口并隔断所述第一腔室和所述第二腔室；

当发动机启动时，所述第一密封盘的通气孔与对应位置的所述分气通道连通，所述气动控制控制孔通过所述第一密封盘的通气孔与对应的所述空气出口连通；

当发动机补气时，所述第二密封盘的通气孔与对应位置的所述分气通道连通，所述补气空气孔通过所述第二密封盘的通气孔与对应的所述空气出口连通。

优选的，上述的空气分配器中，所述阀芯的第一端伸出所述阀体并与发动机的凸轮轴固定连接，所述阀芯的第一端与所述阀体通过第一轴套密封连接。

优选的，上述的空气分配器中，所述第一密封盘和所述第二密封盘均为圆盘，所述第一腔室的内壁与所述第一密封盘密封贴合，所述第二腔室的内壁与所述第二密封盘密封贴合。

优选的，上述的空气分配器中，用于分割所述第一腔室和所述第二腔室的隔断具有用于与所述阀芯配合的安装孔，所述阀芯通过第二轴套密封安装在所述安装孔内。

优选的，上述的空气分配器中，所述第一密封盘和所述第二密封盘的通气孔均为沿所述阀芯的周向延伸的腰型孔，且所述第一密封盘的通气孔和所述第二密封盘的通气孔关于所述阀芯的轴线对称布置。

优选的，上述的空气分配器中，所述分气通道包括连通的中间段和位于所述中间段两端的端部段，且所述中间段的直径大于所述端部段的直径，所述封堵件与所述中间段可滑动可密封贴合设置。

优选的，上述的空气分配器中，所述封堵件包括：

第一挡板，所述第一挡板与所述分气通道适配，用于封堵所述第一密封盘的通气孔；

第二挡板，所述第二挡板与所述分气通道适配，能够封堵所述第二密封盘的通气孔；

第三挡板，所述第三挡板能够遮挡所述空气出口，并连接所述第一挡板和所述第二挡板。

一种发动机，包括空气分配器，其中所述空气分配器为上述任一项所述的空气分配器。

优选的，上述的发动机中，所述空气分配器的启动相位设置在气缸做功冲程中，所述空气分配器的补气相位设置在所述气缸进气冲程中，所述空气分配器关闭位置设置在所述气缸压缩冲程开始段。

本发明提供了一种发动机的空气分配器，当发动机启动时，低压空气首先进入空气分配器，经气动控制空气孔进入第一腔室，并在低压空气的作用下推动阀芯向第二腔室的方向移动，直至第一密封盘的通气孔与其中一个分气通道连通，并在低压空气的作用下推动该分气通道内的封堵件向第二腔室方向移动，直至导通第一密封盘的通气孔与该分气通道的空气出口，从而将低压空气通入缸盖启动阀中，缸盖起动阀打开，高压压缩空气进入气缸，推动活塞运动完成起动。具体的，空气分配器按发火顺序将低压空气依次通入缸盖起动阀中。

当发动机补气时，低压空气通过补气空气孔进入空气分配器，并在低压空气作用下，推动阀芯向第一腔室的方向移动，直至第二密封盘的通气孔与对应的分气通道连通，低压气体进入分气通道并推动封堵件向第一腔室方向移动，直至导通第二密封盘的通气孔与分气通道的空气出口，从而将低压空气通入补气阀中，补气阀打开完成补气过程。在阀芯转动过程中，会实现第二密封盘的通气孔与不同的分气通道相对，具体的按发动机发火顺序将低压空气依次通入对应的补气阀中。

通过上述分析可知，本方案充分利用缸内起动和缸内补气两者相位不同的特点，将空气分配器通过设置为具有两个隔离布置的腔室，并能够实现两个腔室的进口与出口的独立连通，从而能够同时实现缸内起动和缸内补气的空气分配功能，而且互不干涉。同时，分气通道的通气位置设置封堵件，防止两个腔室互相窜气。能够有效利用空间，只需发动机凸轮轴一端带动旋转即可，集成度高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中公开的发动机的空气分配器的剖视结构示意图；

图2为本发明实施例中公开的发动机的空气分配器沿空气出口所在面剖视的剖视图；

图3为本发明实施例中公开的发动机的空气分配器的阀芯的结构示意图；

图4为本发明实施例中公开的发动机的空气分配器在启动状态时的剖视图；

图5为本发明实施例中公开的发动机的空气分配器在补气状态时的剖视图；

图6为本发明实施例中公开的发动机的空气分配器的阀芯相位图。

具体实施方式

本发明公开了一种发动机的空气分配器，能够实现启动和补气功能，使机构集成度高。本发明还公开了一种具有上述空气分配器的发动机。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

如图1-图5所示，其中，图1为本发明实施例中公开的发动机的空气分配器的剖视结构示意图；图2为本发明实施例中公开的发动机的空气分配器沿空气出口所在面剖视的剖视图；图3为本发明实施例中公开的发动机的空气分配器的阀芯的结构示意图；图4为本发明实施例中公开的发动机的空气分配器在启动状态时的剖视图；图5为本发明实施例中公开的发动机的空气分配器在补气状态时的剖视图；图6为本发明实施例中公开的发动机的空气分配器的阀芯相位图。

本申请公开了一种发动机的空气分配器，其包括阀体1、阀芯2和封堵件5。其中，阀体1具有第一腔室11和第二腔室12，该第一腔室11和第二腔室12通过分气通道13连通，并且第一腔室11连通有气动控制空气孔A，第二腔室12连通有补气空气孔B，上述的空气出口C沿阀体1的周向设置，并在发动机启动时与发动机的各缸盖空气阀一一对应连通，在发动机补气时与每缸的补气阀一一对应连通。该分气通道13与空气出口C一一对应连通，即在阀体1的内部周向设置有多个分气通道13，以实现对不同缸盖空气阀或补气阀的控制。

具体的，空气出口C位于气动控制空气孔A和补气空气孔B之间，并且三者沿阀体1的轴向布置。

上述的阀芯2用于密封分割第一腔室11和第二腔室12，并且阀芯2能够沿阀体1的轴线方向移动，以实现启动相位和补气相位的切换。该阀芯2上具有位于第一腔室11的第一密封盘21和位于第二腔室12的第二密封盘21，并且第一密封盘21和第二密封盘22上均设置有通气孔。此外，该阀芯2能够沿自身的轴线自转，在阀芯2转动时，会带动第一密封盘21和第二密封盘22同步转动，从而实现第一密封盘21的通气孔和第二密封盘22的通气孔与分气通道13的连通，即转动到不同位置会与相应位置的分气通道13连通，进而对与该分气通道13连通的空气出口C对应的缸盖空气阀进行控制，实现该缸盖空气阀的开闭控制。

为了保证启动和补气的切换，本申请中在分气通道13内设置了用于封堵空气出口的封堵件5，并且该封堵件5能够封堵分气通道13，避免第一腔室11和第二腔室窜气12。具体的，当发动机启动时，第一密封盘21的通气孔与分气通道13连通，气动控制控制孔A通过第一密封盘21的通气孔与空气出口C连通；而封堵件5封堵住第二密封盘22的通气孔与空气出口C的连通。当发动机补气时，第二密封盘22的通气孔与分气通道13连通，补气空气孔B通过第二密封盘22的通气孔与空气出口C连通；而封堵件5封堵住第一密封盘21的通气孔与空气出口C的连通。

工作时，在储气罐与空气分配器的导气管上依次设有空气阀、恒压室和压力控制器，储存在储气罐的压缩空气通过空气阀调节和恒压室的恒压获得具有恒定压力压缩空气，此压缩空气输送到压力控制器内进行排气量的调节，排出的具有恒定压力的压缩空气通过空气分配器均匀分配到各个气缸内，这样保证供给气缸的压缩空气始终为恒压，从而提高传动部件的使用寿命和抗疲劳性。空气分配器通过进气管连接气缸床上的数个气缸，本发明采用4缸。

当发动机启动时，低压空气首先进入空气分配器，经气动控制空气孔A进入第一腔室11，并在低压空气的作用下推动阀芯2向第二腔室12的方向移动，直至第一密封盘21的通气孔与其中一个分气通道13连通，并在低压空气的作用下推动该分气通道13内的封堵件5向第二腔室12方向移动，直至导通第一密封盘21的通气孔与该分气通道13的空气出口C，从而将低压空气通入缸盖启动阀中，缸盖起动阀打开，高压压缩空气进入气缸，推动活塞运动完成起动。具体的，空气分配器按发火顺序将低压空气依次通入缸盖起动阀中。

当发动机补气时，低压空气通过补气空气孔B进入空气分配器，并在低压空气作用下，推动阀芯2向第一腔室11的方向移动，直至第二密封盘22的通气孔与对应的分气通道13连通，低压气体进入分气通道13并推动封堵件5向第一腔室11方向移动，直至导通第二密封盘22的通气孔与分气通道13的空气出口C，从而将低压空气通入补气阀中，补气阀打开完成补气过程。在阀芯2转动过程中，会实现第二密封盘22的通气孔与不同的分气通道13相对，具体的按发动机发火顺序将低压空气依次通入对应的补气阀中。

通过上述分析可知，本方案充分利用缸内起动和缸内补气两者相位不同的特点，将空气分配器通过设置为具有两个隔离布置的腔室，并能够实现两个腔室的进口与出口的独立连通，从而能够同时实现缸内起动和缸内补气的空气分配功能，而且互不干涉。同时，分气通道13的通气位置设置封堵件5，防止两个腔室互相窜气。能够有效利用空间，只需发动机凸轮轴一端带动旋转即可，集成度高。

具体的实施例中，上述的阀芯2的第一端伸出阀体1并与发动机的凸轮轴固定连接，而阀芯2的第一端与阀体1通过第一轴套3密封连接。即该空气分配器与凸轮轴的末端固定连接，具体可采用联轴器。为了保证阀芯2与阀体1的密封性，优选的，在阀芯2与阀体1接触处设置了密封圈或密封轴套。在实际中也可将凸轮轴内伸入阀体1与阀芯2连接，但是这种连接方式操作不易，且容易导致空气分配器漏气。

对于空气出口C与分气通道13的数量和布置方式可根据实际要求设置，优选的，可将空气出口C设置为圆孔，并将空气出口C均匀分布在阀体1的周向。

在实际中，阀体1为中空的圆筒结构，阀芯2的第一密封盘21和第二密封盘22均为圆盘，并且第一密封盘21与第一腔室11的内壁密封贴合，第二密封盘22与第二腔室12的内壁密封贴合，以防止气体在第一腔室11或第二腔室12内窜动，保证第一密封盘21和第二密封盘22的稳定推动。

具体的，阀芯2在左右运动时，首先通过气压推动，并将密封盘和腔室的壁面贴紧(密封作用)，然后分气通道13相通，气路打开。

本申请中的阀体1的第一腔室11和第二腔室12之间的隔断具有用于与阀芯2配合的安装孔，并且安装孔与阀芯2通过第二轴套4密封连接。本申请中通过隔断和阀芯2将阀体1分割为两个相互隔离的腔室，以对应发动机启动和补气过程，并且相互之间不干涉。此处公开了阀芯2和阀体1的具体结构，对于阀芯2和阀体1的具体连接方式和结构可根据不同的需要设置，只要能够满足上述要求即可。

进一步的实施例中，上述的分气通道13开设在隔断上，并沿隔断的周向设置，具体的，本申请中的阀体1为一端具有供阀芯2穿出的通孔的中空圆筒结构，该阀体1的中间部分具有隔断，用于分割两个腔室，而隔断的中间位置设置有供阀芯2穿过的安装孔，该安装孔为圆孔。

优选的实施例中，本申请中公开的第一密封盘21和第二密封盘22的通气孔均为沿阀芯2的周向延伸的腰型孔，并且第一密封盘21的通气孔和第二密封盘22的通气孔关于阀芯2的轴线对称布置。在实际中，腰型孔的长度大于分气通道13的直径的长度并小于上述两倍直径的长度。优选的可为分气通道的直径的长度的1.5倍，如此可在阀芯2转动过程中，相邻的两个空气出口C能够逐渐过渡连通，不会出现在阀芯2转动过程中低压气体无法通过通气孔的情况，保证了该空气分配器的正常使用。

在上述技术方案的基础上，本申请中将分气通道13设置为包括中间段和端部段的结构。其中，端部段为两段，分别连通在中间段的两端。在一具体实施例中，该中间段的直径大于端部段的直径，上述的封堵件5设置在中间段内，如此设置，可在中间段与端部段之间形成台阶结构，上述封堵件5会通过台阶结构实现限位，避免封堵件5推动至通气孔内，而影响正常使用。对于中间段和端部段的具体尺寸可根据不同的需要设置，且均在保护范围内。需要保证的是封堵件5能够与分气通道13密封贴合滑动。

具体的实施例中，上述的封堵件5包括：第一挡板、第二挡板和第三挡板，其中，第一挡板与分气通道13适配，用于封堵第一密封盘21的通气孔；而第二挡板与分气通道13适配，能够封堵第二密封盘22的通气孔；上述的第三挡板能够遮挡空气出口C，并连接第一挡板和第二挡板。通过该封堵件5的作用可实现在低压空气的作用下密封不同的部位，完成启动和补气的不同要求。对于第一挡板、第二挡板和第三挡板的形状和尺寸可根据不同的需要设置。

此外，本申请还公开了一种发动机，包括空气分配器，其中，该空气分配器为上述实施例中公开的空气分配器，因此，具有该空气分配器的发动机也具有上述所有技术效果，在此不再一一赘述。

本申请中的发动机的空气分配器的启动相位设置在气缸做冲程过程中，而空气分配器的补气相位设置在气缸进气冲程中，空气分配器关闭位置设置在气缸压缩冲程开始段，如图6所示。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种发动机的空气分配器，其特征在于，包括：

阀体(1)，所述阀体(1)具有连通有气动控制空气孔(A)的第一腔室(11)和连通有补气空气孔(B)的第二腔室(12)，所述第一腔室(11)和所述第二腔室(12)通过分气通道(13)连通，所述分气通道(13)与空气出口(C)一一对应连通；

密封分割所述第一腔室(11)和所述第二腔室(12)的阀芯(2)，所述阀芯(2)上具有位于所述第一腔室(11)的第一密封盘(21)和位于所述第二腔室(12)的第二密封盘(22)，且所述第一密封盘(21)和所述第二密封盘(22)均设置有通气孔，所述阀芯(2)能够沿所述阀体(1)的轴线方向移动且能够自转，并在自转过程中实现所述第一密封盘(21)的通气孔和所述第二密封盘(22)的通气孔均能够与不同的所述分气通道(13)连通；

封堵件(5)，所述封堵件(5)可滑动的设置在所述分气通道(13)内用于封堵所述空气出口并隔断所述第一腔室(11)和所述第二腔室(12)；

当发动机启动时，所述第一密封盘(21)的通气孔与对应位置的所述分气通道(13)连通，所述气动控制控制孔(A)通过所述第一密封盘(21)的通气孔与对应的所述空气出口(C)连通；

当发动机补气时，所述第二密封盘(22)的通气孔与对应位置的所述分气通道(13)连通，所述补气空气孔(B)通过所述第二密封盘(22)的通气孔与对应的所述空气出口(C)连通。

2.根据权利要求1所述的空气分配器，其特征在于，所述阀芯(2)的第一端伸出所述阀体(1)并与发动机的凸轮轴固定连接，所述阀芯(2)的第一端与所述阀体(1)通过第一轴套(3)密封连接。

3.根据权利要求1所述的空气分配器，其特征在于，所述第一密封盘(21)和所述第二密封盘(22)均为圆盘，所述第一腔室(11)的内壁与所述第一密封盘(21)密封贴合，所述第二腔室(12)的内壁与所述第二密封盘(22)密封贴合。

4.根据权利要求1所述的空气分配器，其特征在于，用于分割所述第一腔室(11)和所述第二腔室(12)的隔断具有用于与所述阀芯(2)配合的安装孔，所述阀芯(2)通过第二轴套(4)密封安装在所述安装孔内。

5.根据权利要求1所述的空气分配器，其特征在于，所述第一密封盘(21)和所述第二密封盘(22)的通气孔均为沿所述阀芯(2)的周向延伸的腰型孔，且所述第一密封盘(21)的通气孔和所述第二密封盘(22)的通气孔关于所述阀芯(2)的轴线对称布置。

6.根据权利要求1-5任一项所述的空气分配器，其特征在于，所述分气通道(13)包括连通的中间段和位于所述中间段两端的端部段，且所述中间段的直径大于所述端部段的直径，所述封堵件(5)与所述中间段可滑动可密封贴合设置。

7.根据权利要求1-5任一项所述的空气分配器，其特征在于，所述封堵件(5)包括：

第一挡板，所述第一挡板与所述分气通道(13)适配，用于封堵所述第一密封盘(21)的通气孔；

第二挡板，所述第二挡板与所述分气通道(13)适配，能够封堵所述第二密封盘(22)的通气孔；

第三挡板，所述第三挡板能够遮挡所述空气出口(C)，并连接所述第一挡板和所述第二挡板。

8.一种发动机，包括空气分配器，其特征在于，所述空气分配器为如权利要求1-7任一项所述的空气分配器。

9.根据权利要求8所述的发动机，其特征在于，所述空气分配器的启动相位设置在气缸做功冲程中，所述空气分配器的补气相位设置在所述气缸进气冲程中，所述空气分配器关闭位置设置在所述气缸压缩冲程开始段。

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