CN116034214A - 用于内燃机的带旋转阀的气缸盖组件 - Google Patents

Abstract

一种用于内燃机的气缸盖组件包括：气缸盖，其限定燃烧室并具有至少一个与其连通的开口；至少一个口；设置于至少一个开口与至少一个口之间的至少一个可旋转阀元件；和设置在至少一个可旋转阀元件和气缸盖之间的至少一个密封组件，该密封组件包括密封件，该密封件具有与至少一个阀元件的外周表面相符合的凹形密封面、与密封面相对设置的迷宫式密封件、以及设置在密封件和气缸盖之间的弹性辅助密封件。

Description

用于内燃机的带旋转阀的气缸盖组件

技术领域

本发明总体上涉及内燃机，并且更具体地涉及使用旋转阀的发动机。

背景技术

内燃机是众所周知的并且用于各种应用中。例如，内燃机用于汽车、农用设备、割草机和船只。内燃机也有各种尺寸和配置，例如二冲程或四冲程以及火花点火或压缩点火。

通常，内燃机包括许多运动部件，例如，它们包括进气门和排气门、摇臂、弹簧、凸轮轴、连杆、活塞和曲轴。具有大量运动部件的问题之一是故障风险增加(特别是在配气机构中)并且由于摩擦损失导致效率降低。可以使用特殊的润滑剂和涂层来减少摩擦，并且可以使用某些合金来防止故障；然而，即使有了这些改进，故障的风险和摩擦损失仍然很高。此外，当配气机构发生故障时，修复破损的配气机构可能非常耗时并且需要特殊工具，因此很难在现场进行维修。

因此，仍然需要一种具有低摩擦、良好的可靠性和少量的零件的用于内燃机的配气机构。

发明内容

这种需要通过具有一个或多个旋转阀元件的气缸盖组件来解决。

根据本文所述技术的一个方面，一种用于内燃机的气缸盖组件包括：气缸盖，其限定燃烧室并具有至少一个与其连通的开口(opening)；至少一个口(port)；设置于至少一个开口与至少一个口之间的至少一个可旋转阀元件；和设置在至少一个可旋转阀元件和气缸盖之间的至少一个密封组件，该密封组件包括密封件，该密封件具有与至少一个阀元件的外周表面相符合的凹形密封面、与密封面相对设置的迷宫式密封件、以及设置在密封件和气缸盖之间的弹性辅助密封件。

附图说明

通过参考以下结合附图的描述可以最好地理解本发明，其中：

图1是包含具有一个或多个旋转阀的气缸盖组件的内燃机的示意性局部剖视图；

图2是根据本发明的一个方面的用于内燃机的具有旋转阀的气缸盖组件的透视图；

图3是图2的气缸盖的替代构造的透视图；

图4是图2的气缸盖组件的分解图；

图5是图2的气缸盖组件的下部的底部透视图；

图6是图2的气缸盖组件的下部的顶部透视图；

图7是图2的气缸盖组件的上部的底部透视图；

图8是图2的气缸盖组件的阀筒的前透视图；

图9是图2的气缸盖组件的阀筒的后透视图；

图10是图2的气缸盖组件的透视图，去除了上部；

图11是图2的气缸盖组件的端部密封件的前透视图；

图12是图2的气缸盖组件的端部密封件的后透视图；

图13是图2的气缸盖组件的密封组件的分解图；

图14是图2的气缸盖组件的密封组件的分解图；

图15是图2的气缸盖组件的一部分的截面图；

图16是根据本发明的替代方面的用于内燃机的具有旋转阀的气缸盖组件的分解图；

图17是图16的气缸盖组件的中心部的上透视图；

图18是图16的气缸盖组件的中心部的下透视图；

图19是图16的气缸盖组件的下部的上透视图；

图20是图16的气缸盖组件的下部的下透视图；

图21是图16的气缸盖组件的密封组件的透视图；

图22是图16的气缸盖组件的内部部件的分解图；

图23是图16的气缸盖组件的内部部件的另一分解图；

图24是图2的气缸盖组件的一部分的截面图；

图25是图15的一部分的放大图；和

图26是替代密封组件的一部分的截面图。

具体实施方式

应当理解，本文所述的概念可实施为完整的内燃机，或本文所述的气缸盖组件可改装到现有的内燃机，或旋转阀组件可并入到气缸盖设计。现在，参考附图，其中相同的附图标记在各个视图中表示相同的元件。图1示出了根据本发明的一个方面构造的示例性内燃机10。

所示示例是单缸四冲程发动机。然而，应当理解，本文描述的原理适用于任何内燃机，例如运行诸如奥托或柴油循环的各种循环的发动机，或需要阀来打开和关闭流体流动口的类似机器。

发动机包括缸体12，缸体12用作发动机10的其他部件的结构支撑和安装点。缸体12包括曲轴箱14和气缸筒16。大致圆柱形的气缸孔18形成在气缸筒16内。具有偏置曲柄销22的曲轴20安装在缸体12中以在合适的轴承中旋转。活塞24设置在气缸孔18内，活塞24通过活塞杆26连接至曲柄销22。曲轴20、活塞杆26和活塞24共同限定了旋转组件28。在操作中，气缸孔18中的气体压力引起活塞24的线性运动，并且旋转组件28可以以已知方式操作以将活塞的直线运动转换为曲轴20的旋转。

发动机包括附接到气缸筒16的气缸盖组件30。气缸盖组件30具有形成在其中的大致凹形的燃烧室32，其对应于气缸孔18并与之对齐。燃烧室32封闭气缸孔18的一端。气缸孔18和燃烧室32共同限定了气缸34。

气缸盖组件30具有形成在其中的进气口36。进气口36从燃烧室32延伸到气缸盖组件30的外表面处的进气平面38。

气缸盖组件30包括旋转阀装置40，其包括一个或多个旋转阀元件，其在本文中可被称为“阀筒”。以符号42表示的旋转式进气阀元件横跨进气口36设置。其布置使得在旋转式进气阀元件42的第一角度定向中，允许在进气平面38和燃烧室32之间的流体流动，并且在旋转式进气阀元件42的第二角度定向，流体流动在进气平面38和燃烧室32之间被阻断。如下文将详细解释的，“旋转阀元件”可以指独立的旋转部件，或包括多个阀元件的旋转部件的一部分。

气缸盖组件30还包括形成在其中的排气口44。排气口44从燃烧室32延伸到气缸盖组件30外表面处的排气平面46。

旋转阀装置40还包括旋转排气阀元件，以符号48表示，跨过排气口44设置。它被布置成使得在旋转排气阀元件48的第一角度定向中，允许流体流动在排气平面46和燃烧室32之间，以及在旋转排气阀元件48的第二角度定向，流体流动在排气平面46和燃烧室32之间被阻断。

发动机10包括燃料输送系统50，其可操作以接收进入的空气流，将可燃燃料例如汽油计量到空气流中以产生可燃进气混合物，并且将进气混合物输送到气缸34。

燃料输送系统50可以是连续流或间歇流，并且燃料喷射点可以在独立的气缸34处或在上游位置处。可选地，燃料喷射点可以在气缸34内，这种配置通常称为“直接喷射”，在这种情况下，进气口36将仅向气缸34输送空气。已知类型的燃料输送系统包括化油器、机械式燃料喷射系统和电子燃料喷射系统。所示的具体示例是汽化器。

发动机10包括点火系统，该点火系统包括一个或多个安装在每个燃烧室32中的火花塞52，以点燃进气混合物。提供合适的点火电源54，例如具有线圈和分配器的传统凯特林点火系统，或具有触发模块和单独线圈的直接点火系统，或磁电机。点火电源54例如用导线56连接到火花塞52。

图2-图15示出了气缸盖组件30。气缸盖组件30包括一个或多个静止部件，这些静止部件被构造成安装到发动机缸体12并围封操作部件。气缸盖组件30包括气缸盖58。在所示示例中，气缸盖58由下部60用螺栓(未示出)附接至上部62而组成。替代地，气缸盖58可以由单个部件制成。图3显示了一种可选配置，其中气缸盖58的下部60与发动机缸体12′的气缸筒16′制成一体。可选地，气缸盖58的下部60可以与独立的气缸筒制成一体(未显示)。作为又一选择，整个气缸盖58可以与气缸体或气缸筒制成一体。

现在参见图4，下部60是块状元件，其可以例如通过由坯料铸造或机加工形成。它包括包含燃烧室32(见图5)的外表面64和相对的内表面66(图6)。邻近内表面66，下部60具有形成在其中的半圆柱形筒凹部68。筒凹部68与进气开口70和排气开口72连通。

筒凹部68包括围绕进气开口70和排气开口72的密封凹槽74。在密封凹槽74内，进气管插孔76围绕进气开口70。槽状进气密封座78围绕进气管插孔76。类似地，排气管插孔80环绕排气开口72。槽状排气密封座82环绕排气开口72。

上部62也是块状元件，其可以由坯料通过铸造或机加工形成。它包括外表面84(图4)和与下部60的内表面66配合的相对内表面86(图7)。以上描述的进气口36和排气口44形成为上部62的一部分。与内表面86相邻，上部62具有形成在其中的半圆柱形筒凹部88。筒凹部88与进气口36和排气口44连通。

筒凹部88包括围绕进气口36和排气口44的密封凹槽90。在密封凹槽90内，进气管插孔92围绕进气口36。槽状进气密封座94围绕进气管插孔92。类似地，排气管插孔96环绕排气口44。槽状排气座98环绕排气口44。

当组装时，筒凹部68、88共同限定了大致圆柱形的筒形孔。

下部60和上部62接收旋转阀元件，在此称为阀筒(或简称为“筒”)100。参照图8和9，阀筒100是具有在前端面104和后端面106之间延伸的环形外周表面102的大体圆柱形元件。进气孔108横向延伸穿过阀筒100，在相对两侧上与外周表面102连通。在一些实施例中，进气孔108的横截面流动面积在其长度上可以是恒定的。在其他迭代中，选定的轮廓可用于阀体内的孔的内部形状。在所示示例中，进气孔108具有细长的“跑道”横截面形状，两个平行边由两个半圆形端部连接。可以使用其他横截面形状，例如多边形、椭圆形、不规则形状或某一其他选择的形状。

排气孔110横向延伸穿过阀筒100，在相对两侧上与外周表面102连通。在一些实施例中，排气孔110的横截面流动面积在其长度上可以是恒定的。在其他迭代中，选定的轮廓可用于阀体内的孔的内部形状。在所示示例中，排气孔110具有细长的“跑道”横截面形状，两个平行边由两个半圆形端部连接。可以使用其他横截面形状。在其他实施例中，在平面图中，排气孔110可以具有选择的形状以适应气缸盖设计的限制，例如多边形、椭圆形、不规则形状或某一其他选择的形状。

任选地，孔108、110和外周表面102之间的边缘可以具有诸如斜面、倒角、半径或凹口的轮廓，用于操纵流动特性和/或改变孔108、110的有效开口和/或闭合点的目的。

孔108、110的横向尺寸(垂直于旋转轴线)、阀筒100的直径以及阀筒100相对于曲轴速度的转速都会影响阀打开时间或“持续时间”，并且这些影响是相互关联的。可以操纵这些变量以便改变阀筒100以适合于特定应用。

本文描述的概念，特别是密封概念，是适用于其他类型的旋转阀，所述旋转阀包含并非完全横向于阀的旋转轴线的流动路径。例如，一些已知类型的旋转阀被配置为允许流体经由设置在一端的开口流过阀体，流动沿选定方向沿着阀的旋转轴线行进，并且与发动机的燃烧室通过筒形阀的外表面上选定位置的周边开口流体连通，流动用作进气或排气的气体交换过程。

阀筒100可由刚性耐磨材料制成，例如金属合金或陶瓷。可选地，表面处理或涂层例如碳基涂层或陶瓷可以应用于选择的用于构造阀筒100的基础材料。材料选择在下面更详细地描述。在一个非限制性示例中，阀筒100由钢合金制成。

在所示示例中，称为密封齿112的环形凸缘从外周表面102径向向外延伸。如图10最佳所见，当组装时，密封齿112被接收在气缸盖58中形成的圆周密封槽114中，限定非接触旋转密封。替代地，密封配置可以颠倒，即，外周表面102可以包括凹槽并且气缸盖58可以包括密封齿。

前短轴116从前端面104延伸，后短轴118从后端面106延伸。

参考图4，阀筒100安装成通过接收前短轴116的前轴承120和接收后短轴118的后轴承122在气缸盖58中旋转。在一些实施例中，可以取消短轴，并且轴承可以直接安装在阀的圆形周边的选定轮廓上，或者安装在设置到阀的内部的凹槽上。其他实施例中，轴承被取消，旋转筒阀仅由密封元件146和148支撑。

在所示示例中，轴承120、122示意性地显示为具有中心孔的简单圆柱体。通常，可以使用支撑阀筒100并减少摩擦的任何类型的轴承。合适类型的轴承的示例包括滚动元件轴承(例如，滚珠、滚柱、滚针)、衬套、流体静压轴承或流体动压轴承。

前轴承120安装在前盖124中，前盖124通过合适的紧固件(未示出)连接到气缸盖58。后轴承122安装在后盖126中，后盖126容纳在筒凹部68中。

阀筒100设置有夹在前轴承120和前端面104之间的可选的前端密封件128，以及夹在后轴承122和后端面106之间的可选的后端密封件130。

任选的端部密封件128、130的构造在图11和图12中更详细地可见。前端密封件128被示为示例，应理解后端密封件130可以是相同的。前端密封件128通常为圆盘形，具有前面132、后面134和外直径与阀筒100的外直径近似相同的环形外表面136。环形凸缘，称作密封齿138，从外表面136径向向外延伸。如图10中最佳所见，当组装时，密封齿138被接收在气缸盖58中形成的圆周密封槽140中，限定非接触旋转密封。前端密封件128中的中心孔142接纳前短轴116。凸起的凸台144围绕中心孔142形成。选择凸台144的厚度，以便在组装时前端密封件128被夹紧在前轴承120的内圈和阀筒100的前端面104之间，存在轴向间隙。这样组装后，前端密封件128与阀筒100一起旋转。

端部密封件128、130可由耐磨和/或自润滑的材料制成。可选地，表面处理或涂层例如碳基涂层或陶瓷可以被提供给用于构造端部密封件128、130的选择的基础材料。一种非限制性示例材料是碳的烧结石墨形式，可选地包括粘合剂或添加剂。合适的碳密封材料是可商购的。

当组装时，阀筒100被容纳在筒凹部68和88中，并且被夹紧在下部60和上部62之间，它们可以使用传统的紧固件(未示出)连接在一起。然后阀筒100在气缸盖组件30内自由旋转。图10显示了安装在下部60中的阀筒100。

如上所述并且如图7所示，上部62的筒凹部88与进气口36和排气口44连通，下部60的筒凹部68与进气开口70和排气开口72连通。每个部分60、62分别包含一个密封组件146、148(图4)。

参考图13-图15，将对下部60的密封组件146进行描述，应理解该描述适用于密封组件146、148两者。

密封组件146被接收在密封凹槽74中并且操作以减少或防止燃烧室32和阀筒100之间的泄漏。密封组件146包括接收在支座(shoe)152中的密封件150。

密封组件148被接收在密封凹槽90(参见图7)中并且操作以减少或防止口36、44和阀筒100之间的泄漏。密封组件148包括接收在支座152中的密封件150。

密封件150大体呈细长块的形状并且包括密封面154、相对的背面156和外周面158(参见图14)。在平面图中，密封件150具有细长的跑道形状，两个长边由半圆形端部连接。在其他实施例中，密封件150在平面图中可以具有另一种形状，例如多边形、椭圆形、不规则形或某一其他选择的形状。密封面154具有凹曲率，其与阀筒100的外周表面102的曲率相匹配并符合。细长的进气通道160从密封面154穿过密封件150到背面156。细长的排气通道162从密封面154穿过密封件150到背面156。

密封件150可以由耐磨和/或自润滑的材料制成。可选地，可以将表面处理或涂层例如碳基涂层或陶瓷施加到用于构造密封件150的选择的基础材料。密封件150和阀筒100的基础材料和/或使用的任何涂层被选择为具有相互适合的旋转接触特性。一般来说，这需要低摩擦和高耐磨性的某种组合。该旋转接触界面的材料对的非限制性示例包括：金属/碳、金属/陶瓷、金属/青铜、陶瓷/陶瓷或耐磨涂层金属/耐磨涂层金属。

作为一个非限制性示例，在阀筒100是钢或其他金属合金的情况下，密封件150可以由耐磨材料制成，并且优选自润滑材料。耐磨、自润滑材料的一个例子是烧结石墨形式的碳，任选地包括粘合剂或添加剂。合适的碳密封材料是可商购的。

支座152是一个外壳，其具有与密封件150的背面156和外周面158互补的内表面164，和与下部60中的密封凹槽74互补的外表面166。支座152包括开口进气管168，其流动面积在一端与密封件150的进气通道160的形状和尺寸大体匹配，并在其相对端与气缸盖58中的进气开口70的形状和尺寸大体匹配。直立的辅助密封凸缘169围绕进气管168。支座152还包括与进气管168间隔开的开口排气管170，其流动面积在一端大致匹配密封件150的排气通道162的形状和尺寸，以及在其相对端大致匹配气缸盖58中的排气开口72的形状和尺寸。直立的辅助密封凸缘171围绕排气管170。支座152可由大体刚性、耐用的材料制成，例如金属合金。

进气管168的横截面形状可与进气管插孔76的横截面形状大体匹配。如图15最佳所见，进气管168与进气管插孔76形成伸缩配合。

排气管170的横截面形状可与排气管插孔80的横截面形状大体匹配。排气管170与排气管插孔80形成伸缩配合。

辅助密封件172设置在进气密封座78中，辅助密封凸缘169抵靠在其上。在一些实施例中，辅助密封件在平面图中是跑道形的并且可以具有圆形或多边形横截面形状。在其他实施例中，在平面图中，辅助密封件172可以具有诸如多边形、椭圆形、不规则形状或某一其他选定形状的形状。辅助密封件172可由弹性材料制成。示例包括金属或非金属材料，例如橡胶、塑料或弹性体。

排气密封座82中也设置有辅助密封件174，辅助密封凸缘171抵靠在其上。辅助密封件在平面图中是跑道形的并且可以具有圆形或多边形横截面形状。在其他实施例中，在平面图中，辅助密封件174可以具有选择的形状以适应气缸盖设计的限制，例如多边形、椭圆形、不规则形状或某一其他选择的形状。它可以由弹性材料制成。示例包括金属或非金属材料，例如橡胶、塑料或弹性体。

如图15中所见，辅助密封件172、174相对于密封座78、82向外推动密封件150并与阀筒100的外周表面102接触。辅助密封件172、174旨在提供预载并将密封件150保持在正确的组装位置。

进气管插孔76、进气管168、辅助密封凸缘169和进气密封座78共同限定了“迷宫式密封”。如本文所用，术语“迷宫式密封”是指一种密封界面，其包括一个或多个结构元件，例如壁、齿或凸缘，其阻挡两个位置之间的直接视线泄漏路径。如图25中最佳所见，支座152和气缸盖58之间的小间隙“G”间隙允许支座152稍微“浮动”(并保持与阀筒100密封接触)以提供功能性密封。迷宫的小气隙G防止气体通过它们的紧密通道(和相关的边界层)离开燃烧室，并且弹性辅助完成将支座152密封到气缸盖的最终工作。在一个示例中，间隙G可以是大约0.08mm(0.003英寸)。

少量的浮动运动防止了阀筒100和密封件150之间的密封界面打开(在热膨胀、振动、一般操作等期间)，从而导致泄漏。迷宫密封还用于保护弹性辅助密封件172免于直接暴露于燃烧气体。这种迷宫式密封原理被用于本文所述的所有密封支座中。

在上述实施例中，密封组件被描述为包括接收在支座中的密封件。这提供了具有与阀筒相符合的、耐磨且可能自润滑的表面的密封件，而支座为密封件提供结构支撑并包括延性结构以限定迷宫式密封件的小机械特征。替代地，密封表面和迷宫式密封件可形成为整体部件的一部分。图26示出示例性密封件150′，其包括凹形密封表面(靠着阀筒100)以及一体式吸入管168′和辅助密封凸缘169′，它们限定迷宫式密封件的部分。对于这种配置，密封件将由不易碎的材料制成。一种合适材料的非限制性示例是浸油青铜。

在组装好的发动机中，提供装置(未示出)以与曲轴20的旋转同步地旋转阀筒100。阀筒100由皮带、轴、齿轮、马达或其他类似的驱动装置驱动。一般来说，它将以曲轴20的旋转速度的四分之一旋转。在其他实施例中，它可以以其他选择的旋转速度旋转。进气孔和排气孔的打开和关闭的确切顺序将取决于所使用的特定发动机循环。一个可能的例子是传统的奥托循环。

图16-图24示出替代的气缸盖组件230，其可以代替上述气缸盖组件30与发动机10一起使用。

气缸盖组件230的总体工作原理与气缸盖组件30的相同。主要区别在于气缸盖组件230包括两个阀筒和一个三段式气缸盖。

气缸盖组件230包括由下部260、中心部261和上部262组成的气缸盖258。

下部260是块状元件，其可以例如通过由坯料铸造或机加工形成。它包括包含燃烧室232(见图20)的外表面264和相对的内表面266。进气开口270和排气开口272穿过下部260。

内表面266包括围绕进气开口270的进气密封凹槽274。在进气密封凹槽274内，进气管插孔276围绕进气开口270。槽状进气密封座278围绕进气管插孔276。

进气密封组件346(图21)被接收在进气密封凹槽274中。它包括带有进气通道360的进气密封件350，接收在支座352中。支座352包括进气管368(图24)，它是在进气管插孔276中的伸缩配合，以及围绕进气管368的辅助密封凸缘369。辅助进气密封件372设置在进气密封座278中。

密封件350可由上述用于密封件150的材料制成。

支座352可由通常刚性、耐用的材料制成，例如金属合金。

类似地，内表面266包括围绕排气开口272的排气密封凹槽275。在排气密封凹槽275内，排气管插孔277围绕排气开口272。槽状排气密封座282围绕排气开口272。

排气密封组件345容纳在排气密封凹槽275中。它包括带有进气通道361的排气密封件351，排气密封件351被容纳在支座353中。支座353包括排气管371(图24)，其是排气管插孔277中的伸缩配合，以及围绕排气管371的辅助密封凸缘373。辅助排气密封件375设置在排气密封座282中。

上部262也是块状元件，其可以由坯料通过铸造或机加工形成。它包括外表面284和相对的内表面286(图24)。进气口236和排气口244形成为上部262的一部分。

与下部260类似，上部262包括进气密封凹槽474、进气管插孔476和进气密封座478、以及进气密封组件546(图21)，该进气密封组件包括进气密封件550和支座552、进气管568、辅助密封凸缘571和辅助进气密封件572(图24)。

上部262还包括排气密封凹槽475、排气管插孔477、排气密封座479和排气密封组件545(图21)，排气密封组件包括排气密封件551和支座553、排气管569、辅助密封凸缘573和辅助排气密封575(图24)。

中心部261(图17、图18)也是块状元件，其可以通过由坯料铸造或机加工形成。它包括与下部260的内表面266配合的下表面285，以及与上部262的内表面286配合的相对的上表面287。下表面285包括与下部260的进气密封凹槽274连通的下进气通道580、和与下部260的进气密封凹槽275连通的下排气通道582。

上表面287包括与上部262的进气密封凹槽474连通的上进气通道584和与上部262的进气密封凹槽475连通的上排气通道586。

圆柱形进气筒凹部588穿过中心部261。圆柱形排气筒凹部590平行于进气筒凹部588穿过中心部261。进气筒凹部588通向进气通道580，584且排气筒凹部590通向排气通道582、586。

中心部261接收旋转阀筒(或简称为“筒”)，具体地，如图16所示，进气阀筒300设置在进气筒凹部588中，排气阀筒301设置在排气筒凹部590中。参考图22，每个阀筒300、301是具有在前端面和后端面之间延伸的环形外周表面的大体圆柱形元件。进气孔308横向延伸穿过进气阀筒360。排气孔310横向延伸穿过排气阀筒301。

任选地，孔308、310和相应的外周表面之间的边缘可以具有诸如斜面、倒角、半径或凹口的轮廓，以用于操纵流动特性和/或改变孔308、310的有效开口和/或闭合点的目的。

阀筒300、301可由如上所述的用于阀筒100的材料制成。

阀筒300、301各自包括前短轴316和后短轴318。

阀筒300、301安装成通过接收前短轴316的前轴承320(图16)和接收后短轴318的后轴承322在气缸盖258(特别是中心部261)中旋转。

前轴承320安装在前盖324中，前盖324通过合适的紧固件(未示出)连接到气缸盖258。后轴承322安装在后盖326中，后盖326通过合适的紧固件(未示出)连接到气缸盖258。

阀筒300、301设置有可选的夹在前轴承320和阀筒300、301的前端面之间的前端密封件328、和可选的夹在后轴承322和阀筒300、301的后端面之间的后端密封件330。

端部密封件328、330的结构和材料可与上述端部密封件128、130基本相似。

上述设备与现有技术相比具有几个优点。与传统的提升阀机构相比，旋转阀结构具有明显减少的零件数量和摩擦损失。旋转阀结构还具有比传统配气机构更可靠很多的潜力，因为它不需要往复运动，并且不依赖高应力阀弹簧用于在高发动机转速下运行。

此外，本文所述的密封组件将提供旋转阀装置的有效密封，同时允许低机械负荷和长部件寿命。

应当理解，本发明可以实现为完整的发动机，或者本文描述的气缸盖组件可以改装到现有的内燃机，或者旋转阀装置和/或密封组件可以被并入气缸盖设计。

前面已经描述了具有旋转阀组件的发动机。本说明书中公开的所有特征(包括任何随附的权利要求、摘要和附图)和/或如此公开的任何方法或过程的所有步骤，可以以任何组合方式组合，除了其中至少一些这样的特征和/或步骤是相互排斥的组合之外。

除非另有明确说明，否则本说明书(包括任何随附的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由服务于相同、等同或相似目的的替代特征替代。因此，除非另有明确说明，否则所公开的每个特征仅是一系列等同或相似特征的一个示例。

本发明不限于前述实施例的细节。本发明扩展到本说明书(包括任何随附的权利要求书、摘要和附图)中公开的特征的任何新颖的一个或任何新颖的组合，或者扩展到如此公开的任何方法或过程的步骤的任何新颖的一个或任何新颖的组合。

Claims (24)

1.一种用于内燃机的气缸盖组件，包括：

气缸盖，所述气缸盖限定燃烧室并具有至少一个与其连通的开口；

至少一个口；

设置在至少一个开口与至少一个口之间的至少一个可旋转阀元件；知

设置在至少一个可旋转阀元件和气缸盖之间的至少一个密封组件，该密封组件包括密封件，该密封件具有与至少一个阀元件的外周表面相符的凹形密封面、与该密封面相对设置的迷宫式密封件、以及设置在密封件和气缸盖之间的弹性辅助密封件。

2.根据权利要求1所述的气缸盖组件，其中，所述密封件包括耐磨材料。

3.根据权利要求1所述的气缸盖组件，其中，所述密封件包括自润滑材料。

4.根据权利要求1所述的气缸盖组件，其中，所述密封件包含碳。

5.根据权利要求1所述的气缸盖组件，其中，所述密封件在平面图中为跑道形并且包括与顶面相对的背面、内周面和外周面。

6.根据权利要求1所述的气缸盖组件，其中，所述至少一个可旋转阀元件包括金属合金。

7.根据权利要求1所述的气缸盖组件，其中，所述密封组件包括限定密封面的密封件，所述密封件设置在限定迷宫式密封件的支座内。

8.根据权利要求7所述的气缸盖组件，其中，所述支座包括金属合金。

9.根据权利要求1所述的气缸盖组件，其中，所述辅助密封件包括非金属材料。

10.根据权利要求7所述的气缸盖组件，其中：

所述密封件包括孔；并且

所述支座包括与所述孔流体连通的管。

11.根据权利要求10所述的气缸盖组件，其中，所述支座包括辅助密封凸缘，并且所述辅助密封件定位在所述辅助密封凸缘和气缸盖的密封座之间。

12.根据权利要求1所述的气缸盖组件，其中气缸盖包括上部和下部，第一和第二可旋转阀元件设置在上部和下部之间。

13.根据权利要求12所述的气缸盖组件，其中所述下部与发动机的气缸筒一体形成。

14.根据权利要求1所述的气缸盖组件，其中，所述气缸盖与发动机的气缸筒一体地形成。

15.根据权利要求1所述的气缸盖组件，其中，所述气缸盖包括下部、中心部和上部，所述至少一个可旋转阀元件设置在所述中心部内。

16.根据权利要求15所述的气缸盖组件，其中，所述下部与发动机的气缸筒一体地形成。

17.根据权利要求1所述的气缸盖组件，其中：

气缸盖包括进气开口和与燃烧室连通的排气开口；

气缸盖包括进气口；

气缸盖包括排气口；

可旋转阀元件设置在进气开口和进气口；

第二可旋转阀元件设置在排气开口和排气口之间；且

第一和第二可旋转阀元件是单个阀筒的部分。

18.根据权利要求17所述的气缸盖组件，其中：

第一密封组件位于阀筒与气缸盖的进气开口和排气开口之间。

19.根据权利要求18所述的气缸盖组件，其中：

第二密封组件位于阀筒和气缸盖的入口和出口之间。

20.根据权利要求17所述的气缸盖组件，其中，所述阀筒和所述气缸盖共同限定非接触式旋转密封件。

21.根据权利要求17所述的气缸盖组件，其中：阀筒在前端面和后端面之间延伸；

前端密封件邻近前端面布置，并且包括环形密封齿，所述环形密封齿被接收在气缸盖的环形密封槽中；并且

后端密封件邻近后端面布置，并且包括环形密封齿，所述环形密封齿被接收在气缸盖的环形密封槽中。

22.根据权利要求21所述的气缸盖组件，其中，所述前端密封件和所述后端密封件包括碳的烧结石墨形式。

23.根据权利要求1所述的气缸盖组件，其中：

气缸盖包括进气开口和与燃烧室连通的排气开口；

气缸盖包括进气口；

气缸盖包括排气口；

第一可旋转阀元件设置在进气开口和进气口；和

第二可旋转阀元件设置在排气开口和排气口之间；

第一可旋转阀元件是安装用于在气缸盖内旋转的进气阀筒；并且

第二可旋转阀元件是安装用于在气缸盖内旋转的排气阀筒。

24.根据权利要求1所述的气缸盖组件，其与发动机结合，其中所述发动机包括：

限定气缸孔的缸体，其中气缸孔封闭气缸孔的一端；

安装用于在缸体中旋转的曲轴；

设置在气缸孔中的活塞；和

将活塞连接到曲轴的连杆。

Images