CN1351222A - 中冷、回热式二冲程内燃机的配气阀门 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种中冷、回热式二冲程内燃机的配气阀门,它由副缸25上部的设在汽缸盖17内的阀体和可在该阀体内进行旋转的配气阀门48构成,所述的配气阀门具有其内端开口及外侧开口分别通向配气阀门底部及外圆柱面的通气道53,配气阀门旋转时,其上的通气道53能依次与阀体内壁上的各相应气口接通和关闭。采用这种结构的配气阀门因其通气道的长度较短,减少了通气道的流通体积,并且只通过配气阀门便可控制所设的相应气口。

Description

中冷、回热式二冲程内燃机的配气阀门

本发明涉及一种中冷、回热式二冲程内燃机的位于副缸上部的阀体内的配气阀门，以控制阀体上的相应气口的开启或关闭。

本发明是根据申请号“00100059.4”的发明专利改进而来的，虽然在原来的发明专利中为控制不同状态的气体能进出相应的气口而给出了几种不同的旋转或升降式阀门结构，但在旋转式阀门中因其通气道所具的流通体积较大，使通气道内较多的压缩空气不能被压入回热器中进行回热。而在升降式控制阀门中，因每一个气口均需一个相应的气门控制，气门数量较多，增加了结构的复杂度。

本发明的目的是针对上述阀门存在的缺陷提供一种具有较小通气道流通体积、能控制较多气口的副缸上部的配气阀门。

为实现上述目的，本发明的配气阀门采用了一种旋转式阀门，它由位于副缸上部的设在汽缸盖内的阀体和一个可在该阀体中进行旋转的配气阀门构成，所述的配气阀门与阀体之间通过密封件进行密封。在所述的阀体内壁上依次设有相距90°的与主汽缸相通的燃气出口、与压气汽缸的出气管相通的充气口、与回热器冷气口相通的换气出口和与回热器热气口相通的换气进口，这些相同高度的气口被设在阀体内壁的同一轴向位置上，各气口之间被隔开一定的角度。所述的配气阀门的底部面向副缸中的配气活塞，该配气阀门具有其内端开口及外侧开口分别通向配气阀门底部及外圆柱面的通气道，通气道的外侧开口高度及开口的轴向位置与阀体内壁上的各相应气口是相互对齐的。在配气阀门旋转时，其上的通气道开口依次与燃气出口、充气口、换气出口和换气进口相沟通，阀体内壁上的任意相邻气口之间的间隔角度大于通气道的外侧开口所占角度。

上述的这种旋转式配气阀门因其上的通气道是从外圆柱面通向配气阀门的下部，而不必穿过整个配气阀门，因此使通气道的长度相应缩短，减小了通气道所占的流通体积。在配气阀门被传动齿轮带动时，配气阀门通过其上的通气道开口依次转过阀体上的四个气口，便可配合副缸内的配气活塞顺序完成相应的工作过程，使所用的控制部件数量最少，有利于结构的进一步简化。另外，配气阀门的通气道在转过高温燃气出口后，又随后与充气口等低温气口相通，使配气阀门运转过程中不会过热。

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明的装有旋转式配气阀门的中冷、回热式二冲程内燃机横剖面图。

图2是沿图1中A-A线的剖面图。

图3是旋转式配气阀门、副缸和主缸等的放大剖面图。

图4是配气阀门的结构剖面图。

图5是沿图4中B向的侧面图。

图6是本发明的另一种配气阀门的结构剖面图。

图7是配气阀门的通气道开口和阀体内壁上的各相应气口的角度位置划分图。

在图1至图7所示的本发明实施方式中，图1给出了中冷、回热式二冲程内燃机的总体结构布置，它的压气汽缸和主汽缸采用V型排列，压气汽缸1设在左侧，主汽缸13设在右侧，在主汽缸的左侧设有副缸25，副缸上部是设在汽缸盖17内的阀体和其中所装的旋转式配气阀门48。在内燃机工作过程中，外部的空气可经进气阀2进到压气汽缸1内，由压气活塞5把产生的压缩空气经出气阀6沿箭头4所示方向排向外侧的中间冷却器8，让压缩热被导向外部的冷却水，使压缩过程接近于等温压缩，减少了压缩功的消耗。进入中间冷却器的压缩空气沿出气管9通向阀体内壁上的充气口37(参看图2)，以便在配气阀门开启时进入副缸25内。图中的内燃机正处于作功过程状态，副缸25中的配气活塞27在上行把作功燃气经开启的配气阀门48从燃气出口34压入主汽缸13，推动其内的动力活塞14下行作功。

对配气阀门和阀体内壁上的各气口的进一步描述如图2至图7所示，在阀体内壁33上所设的各气口依次是与主汽缸13相通的燃气出口34、与压气汽缸的出气管9相通的充气口37、与回热器冷气口43相通的换气出口38和与回热器热气口45相通的换气进口39(参看图2)。在回热器与换气进、出口的连通中，换气出口38是经管路40与回热器42的冷气口43相连通的，当配气阀门48与换气出口38沟通时(如图2中下侧的配气阀门转动状态所示)，被副缸中上行的配气活塞所排出的低温压缩空气经开启的换气出口38和管路40沿箭头41所示方向从冷气口43端进入回热器42，以便被主汽缸所排出的高温排气(如虚线箭头23所示)加热。回热器42内被外部排气加热了的压缩空气可沿箭头47方向经布置在排气管22中间的连接管46流向换气进口39，以便当配气阀门48与换气进口39沟通时再充入副缸之中。在被回热了的压缩空气沿开启的配气阀门48进入副缸25过程中，设在通气管路上的喷油器78会随即喷出一定的雾状燃油，以便与压缩空气共同进入副缸，形成作功所需的燃油混合汽。在阀体内的配气阀门48按图中箭头所示方向旋转时，其上的通气道开口54能依次和阀体上的燃气出口34、充气口37、换气出口38的换气进口39相沟通，其接通顺序与副缸内的配气活塞动作相配合，和内燃机的其它动作过程共同构成完整的工作循环。由于燃气出口、充气口、换气出口和换气进口是依次设置在阀体内壁上的，因此这些气口具有相同的气口高度，并被设在阀体内壁的同一轴向位置上，相邻的各气口之间被隔开了一定的角度。

配气阀门48的放大结构如图3至图6所示，配气阀门的底部49面向副缸25的配气活塞27，配气阀门上具有其内端开口55及外侧开口54分别通向配气阀门底部49及外圆柱面50的通气道53(参看图4)。为使配气阀门的通气道能与阀体内壁上的各气口相互沟通，通气道的外侧开口54的高度及开口的轴向位置与阀体内壁上的各相应气口是相互对齐的。在图3至图5所示的配气阀门48中，在其底部49上设有圆形的外口扩张的凹坑56，通气道的内端开口55处在凹坑56的侧壁57上。采用这种结构时，配气阀门上的通气道的长度能缩到很短状态，其具有的流通体积也较小，从而有助于行到上止点的配气活塞能把绝大部分的低温压缩空气压入回热器。当然，为达到这种目的，在配气活塞27的活塞顶面也相应设有凸出形30，该凸出形与配气阀门底部的凹坑56形状相吻合。实际中，在配气活塞27行到上止点时，贴近配气阀门的配气活塞顶面及其上的凸出形也要与配气阀门48的底部及凹坑留有一定的间隙距离，以防止两者相互碰撞。在较大型的中冷、回热式二冲程内燃机中，也可以采用如图6中所示的配气阀门48，在这种配气阀门的底部不设较深的凹坑，配气阀门上的通气道53经弯曲后其内端开口55通到配气阀门的底部49，该开口再经扩散浅槽58向外延伸，也可经很浅的凹进形向外延伸。在图6中的这种结构中，配气阀门48的底部49与副缸上部的汽缸盖17底面20是处于同一平面上的，相应的配气活塞27也采用的是平顶面。另外，配气阀门48的直径是小于副缸25直径的，并且，配气阀门也要布置在靠近主汽缸的位置处，以缩短燃气出口34的气道长度。

由于在内燃机的运转过程中，配气阀门控制的是压力较大的压缩空气和很大压力的作功燃气，这要求在配气阀门与阀体之间设置密封件来实现密封。通常，密封件可设在从阀体内壁或配气阀门的外圆柱面所加工出的密封槽内。在本实施例中，用来密封的密封环和密封条是设在配气阀门48的外圆柱面50上所加工出的径向槽51和轴向槽52内，如图4中所示。其中轴向安装的密封条69数量较多(参看图7)，但设在配气阀门48上的密封条数量达到七条时便可有效阻止阀体内壁上相邻气口间的窜气。

在这种中冷、回热式二冲程内燃机实际运转过程中，因被回热器回热过的压缩空气的温度是随排气温度的变化而经常变化的，这必然要求进入副缸内的可燃混合汽是被火花塞所点燃的。所设的火花塞即可布置在副缸25上，也可以安装在旋转的配气阀门48上。本实施例中的火花塞72就是设在了配气阀门48上，火花塞这样布置后，在配气阀门48上设有通向传动轴套61的火花塞安装孔60(参看图4)。由于配气阀门是以旋转方式工作的，装在安装孔60上的火花塞72是经连接导体73和旋转导电接头74与汽缸盖17上的座盖75内的点火线路相连接的(如图3所示)。火花塞设在配气阀门上后，配气阀门48的传动轴套61上部通过弹性的密封圈68与汽缸盖17保持密封，以防止进入润滑油液影响火花塞的正常工作。图6中的火花塞72也是装在配气阀门48上，但喷油器78被设在副缸25的上侧，喷油器在其所处位置喷油时，应容易被火花塞点燃。

因配气阀门48在内燃机工作过程中会受到不同方向的较大压力气体的推动作用，为克服这些气体的压力作用，配气阀门48的相连传动轴套61具有较大的结构强度，配气阀门通过传动轴套用轴承装在汽缸盖17内。一般情况下，配气阀门48的最大受力是来自作功燃气的轴向推力，为抵抗这种受力，在配气阀门侧设有以承受轴向推力为主的轴承工作面62(参看图4)，或设有安装轴承的止推面。

在配气阀门的转动过程中，配气阀门是经装在传动轴套61上的齿轮63(或链轮)被带动旋转的，由于配气阀门的这种倾斜角度布置，配气阀门上的齿轮63还要经中间齿轮64和相连的伞齿轮65被长轴66上的伞齿轮67带动。因配气阀门在转动一圈后可依次完成与四个气口的接通及关闭动作，与之相适应的副缸下部的小曲轴28在转动两圈后也带动配气活塞27完成了由两次上下移动而构成的四个动作，所以小曲轴28与配气阀门48的传动比为2∶1，小曲轴转两圈配气阀门相应的转一圈。

在图7所示的配气阀门及阀体的角度划分图中，给出了配气阀门的通气道开口与阀体内壁上的各气口之间详细的角度关系，如图7中所示，由于设在阀体内壁上的燃气出口、充气口、换气出口和换气进口是相距90°而布置的，因此，配气阀门48的通气道开口54所占角度基本上可定在45°，相对应的阀体内壁上的各相邻气口之间的相隔角度也要大于通气道开口的45°角，使阀体内壁上的任意相邻气口之间的间隔角度总是大于通气道的开口所占角度，让转动的配气阀门无论处于任何角度位置，其上的通气道开口54都不会同时沟通阀体内壁上的各相邻的两气口，以防止两相邻的气口之间发生气体泄漏。在某些机型中，当配气阀门的通气道开口54所占角度被定在大于或小于45°时，大于阀门通气道开口角度的阀体上各相邻气口的间隔角度也要相应大于或小于45°。

图7中，配气阀门的通气道开口角度是被定为45°的，与主汽缸13相通的燃气出口34所占角度也为45°，而其他的三个气口因工作过程中为适应延迟开启及提前关闭等运转要求，都是略小于或更多地小于45°的。在充气口37所占角度中，当配气活塞行到上止点后，为使留在副缸及配气阀门的通气道中少量作功燃气能在配气活塞下行时继续膨胀作功，配气阀门48并不会随即与充气口37沟通，而是延迟到如图中所示的O′1角度范围后再开启。在换气出口38所占角度范围中，由于上行的配气活塞要把副缸内的低温压缩空气压缩到其压力与回热器内压力接近时，配气阀门的通气道开口54才会与换气出口38沟通，因此，延迟开启所需的b′角范围使换气出口38所占的开口角度相应减少。在换气进口39所占角度范围内，因在副缸内需提前一定的角度点火燃烧，也要让换气进口在e′角范围外被配气阀门提前关闭，这也使换气进口39的所占角度相应减少。当然，由于各气口的开口角度是被减少了较小的角度，各气口所具有的宽度还是具有足够的流通截面积的。

从以上对本发明的描述可以看出，对于本发明所给出的这种配气阀门，它能很好地控制阀体上各相应气口的开启或关闭，其通气道的流通容积也能被限制在较小的范围内，这对提高低温压缩空气的回热效率及减少高温部件的散热面积是很有必要的。另外，这种旋转式配气阀门的密封问题所面临的结构难度也是较小的，配气阀门上的轴向和径向密封槽是较容易加工的。上述这些有利因素，将使这种结构的中冷、回热式二冲程内燃机能在实际中获得很好的应用。

Claims (9)

1.一种中冷、回热式二冲程内燃机的配气阀门，其特征是：它由位于副缸(25)上部的设在汽缸盖(17)内的阀体(32)和可在该阀体中进行旋转的配气阀门(48)构成，所述的配气阀门与阀体之间通过密封件进行密封，在所述的阀体内壁(33)上依次设有相距90°的与主汽缸(30)相通的燃气出口(34)、与压气汽缸的出气管(9)相通的充气口(37)、与回热器冷气口(43)相通的换气出口(38)和与回热器热气口(45)相通的换气进口(39)，这些相同高度的气口被设在阀体内壁的同一轴向位置上，各气口之间被隔开一定的角度，所述的配气阀门(48)的底部(49)面向副缸(25)中的配气活塞(27)，该配气阀门具有其内端开口(55)及外侧开口(54)分别通向配气阀门底部(49)及外圆柱面(50)的通气道(53)，通气道(53)的外侧开口(54)高度及开口的轴向位置与阀体内壁(33)上的各相应气口是相互对齐的，在配气阀门旋转时，其上的通气道开口(54)依次与燃气出口(34)、充气口(37)、换气出口(38)和换气进口(39)相沟通，阀体内壁上的任意相邻气口之间的间隔角度大于通气道的外侧开口所占角度。

2.根据权利要求1所述的配气阀门，其特征是：配气阀门的通气道开口(54)所占角度基本为45°，相对应的阀体内壁上的各相邻气口之间的相隔角度也大于通气道开口(54)的45°角，当配气阀门的通气道开口(54)所占角度大于或小于45°时，大于阀门通气道开口角度的阀体上各相邻气口的间隔角度也相应大于或小于45°。

3.根据权利要求2所述的配气阀门，其特征是：配气阀门(48)通过相连的传动轴套(61)利用轴承装在汽缸盖(17)内，配气阀门经装在传动轴套上的齿轮或链轮被带动旋转。

4.根据权利要求3所述的配气阀门，其特征是：在配气阀门(48)的底部(49)上设有圆形的外口扩张的凹坑(56)，通气道(53)的内端开口(55)处在凹坑(56)的侧壁(57)上。

5.根据权利要求4所述的配气阀门，其特征是：配气活塞(27)的活塞顶面设有凸出形(30)，该凸出形与配气阀门底部的凹坑(56)相吻合。

6.根据权利要求3所述的配气阀门，其特征是：配气阀门上的通气道(53)经弯曲后其内端开口(55)通到配气阀门的底部(49)，该开口(55)再经扩散浅槽(58)或很浅的凹进形向外延伸。

7.根据权利要求5或6所述的配气阀门，其特征是：在配气阀门(48)上设有通向传动轴套的火花塞安装孔(60)。

8.根据权利要求7所述的配气阀门，其特征是：装在安装孔(60)上的火花塞(72)经连接导体(73)和旋转导电接头(74)与汽缸盖(17)上的座盖(75)内的点火线路相连接。

9.根据权利要求8所述的配气阀门，其特征是：配气阀门(48)的传动轴套(61)上部通过密封圈(68)与汽缸盖(17)密封。

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