CN202007717U - 大气门四冲程柴油发动机 - Google Patents

Abstract

一种新型的柴油发动机，叫大气门四冲程柴油发动机。它主要特点在于在气缸顶面上，只有一个主气门和一个喷油器，在气缸头部的内部空间里，安装了一个进气门和一个排气门。连主气门在内的三个气门的定时开闭由气缸头上的一根凸轮轴上的三个凸轮控制。本机遵循四冲程柴油机的工作循环工作，虽然本机气缸顶面只有一个主气门，但他照常完成发动机必须的进排气功能，由于气缸顶面上只有一个主气门，也就使他突破了目前发动机气门直径只能小于1/2缸径的局限，从而使发动机气门直径得到了较大的增加，因此从根本上解决了柴油机进气不足的难题，提升了柴油机的功率。这使他在一些需要高转速高输出的动力装置中能发挥其应有的积极作用。

Description

大气门四冲程柴油发动机

技术领域：本实用新型是内燃机领域中的一种新型四冲程柴油发动机。

背景技术：在内燃机领域中，四冲程柴油机正在得到世人的广泛应用，但由于其独特的结构组成，在实现其有效功能中，也存在一些不足之处。其中为了提高发动机的进气充量，人们采用了多种方法，在柴油机上，已在采用涡轮增压装置用以提高发动机的进气效率，但为使增压器正常工作，并发挥应有效率，除必须冷却增压器转子，加装浮动轴承外，还必须加装冷却进气的中间冷却器，并加装控制增压器转速的泄压装置，这就使发动机的结构大为复杂，因此使发动机成本提高，且体积亦增大。

在一些无增压器而要求高输出的柴油机中，人们采用多气门机构来增加进气充量。但该机构在增加气门组件同时，其气门直径必须相应减小，这就使其每一气门的进气面积随之下降，结果多气门机构使发动机结构复杂，成本增加。

发明内容：本实用新型的目的是向人们提供一种新型的四冲程柴油发动机。新发动机以减少气缸顶面的气门数量，采用扩大气门直径的方式来提高气门的进气通量，进而解决发动机进气不足的难题，进一步提高柴油机的作功能力。

采用的技术方案：为实现以上目标，本实用新型以现有四冲程柴油发动机结构为基本结构，并采用了当今发动机的圆型气门机构为本机的气门机构，只对气缸头部进行了全新设计。新的气缸头部由用定位销和螺钉紧固在一起的顶板和气缸头两部分及顶板与气缸头之间的密封垫片组成。正对缸径-面的顶板下，安装一个直径大于1/2缸径的主气门和一个喷油器，主气门杆在气门导管中穿出气缸头，与装在气缸头上的凸轮轴上的主凸轮相触，在气缸头下朝向顶板平面的主气门两侧，安装着一个进气门和一个排气门。进、排气门杆以主气门杆为中心，呈相同倾斜角布置，两气门杆端穿过气缸头，与 装在头上的凸轮轴上的另两个凸轮通过摇臂相触，在正对该两气门头部的顶板上，加工有供两气门运动和供包括主气门在内的三个气门气体相互流通的空腔。

当发动机进入吸气冲程时，新鲜空气经过主气门充入气缸中，排气冲程时，废气由主气门喷出经过排气门排向大气。发动机工作时，曲轴转两转，凸轮轴转一转，主气门和进、排气门各开闭一次，气缸内进行了进气、压缩、作功和排气四过程，完成一个工作循环。

有益效果：本实用新型由于气缸顶面上只安装一个主气门，因此，能采用头部直径大于1/2缸径的气门，故其气门进气面积大于现有二气门机构，也大于多气门机构，从而较大地增加了气门的单位进气量，从根本上解决了发动机进气不足的难题，提高了发动机的功率。

由于气缸顶面上安装一个主气门，所以主气门承担了进气和排气的双重工作，在一个工作循环中，它既承受了一次排气时高温废气对它的喷射，紧接着又接受了一次进气时底温新鲜空气对它的冲刷，结果使主气门得到了有效冷却，从而改善和保证了主气门的正常工作。

由于气缸顶面上只安装了一个主气门，所以主气门承担了进气和排气的双重工作，在一个工作循环中，主气门的开启时间是进、排气门开启时间之和(不包括气门重叠角)，故其曲轴开启转角大于360度，而本机排气门在主气门打开前提前打开，进气门在主气门关闭后延迟关闭，从而使两气门开启的曲轴转角大于现今柴油机开启转角，气门开启转角的增大，使凸轮的轮廓形线变得圆滑，这有利于发动机转速的提高和工作的稳定。

附图说明：图1、图2是本实用新型的主视图和左视图。

其中图2又兼作本实用新型的说明书摘要附图。

图3是本实用新型相对于图1的俯视图。

图4、图5是本实用新型的工作原理图。

图6是本实用新型的配气相位图。

具体实施方式：现说明如下：由图1、图2可见，本实用新型以当今四冲程柴油机结构为其基本结构，在图中还可看出，它采用了当今发动机通用的圆形气门及其组件作为该机的气门机构，而其气门头部直径都大于所属缸径的1/2，并对气缸 头部作了较大改正。新的气缸头部由用定位销定位并用螺钉紧固在一起的气缸口上的顶板(1)和气缸头(5)两部分及顶板(1)与气缸头之间的密封垫片(2)组成。在气缸头(5)顶部，有一与曲轴(14)平行的凸轮轴(10)和与凸轮轴(10)呈垂直方向布置的两个摇臂(6)、(7)，在气缸顶面的顶板(1)下，安装着一个气门杆端穿出气缸头(5)上，与凸轮轴上的主凸轮(12)相触的主气门和一个喷油器(9)，喷油器后面的油管接喷油泵(末画出)。在气缸头(5)下平面，与凸轮轴(10)垂直方向的主气门两侧，安装着头部朝向顶板(1)的一个进气门(3)和一个排气门(8)，进、排气门气道通向各自一侧，进、排气门杆以主气门(4)杆为中心，且与主气门(4)杆呈相同倾斜角布置，其气门夹角为进、排气门倾斜角之和。进、排气门杆端部伸出气缸头(5)，通过摇臂(6)、(7)与凸轮轴(10)上的进气凸轮(11)和排气凸轮(13)相触。在正对进、排气门头部的密封垫片(2)和顶板(1)上，加工有供进、排气门运动和供包括主气门(4)在内的三个气门气体相互流通的空腔。在图1和俯视图3中可看到，凸轮轴(10)上三个凸轮分布其上，中间的主凸轮(12)直接驱动主气门(4)，两侧的进气凸轮(11)和排气凸轮(13)通过摇臂(6)、(7)与进、排气门杆端相触。

图4和图5是本实用新型的工作原理图。为了简明起见，原理图省略了凸轮轴(10)和轴上的三个凸轮、摇臂(6)、(7)，同时省略了密封垫片(2)，把气缸头(5)和顶板(1)连在了一起。现说明如下：

发动机在图4中a位置时，气缸头(5)中排气门(8)关闭，气缸中活塞经过上止点，进气门(3)和主气门(4)仍开启，气缸处于进气状态。

在图4中b位置时，气缸头(5)中排气门(8)仍关闭，进气门(3)和主气门(4)仍开启，此时活塞从上止点下移，气缸中容积增大，气缸处于继续进气状态。

在图4中c位置时，排气门(8)仍关闭，此时主气门(4)关闭，而进气门(3)仍开启，此时活塞到达下止点后设定转角，气缸经过了惯性进气阶段，开始了压缩冲程。

在图4中d位置时，主气门(4)、进气门(3)和排气门(8)都关闭，此时活塞顶面接近上止点，缸内空气受到充分压缩，温度升至柴油燃点以上， 该时喷油器(9)喷射雾状柴油进入气缸，与缸中高温空气混合并被点燃，雾状柴油开始剧烈燃烧澎涨并作功。

在图5中e位置时，主气门(4)、进气门(3)仍关闭，但排气门(8)已被提前打开，气缸内活塞经过上止点后，在高温高压燃气作用下，通过连杆，推动曲轴(14)作功。

在图5中f位置时，进气门(3)仍关闭，排气门(8)仍打开，此时活塞下移至下止点前设定转角，主气门(4)开始打开，气缸内经过作功燃烧后仍有一定压力和温度的废气从打开的主气门(4)喷出，经排气门(8)排向大气。

在图5中g位置时，进气门(4)仍关闭，排气门(8)和主气门(4)仍打开，此时活塞上移，继续推压废气从主气门(4)喷出经排气门(8)排气。

在图5中h位置时，排气门(8)和主气门(4)仍打开，而进气门(3)也开始打开，此时活塞接近上止点，气缸中废气在惯性作用下继续向排气门(8)排气，而此时进气门(3)的打开，促使进气门(3)外的新鲜空气在排气门(8)废气流带动下流向排气门(8)，同时也带出了气缸中的剩余废气。

图6是本实用新型的配气相位图。现说明如下：配气相位由三条套在一起的圆弧组成，其中A圆弧代表主气门(4)开启时相位，B圆弧代表排气门(8)开启时相位，C圆弧代表进气门(3)开启时相位。圆弧起始所触角为气门开启开始角，圆弧箭头端所指为气门关闭角。圆弧中心线上段TDC为上止点，中心线下段BDC为下止点。

本实用新型由于只对柴油机头部作了较大改正，其余部分全部沿用现有结构组成，在实施中其难度相对较小。这里针对改正后的气缸头部制作进行介绍。

从图1和图2中我们可看到，气缸头部由用定位销和螺钉紧固在一起的顶板(1)和气缸头(5)两部分及顶板(1)与气缸头(5)之间的密封垫片(2)组成。气缸头(5)下平面和顶板(1)上平面采用平面配合。实施中把紧固后的气缸头部装夹在机床上，一次性加工出安装主气门(4)的气门座、气道和气门导管的孔，接着卸下气缸头部，从新装夹后，在气缸头顶部铣削安装凸轮轴(10)、摇臂(6)、(7)和气门弹簧的底面、座孔及螺孔，并加工 安装喷油器(9)的孔，然后拆下顶板(1)，在气缸头(5)下平面，与凸轮轴(10)垂直方向的主气门(4)两侧，加工出安装进气门(3)和排气门(8)的气门座孔、气门导管孔和局部气道。其连接外部段气道，可以机械加工成型，也可以预先铸造成型，再经进一步修光加工处理。然后在正对进、排气门头部的顶板(1)上，加工出供进、排气门运动和供包括主气门(4)在内的三个气门气体相互流通的空腔。其中间的密封垫片(2)中的空腔孔和周边销孔及螺钉孔一起经冲剪成型。加工完成后，进行装配进气门(3)和排气门(8)工作，安放密封垫片(2)，用定位销定位并用螺钉紧固顶板(1)、密封垫片(2)和气缸头(5)，然后安装主气门(4)，安装在轴座中的带三个凸轮的凸轮轴(10)和摇臂(6)、(7)最后把气缸头部紧固于气缸口上，调整三个气门的气门间隙，使之能良好工作。

Claims (2)

1.一种大气门四冲程柴油发动机，该发动机以当今四冲程柴油机结构为其基本结构，只对气缸头部作了较大改正，其特征在于新的气缸头部由用定位销定位并用螺钉紧固在一起的气缸口上的顶板(1)和气缸头(5)两部分及顶板(1)与气缸头(5)之间的密封垫片(2)组成，在气缸头(5)顶部，有一与曲轴(4)平行的凸轮轴(10)和与凸轮轴(10)呈垂直方向布置的两个摇臂(6)、(7)，在气缸顶面的顶板(1)下，安装着一个气门杆端穿出在气缸头(5)上与凸轮轴(10)上的主凸轮(12)相触的主气门(4)和一个喷油器(9)，在气缸头(5)下平面，与凸轮轴(10)垂直方向的主气门(4)两侧，安装着头部朝向顶板(1)的一个进气门(3)和一个排气门(8)，进、排气门气道通向各自一侧，进、排气门杆以主气门杆为中心，且与主气门(4)杆呈相同倾斜角布置，进、排气门杆端部伸出气缸头(5)，通过摇臂(6)、(7)与凸轮轴(10)上的进气凸轮(11)和排气凸轮(13)相触，在正对进、排气门头部的密封垫片(2)和顶板(1)上，加工有供进、排气门运动和供包括主气门(4)在内的三个气门气体相互流通的空腔。

2.根据权利要求1所述的大气门四冲程柴油发动机，其特征在于主气门(4)、进气门(3)和排气门(8)是当今发动机通用的圆形气门及其组件，其气门头部直径都大于所属气缸缸径的二分之一。 

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