CN2406069Y - 无气门四冲程内燃机 - Google Patents

Abstract

无气门四冲程内燃机,在气缸1的侧壁上开有气孔3,气缸1与活塞5之间装有滑套4,滑套4在凸轮13或曲柄连杆的带动下沿气缸1轴向作开、合气孔3的直线运动,从而取代气门,气孔3可经换向阀7接通进、排气管。本实用新型结构简单、换气效果好,燃烧效率提高,使用寿命延长,有利于在高转速运行时提高容积效率,为内燃机升功率和热利用率的提高提供了广阔前景,可广泛应用于各类柴油机、汽油机及高转速内燃机。

Description

无气门四冲程内燃机

本实用新型涉及一种活塞式内燃机，特别是一种无气门的四冲程内燃机。

活塞式四冲程内燃机气缸配气通常用两个气门来完成进、排气过程。一个气门控制新鲜空气或油气混合气进入气缸，完成进气过程，而另一个气门控制气缸内燃烧过的高温废气向气缸外排出，完成排气过程。进、排气门一般设置在气缸盖顶端或附近，而气缸盖底平面、活塞顶面及气缸壁所形成的空间构成气缸内部的燃烧室。气门在此空间内，即要承受燃料燃烧时产生的高温，成为燃烧室中的一个炽热点，又要承受气体受热膨胀做功所产生的高压，还要保证良好的气密封性能，这对气门的材料和结构形式要求很高。由于气门的工作条件恶劣，散热效果差，而气密封要求高，从而成为燃烧室内使用寿命最短的零件，使得压缩比受到限制，这也限制了内燃机的升功率和热利用效率的提高。

CN1074974A公开了一种“单气门内燃机”是以一个气门来实现气缸的进、排气过程。从排气开始到进气结束的整个过程中，气门一直打开，这期间，通过设置在气道中的换向阀门使气道按照要求分别与排气管或进气管接通，高温废气和低冷新气交替流过气门，使气门有较好的散热、冷却条件。简化了结构，降低了对气门气密封性能，耐高温性能和热传导性能的要求，有利提高内燃机的热利用率和升功率。但是单气门的存在，对于燃烧室结构和形状的设计仍有较大限制，特别是柴油机或电喷式汽油机，其喷咀的布置不方便；其次换向阀导通所获得的较大气流通路面积受到气门结构的制约，使气缸内进气量受到限制，也造成气缸内油、气混合或混合气分布不够均匀，影响燃烧效率；第三，单气门的存在并未改变其在燃烧室内最薄弱环节的状况，气门的恶劣工况未从根本上得到改善。

人们在内燃机配气方式上，也曾尝试采用各种滑阀配气机构，在这种机构中，均匀旋转的滑阀可以打开比气门大得多的换气截面，人们曾希望通过选择滑阀与气口形状并利用在气门式配气机构上获得的经验，摸索出一条适应高速内燃机换气过程的新路。但这项工作由于气门配气机构的不断完善和发展而受到冷落。

本实用新型的目的是：改进现有内燃机的配气机构，从而提供一种无气门的四冲程内燃机。它配气结构简单、换气充分、均匀，经久耐用。

本实用新型的目的是采用以下方式实现的：无气门四冲程内燃机，包括气缸、活塞曲轴连杆机构以及与之配套的燃料供给系统，在靠近气缸盖的气缸侧壁上开有与进、排气管相通的气孔，气缸与一中空的滑套滑动配合，滑套内孔与活塞滑动配合，滑套是一直线往复运动机构的推块。

气孔为一个，在气孔的出口端装有相应于曲轴相位角以分别接通进、排气管的换向阀。

气孔为两个，气孔的两出口端分别接通进气管和排气管。

直线往复运动机构由主动齿轮、从动齿轮、传动轴、凸轮、滑套及弹簧组成，主动齿轮固接在内燃机主轴上，与从动齿轮啮合，从动齿轮和凸轮固接在传动轴上，在机壳内壁台和滑套的台阶之间设置弹簧。

在与滑套内孔对应的气缸盖上设置喷油嘴。

本实用新型的优点在于：

1、气缸内气流通路面积明显加大，进气涡流形状可向有利于均匀混合的形状改变，气孔的换气截面形状和位置可以根据最佳燃烧条件进行优化设计而不受气门换气截面小的限制。

2、气缸内燃烧室的形状和结构以及喷油嘴布置和设计更加方便，有利于油、气充分混合或混合气在燃烧室内均匀分布，有利于小缸经采用直喷式燃烧方式。也有利于气缸盖上冷却水循环，不造成局部水温升高。燃烧效率提高。

3、滑套内孔成为燃烧室的一部分，在燃烧做功过程中其受力方式均匀，强度高，气密封性能好，为升功率和热利用率的提高提供了广阔的前景。

4、本实用新型进、排气时机由滑套和阀门两者控制，可以更好地控制进、排气的开、闭时机，有利于在高转速运行时提高容积效率。

5、滑套运动机构结构简单，与气门控制方式相比，零件数大为减少，使用寿命延长，故障率降低，且维修方便。

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型另一个实施例的结构示意图。

图3是图1中换向阀7的右侧示意图。

图4是图1中凸轮13与滑套4接触的A向视图。

以下结合附图对本实用新型作进一步的详细描述。

图1、图3、图4是本实用新型用于单缸柴油机的实施例。在靠近气缸盖2的气缸1侧壁上开有气孔3，气孔3经换向阀7与进气管8和排气管9接通，气缸1内壁与中空的滑套4滑动配合，滑套4内孔中有活塞5，滑套4与活塞5滑动配合，在滑套4和活塞5的外圆表面均装有密封环，在活塞5的下止点附近有一直线往复运动机构6，由主动齿轮10、从动齿轮11、传动轴12、凸轮13、弹簧14以及滑套4组成，滑套4是直线往复运动机构6的推块，主动齿轮10安装在内燃机主轴20上，主动齿轮10与从动齿轮11啮合，并调整传动比，使从动齿轮11以及与之固接的传动轴12、凸轮13，在内燃机主轴20每转两圈时，只转动一圈完成一次换气过程。弹簧14设置在机壳15内壁台和滑套4上的台阶之间将滑套4压向凸轮13，在滑套4和凸轮13之间距离较大时可加设调整杆19，以调整滑套4直线往复运动的初始位置。凸轮13的形状则决定了滑套4的行程，而换向阀7控制进、排气方向和时间。

在与滑套4内孔对应的气缸盖2上设置喷油嘴18。该喷油嘴18的喷口与气孔3的进气方向垂直。

柴油机工作时，在进气冲程中，滑套4远离气缸盖2，露出气孔3，气孔3向气缸1内开启，换向阀7转向，开启进气管8的通道。活塞5向下止点移动，进气管8中的气流经气孔3流向气缸1与滑套4内孔之间的空间中。在压缩冲程中，滑套4上行至气缸盖2底平面挡住气孔3，阻止气缸1和滑套4内孔中的空气流出，活塞5从下止点附近向上止点运动，对气缸1内的气体进行压缩，在做功冲程中，活塞5到达上止点附近，这时，气缸盖2底平面、活塞5的上平面和滑套4内孔壁构成燃烧室，喷油嘴18喷油、燃烧、做功，将活塞5推向下止点。在排气冲程中，滑套4远离气缸盖2，露出气孔3，换向阀7转向，开启排气管9的通道，活塞5由下止点向上止点运动，将高温废气经气孔3、换向阀7、排气管9推出机外，当活塞5到达上止点后，滑套4仍然不动，换向阀7进行换向，活塞5下行，随即开始下一个进气冲程。

参见图2，本实用新型的气孔可为两个(组)，分别接通进气管8和排气管9，这种情况下，在进气管8和排气管9上可分别设置单向阀，使进气管8内的气流只能向气缸1内流动，排气管9内的气流只能向机体外流动，保证进气时，排气管9中的废气不会吸入气缸1中，排气时气缸1内的废气不会从进气管8进入空气滤清器。

推动滑套4运动的直线往复运动机构6仍采用凸轮形式，但可采用其他形式，如采用液压缸推动滑套4运动。

本实用新型可广泛应用于各种柴油机、汽油机以及高转速内燃机。

Claims (5)

1、无气门四冲程内燃机，包括气缸、活塞曲轴连杆机构以及与之配套的燃料供给系统，其特征在于：在靠近气缸盖(2)的气缸(1)侧壁上开有与进、排气管相通的气孔(3)，气缸(1)与一中空的滑套(4)滑动配合，滑套(4)内孔与活塞(5)滑动配合，滑套(4)是一直线往复运动机构(6)的推块。

2、根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于：气孔(3)为一个，在气孔(3)的出口端装有相应于曲轴相位角以分别接通进、排气管的换向阀(7)。

3、根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于：气孔(3)为两个，气孔(3)的两出口端分别接通进气管(8)和排气管(9)。

4、根据权利要求1、2、3所述的内燃机，其特征在于：直线往复运动机构(6)由主动齿轮(10)、从动齿轮(11)、传动轴(12)、凸轮(13)、滑套(4)及弹簧(14)组成，主动齿轮(10)固接在内燃机主轴(20)上，与从动齿轮(11)啮合，从动齿轮(11)和凸轮(13)固接在传动轴(12)上，在机壳(15)内壁台和滑套(4)的台阶之间设置有弹簧(14)。

5、根据权利要求1、2、3所述的内燃机，其特征在于：在与滑套(4)内孔对应的气缸盖(2)上设置喷油嘴(18)。

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