[发明专利]内燃机

说明书

本发明涉及一种内燃机，特别是一种内燃的活塞式发动机，有直列式汽缸，并至少有一个用于换气的旋转分配阀元件。该元件设在汽缸体和汽缸盖之间，它的旋转轴垂直于汽缸轴线，在两个沿转轴轴向延伸的轴颈之间，有一个与轴颈固定连接的分配阀体，汽缸头上有均匀围绕着分配阀体和轴颈的配合面，每个轴颈中穿过一个沿轴向延伸的气体通道，气体通道总是弯曲地装在分配阀体中，并从分配阀体的表面经孔口引出，并有将曲轴的旋转运动传递给分配阀元件的装置。

已知的分配阀元件还有其它一些结构形式，一种这样的分配阀元件是格罗斯的称为圆柱回转阀。这是因为在轴颈之间有一个圆柱体，圆柱体中装有两个弯曲的气体通道。圆柱体支承在分开的汽缸头中。汽缸通过螺旋弹簧压在圆柱体下面，在圆柱体中新鲜气体和废气在气体通道中转90°的弯。新鲜气体沿轴向进入，废气沿轴向排出。曲轴箱和活塞面之间的作用力通过拉杆来传递，它在汽缸外面沿其延长线与汽缸头的上盖固定。因此在圆柱表面和上盖之间产生表面压力，而在表面之间有一层密封的油膜。

按照拜尔（Baer）的另一种圆柱回转分配阀滑动支承在整体式的汽缸头中，在圆柱表面和其轴承之间有一层油膜。气体通道在圆柱体中沿直径方向安装。空气或水沿轴向流动来冷却圆柱体。可移动的汽缸盖借助于多层薄钢板使之与燃烧室密封并压向圆柱体。由此而形成的面接触使初应力小，并保证在吸气冲程中有足够的密封性。燃烧压力则使压紧力符合要求地增加。

还已知一系列其它回转分配阀，它们被设计来代替惯用的往复运动圆盘气阀。圆盘气阀虽然最大限度地保证工作可靠性，具有简单的外形，燃烧室的密封装置在燃烧压力下一般不存在什么问题，在内燃机最佳化方面它能使结构比较合理，但是用圆盘气阀进行换气控制妨碍实现流动过程的最佳化，尤其是影响气阀最大开度（通道截面积）和燃烧室的最佳化，所以作了许多试验来发展回转分配阀，它们有可能代替往复运动的圆盘气阀，因为回转分配阀结构比较简单，并保证有更好的气阀开度。

现有的滑阀分配装置可分成不均匀运动的滑阀和均匀运动的滑阀两种。不均匀运动的滑阀机械负荷和热负荷过大，所以不能采用。

均匀运动的滑阀由曲轴传动，并有一定的速比。因此不引起动态的力。分配阀体设计成各种不同的轴对称结构形式。

所谓的球形回转分配阀是为一种星形发动机〔Sklenar型〕设计的。汽缸星相对于一个静止的属于机器支承体的分配环运动，利用此运动来分配装在分配环中的进气通道和排气通道，并输送汽缸头经过压缩、点火和工作位置。较窄的分配环内表面做成球形的。汽缸上有衬套，它在离心力和燃烧压力的作用下为了密封而紧靠在环表面上。密封衬套的端面与圆柱形的球截面相适应。正是由于有这种球形元件，所以此滑阀称作球形回转分配阀。通过专门设计的密封表面可以做到使衬套除了有轴向移动以外，还可以有绕汽缸轴线的自由转动。借此在滑阀环面上自动地磨合汽缸衬套直至形成理想的密封镜面。如果有外来物进入密封面，则通过衬套的旋转将其驱走。在密封衬套的内部，活塞和汽缸盖之间有利于进气涡流的空腔是压缩室和燃烧室。容量和面积之间是合理的比例关系，并接近于理想的燃烧室。因为通过活塞环来密封汽缸颈的轻金属密封衬套中交替地流过新鲜气体或废气，所以它的温度较低并具有足够的强度。当静止的分配环在较大的温度差和作用在它上面的力的影响下不再具有理想的球形时，在球形表面上的密封装置仍是好的。然后通过适当地轴向移动衬套和座来进行补偿。密封面的磨合是自动进行的，当出现干扰例如有外来物时这一自动过程继续进行。

这种结构形式的一个严重缺点是，它只能用在星形发动机中。

阿波弗伯克（Apfelbeck）的建议中包括配备一个带球形导轨并用滚动轴承支承的圆柱阀，并将它装在汽缸头上方。为了使密封体有转动，应将它做成略有偏心。滑阀可以用水彻底冲洗。根据这一建议，避免了在闸板（盘式）阀这种结构形式中阀与护盖之间有害的摩擦和因此引起的大量滑油消耗。这一建议并没有实现。阿波弗伯克的建议类似于按照拜尔的圆柱阀的结构形式，气体通道径向地通过圆柱体，而冷却剂轴向流过圆柱体。此外此圆柱体上应有一突起的球形段，它的球体环面构成了圆柱体的导轨并应与密封环共同工作，密封环通过偏心支承可以造成强迫的转动。