[发明专利]发动机气门旋转式配气机构

说明书

本发明涉及一种四冲程顶置凸轮发动机配气机构的改进。

目前已知的四冲程顶置凸轮发动机，它们的配气机构是靠曲轴驱动凸轮轴旋转，凸轮轴推动摇臂摆动，使气门弹簧压缩或放松，从而带动气门作上下往复地启闭活动。这种配气机构由于受到弹簧往复的惯性力影响，气门启闭速度难以加快。另一方面是传统的气门都有进气与排气之分，由于排气门的高温是造成发动机燃烧室产生早燃与爆震的主要原因之一，限制了加大压缩比的可能性。以上两种不利因素，都影响到发动机功率的进一步提高。据山西车用发动机研究所兵器工业车用发动机专业情报网编的《车用发动机》1993年第1期（总第83期）报道，美国Coates国际公司已研制出一种旋转气门发动机。另据台湾启学出版社于1980年发行的《内燃机讲义》（下册）第246-247页（附件1）译自日本《内燃机》杂志综述，提到一种圆锥状转阀，是由法国Aspin公司研制的旋转式配气机构，此种旋转气门无润滑系统，气门与气门座间是干磨擦，磨损严重，发动机无法正常工作，另一问题是传动系统结构复杂，严重消耗功率，而且容易造成气门在运转中偏向一边。日本等其他国家也在研制，但均未达到实用阶段，也未见到公开的详细技术资料。

本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提供一种适合于顶置凸轮发动机使用的气门旋转式配气机构，它将传统的顶置凸轮改变为相互啮合的一对伞齿轮，以伞齿轮带动气门作旋转运动。这种旋转气门可以加快气门启闭速度，而且只要一个气门兼负进气和排气两项功能，可以利用进气孔的低温气体对气门降温，从而有可能加大压缩比，既能减少早燃和爆震，又可以提高发动机功率。

本发明的目的可以通过以下措施来达到：在气缸盖上有一个顶置伞齿轮轴，伞齿轮轴相对于气门杆顶端的部位是伞齿轮轴的偏心部分，伞齿轮轴上有一个伞齿轮1，伞齿轮1的下方有一个与之相啮合的伞齿轮2，伞齿轮2的中心孔以花键与直立的气门杆端部的花键相啮合，气门杆自下而上穿过镶嵌于气缸盖上的气门座、气门弹簧、小轴承和伞齿轮2而达到伞齿轮轴偏心部分的下面，气门杆的底端是气门头部。

本发明的目的还可以通过以下措施来达到：伞齿轮轴的偏心部分仅占偏心轴圆周的110°。伞齿轮2的中心孔铣有花键，其下端有一段可插进滚动轴承内孔的裙部。气门头部开有一个扇形的气门孔，气门孔的展开角为55°，气门杆端部铣有花键。气门座上开有两个与气门头部的气门孔相同的孔，其中一个是进气孔，另一个为排气孔，在进气孔与排气孔相对一边，开有一个火花塞孔，在气门座的中心还开有一个圆孔作为气门导管。气门头部和气门座的切面角度相同，切面与底面间的角度可以在40°-70°，气门头部顶面的直径和气门座底面的直径相同。气门座上的进气孔与排气孔之间相隔55°，在靠近进气孔两侧各有一个长条形的油槽。油槽两端呈半圆形，油槽的长度比气门头部上的气门孔的边略长。油槽内有一根长度与直径比油槽的长度与宽度都小0.2mm的滚针。

本发明与现有技术相比具有如下积极效果：发动机的功率受气缸工作容积、压缩比和发动机转速三者制约，而且都与此三者的大小呈正相关。由于本发明设计了顶置伞齿轮轴取代传统的凸轮轴，以伞齿轮1和伞齿轮2带动气门旋转，取消了传统的气门往复运动，排除了气门弹簧往复的惯性力影响，可以加快气门旋转速度，也就加快气门的启闭速度，推动发动机加快转速，提高发动机的功率。另一方面，加大压缩比也可以提高发动机的功率。但是，据实践经验，在传统的发动机中，压缩比过大时，即表明活塞在气缸中压缩终了时，超出合理的止点，这时燃烧室中的混合气体温度和压力过高，尤其是排气门周围的温度可达到850℃左右，高温、高压气体就会不等火花塞点火而超前燃烧，即产生早燃和爆震，反而降低发动机的功率。若要防止早燃和爆震发生，一是减少活塞在气缸中的行程，放大燃烧室，降低压缩比，其结果是降低了发动机的功率。二是降低燃烧室温度，提高压缩比，即本发明所提出的实施方案。将传统的进气和排气两个气孔在气门头部上合二为一，当气门头部旋转一周时，其上的气门孔既经过气门座上的进气孔，也经过排气孔，当经过排气孔后温度骤升的气门孔继续运行，瞬间到达进气孔时，气门孔便立即受到新鲜混合气体的冷却降温，使燃烧室内的温度也随之下降，使之达不到产生早燃与爆震的临界点，这就为发动机提高压缩比创造了条件。据计算排气门温度每降低100℃，便可提高压缩比1.0，所以，本发明既可提高发动机的转速，又加大了压缩比，发动机的功率也就随之得到提高，还可以收到节约燃料和安全运行的效果。本发明还可以在柴油机上运用，达到同样的效果。

本发明附图的图面说明如下：