CN201269118Y - 无切换阀配气机构 - Google Patents

Abstract

一种无切换阀配气机构，包括：进气道(1)、排气道(2)、正装配气座口(6)、气缸盖(66)，在所述进气道(1)和排气道(2)连通的腔体内于所述正装配气座口(6)的轴线上设有正装内开进排共用气门(3)，所述正装内开进排共用气门(3)受气门控制系统(45)控制将所述正装配气座口(6)按正时关系开通或密封，所述进气道(1)上设有进气压缩装置(11)，所述排气道(2)上设有排气动力装置(22)，所述进气压缩装置(11)由所述排气动力装置(22)驱动，所述进气压缩装置(11)设为涡轮式或活塞式进气压缩装置，所述排气动力装置(22)设为涡轮式或活塞式排气动力装置。本实用新型的配气系统结构简单，可靠性、配气效率及精准度高。

Description

无切换阀配气机构

技术领域

本实用新型涉及内燃机领域。

技术背景

本申请人在界面配气发动机申请专利(专利申请号：200710165230.3和专利号：ZL200720195428.1)中公开了一种反装外开进排共用气阀阀体。然而要想防止排气深度充入进气道以及排气回流等问题，就必须在进排气道上设置相应的进排气切换装置及其驱动机构。这种机构复杂且影响了进排共用气阀阀体的优势。因此，需要发明一种取代进排气切换装置(如空心转子及其驱动机构)且在反装外开进排共用气阀阀体的基础上建立的新型配气机构。为此本专利申请人申请了涡轮配气发动机专利(专利申请号为：200810135468.6)。近年来在气缸盖上设正装内开进排共用气门的方案也已出现如US5782215，W02004/044389，ZL200520001125.2，虽然这些专利都公开了正装内开进排共用气门方案，但在进排气切换方面存在着严重不足。如US5782215进排气切换机构复杂且难以控制，ZL200520001125.2进排气切换采用了进气节气门和排气节气门，同样结构复杂且不易控制。不仅如此，如用这两种方式的任何一种对进排气进行切换以配合正装内开进排共用气门对内燃机进行配气都会严重影响进排共用气门的优势，因为用阀体对进排气进行切换从根本上说，与传统配气方式相近，也同样具有传统配气方式的缺点，如有效开度和有效开放时间严重受限等。专利W02004/044389 A1，虽然有所改进，但在这种方式中进气压会被严重降低且内燃机的效率等会受影响。为此需要发明一种无进排气切换阀的、高效的正装内开进排共用气门配气机构。

发明内容

本实用新型公开了一种无切换阀配气机构，与普通涡轮增压内燃机不同，普通涡轮增压内燃机的进排气道中分别设有进气门和排气门，这两个气门不仅负责封闭气缸而且还负责进排气的切换，所以普通涡轮增压方式不需要移动空气和进排气间的界面。而本实用新型中没有切换阀，其实质是利用喷气式发动机的压气原理对具有正装内开进排共用气门的往复式内燃机进行配气。换言之，利用所述进气压缩装置和所述排气动力装置有效地移动进气和排气间的界面达到对设有正装内开进排共用气门的内燃机进行有效配气的目的。本实用新型的目的是这样实现的，一种无切换阀配气机构包括：进气道、排气道、正装配气座口、气缸盖，在所述进气道和排气道连通的腔体内于所述正装配气座口的轴线上设有正装内开进排共用气门，所述正装内开进排共用气门受气门控制系统控制将所述正装配气座口按正时关系开通或密封，所述进气道上设有进气压缩装置，所述排气道上设有排气动力装置，所述进气压缩装置由所述排气动力装置驱动，所述进气压缩装置设为涡轮式或活塞式进气压缩装置，所述排气动力装置设为涡轮式或活塞式排气动力装置。

在多缸内燃机中，在汇总的进气道上设有涡轮式或活塞式总进气压缩装置，在汇总的排气道上设有涡轮式或活塞式总排气动力装置。

由多个所述涡轮式或活塞式排气动力装置驱动一个所述涡轮式或活塞式总进气压缩装置。

由一个所述涡轮式或活塞式总排气动力装置驱动多个所述涡轮式或活塞式进气压缩装置。

在连接所述总进气压缩装置和总排气动力装置的驱动轴上设动力输入轴或/和动力输出轴，在设有所述动力输入轴的结构中，所述动力输入轴与其它动力装置连接，在设有所述动力输出轴的结构中，所述动力输出轴与其它动力使用装置连接。

本实用新型通过调整进气压缩装置和排气动力装置的参数，实现空气向排气方向流动，而且在进气压缩装置和排气动力装置间建立相当高的空气压强。利用此空气压强和正装内开进排共用气门对内燃机进行高效精准配气。

本实用新型的内燃机是进排气共用一个正装配气座口通道，进气和排气间的界面在进气冲程和排气冲程中会发生位移，即在排气冲程开始后此界面将处于正装进排共用配气座口的进气道一侧，而在进气冲程开始时此界面将位移至正装进排共用配气座口的排气道一侧。为了尽量减少或防止排气深度进入进气道，要求进气压缩装置产生的压强能够防止排气深度进入进气道。通过调整进气增压装置和排气动力装置的级数、尺寸、形状或角度使进气压缩装置和排气动力装置在工作时，能将由进气压缩装置、排气动力装置和开启状态下的正装内开进排共用气门所形成的空间内的废气及时更换成新鲜空气，以保证进入气缸内的空气是新鲜的。

以下以涡轮式为例加以说明。

在某些情况下，内燃机起动时可能需要进排气涡轮提前旋转，因此可设置进排气涡轮的动力输入轴。

利用本实用新型可制作涡轮预压缩内燃机。就是大幅度增加进气压缩涡轮的压缩能力，使进气的压力和温度大幅度提高。也就是说利用内燃机的排气能量将进气大幅度压缩，从而减少在往复式内燃机压缩冲程中所需要的压缩功，也就是将内燃机的几何压缩比(即通常所说的内燃机压缩比)设得较低，但实际压缩比(气体被压缩的程度)仍较高，因为空气已被进气压缩涡轮预压缩。这样可使内燃机的体积小、重量轻而且效率高。也可通过调整进气压缩涡轮的工况，使进气压缩进一步提高，达到不需进一步压缩就已达到可进行燃烧(即进入燃烧冲程)的状态。这样可将内燃机调整为没有压缩冲程的内燃机，即吸气过程和燃烧过程在一个冲程中完成。也就是说内燃机曲轴转360°就完成了一个循环，此时气门的控制系统正时周期也要相应调整。例如气门的控制系统采用凸轮控制，凸轮轴转速应增加一倍即与曲轴同转速。这样，可进一步发挥内燃机和涡轮各自的优势，使内燃机的升功率、体积、重量、效率及排放得到进一步优化。

所述气门控制系统是弹簧凸轮系统，或者是电磁控制系统。只要能按正时关系控制进排共用气门的开启与关闭即可。如活塞在上止点时进排共用气门开启仍不发生干涉，则可调整所述气门控制系统使所述正装内开进排共用气门实现在排气冲程开始时开启一直维持开启状态直至进气冲程完了时将所述正装配气座口密封关闭。

由于采用了进排气共用气门和排气动力装置驱动的进气压缩装置，故可充分利用排气能量，并能够充分发挥涡轮或其它高效压气装置(高效活塞压气机)和往复式内燃机的优势，达到高效节油和降低排放的目的。

当采用活塞式进气压缩装置或活塞式排气动力装置也是同理。

工作原理

将内燃机气缸的正装配气座口和正装内开进排共用气门设置在联动的进气压缩装置和排气动力装置所形成的空间内，调整此两装置的工作相关参数，使之转动时空气向排气动力装置方向流动并在此两装置之间建立起相当的空气压强，利用这一空气压强阻止排气向进气道进入，将废气排向排气道并对内燃机气缸进行充气，实现内燃机的配气。由于内燃机排气时废气具有相当的压力和能量，所以可以利用这些压力和能量驱动排气动力装置转动，进而推动进气压缩涡轮转动。

进气压缩装置和排气动力装置同样可设为涡轮式或活塞式。

本实用新型具有以下优点：

1.气门的控制系统结构简单、可靠性高。

2.配气的效率及精准度高。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的结构示意图

图2为本实用新型实施例二的结构示意图

图3为本实用新型实施例三的结构示意图

图4为本实用新型实施例四的结构示意图

图5为本实用新型实施例五的结构示意图

具体实施方式

附图编号

1.进气道     101.汇总的进气道     2.排气道     201.汇总的排气道

3.正装内开进排共用气门  4.控制凸轮             5.回位弹簧

45.气门控制系统         6.正装配气座口         11.进气压缩装置

111.总进气压缩装置      22.排气动力装置        221.总排气动力装置

66.气缸盖               7.动力输出轴           8.动力输入轴

下面结合附图对本实用新型作进一步说明，请参考图1所示的无切换阀配气机构，包括：进气道1、排气道2、正装配气座口6、气缸盖66，在所述进气道1和排气道2连通的腔体内于所述正装配气座口6的轴线上设有正装内开进排共用气门3，所述正装内开进排共用气门3受气门控制系统45控制将所述正装配气座口6按正时关系开通或密封，所述气门控制系统45有传统的控制凸轮4和回位弹簧5组成，所述进气道1上设有进气压缩装置11，所述排气道2上设有排气动力装置22，所述进气压缩装置11由所述排气动力装置22驱动，所述进气压缩装置11设为涡轮式或活塞式进气压缩装置，所述排气动力装置22设为涡轮式或活塞式排气动力装置。

如图2所示的无切换阀配气机构，在多缸内燃机中，在汇总的进气道101上设有涡轮式或活塞式总进气压缩装置111，在汇总的排气道201上设有涡轮式或活塞式总排气动力装置221，使结构、布置更简单。

如图3所示的无切换阀配气机构，由多个所述涡轮式或活塞式排气动力装置22驱动一个所述涡轮式或活塞式总进气压缩装置111，能充分利用内燃机排气的能量。

如图4所示的无切换阀配气机构，由一个所述涡轮式或活塞式总排气动力装置221驱动多个所述涡轮式或活塞式进气压缩装置11，使每个气缸的进气更加理想。

如图5所示的无切换阀配气机构，在连接所述总进气压缩装置111和总排气动力装置221的驱动轴上设动力输入轴7或/和动力输出轴8，在设有所述动力输入轴7的结构中，所述动力输入轴7与其它动力装置连接，在设有所述动力输出轴8的结构中，所述动力输出轴8与其它动力使用装置连接，以充分提高内燃机的效率。

Claims (5)

1.一种无切换阀配气机构，包括：进气道(1)、排气道(2)、正装配气座口(6)、气缸盖(66)，其特征在于：在所述进气道(1)和排气道(2)连通的腔体内于所述正装配气座口(6)的轴线上设有正装内开进排共用气门(3)，所述正装内开进排共用气门(3)受气门控制系统(45)控制将所述正装配气座口(6)按正时关系开通或密封，所述进气道(1)上设有进气压缩装置(11)，所述排气道(2)上设有排气动力装置(22)，所述进气压缩装置(11)由所述排气动力装置(22)驱动，所述进气压缩装置(11)设为涡轮式或活塞式进气压缩装置，所述排气动力装置(22)设为涡轮式或活塞式排气动力装置。

2.如权利要求1所述无切换阀配气机构，其特征在于：在多缸内燃机中，在汇总的进气道(101)上设有涡轮式或活塞式总进气压缩装置(111)，在汇总的排气道(201)上设有涡轮式或活塞式总排气动力装置(221)。

3.如权利要求1所述无切换阀配气机构，其特征在于：由多个所述涡轮式或活塞式排气动力装置(22)驱动一个所述涡轮式或活塞式总进气压缩装置(111)。

4.如权利要求1所述无切换阀配气机构，其特征在于：由一个所述涡轮式或活塞式总排气动力装置(221)驱动多个所述涡轮式或活塞式进气压缩装置(11)。

5.如权利要求1所述无切换阀配气机构，其特征在于：在连接所述总进气压缩装置(111)和总排气动力装置(221)的驱动轴上设动力输入轴(7)或/和动力输出轴(8)，在设有所述动力输入轴(7)的结构中，所述动力输入轴(7)与其它动力装置连接，在设有所述动力输出轴(8)的结构中，所述动力输出轴(8)与其它动力使用装置连接。

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