專(zhuān)利名稱(chēng)：?jiǎn)螝忾T(mén)內(nèi)燃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于內(nèi)燃機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。特別涉及一種由一個(gè)(或一組)氣門(mén)來(lái)實(shí)現(xiàn)吸、排氣的四沖程內(nèi)燃機(jī)。
四沖程內(nèi)燃機(jī)通常由兩個(gè)(或兩組)氣門(mén)來(lái)實(shí)現(xiàn)其吸、排氣功能。其中的一個(gè)(或一組)用來(lái)將尚未燃燒的新氣導(dǎo)入氣缸內(nèi)，燃燒后的高溫廢氣通過(guò)另一個(gè)(或一組)氣門(mén)排出到氣缸外面。氣門(mén)的運(yùn)動(dòng)靠凸輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。
上述吸、排氣方式由于存在著許多缺陷，對(duì)內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)和性能帶來(lái)了一些不利的影響。
這些缺陷中的一個(gè)是實(shí)現(xiàn)氣門(mén)的開(kāi)閉需要將內(nèi)燃機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為氣門(mén)的直線運(yùn)動(dòng)，每一個(gè)氣門(mén)的開(kāi)閉都需要一套復(fù)雜的機(jī)構(gòu)來(lái)完成，使得內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。另一個(gè)缺陷是由于在燃燒室中需要設(shè)置兩個(gè)(或兩組)氣門(mén)，并且要為氣門(mén)的開(kāi)閉運(yùn)動(dòng)留出必要的空間，因此使得燃燒室的結(jié)構(gòu)受到限制，難以按照理想的形式自由自在地進(jìn)行設(shè)計(jì)。
上述吸、排氣方式的又一個(gè)缺陷是燃燒后的高溫廢氣經(jīng)由排氣氣門(mén)排出時(shí)，氣門(mén)受到氣體的沖刷，溫度升高。氣門(mén)所特有的結(jié)構(gòu)形式使得氣門(mén)成為燃燒室中散熱效果最差的元件。因此，氣門(mén)將成為燃燒室中的一個(gè)熾熱點(diǎn)，尤其是在高速、大功率時(shí)情況更加嚴(yán)重。這就對(duì)內(nèi)燃機(jī)帶來(lái)了兩個(gè)問(wèn)題其一是限制了內(nèi)燃機(jī)的升功率和熱利用效率的提高，其二是對(duì)氣門(mén)的材料和結(jié)構(gòu)形式要求很高。限制內(nèi)燃機(jī)升功率和熱利用效率提高的一個(gè)原因主要是針對(duì)汽油機(jī)而言的，汽油機(jī)由于燃燒室中熾熱點(diǎn)的存在，其壓縮比不能取得太高，否則將會(huì)發(fā)生爆燃和表面著火等異常燃燒現(xiàn)象。而內(nèi)燃機(jī)的熱利用效率是隨著壓縮比的升高而相應(yīng)地提高。升功率的提高會(huì)使排氣氣門(mén)的溫度上升，一方面增另爆燃和表面著火發(fā)生的可能性，另一方面會(huì)使氣門(mén)的使用壽命縮短，如果溫度過(guò)高甚至?xí)箽忾T(mén)熔化。
針對(duì)以上的問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)對(duì)吸、排氣方式作過(guò)一些改進(jìn)。其中具有代表性的是英國(guó)布里斯托爾(Bristol)的缸套閥和也是在英國(guó)出現(xiàn)的旋轉(zhuǎn)閥，這些都是屬于滑閥式配氣機(jī)構(gòu)。滑閥式配氣機(jī)構(gòu)的一個(gè)共同特點(diǎn)是零件數(shù)少，開(kāi)閉時(shí)沒(méi)有沖擊，能夠?qū)崿F(xiàn)較為理想的開(kāi)閉曲線，在高轉(zhuǎn)速的情況下也可以獲得較好的容積效率，因此有利于高轉(zhuǎn)速運(yùn)行。另外由于可以通過(guò)同一個(gè)閥體既排出高溫廢氣也吸入低冷新氣，因此閥體受到低冷新氣冷卻，不再是燃燒室中的熾熱點(diǎn)，可以提高壓縮比。但是滑閥式配氣機(jī)構(gòu)有一個(gè)根本的缺陷，那就是既要保證良好的氣密封性能，又要使閥體得到充分的潤(rùn)滑，以降低磨損，要同時(shí)達(dá)到這些要求是極其困難的。而氣缸的密封不良會(huì)對(duì)內(nèi)燃機(jī)的性能產(chǎn)生很大的影響。
本發(fā)明的目的在于研制一種能夠克服現(xiàn)有技術(shù)弊端的單氣門(mén)內(nèi)燃機(jī)。使其在簡(jiǎn)化和改善現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)的同時(shí)，可以提高壓縮比，使熱利用效率和升功率都能夠得以提高。
本發(fā)明的基本構(gòu)成與目前常見(jiàn)的四沖程內(nèi)燃機(jī)相同，其特征是將內(nèi)燃機(jī)的氣門(mén)由現(xiàn)有的兩個(gè)(或兩組)減少到一個(gè)(或一組)，在氣門(mén)內(nèi)的氣道中裝入一個(gè)相應(yīng)于曲軸的相位角分別接通吸氣管或排氣管的閥門(mén)。此閥門(mén)可以用前述旋轉(zhuǎn)閥來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以以其它形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。內(nèi)燃機(jī)在完成膨脹行程后，氣門(mén)打開(kāi)，此時(shí)，氣道中的閥門(mén)處在接通排氣管的位置上，高溫廢氣經(jīng)由排氣管排出。排氣行程結(jié)束后，氣道中的閥門(mén)關(guān)閉排氣管，轉(zhuǎn)換到與吸氣管接通的位置上。低溫新氣經(jīng)過(guò)氣門(mén)被吸入到氣缸內(nèi)，低溫新氣流過(guò)氣門(mén)時(shí)，氣門(mén)受到冷卻，溫度下降。吸氣行程結(jié)束后，氣門(mén)回位關(guān)閉氣道，整個(gè)排氣、吸氣過(guò)程結(jié)束。在上述這個(gè)過(guò)程中，氣門(mén)一直處在打開(kāi)的狀態(tài)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)1、能簡(jiǎn)化內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)。由于本以明中的氣門(mén)數(shù)目只有現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)的氣門(mén)數(shù)的一半，因此零件數(shù)將會(huì)減少，結(jié)構(gòu)將會(huì)簡(jiǎn)化。本發(fā)明所提出的氣道中的閥門(mén)如果采用旋轉(zhuǎn)閥來(lái)實(shí)現(xiàn)，則只需要一根旋轉(zhuǎn)軸。
2、氣缸的氣密封性能靠氣門(mén)來(lái)實(shí)現(xiàn)，氣道中的閥門(mén)只起到換向的作用，而且吸氣管與排氣管之間壓差很小，因此對(duì)于閥門(mén)的氣密封性能要求不高，即使有微小的氣體泄漏，對(duì)于內(nèi)燃機(jī)的性能和效率也不會(huì)有很大的影響。因此本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)存在著的難以同時(shí)兼顧氣密封性能與潤(rùn)滑良好的矛盾。
3、排氣開(kāi)始的時(shí)機(jī)和吸氣結(jié)束的時(shí)機(jī)由氣門(mén)和氣道中的閥門(mén)兩方面決定，排氣的結(jié)束時(shí)機(jī)和吸氣的開(kāi)始時(shí)機(jī)則完全由氣道中的閥門(mén)來(lái)決定。因此，本發(fā)明與用兩個(gè)氣門(mén)分別進(jìn)行吸、排氣的方式相比，能更好地控制吸、排氣的開(kāi)閉時(shí)機(jī)，有利于高轉(zhuǎn)速運(yùn)行，提高高轉(zhuǎn)速時(shí)的容積效率。
4、燃燒室內(nèi)只需要裝入一個(gè)(或一組)氣門(mén)，使得燃燒室的形狀和結(jié)構(gòu)能更自如地進(jìn)行設(shè)計(jì)。
5、每一個(gè)循環(huán)都是在排出高溫廢氣后立即吸入低溫新氣，氣門(mén)被冷卻后溫度下降。因此，對(duì)氣門(mén)的耐高溫性能和熱傳導(dǎo)性能要求降低，成本下降。
6、由于氣門(mén)的溫度下降，已不再是燃燒室中的熾熱點(diǎn)，因此減弱了爆燃和表面著火的發(fā)生，可以提高壓縮比，提高熱利用效率和升功率，具有節(jié)能和降低原材料消耗及內(nèi)燃機(jī)成本的效果。由此可見(jiàn)，本發(fā)明對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)將具有極其重大的意義。例如我國(guó)現(xiàn)有汽油機(jī)的壓縮比通常為7左右，若能將壓縮比提高到10，那么汽油機(jī)的理論熱利用效率將由54.1%提高到60.2%，比現(xiàn)有水平提高11.3%。
附圖
一為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，其中1-燃燒室;2-氣門(mén);3-氣道;4-吸氣管;5-排氣管;6-換向閥門(mén);7-氣門(mén)桿。
附圖二為本發(fā)明可控閥門(mén)的剖視圖。
權(quán)利要求
1.一種單氣門(mén)內(nèi)燃機(jī)，其基本構(gòu)成與四沖程內(nèi)燃機(jī)相同，特征在于氣門(mén)為一個(gè)(或一組)，并在氣門(mén)[2]內(nèi)的氣道中裝入一個(gè)相應(yīng)于曲軸的相位角以分別接通吸氣管[4]或排氣管[5]的換向閥門(mén)[6]。
全文摘要
本發(fā)明是一種以一個(gè)(或一組)氣門(mén)來(lái)實(shí)現(xiàn)氣缸的吸、排氣的四沖程內(nèi)燃機(jī)。其特征是內(nèi)燃機(jī)的吸、排氣都由同一個(gè)(或一組)氣門(mén)來(lái)進(jìn)行。從排氣開(kāi)始到吸氣結(jié)束的整個(gè)過(guò)程中，氣門(mén)一直打開(kāi)，這期間，通過(guò)設(shè)置在氣道中的換向閥門(mén)使氣道按照要求分別與排氣管或吸氣管接通，高溫廢氣和低冷新氣交替流過(guò)氣門(mén)。本發(fā)明除了有利于提高內(nèi)燃機(jī)的熱利用效率和升功率、有利于改善燃燒室的設(shè)計(jì)之外，還具有簡(jiǎn)化內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)，降低對(duì)氣門(mén)的性能要求和有利于內(nèi)燃機(jī)的高速運(yùn)行等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)F01L7/00GK1074974SQ9210064
公開(kāi)日1993年8月4日 申請(qǐng)日期1992年1月29日 優(yōu)先權(quán)日1992年1月29日
發(fā)明者王建坤, 惲俐麗 申請(qǐng)人:王建坤