專利名稱：熱力換氣閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱力換氣閥。
具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種用于控制和調(diào)節(jié)燃料流向雙沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的汽化器和曲軸箱的熱力換氣閥。
本發(fā)明可特別用于汽車(chē)機(jī)械制造業(yè)。
在目前已知的雙沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中，活塞啟閉吸氣口；所以相對(duì)兩個(gè)回程位置來(lái)說(shuō)，對(duì)混合流的控制是對(duì)稱的。
吸氣口開(kāi)啟端和活塞回程位置間的夾角等于回程位置和吸氣口閉合端間的夾角。
在典型的雙沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中，吸氣口的整個(gè)開(kāi)啟角度在凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)的100度-110度范圍內(nèi)；開(kāi)啟角度的一半對(duì)應(yīng)于活塞在向外方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)，而另一半對(duì)應(yīng)于活塞的回程。
據(jù)察，對(duì)稱地控制燃料流向曲軸箱不是一個(gè)好的解決方案，因?yàn)槲鼩饪趹?yīng)該早開(kāi)晚閉，而傳統(tǒng)的活塞位置是不可能實(shí)現(xiàn)的。
為了避免上述不便，采用了一套解決方案。根據(jù)此方案，通過(guò)一個(gè)安裝在凸輪軸上的節(jié)流閥而使氣體循環(huán)獨(dú)立于活塞運(yùn)動(dòng)。
此節(jié)流閥可以使油料對(duì)稱地流入曲軸箱，而閥是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)片啟閉的。
因此，將此轉(zhuǎn)動(dòng)片切成等于吸氣口開(kāi)啟角的角度。油料流入曲軸箱取決于吸氣口大小。
所知的其它解決方案可通過(guò)改變曲軸箱中壓力自動(dòng)地控制油料流入。
為此采用了由平行連在一起的彈簧片構(gòu)成的片形閥。
由于曲軸箱中壓力的緣故，這些片與壓降量成比例地移開(kāi)，所述壓降量可以使油料流入。
當(dāng)達(dá)到壓力平衡時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)片關(guān)閉吸氣口而不讓油料返回。
這種機(jī)構(gòu)是以油料流入曲軸箱的機(jī)械控制方式為基礎(chǔ)的。當(dāng)采用片形閥時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜從而增加了制造成本。
這些機(jī)構(gòu)的另一個(gè)缺點(diǎn)是，由于這些機(jī)構(gòu)只有在凸輪軸轉(zhuǎn)速r.p.m受到嚴(yán)格規(guī)定的情況下才能精確地作用，這使其不實(shí)用；所以這樣的機(jī)構(gòu)實(shí)際上未被用于封閉式賽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)或越野車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)。
當(dāng)采用片形閥時(shí)，這些機(jī)構(gòu)的正確操作和容量取決于其所用的加工材料。
但考慮到這些片被剛性地固定，所以它們無(wú)法承受長(zhǎng)期應(yīng)力且出現(xiàn)變形和磨損，這導(dǎo)致斷裂而斷裂又需要經(jīng)常的更換。
另外由于內(nèi)部作用的原因，轉(zhuǎn)動(dòng)片的啟閉不允許油料如此緩慢地流入，以致在最需要油料時(shí)，片的增大阻力不允許油料流入。
上述解決方案具有其它缺點(diǎn)，如由雙沖程發(fā)動(dòng)機(jī)引起的懸而未決的油料浪費(fèi)問(wèn)題和嚴(yán)重污染環(huán)境問(wèn)題。
但是，由雙沖程發(fā)動(dòng)機(jī)造成的污染問(wèn)題通常是由于在工作周期中不合格地供油造成的。
實(shí)際上在周期的雙沖程中，燃燒室中充滿了不能充分燃燒的即未燒盡的油料。
因此，盡管雙沖程發(fā)動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)實(shí)用和運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)，但它的應(yīng)用最近受到了限制。
本發(fā)明的目的是消除上述缺點(diǎn)和不便并提供一種用于雙沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的熱力換氣閥，它可以使燃燒所用的定量油料流入，預(yù)計(jì)這將增加約50％的動(dòng)力并可以減少50％左右的燃燒。
上述目的是通過(guò)具有獨(dú)立權(quán)利要求所述的特征的閥而實(shí)現(xiàn)的。
獨(dú)立權(quán)利要求勾勒出了本發(fā)明實(shí)施例的有利方式。
本發(fā)明所提出的解決方案以熱力學(xué)定律(H.Faltin-“工程熱力學(xué)”柏林1961；W.R.Grundlach-“工程熱力學(xué)導(dǎo)論”蘇黎世1947；A.Hall和E.Ibele-“工程熱力學(xué)”普蘭蒂斯學(xué)院1960)*為基礎(chǔ)。簡(jiǎn)單地設(shè)計(jì)出本發(fā)明的方案并且本發(fā)明的方案可以通用。
根據(jù)本發(fā)明，熱力換氣閥包括一個(gè)適當(dāng)鉸接的內(nèi)壁。它封閉了以某角度切成的導(dǎo)套，并根據(jù)傾斜式Bendemann噴嘴原理啟閉，即根據(jù)曲軸箱中壓力使開(kāi)口度比變化(這不同于在如Laval噴嘴中獲得的不變開(kāi)口度比)。
于是，可不使用機(jī)械控制油料流入曲軸箱。
流經(jīng)這樣一個(gè)開(kāi)口度比可變的噴嘴的油料形成了亞音速折音流動(dòng)(diasonic flow)。
因而，在流入曲軸箱的入口出現(xiàn)了動(dòng)態(tài)Rankin-Hugoniot現(xiàn)象，氣體系數(shù)(gas coefficient)的下降適應(yīng)于任何低壓。
作為折音流動(dòng)的油料的流動(dòng)取決于凸輪軸轉(zhuǎn)速。這將不會(huì)使油料流離開(kāi)吸氣管壁。
根據(jù)本發(fā)明，穿過(guò)內(nèi)閥壁而供給曲軸箱的油料的流動(dòng)是振蕩型的(這符合氣體動(dòng)力學(xué)理論)。
上述現(xiàn)象發(fā)生在凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)極限內(nèi)。關(guān)閉開(kāi)口度可變的傾斜式噴嘴的內(nèi)壁將流入曲軸箱的油料分成若干股，于是在吸氣活塞的每個(gè)沖程中都出現(xiàn)若干供油周期(根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)體積，它可能是二至十或更多個(gè)周期)，在每個(gè)后繼周期中都出現(xiàn)了相對(duì)前期而逐期遞增的能級(jí)(彈射現(xiàn)象(catapult))。
可用物理定律解釋將活塞吸氣運(yùn)動(dòng)分成許多時(shí)段的周期，在曲軸箱內(nèi)低壓達(dá)到高于振蕩內(nèi)壁慣性質(zhì)量的值時(shí)，開(kāi)啟內(nèi)壁而將混合油料噴入曲軸箱內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明，內(nèi)壁的振動(dòng)受到適當(dāng)?shù)卦O(shè)置在閥套中的緩沖件的限制，此緩沖件配有彈性機(jī)構(gòu)，此彈性機(jī)構(gòu)適用于因內(nèi)壁引起的沖程衰減(attenuation)。
隨后在內(nèi)壁開(kāi)啟時(shí)，內(nèi)壁被壓在緩沖件上，內(nèi)壁反彈而移到關(guān)閉位置上，由此暫時(shí)中斷了混合油料的流動(dòng)。
但在回程中，內(nèi)壁遇到流動(dòng)的油料，所述油料根據(jù)Coulomb定律流經(jīng)噴嘴并對(duì)油料流施加壓力。
實(shí)際上可能會(huì)出現(xiàn)這樣的狀況，即內(nèi)壁逐漸關(guān)閉。因此根據(jù)Bernoulli定律，混合油料的流動(dòng)加快，同時(shí)造成壓力下降。這種以反向加壓方式出現(xiàn)在整個(gè)凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)期間內(nèi)的現(xiàn)象一直持續(xù)到內(nèi)壁完全關(guān)閉為止。
此時(shí)，曲軸箱內(nèi)壓降克服了內(nèi)壁的定位力，從而重新開(kāi)啟內(nèi)壁并開(kāi)始一個(gè)新周期。
根據(jù)本發(fā)明一個(gè)特別有利的實(shí)施例，可以通過(guò)操作永久磁鐵而實(shí)現(xiàn)內(nèi)壁的反向運(yùn)動(dòng)，所述磁力將內(nèi)壁吸至關(guān)閉位置。
采用熱力學(xué)定律的本發(fā)明換氣閥直接影響了雙沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。
申請(qǐng)人所作的試驗(yàn)已經(jīng)證明了，就油料消耗來(lái)說(shuō)節(jié)省了近50％的油料，并且相應(yīng)地增大了動(dòng)力。
據(jù)測(cè)定，發(fā)動(dòng)機(jī)壽命也提高了。這與因油料流入減少而導(dǎo)致潤(rùn)滑不足所造成的發(fā)動(dòng)機(jī)壽命降低的估計(jì)恰恰相反。
由于燃燒殘余的去除得到改善以及與Linde冷卻器中的液體流動(dòng)相似的因混合物的彈性受阻而加強(qiáng)了內(nèi)部冷卻強(qiáng)度，所以出現(xiàn)了上述現(xiàn)象。
所以根據(jù)本發(fā)明，裝有此閥的雙沖程發(fā)動(dòng)機(jī)即使在室溫高和滿載的情況下也不會(huì)過(guò)熱，甚至連自點(diǎn)火也不會(huì)發(fā)生；另外，不會(huì)嚴(yán)重?fù)p傷火花塞電極間的電橋，這種損傷在雙沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中是常見(jiàn)的。
最后可以看到明顯提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的靈活性。
當(dāng)閱讀了以下借助附圖中所示結(jié)構(gòu)而作為非限定實(shí)施例所作的描述后，本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)將變得顯而易見(jiàn)，其中

圖1是本發(fā)明的換氣閥的側(cè)剖示意圖；圖2是沿圖1所示的閥的A-A線的平面剖視圖。
在圖中，根據(jù)本發(fā)明，用于雙沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的熱力換氣閥包括一個(gè)閥體4，閥體內(nèi)裝有一個(gè)帶噴嘴或頸部11的傾斜導(dǎo)套，所述閥體被插在圓柱體或曲軸箱的接口1和汽化器接口7之間，在汽化器接口和曲軸箱接口處設(shè)有密封件8、12。
以預(yù)定角度傾斜的內(nèi)壁10被固定在頸部11上方，此內(nèi)壁10可繞由一對(duì)鉸軸銷5構(gòu)成的軸線樞轉(zhuǎn)。
另外，在離鉸軸銷5有一定距離的內(nèi)壁末端10上設(shè)有一個(gè)壓鐵9，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)性能選擇此壓鐵。
如圖1所示，以預(yù)定角度傾斜地安裝內(nèi)壁10，例如以約45度角固定內(nèi)壁，從而形成了一個(gè)開(kāi)口度比可變的本德曼噴嘴。
沿閥體4邊部將密封件6安裝在閥體4和頸部11之間。
根據(jù)本發(fā)明，在閥體4內(nèi)裝有一個(gè)伸縮式緩沖件2。此緩沖件由一個(gè)在其整個(gè)長(zhǎng)度上制有螺紋以便調(diào)節(jié)自身位置的套管構(gòu)成，在其末端上設(shè)有彈性件3如彈簧。此彈性件有兩種作用，一是當(dāng)內(nèi)壁10完全打開(kāi)時(shí)它緩沖內(nèi)壁10的沖擊，一是對(duì)此內(nèi)壁10施加使其拉變形地移向其閉合位置的壓力。
最后，閥被固定在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體上并被螺栓13(見(jiàn)圖2)固定在汽化器上。
由于通過(guò)緩沖件2而獲得最大開(kāi)口度，所以換氣閥可以獲得所有上述優(yōu)點(diǎn)，以致?lián)Q氣閥可簡(jiǎn)單地適用于任何形式的雙沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。
結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)油料理想地充滿曲軸箱。
根據(jù)本發(fā)明一個(gè)特別有益的實(shí)施例形式，內(nèi)壁10由鐵磁性材料制成并在閥體4下插入一塊永久磁鐵(圖中未示出)。
這樣的磁鐵對(duì)內(nèi)壁10施加永久吸力，從而將內(nèi)壁吸向閉合位置。磁鐵抑制了振動(dòng)并有助于在沖程后使內(nèi)壁回壓在緩沖件上。
另外，在這種情況下，所加磁場(chǎng)勢(shì)能除了對(duì)內(nèi)壁產(chǎn)生機(jī)械作用外，還對(duì)油料混合流的物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了靜電作用，這是因?yàn)樵谡駝?dòng)于磁場(chǎng)中的內(nèi)壁邊部上產(chǎn)生了強(qiáng)靜電場(chǎng)。
這樣的靜電場(chǎng)使電子加速，而這些電子在撞擊油料中的空氣粒子時(shí)釋放出更多的帶電微粒；于是，在內(nèi)壁邊部上的正電荷吸引了上述極性相反的帶電微粒的一部分，從而中和了內(nèi)壁邊部的電荷。
與此相反的是，與內(nèi)壁邊部上的電荷同極性的微粒受到排斥并由其帶有一部分混合油料，由此形成了電流。
與此同時(shí)，在內(nèi)壁邊部出現(xiàn)的靜電場(chǎng)的極性與在氣體電離微粒中產(chǎn)生電火花的插頭電極之間的電場(chǎng)極性相反。
于是，極性相反的場(chǎng)電荷造成靜電吸力并在電火花形成前或發(fā)出電火花的過(guò)程中最大程度地將帶電粒子凝聚在火花塞電極周?chē)?，由此可得到一個(gè)經(jīng)濟(jì)的油耗以及提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力。
同時(shí)，由于靜電力的關(guān)系，油料粒子的特定慣量消除了部分電荷，這降低了這些粒子的表面強(qiáng)度并增大了擴(kuò)散率，由此縮短了燃燒時(shí)間并提高了燃燒強(qiáng)度。
權(quán)利要求
1.一種能夠控制混合油料和空氣從雙沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的汽化器向曲軸箱流動(dòng)的熱力換氣閥，它包括一個(gè)設(shè)置在曲軸箱接口(1)和汽化器接口(7)之間的空心閥體(4)，此閥體具有適當(dāng)?shù)卦O(shè)置在其內(nèi)部的密封件(8，12)，其特征在于，它包括一個(gè)導(dǎo)套(11)，其末端位于閥體(4)內(nèi)且此導(dǎo)套是按預(yù)定傾角切割而成的；它還包括一個(gè)其一端鉸接的且能夠封閉所述末端的內(nèi)壁(10)。
2.如權(quán)利要求1所述的閥，其特征在于該內(nèi)壁(10)在內(nèi)壁遠(yuǎn)離鉸軸銷(5)的末端上裝有一央壓鐵(9)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的閥，其特征在于此閥包括能夠限制內(nèi)壁(10)開(kāi)口度的機(jī)構(gòu)(2，3)。
4.如權(quán)利要求3所述的閥，其特征在于所述機(jī)構(gòu)(2，3)是一個(gè)伸縮式緩沖件(2)，在該緩沖件的遠(yuǎn)端設(shè)有彈性機(jī)構(gòu)最好是彈簧，此彈性機(jī)構(gòu)能夠在控制內(nèi)壁開(kāi)啟過(guò)程中緩沖由內(nèi)壁(10)引起的沖擊。
5.按上述權(quán)利要求之任一項(xiàng)所述的閥，其特征在于所述內(nèi)壁(10)由磁鐵材料制成，相應(yīng)于內(nèi)壁(10)而將一塊永久磁鐵裝在閥體(4)上以便吸引該內(nèi)壁，此吸力將內(nèi)壁(10)保持在上述導(dǎo)套(11)的封閉位置上。
全文摘要
一種能夠控制混合油料和空氣從汽化器向雙沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸箱流動(dòng)的熱力換氣閥,它包括:一個(gè)設(shè)置在曲軸箱接口(1)和汽化器接口(7)之間的空心閥體(4),此閥體具有適當(dāng)?shù)卦O(shè)置在其內(nèi)部的密封件(8,12);一個(gè)其末端位于閥體(4)內(nèi)的導(dǎo)套(11),此導(dǎo)套是根據(jù)預(yù)定傾角切割而成的;一個(gè)其一端鉸接的且能夠封閉所述末端的內(nèi)壁(10)。
文檔編號(hào)F01L5/00GK1185822SQ96194271
公開(kāi)日1998年6月24日 申請(qǐng)日期1996年4月23日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月28日
發(fā)明者莫尼卡·帕什科夫斯卡 申請(qǐng)人:莫尼卡·帕什科夫斯卡