專利名稱：發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)閥液壓配氣機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)氣門配氣機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)與控制。
背景技術(shù)：
目前，活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)所用的均為凸輪直接或間接驅(qū)動(dòng)氣門的機(jī)械傳動(dòng)裝置。凸輪經(jīng)推桿、搖臂機(jī)構(gòu)再驅(qū)動(dòng)氣門，為消除鋼性傳動(dòng)時(shí)的間隙，也有在中間加入液力挺柱以消除間隙的。但因受加工難度、結(jié)構(gòu)復(fù)雜性及運(yùn)行中的機(jī)械磨損、凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)間隙的影響，徑向跳動(dòng)存在，不可避免地存在氣門沖擊的噪聲、氣門關(guān)閉不嚴(yán)及工作的不可靠性，且進(jìn)(排)氣提前角、滯后角均受凸輪的幾何形狀及加工精度影響，難以方便直觀地修正。凸輪在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)實(shí)際每個(gè)行程全部頂開氣門的角度只有30度左右(理想氣門全開的角度應(yīng)是整個(gè)進(jìn)排氣行程，即凸輪轉(zhuǎn)過90度)，使進(jìn)、排氣量不能達(dá)到最大值，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)功率不能有效發(fā)揮。另外，凸輪是將旋轉(zhuǎn)的扭轉(zhuǎn)力分解產(chǎn)生少量的徑向力推動(dòng)氣門作垂直運(yùn)動(dòng)，較大部分動(dòng)力損耗在凸輪軸的的運(yùn)轉(zhuǎn)上，既增加了發(fā)動(dòng)機(jī)功率的內(nèi)耗，也加快了凸輪軸的磨損，降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。且凸輪傳動(dòng)的配氣機(jī)構(gòu)加工復(fù)雜，技術(shù)要求及成本高。為改變這些缺點(diǎn)，理論上也出現(xiàn)一些以球閥、軸閥代替氣門，直接對發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)、排氣進(jìn)行控制，但因無法解決轉(zhuǎn)動(dòng)的球閥、軸閥直接受內(nèi)燃機(jī)高溫高壓氣體沖擊，易損壞漏氣的問題，均無法取代現(xiàn)有的凸輪形式的配氣機(jī)構(gòu)。為了防止車輛在輪鼓制動(dòng)時(shí)的打滑、跑偏，國內(nèi)外均開始考慮以發(fā)動(dòng)機(jī)的制動(dòng)來配合制動(dòng)并將這一技術(shù)簡稱為“JAKE”，為達(dá)到車輛(船舶)的發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)，需要在發(fā)動(dòng)機(jī)上增加復(fù)雜的裝置來實(shí)現(xiàn)，成本與目標(biāo)比大，且難以達(dá)到目標(biāo)，不能普及應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
為克服凸輪氣門配氣機(jī)構(gòu)在進(jìn)、排氣時(shí)實(shí)際全開過程短、轉(zhuǎn)動(dòng)及磨損后增加的間隙對動(dòng)力性能造成的不利影響，減少功率內(nèi)耗，本發(fā)明提供的旋轉(zhuǎn)閥液壓配氣機(jī)構(gòu)，解決問題的方案是將凸輪軸、推桿、挺柱、搖臂等零件，用轉(zhuǎn)閥、閥套、油活塞替代。曲軸正時(shí)齒輪帶動(dòng)排氣轉(zhuǎn)閥上的從動(dòng)輪，在同步齒輪帶動(dòng)下，使進(jìn)、排氣轉(zhuǎn)閥以曲軸的1/4固定速比同步向相轉(zhuǎn)動(dòng)。現(xiàn)以進(jìn)氣門為例，說明工作原理在開始進(jìn)氣時(shí)，進(jìn)氣轉(zhuǎn)閥上的油道將油活塞的上油腔與進(jìn)油道接通，壓力油進(jìn)入油活塞的上油腔推動(dòng)油活塞下移，頂開氣門進(jìn)氣，油活塞到下止點(diǎn)時(shí)因下油腔的回油道被油活塞堵住而關(guān)閉，油活塞緩沖停止，此時(shí)氣門全部打開，直到進(jìn)氣行程結(jié)束(可實(shí)現(xiàn)氣門在整個(gè)進(jìn)氣中的最大進(jìn)氣量)。進(jìn)入壓縮行程時(shí)，轉(zhuǎn)閥上的泄油槽轉(zhuǎn)到將泄油口與上油腔接通位置，進(jìn)氣門在氣門彈簧的作用下推動(dòng)油活塞上移，氣門關(guān)閉前，油活塞上軸端的緩沖塞封住上油腔的回油孔，使氣門在油活塞軸端油槽的節(jié)流緩沖下關(guān)閉。在作功及排氣前部分行程時(shí)，氣門乃關(guān)閉。到排氣門行程將結(jié)束時(shí)，進(jìn)氣門轉(zhuǎn)閥上的油道又將油活塞上油腔與進(jìn)油道接通，進(jìn)入下一進(jìn)氣行程。
排氣門的工作原理與進(jìn)氣門相同，只是氣門打開時(shí)是排氣作用。為達(dá)到利用發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)的目的，本發(fā)明將制動(dòng)時(shí)剎車泵的分路制動(dòng)管接到動(dòng)力制動(dòng)缸上(船舶上的發(fā)動(dòng)機(jī)也可直接轉(zhuǎn)動(dòng)閥套，不需動(dòng)力制動(dòng)缸)。當(dāng)踩下剎車時(shí)，動(dòng)力制動(dòng)缸的活塞推桿將排氣閥的閥套沿旋轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)動(dòng)的方向轉(zhuǎn)過一定角度，達(dá)到使排氣門打開與關(guān)閉比正常工作時(shí)延時(shí)，這樣，在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣時(shí)，因排氣門不能及時(shí)打開，而此時(shí)進(jìn)氣門又處在關(guān)閉狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)活塞上行時(shí)受到壓縮空氣的阻力，使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，達(dá)到制動(dòng)目的。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞上行到接近上止點(diǎn)附近時(shí)，排氣閥再打開，釋放壓縮空氣的能量，防止空氣的壓縮能再傳遞到發(fā)動(dòng)機(jī)使其加速。如閥套轉(zhuǎn)動(dòng)角度過大，將會(huì)造成在進(jìn)氣時(shí)排氣門關(guān)閉過遲的現(xiàn)象，雖能加強(qiáng)這種“JAKE”效果，但也會(huì)造成部分可燃?xì)怏w從排氣門逸出。因此排氣門的閥套轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要及發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速調(diào)整。
本發(fā)明的有益效果是，氣門與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)無間隙傳動(dòng)，氣門開啟快，全開時(shí)間長，使發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)、排氣的氣量充分，提高輸出功率。進(jìn)(排)氣時(shí)氣門全部打開的時(shí)間是凸輪傳動(dòng)時(shí)的三倍，因進(jìn)氣充分，有利于提高燃油的燃燒效率，達(dá)到節(jié)油、環(huán)保，減少氣門噪聲，提高配氣機(jī)構(gòu)的使用壽命的目的。無須增加復(fù)雜機(jī)構(gòu)，就能達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)的功效，有利于提高車輛(船舶)的制動(dòng)性能。


本發(fā)明說明書附圖中，圖1為旋轉(zhuǎn)閥液壓配氣機(jī)構(gòu)的截面圖，圖中所示左側(cè)為進(jìn)氣門，右側(cè)為排氣門，處在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的進(jìn)氣行程時(shí)的位置。圖2是旋轉(zhuǎn)閥液壓配氣機(jī)構(gòu)排氣門的軸向剖面。圖3是發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)(車輛)的示意圖。
圖中1--轉(zhuǎn)閥 2--進(jìn)氣門閥套 3--油活塞 4--排氣門閥套 5--配氣閥體 6--氣缸蓋 7--泄油道8--下油腔 9--上油腔 10--氣門彈簧 11--氣門 12--同步齒輪 13--正時(shí)從動(dòng)輪14--閥套限位鏍釘 15--制動(dòng)拉桿 16--動(dòng)力制動(dòng)缸 17--閥套復(fù)位彈簧 18--腳剎
19--制動(dòng)分管 20--制動(dòng)泵 21--輪鼓制動(dòng)蹄本發(fā)明說明書所附的圖4是旋轉(zhuǎn)閥的另一種結(jié)構(gòu)型式，左側(cè)為進(jìn)氣門，右側(cè)為排氣門，處在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的進(jìn)氣行程式時(shí)的位置。
具體實(shí)施例方式
說明如圖1、圖2示所示，曲軸上的正時(shí)齒輪帶動(dòng)排氣轉(zhuǎn)閥上的正時(shí)從動(dòng)輪13并經(jīng)同步齒輪12帶動(dòng)進(jìn)、排氣門的轉(zhuǎn)閥1相向轉(zhuǎn)動(dòng)。以進(jìn)氣門為例轉(zhuǎn)閥1在同步齒輪12帶動(dòng)下，逆時(shí)針以1/4的速比在閥套2內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)(發(fā)動(dòng)機(jī)完成一個(gè)工作循環(huán)的四個(gè)沖程，轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)半周)，壓力油從加大流量的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油泵經(jīng)油管(未畫出)從閥體5上的進(jìn)油孔經(jīng)轉(zhuǎn)閥1上的徑向內(nèi)孔進(jìn)入上油腔9，推動(dòng)油活塞3克服氣門彈簧10的彈力，推動(dòng)氣門11下移打開氣門開始進(jìn)氣，油活塞3下行到下止點(diǎn)前，因回油孔被油活塞逐漸封閉而緩沖停止，此時(shí)氣門打開為最大值。當(dāng)進(jìn)入壓縮行程時(shí)，進(jìn)油口關(guān)閉，轉(zhuǎn)閥1上的沿圓周方向的泄油槽轉(zhuǎn)到上油腔9，將上油腔9與泄油道7接通，氣門11在彈簧10的作用下推動(dòng)油活塞3上行，到氣門接近氣缸蓋6上的氣門座，將近關(guān)閉前，油活塞3上凸出的上軸端將上油腔9與泄油道7的主通路切斷，壓力油只經(jīng)上軸端的節(jié)流槽流出(圖中以倒角形式為節(jié)流槽畫出)，使進(jìn)氣門緩沖關(guān)閉。發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入作功行程及排氣行程后期時(shí)，泄油道及進(jìn)油口均處在關(guān)閉位置，在氣門彈簧10及氣缸壓力作用下，氣門乃保持關(guān)閉位置。當(dāng)進(jìn)入排氣行程將結(jié)束時(shí)，轉(zhuǎn)閥1轉(zhuǎn)過180度，轉(zhuǎn)閥1上進(jìn)油孔的另一側(cè)轉(zhuǎn)到又與進(jìn)油口對接(存在進(jìn)、排氣重疊角)，開始下一工作循環(huán)的進(jìn)氣行程。附圖1中右側(cè)為排氣門的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，排氣機(jī)構(gòu)的工作原理與進(jìn)氣機(jī)構(gòu)相同，轉(zhuǎn)閥的轉(zhuǎn)向與進(jìn)氣門相反。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)有4缸時(shí)，進(jìn)排氣轉(zhuǎn)閥軸向?qū)?yīng)各缸氣門的橫截面上各開有4個(gè)形狀相同，角度相差45度的進(jìn)油孔和泄油槽，保證各氣缸順序工作。在配氣閥體的進(jìn)、出油口總管上各安裝一單向閥(未畫出)，保證進(jìn)油管與閥體5內(nèi)進(jìn)油道的油在平時(shí)均充滿，防止空氣進(jìn)入影響啟動(dòng)及氣門開關(guān)的即時(shí)性。轉(zhuǎn)閥1與閥套2及油活塞3與配氣閥體4的配合應(yīng)保證精密，進(jìn)氣閥套與配氣閥體固定。圖2是排氣門的軸向剖面，只以2只氣缸的發(fā)動(dòng)機(jī)形式畫出。發(fā)動(dòng)機(jī)的制動(dòng)功能如圖3所示(以車輛為例)，排氣閥套4在閥體5內(nèi)，制動(dòng)缸16內(nèi)的制動(dòng)拉桿15與閥套4連接，制動(dòng)時(shí)壓下踏板18，剎車泵20輸出壓力油，經(jīng)油管19分二路，一路傳到車輪制動(dòng)蹄21上，作為常規(guī)的車輪制動(dòng)。另一路傳到動(dòng)力制動(dòng)缸16內(nèi)，經(jīng)拉桿15將排氣門閥套4轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，使排氣門的開啟比正常工作時(shí)延時(shí)，達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)的目的。排氣門閥套4在不制動(dòng)時(shí)，在制動(dòng)缸16內(nèi)的彈簧17及拉桿15的作用下，壓在閥套限位鏍釘14上，處在與進(jìn)氣門閥套2一樣的正常位置，使發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作。
圖4所示為另一種旋轉(zhuǎn)閥結(jié)構(gòu)的實(shí)施方式，工作原理與圖1的相同，只是閥體5的進(jìn)出油孔的位置不同，轉(zhuǎn)閥1無單獨(dú)進(jìn)油孔，進(jìn)出油孔為同一沿圓周方向的油槽，以左側(cè)的進(jìn)氣門為例，進(jìn)氣時(shí)，轉(zhuǎn)閥1上的一側(cè)進(jìn)油槽將閥套2上的進(jìn)油孔與油活塞3的上油腔9接通，壓力油經(jīng)左側(cè)進(jìn)油口進(jìn)入油缸，使油活塞3受壓，克服氣門彈簧10推動(dòng)進(jìn)氣門11下移，進(jìn)氣門開啟。當(dāng)進(jìn)氣結(jié)束時(shí)，轉(zhuǎn)閥上的油槽轉(zhuǎn)到與進(jìn)油孔斷開，并將油活塞3的上油缸9與泄油口接通，氣門11在氣門彈簧10的作用下推動(dòng)油活塞上移，氣門關(guān)閉。直到下一個(gè)工作循環(huán)的進(jìn)氣行程開始，轉(zhuǎn)閥的另側(cè)油槽又與進(jìn)氣口接通。其它結(jié)構(gòu)與圖1所示的結(jié)構(gòu)形式相同，同樣，油活塞的緩沖、進(jìn)出油口的總管設(shè)置單向閥應(yīng)與前述實(shí)施例相同。作為另一種實(shí)施方案，以明確本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)閥存在不同的具體實(shí)現(xiàn)方式。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)，在配氣閥體內(nèi)，轉(zhuǎn)閥、油活塞、氣門配合運(yùn)動(dòng)，其特征是以液體壓力為驅(qū)動(dòng)力，轉(zhuǎn)閥以與發(fā)動(dòng)機(jī)固定速比轉(zhuǎn)動(dòng)作為控制元件，控制油缸內(nèi)的活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)氣門作開、關(guān)運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配氣機(jī)構(gòu)，其特征是轉(zhuǎn)閥在徑向截面上開有進(jìn)油與泄油通道，與閥套上的進(jìn)、泄油孔次序接通。進(jìn)、排氣轉(zhuǎn)閥上各裝有相互齒合的同步齒輪，其中一個(gè)轉(zhuǎn)閥軸端另裝有正時(shí)從動(dòng)輪，與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸上的正時(shí)齒輪接合傳動(dòng)，進(jìn)、排氣轉(zhuǎn)閥以發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的1/4轉(zhuǎn)速固定相向運(yùn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配氣機(jī)構(gòu)，其特征是閥體上的回油孔在油活塞到下止點(diǎn)前被油活塞逐漸封閉，油活塞的前軸端開有節(jié)流槽(或前軸端倒角)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配氣機(jī)構(gòu)，其特征是進(jìn)、排氣閥套的其中一個(gè)固定，另一個(gè)在動(dòng)力制動(dòng)時(shí)可以作一定角度的轉(zhuǎn)動(dòng)。
全文摘要
一種內(nèi)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)閥液壓配氣機(jī)構(gòu)，作為替換活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸頭的部件。在它的配氣閥體內(nèi)有進(jìn)、排氣轉(zhuǎn)閥、閥套、油活塞。進(jìn)、排氣轉(zhuǎn)閥在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸正時(shí)齒輪的驅(qū)動(dòng)下相向同步轉(zhuǎn)動(dòng)，通過轉(zhuǎn)閥內(nèi)油道與閥套上進(jìn)出油道的相對運(yùn)動(dòng)，控制油活塞在配氣閥體內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)進(jìn)、排氣門作開關(guān)動(dòng)作。排氣轉(zhuǎn)閥的閥套在剎車時(shí)可作一定角度的轉(zhuǎn)動(dòng)，使排氣門的關(guān)閉比正常工作時(shí)延時(shí)，利用發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸排氣門的延時(shí)關(guān)閉，使氣缸內(nèi)的壓縮空氣對發(fā)動(dòng)機(jī)活塞上行造成阻力，達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)的效果。
文檔編號F01L9/02GK1529041SQ20031012367
公開日2004年9月15日 申請日期2003年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月13日
發(fā)明者方戟, 戟 方 申請人:方戟, 戟 方