专利名称：气动汽车发动机的配气机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及气动汽车发动机的配气机构。
背景技术：
汽车的发展面临着环保和能源问题。汽车消耗了全球石油产量的一半，汽车尾气是城市空气污染的最主要原因，并且通过汽车排放的温室气体占全球人类排放温室气体总量的比重最大。为了实现可持续发展，提出了以气动汽车发动机作为动力的气动汽车的概念。气动汽车发动机是将工质储存的能量转化为机械能输出的一种动力机械。进气过程处于高压状态，进气方式与做功过程直接影响着发动机的动力性能和经济性能。
气动汽车发动机的效率是影响其得以实用的首要原因，而配气机构的效率又是其中的重要因素。前期的研究表明，具有一定进气持续角的进气机构必然有较大的节流损失和流动损失，比如传统的凸轮——气门式配气机构和旋转阀门式配气机构。
图1示出了在不同进气压力下不同进气方式的活塞式发动机的理想工作过程，即A-B-C，A-F-D，E-F-D和E-G。图中Vc为发动机的余隙容积，Vh为发动机的工作容积。如按E-G过程来做功，则膨胀末期的压力低于一个大气压，发动机作了一定的负功。为了保证膨胀到下止点时，缸内压力为1个大气压，进气过程需要等压持续到F点，做功过程即为E-F-D。在理想状态下，E-F-D与A-F-D过程，缸内气体的总质量是一样的，如果这些质量的气体以压力p2在上止点开始在缸内膨胀做功，将使发动机的输出功率增加，增加量为图中面积A-E-F。如果以p2进气，按过程A-B-C做功，那么在膨胀末期缸内的气体压力大于一个大气压，造成一定的能量损失。所以对于固定结构的活塞式发动机，提高膨胀初期的压力可以提高发动机的升功率，高于一定的压力后，减少进气持续角可以提高发动机的经济性能。如图1中的A-F-D过程，在上止点以一定的压力开始膨胀，发生完全膨胀止下止点，该过程是较为理想的工作过程。所以气动汽车发动机的配气机构研制的目标是在上止点使缸内出现最高压力以及降低进气过程的节流损失和流动损失。
发明内容
本发明的目的是提供一种气动汽车发动机的高效旋转阀配气机构，以提高气动汽车发动机的经济性能。
气动汽车发动机的配气机构主要包括缸头，进气阀，排气阀，缸头具有两个彼此平行相隔的圆柱形孔和两个分别穿越圆柱形孔径的进气道和排气道，进气阀和排气阀分别置于缸头的两个圆柱形孔内，与圆柱形孔呈转动配合，两个圆柱形孔的一端由固定于缸头的端盖封闭，在进气阀的两头分别装有密封圈，两密封圈之间有一段阀体的横截面呈U状，构成进气阀空腔，排气阀上装有密封圈，在排气阀上有与排气道相对应的排气开口，进气阀和排气阀分别伸出圆柱形孔的另一端，在进气阀的伸出端上安装有轴承和进气齿轮，排气阀的伸出端上安装有轴承和排气齿轮及用于连接链轮的法兰，排气齿轮与进气齿轮相啮合。
在汽车发动机排气期间，进气阀的U形开口与高压气源相通，实现进气阀空腔充气；在活塞到上止点时，进气阀的U形开口与气缸相通，实现发动机进气和做功过程。
该配气机构具有以下特点1.可以保证气缸内在上止点出现最高压力。2.能有效降低进气过程中的节流损失和流动损失。3.通过控制进气压力，可以改变发动机的输出功率。这些特点大大提高了气动汽车发动机的经济性能。
图1是不同进气压力下的工作过程示意图；图2是气动汽车发动机的配气机构示意图；图3是图2的A-A剖面图；图4是配气相位示意图。
具体实施例方式
参照图2、图3，本发明的气动汽车发动机的配气机构包括缸头2，进气阀11，排气阀15，缸头2具有两个彼此平行相隔的圆柱形孔4、6和两个分别穿越圆柱形孔径的进气道21和排气道22，进气阀11和排气阀15分别置于缸头的两个圆柱形孔4、6内，与圆柱形孔呈转动配合，两个圆柱形孔的一端由固定于缸头的端盖3封闭。在进气阀11的两头分别装有用于防止进气阀空腔中的高压气体泄漏的密封圈5、8，该两个密封圈可采用标准的Yx型密封圈。在两密封圈之间有一段阀体的横截面呈U状，构成进气阀空腔，进气阀空腔的容积可根据气缸容积和正常工作时的进气压力而定，使进气阀空腔的容积相当于发动机的余隙容积，以实现高压气体在气缸内完全膨胀。在排气阀15的一端装有用于防止润滑油泄漏的密封圈19，在排气阀15上设有与缸头上的排气道22相对应的排气阀开口17。进气阀11和排气阀15的一端分别伸出圆柱形孔4、6的另一端用轴承支撑，在进气阀11的伸出端上安装有轴承9和进气齿轮10，排气阀15的伸出端上安装有轴承14和排气齿轮18及用于连接链轮12的法兰13，排气齿轮18与进气齿轮10相啮合，当排气阀旋转时，通过啮合的齿轮将带动进气阀旋转，排气齿轮18与进气齿轮10的传动比为1∶2。链轮12采用腰形孔，通过螺钉与法兰13相连，这样，可以通过螺钉来实现排气阀与链轮之间一定角度的微调。
为了减少旋转件磨损，提高使用寿命，通常可在缸头2上设置油孔1和连接油孔与两个圆柱形孔的油槽20，在进气阀阀体上设置轴向沟槽7，排气阀上设置轴向和周向沟槽16，以实行强制润滑，润滑油通过密封圈和端盖密封。
机构的工作过程如下发动机运行时，发动机的转轴通过链条带动链轮旋转，链轮带动排气阀旋转。
排气阀通过传动比为1∶2的齿轮来驱动进气阀。当发动机曲轴旋转360度，进气阀旋转360度实现一次进气，排气阀旋转180度实现一次排气。
进气阀11将进气道21分隔成左右两个进气口(见图3)，当进气阀的U形开口与右侧进气口相通时，高压气体进入进气阀空腔，实现进气阀空腔的充气过程，当进气阀U形开口与左侧进气口相通时，进气阀空腔中的高压气体进入气缸膨胀做功。配气相位如图4所示，进气持续的角度为α+β，进气始点为上止点。当排气阀开口17与排气道22相通时实现排气，排气持续角为2(φ+θ)，排气始点为下止点。
权利要求
1.气动汽车发动机的配气机构，其特征是主要包括缸头(2)，进气阀(11)，排气阀(15)，缸头(2)具有两个彼此平行相隔的圆柱形孔(4、6)和两个分别穿越圆柱形孔径的进气道(21)和排气道(22)，进气阀(11)和排气阀(15)分别置于缸头的两个圆柱形孔(4、6)内，与圆柱形孔呈转动配合，两个圆柱形孔的一端由固定于缸头的端盖(3)封闭，在进气阀(11)的两头分别装有密封圈(5、8)，两密封圈之间有一段阀体的横截面呈U状，构成进气阀空腔，排气阀(15)上装有密封圈(19)，在排气阀(15)上有与排气道(22)相对应的排气开口(17)，进气阀(11)和排气阀(15)分别伸出圆柱形孔(4、6)的另一端，在进气阀(11)的伸出端上安装有轴承(9)和进气齿轮(10)，排气阀(15)的伸出端上安装有轴承(14)和排气齿轮(18)及用于连接链轮(12)的法兰(13)，排气齿轮(18)与进气齿轮(10)相啮合。
2.根据权利要求1所说的气动汽车发动机的配气机构，其特征是在缸头(2)上设有油孔(1)和连接油孔与两个圆柱形孔的油槽(20)，在进气阀阀体上设有轴向沟槽(7)，排气阀上设有轴向和周向沟槽(16)。
3.根据权利要求1所说的气动汽车发动机的配气机构，其特征是排气齿轮(18)与进气齿轮(10)的传动比为1∶2。
4.根据权利要求1所说的气动汽车发动机的配气机构，其特征是安装在进气阀(11)上的密封圈(5、8)是Yx型密封圈。
全文摘要
气动汽车发动机的配气机构主要包括缸头，进气阀，排气阀，缸头具有两个彼此平行相隔的圆柱形孔和两个分别穿越圆柱形孔径的进气道和排气道，进气阀和排气阀分别置于缸头的两个圆柱形孔内，与圆柱形孔呈转动配合，在进气阀的两头分别装有防高压气体泄漏的密封圈，两密封圈之间有一段阀体的横截面呈U状，构成进气阀空腔，在排气阀上有与排气道相对应的排气开口，在进气阀和排气阀伸出圆柱形孔的一端安装有相啮合的齿轮。该配气机构可以保证气缸内在上止点出现最高压力，能有效降低进气过程中的节流损失和流动损失，大大提高气动汽车发动机的经济性能。
文档编号F01L7/00GK1525051SQ0315101
公开日2004年9月1日 申请日期2003年9月15日 优先权日2003年9月15日
发明者蔡金雷, 元广杰, 沈瑜铭, 俞小莉 申请人:浙江大学