一种可以形成进气涡流的柴油机气阀机构的制作方法

文档序号:15578924发布日期:2018-09-29 06:19

本发明涉及的是一种柴油机,具体地说是四冲程柴油机的进排气阀结构。



背景技术:

柴油机是一种非常重要的工程动力机械,在很多工业领域都有着广泛应用和不可替代的地位。

柴油机有很多优点,最突出的便是其较高的热效率和经济性。与汽油机不同的是,柴油机采用压燃的着火方式,气缸吸入新鲜的空气并进行压缩,在压缩终点喷入燃料,燃料喷雾和空气混合的同时进行着火燃烧。由于这种压燃的着火方式,使得燃料在燃烧时的压力与温度都比较高,燃料燃烧更加充分,能够放出更多热量用于做功,因此热效率高,经济性好。其次由于柴油机不需要点火系统,并且供油系统相对简单,所以柴油机的可靠性也更高。

柴油机广泛应用于交通运输、工程机械等各个领域。在交通运输领域,小到摩托车,大到大型的远洋货轮,都可以见到柴油机的身影,在一些其他的工程机械领域,柴油机的应用也非常广泛。

但是柴油机在拥有很多优点并获得广泛应用的同时,还有一些问题需要解决。例如如何进一步提高柴油机燃料的燃烧效率,使燃料燃烧更加充分,从而提高柴油机的经济性,便是一个值得研究的问题。由于柴油机吸入的是新鲜空气而不是空气与燃料的混合气体,因此在喷油器注入燃料后燃料和空气的混合情况决定了燃料的燃烧效率。燃料和空气混合越均匀,燃料燃烧就更加充分,自然热效率更高,经济性更好。

改善油、气的混合主要有两种措施。一种是改进喷油技术,例如通过增加喷油压力使油雾颗粒更加细小,从而有利于油雾和空气的均匀混合,提高燃烧质量;另一种是组织进气涡流,通过一些措施让空气进入气缸后形成涡流,进气涡流可以改善油、气的混合以及混合气的燃烧。

现有的组织进气涡流的方法并不多,主要有切向气道、螺旋气道、采用导气屏等方式,这些方法都各有其不足之处。采用切向气道或者螺旋气道形成进气涡流的方式实质上是对进气道进行重新设计,这种方式的缺点在于结构或者加工比较复杂,对气缸盖的改动较多,从而导致使用不一定可靠。而采用导气屏的方式虽然比较容易实现,但缺点是进气阻力较大,并且容易造成气门卡住和偏磨,导致密封不严。所以现有的组织进气涡流的方法大多效果不佳或系统可靠性差,有很明显的不足之处。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供能够形成进气涡流,从而改善油、气的混合以及混合气燃烧的一种可以形成进气涡流的柴油机气阀机构。

本发明的目的是这样实现的:

本发明一种可以形成进气涡流的柴油机气阀机构,其特征是:包括第一凸轮轴、第二凸轮轴,第一凸轮轴上设置第一进气阀凸轮和第一排气阀凸轮,第一进气阀凸轮下方设置第一进气阀弹簧,第一排气阀凸轮下方设置第一排气阀弹簧,第一进气阀弹簧下方设置第一进气阀,第一排气阀弹簧下方设置第一排气阀,第二凸轮轴上设置第二进气阀凸轮和第二排气阀凸轮,第二进气阀凸轮下方设置第二进气阀弹簧,第二排气阀凸轮下方设置第二排气阀弹簧,第二进气阀弹簧下方设置第二进气阀,第二排气阀弹簧下方设置第二排气阀。

本发明还可以包括:

1、第一进气阀和第二进气阀对角布置,第一排气阀和第二排气阀对角布置。

2、第一进气阀凸轮和第二进气阀凸轮的相位一致,第一排气阀凸轮和第二排气阀凸轮的相位一致。

3、第一进气阀和第一排气阀的底面与第二进气阀和第二排气阀的底面之间夹角为150°±5°。

本发明的优势在于:

1、与传统的四气阀机构相比,在几乎不增加系统复杂度的前提下,通过进气气流的错位对冲作用组织良好的进气涡流,改善油、气的混合,从而有利于燃料的完全燃烧,提高发动机的性能以及其经济性,并且可以减轻排气污染,有利于节能减排。

2、与现有的其他组织进气涡流的方式相比,本发明结构简单,工作可靠,制造安装方便,与传统气阀结构差异不大,只需对顶置凸轮机构以及进排气道重新设计布置即可。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述:

结合图1,本发明一种可以形成进气涡流的柴油机气阀机构,包括两个进气阀2、两个排气阀6以及气阀驱动机构。气阀驱动机构为顶置凸轮形式,包括弹簧3、凸轮4、凸轮轴5等结构。

图1中的四个气阀包含两个进气阀2和两个排气阀6,两个进气阀和两个排气阀都呈对角布置,这两排阀门的底面形成大约150°的夹角。此气阀机构的驱动方式和传统气阀机构相似,同样采用凸轮驱动机构。

本发明的具体工作原理为:

当一个新的工作循环开始时,两个进气阀同时开启,活塞从上止点向下运动使气缸内形成负压状态,新鲜空气从进气阀流入气缸,此为进气冲程。由于两个进气阀呈对角布置,因此两股进气气流可以产生错位对冲效果,再加上气缸内壁对气流的导向作用,使得两股进气气流形成相互缠绕的涡流。

新鲜空气源源不断地从进气阀流入气缸,直至活塞下行至下止点,然后进气阀关闭,活塞在曲柄连杆机构的带动下开始向上运动,压缩冲程开始。进气涡流在压缩过程中会得到增强,所以涡流能够一直保持。活塞上行到上止点附近时,喷油器向气缸内喷射燃料,燃料与空气迅速混合并在高温高压下着火燃烧。由于进气涡流的存在,燃料和空气的混合速度得到提高,可以在极短的时间内实现均匀混合,从而使得燃料燃烧更加充分,能够释放更多能量用于做功。

燃料着火燃烧释放能量,推动活塞向下运动对外做功。当活塞到达下止点附近时,两个排气阀同时打开,随后活塞向上运动,将气缸内燃烧产生的废气排出气缸,完成整个工作循环。

本发明用于组织柴油机的进气涡流,通过进气阀的对角设计,使得两股进气气流能够产生错位对冲作用,加上气缸内壁对气流的导向作用,形成进气涡流,从而改善油、气的混合以及混合气的燃烧,提高发动机的做功能力及其经济性,并且可以减轻排气污染,有利于节能减排。

每个柴油机气缸都有两个进气阀和两个排气阀,但这种气阀机构并不像传统的四气阀机构那样两个进气阀处于同一侧,两个排气阀处于另一侧,而是两个进气阀呈对角布置,即一个进气阀在另一个进气阀的对角线位置,排气阀同样呈对角布置。

新鲜空气从两边的两个进气阀同时进入气缸,两股气流能够产生错位对冲效果,加上气缸内壁对气流的导向作用,使得进气形成涡流,从而改善油、气的混合以及混合气的燃烧。

气阀驱动机构同样采用凸轮机构,通过对传动机构和进、排气道的重新设计,实现进气阀和排气阀的对角布置。

气阀驱动机构的特点为:气阀的开闭由顶置凸轮机构控制,两排气阀各有一根凸轮轴,以及固定于凸轮轴上的两个凸轮。每根凸轮轴上的两个凸轮为一个进气凸轮和一个排气凸轮,这样四个凸轮就可以分别控制四个气阀的启闭。其中两个进气凸轮的相位一致,以保证两个进气阀能够同时启闭,另外两个排气凸轮的相位也一致,所以两个排气阀也是同时启闭。

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