能源转换器的心形推挽式配气机构的制作方法

文档序号:15578977发布日期:2018-09-29 06:20

本发明属于能源转换器技术领域,具体涉及能源转换器的心形推挽式配气机构。



背景技术:

传统汽车的内燃机是将燃料产生的热能转变成为推动活塞的机械能,再通过连杆带动曲轴做旋转运动。把这种旋转运动经过离合器,变速箱,驱动桥传递到车轮上驱动汽车。它的驱动效率很低,实践证明城市用车效率大约在13%左右。由此带来大量的碳排放成了城市污染物的主要原凶。这也是人们为什么要大力发展新能源汽车的主要原因之一。

传统汽车的内燃机驱动效率低下的原因分析如下:

发动机在压气冲程时,连杆的运动方向偏离气缸中心线。所以活塞受到连杆的力是两个,一个是侧向压力,该力造成的磨损很大,且属于无用功,另一个是向上的推力,该力是有用功。在做功冲程时,当活塞在上止点时气缸开始点火,这时活塞,连杆,曲柄处在一条直线。也就是说死点。这时高压气体所做的功是零。随着曲柄的偏转,高压气体开始做功,但是这时的连杆又开始倾斜,而且随着曲柄转角的增大连杆倾斜角也随之加大。所以活塞的分力加大。也使活塞与气缸臂的摩擦加大。实践中,经常看到汽缸两侧的磨损是非常严重的。最终传递到曲轴的旋转推力远小于燃气对活塞顶部的压力。能源利用率低下。

传统内燃机的润滑系也是发动机效率内耗的主要原因,为了减少摩擦,把曲轴、连杆的飞溅润滑改为压送润滑,这就必须提高油泵压力,这样做虽然减小摩擦,但油泵也消耗了一定的能量。

传统内燃机仅有飞轮是储能装置。它和驱动系统是刚性连结全时工作。这对它的工作是不利的,它必须根据需要长时间工作在怠速和高速的非经济转速内。汽车在拥挤的道路和城市的街口时,汽车缓慢的移动,走走停停,使发动机长时间的怠速运转,造成发动机岀勤不出力,耗费大量燃料。

已经申请专利的清洁能源转换器(专利申请号201810057511.5)采用的正时系统是采用齿轮传动机构,该齿轮传动噪声大,效率低。此外,现有技术为了克服摆轮处于死点位置的情况,通常采用起动机进行初始启动。



技术实现要素:

本发明的目的是解决正时系统齿轮传动噪声大效率低的问题,并且取消了起动机,提供能量转换器的心形推挽式配气机构。

本发明为解决上述技术问题而采取的技术方案是:

能源转换器的心形推挽式配气机构,包括分配阀、传动机构和时规轴,其特点是:所述分配阀包括分配阀盖、阀芯、阀壳,所述阀芯形状为一端封堵管状物,其与时规轴固接,在所述阀芯的管壁上设置有高压油道、回流油道、叶片槽及放置于叶片槽内的叶片,在叶片与叶片槽槽底之间安装有弹片,所述高压油道位于阀芯管壁靠近端口处,所述回流油道位于阀芯管壁靠近底部位置,所述高压油道和回流油道在空间异面正交;所述叶片槽位于阀芯的底部端面上,其沿圆周均匀分布;当阀芯装配于阀壳内时,则形成封闭的容纳叶片的叶片腔;所述分配阀盖设置有高压接口和回流接口;在所述阀芯上设置有叶片高压油路和叶片回流油路;

所述阀壳壳壁上设置有助推油腔左侧注油口、助推油腔右侧高压油口、助推油腔右侧回流口及叶片腔,所述阀壳与转换器本体连接;

在所述阀壳的内壁上与所述助推油腔右侧高压油口等高位置沿圆周方向设置有助推油腔右侧高压配流槽及助推油腔左侧高压配流槽;

在所述阀壳的内壁上与所述助推油腔右侧回流口等高位置沿圆周方向设置有助推油腔右侧回流槽和助推油腔左侧回流槽;

所述传动机构包括前心轨、后心轨及摆轮,所述前心轨和后心轨对称设置,分别固定在与活塞推杆连接在一起的心轨架前后位置上,心轨架随活塞推杆运动;所述前心轨内侧设置有导向槽;所述摆轮与时规轴固接,所述摆轮通过滑靴与所述导向槽接触,并在导向槽内滑动,当活塞推杆运动时,前心轨往复运动到左止点、中点及右止点,当前心轨运动至左止点时,对应的摆轮的位置为水平;当前心轨运动至右止点时,对应的摆轮的位置为竖直;当前心轨运动至中点时,对应的摆轮的位置处在以时规轴中心为原点的直角座标系的第二、四象限;前心轨的往复运动导致摆轮的旋转运动,反之,摆轮的旋转运动亦导致前心轨的往复运动;

当摆轮位于左止点或右止点时,对应阀芯上的叶片位于阀壳内的叶片腔内,在所述叶片高压油路所提供的高压油的作用下,在叶片的两表面产生油压差,叶片将运动,而叶片的运动带动阀芯转动,阀芯再带动时规轴转动过左止点或右止点。

本发明与现有技术相比,具有以下有益效果:

本发明采用心轨与摆轮传动,取消传统的齿轮传动、链条传动、皮带传动等方法。它使用寿命长结构简单,噪音小等。传动精准与同轴的分配阀配合可实现控制主活塞的左右止点。分配阀内部有死点过渡驱动叶片与助推活塞形成无死点运转,是闭环控制。这样主活塞在什么位置都能起动。

附图说明

图1为本发明的结构示意图;

图2为图1中G-G向剖视图;

图3为本发明的心轨结构及摆轮位于水平止点时的示意图;

图4为本发明的心轨结构及摆轮位于非止点2、4象限位置的示意图;

图5为本发明的心轨结构及摆轮位于竖直止点时的示意图;

图6为本发明的心轨结构及摆轮位于非止点1、3象限位置的示意图;

图7为图6中A-A向剖视图;

图8为本发明的分配阀爆炸图;

图9为本发明的分配阀壳体结构示意图;

图10为图9中B-B向剖视图;

图11为图9中C-C向剖视图;

图12为本发明的分配阀芯的上端面视图;

图13为图12中X-X向剖视图;

图14为图13中D-D向剖视图;

图15为图13中E-E向剖视图;

图16为本发明的分配阀芯的下端面视图;

图17为图16中F-F向剖视图。

图中:1—后心轨;1-1—导向槽;2—前心轨;3—心轨架;4—时规轴;5 —活塞推杆;6—分配阀;6-1—固定螺栓;6-2—分配阀盖;6-2a—高压接口; 6-2b—回流接口;6-3—阀芯;6-3a—弹片;6-3b—叶片;6-3c—高压油道;6-3d —回流油道;6-3e—叶片槽;;6-4—阀壳;6-4a—助推油腔左侧注油口;6-4b —助推油腔右侧高压油口;6-4c—助推油腔右侧回流口;6-4d—叶片腔;6-4g —助推油腔右侧高压配流槽;6-4h—助推油腔左侧高压配流槽;6-4i—助推油腔右侧回流槽;6-4j—助推油腔左侧回流槽;a—叶片高压油路;b—叶片回流油路;7—转换器本体;8—摆轮;8-1—滑靴;L—左止点;M—中点;R—右止点。

具体实施方式

如图1所示,能源转换器的心形推挽式配气机构,包括分配阀6、传动机构和时规轴4,其特点是:如图7所示,所述分配阀6包括分配阀盖6-2、阀芯6-3、阀壳6-4,如图12至图16所示,所述阀芯6-3形状为一端封堵管状物,其与时规轴4固接,在所述阀芯6-3的管壁上设置有高压油道6-3c、回流油道6-3d、叶片槽6-3e及放置于叶片槽6-3e内的叶片6-3b,在叶片6-3b与叶片槽6-3e 槽底之间安装有弹片6-3a,所述高压油道6-3c位于阀芯6-3管壁靠近端口处,所述回流油道6-3d位于阀芯6-3管壁靠近底部位置,所述高压油道6-3c和回流油道6-3d在空间异面正交;所述叶片槽6-3e位于阀芯6-3的底部端面上,其沿圆周均匀分布;当阀芯6-3装配于阀壳6-4内时,则形成封闭的容纳叶片 6-3b的叶片腔;所述分配阀盖6-2设置有高压接口6-2a和回流接口6-2b;在所述阀芯6-3上设置有叶片高压油路a和叶片回流油路b;

如图9所示,所述阀壳6-4壳壁上设置有助推油腔左侧注油口6-4a、助推油腔右侧高压油口6-4b、助推油腔右侧回流口6-4c及叶片腔6-4d,所述阀壳 6-4与转换器本体7连接;

在所述阀壳6-4的内壁上与所述助推油腔右侧高压油口6-4b等高位置沿圆周方向设置有助推油腔右侧高压配流槽6-4g及助推油腔左侧高压配流槽6-4h;

在所述阀壳6-4的内壁上与所述助推油腔右侧回流口6-4c等高位置沿圆周方向设置有助推油腔右侧回流槽6-4i和助推油腔左侧回流槽6-4j;

如图3、图4、图5、图6和图7所示,所述传动机构包括前心轨1、后心轨2及摆轮8,所述前心轨1和后心轨2对称设置,分别固定在与活塞推杆5连接在一起的心轨架3前后位置上,心轨架3随活塞推杆5运动;如图7所示,所述前心轨1内侧设置有导向槽1-1;所述摆轮8与时规轴4固接,所述摆轮8 通过滑靴8-1与所述导向槽1-1接触,并在导向槽1-1内滑动,当活塞推杆5 运动时,前心轨1往复运动到左止点L、中点M及右止点R,如图3所示,当前心轨1运动至左止点L时,对应的摆轮8的位置为水平;如图5所示,当前心轨1运动至右止点R时,对应的摆轮8的位置为竖直;当前心轨1运动至中点M 时,对应的摆轮8的位置处在以时规轴中心为原点的直角座标系的第二、四象限;前心轨1的往复运动导致摆轮8的旋转运动,反之,摆轮8的旋转运动亦导致前心轨1的往复运动;

当摆轮8位于左止点L或右止点R时,对应阀芯6-3上的叶片6-3b位于阀壳6-4内的叶片腔6-4d内,在所述叶片高压油路a所提供的高压油的作用下,在叶片6-3b的两表面产生油压差,叶片6-3b将运动,而叶片6-3b的运动带动阀芯6-3转动,阀芯6-3再带动时规轴转动过左止点L或右止点R。

工作过程及原理:

本发明工作时:当前心轨在右止点R时,主活塞组、摆轮8同时处于死点位置。这时分配阀芯上的叶片6-3b处在叶片腔6-4d中在油压作用下开始旋转逐渐使左助推腔变为低压,右侧助推腔处于高压,右侧助推腔油压把主活塞由右止点R向左止点L推进。右侧主活塞开始进气,这时连结时规轴4的摆轮8 在前心轨1第四象限的主推区受到心轨推进力,时规轴4带动凸轮开始旋转打开进气门,同时摆轮8也受到第二象限止推区的限制,保持了时规轴4和活塞的函数运行关系。同时,后心轨2内的摆轮8处在第一象限的止挽区和第三象限的主挽区。当主活塞到达左止点L时,后心轨2内的摆轮8处于死点位置。分配阀6的阀芯6-3将右侧油腔高压转为低压。这时,叶片6-3b在油压作用下继续驱动阀芯6-3旋转一定角度后才将左侧油腔转为高压把主活塞组由左止点L 向右止点R推进,摆轮8在前心轨1第一象限的主挽区推动心轨向右运动。摆轮8在后心轨2第二象限的主推区受到推力带动时规轴4继续旋转,右侧气门关闭左侧进气门打开。这样周而复始进行转换来完成四个冲程的做功。

分配阀6有两个主要作用,第一是为助推腔提供配流,第二是在主活塞组和摆轮8处于死点时,阀芯6-3上的叶片6-3b在油压作用下驱动时规轴4,确保能源转换器在不需要安装电动起动机就能完成随时起停功能。

优点:取消传统的时规齿轮传动、时规链条传动、时规皮带传动。它工作可靠使用寿命长结构简单,进排气畅通、噪音小、故障率低。避免因时规皮带或链条的使用寿命而造成的损坏发动机严重事故。传动精准与同轴的分配阀配合可实现控制主活塞的左右止点。分配阀和助推活塞配合工作是闭环控制。

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