一种解决进气不足的转轴式发动机配气装置制造方法
【专利摘要】本实用新型是一种解决进气不足的转轴式发动机配气装置，属制造工业领域。它由缸盖上配气孔、配气轴上转轴气道、缸筒气道、排气道、进气道组成。设计打破常规，把燃烧室里通常都分设进气排气二个小气道，改成一个进排共用大气道，使进气量倍增。而由一个转动的配气轴来分管导配排气、进气与封气。按行程的配气需要，转轴气道把缸筒气道与排气道连通配排气；转轴气道把缸筒气道与进气道连通配进气；配气轴用外轴面把缸筒气道封住配高压气，循序完成发动机配气。本设计以扩并求得气道大、配气快；进气多、燃烧好；爆力增、油耗降；明显提高了发动机动力性与经济性。
【专利说明】一种解决进气不足的转轴式发动机配气装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及制造工业领域，尤其涉及一种解决进气不足的转轴式发动机配气
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【背景技术】
[0002]发动机自问世以来一直存在进气不足，造成进气不足原因是气道小，造成气道小的原因是，缸筒直径容不下并放的两个气门再扩大，因气道小形成了进气瓶颈。由于气门配气方式在构造上的局限性，使得气道小，进气少，进出慢，燃烧差，能耗大，制约了发动机仍有很大潜能发挥。现实将道理摆明，扩大气道才能解决进气不足。专利《发动机旋转柱型配气装置》(申请号96115942.1)提出了一种配气新构想，为扩大气道打开了一种思路。但它作为配气的装置气道未按配气相位来定位；作为高压配气产品没有密封设置；设计为转动配气没有润滑设置；存在这些重大缺陷，将预示不可制造或使用，这些也是技术难题。
实用新型内容
[0003]在配气技术改进上，四缸十六气门、涡轮增压等，目的都是为了能多进气，广泛应用，很有效果，但气门瓶颈性阻气的设计缺陷仍然存在。本实用新型提供一种从构造上解决进气不足的配气装置，用于解决现有技术中汽车发动机进气不足问题。其配气装置构造与组成包括:在缸盖上顺曲轴轴向设有配气孔，配气孔周向分布有三个气道，正下方有与缸筒连通的缸筒气道、左上方有进气道、右上方有排气道；配气孔内安装有配气轴、配气轴上设有转轴气道与其配气孔周向分布的三个气道径向平行；曲轴带动配气轴及转轴气道旋转，转轴气道在随配气轴转动中，导通排气通道配排气、导通进气通道配进气、封闭气道配高压气。具体运行工况是:排气时，转轴气道转动把缸筒气道与排气道对口连通作排气行程；进气时，转轴气道转动把缸筒气道与进气道对口连通作进气行程；压缩作功时，配气轴转动中用外轴面把缸筒气道封住作压缩作功行程，完成发动机配气循环。
[0004]本装置解决进气不足难题，采用合并扩大气道技术方案是这样设计的:在研究配气规律中，利用进气行程与排气行程不在同一时段，进排气能错开时间走同一个气道的特点，就把燃烧室里常规都分设进气排气二个气道，合并扩成一个进排共用大缸筒气道，破除了瓶颈，使进气量倍增。这样设计特点是:气道大，进气多，配气快，燃烧好，降油耗，尤其高速进气快很节油。本装置配气轴是多功能设计:配气轴在转动中承担配排气、配进气、封气道配高压气三种功能。本装置大缸筒气道是多用途设计:①解决进气不足进气多，②提高进排速度配气特快，③排气行程当排气道用，④进气行程当进气道用，⑤压缩作功行程当燃烧室用。本装置达到了:用配气轴旋转来导配气、用扩大气道来解决进气不足的设计目的。构思突破解决了进气不足。
[0005]本装置密封:面对高压高温高转速又要动密封难题，作了非常规设计。配气轴配气孔采用锥形构造的自紧密封，也兼用其磨损自补耐用性，轴末端并附装了控制轴松紧的动平衡设置，缸筒气道里添加了活动密封镶口的动口封设置。
[0006]本装置润滑:面对润滑面上有多气口又过气流，不能用液体润滑的难题，采用了自润滑新材料技术方案，配气轴套转动部件用固体自润滑材料制作。
[0007]发动机是靠倒弄气体造动力的一种装置，由于进气不足一直制约着它很多潜在性能的提高。本装置打破进气瓶颈，成倍扩大气道，显著改变进气不足，产生了有益效果:
[0008]一是动力性强。因进气充足,故动力强劲；尤其气道变大后配气特快成高速机,动力足，提速快，操控灵，发动机性能明显升级。性能好商家销量大。
[0009]二是省油减排。气道大进气多，燃烧好爆力增，油耗降，排污少，提高了经济性。省油用户省费用。
[0010]三是结构简单。本装置撇开大量气门组件，用一根配气轴管多缸配气，简化发动机。机器简单厂家降成本。
[0011]四是设计耐用。配气轴套选用高耐磨新材料制作，加上设计成锥形轴构造、磨损能进补，技术规避磨损，设计了耐用性。耐用机器寿命长。为此转轴配气，是发动机领域配气技术一大进步，是对节能减排国家政策的技术贡献，是市场巨大的一个科技产品。
[0012]零部件名称与序号表
[0013]1.缸盖(体)8.直喷油咀15.活动密封镶口
[0014]2.配气孔9.火花塞16.三角对插挤封
[0015]3.配气轴10.正时齿带17.弹件
[0016]4.转轴气道11.曲轴18.缸压
[0017]5.缸筒气道12.水套19.轴紧感应盘
[0018]6.进气道13.轴松紧自调节动平衡 20.坡面松轴盘
[0019]7.排气道14.拉簧21.复位扭力弹簧
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型提供的配气装置的一种结构示意图；
[0021]图2为本实用新型提供的配气装置的配气原理图；
[0022]图3为本实用新型提供的配气装置中的密封装置的结构示意图；
[0023]图4为本实用新型提供的配气装置解决进气不足理论数据比较图；
[0024]图5为本实用新型提供的配气装置中配气轴间隙松紧自调节动平衡装置一种结构示意图；
[0025]图6为本实用新型提供的配气装置与现通用的气门配气结合应用的配气结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]如图1所示，本实用新型提供的配气装置，包括在缸盖I中顺曲轴11轴向设置配气孔2，配气孔2为锥形孔，孔内安装锥形配气轴3，配气轴3上做转轴气道4。在配气孔2正下方做连通缸筒的缸筒气道5，在配气孔2左上方做进气道6、右上方做排气道7 (进排气道的位置按配气相位计算定位)。用正时齿带10将曲轴11与配气轴3 二比一转速连接，带动配气轴3转动配气。配气轴3小端安装轴松紧动平衡装置13和拉簧14。本装置密封采用配气轴3配气孔2锥型设计自紧密封，磨损自补。本装置采用自润滑方案，配气轴3用固体自润滑耐磨材料制作。本装置冷却仍采用原水冷却方案与缸体水套12对应连通。本装置将火花塞9安装在缸盖I下方斜插进缸筒气道5、将直喷油咀8对应安装在另一侧。本装置具有互换性，可替代安装在任何四行程发动机上。
[0027]为了解决发动机一直存在的进气不足问题，本实用新型采用了合并气道、扩大进气空间的办法，把燃烧室里通常都分设进气排气二个小气道合并扩成一个大气道，即进排共用的大缸筒气道5。而对带来的如何分开排气流与进气流的问题，由配气轴上设计的转轴气道4在旋转中来导配，如图2所示。当排气时，配气装置的转轴气道4把缸筒气道5与排气道7对口连通配排气，如图2A所示。当进气时，配气装置的转轴气道4把缸筒气道5与进气道6对口连通配进气，如图2B所示。当进入压缩作功行程时，配气轴3在转动中用外轴面把缸筒气道5封住配高压气，如图2C和图2D所示。从而实现了气道循序开闭，完成发动机四个行程的工作循环。
[0028]本实用新型配气装置的密封，面对高压高温高转速又要动密封难题，采用了刚性接触的加强型动密封方案，如图3所示。①对于配气孔2配气轴3采用锥形构造，利用它自紧密封、磨损自补长处，由拉簧14拉动锥形配气轴3来密封轴间隙，动平衡13自动调节轴松紧。②对于缸筒气道5，在其内部采用加装活动密封镶口 15办法，做成动口封，运用单面受力挤密封面道理，由缸压18张力和弹件17弹力作密封推力来推动镶口封住气道口。③对于镶口 15外侧缝隙采用三角对插挤封16三边挤紧办法，由缸压18和弹件17作密封推力来推动挤封封住缝漏和轴余漏，也作第二封道。配气机构只在压缩作功行程需要密封，设计就利用这时的缸压力做主密封推力封密封面，弹件17弹力只作密封面常态接触力。
[0029]本实用新型明显解决了进气不足，有有效进气面积扩大的数据比较，如图4所示。在发动机上，缸盖盖住缸筒形成的这块圆面积(且称盖缸圆面积)，是唯一可设置气道的地方(图4中的E)。在整个盖缸圆面积里仅进气道截面积是有效进气面积，有效进气面积+盖缸圆面积=比率值％ (且称有效进气面积比率)，是衡量一个配气产品设计好赖据数标值。(同构形的这个比率值任缸径大小变化是恒定值)。老机型四缸八气门发动机有效进气面积比率< 20% (图4中的F);新机型四缸十六气门发动机有效进气面积比率< 30%(图4中的G);本实用新型配气装置的有效进气面积比率>60% (图4中的H)。从图中百分比率数据比较中可以看到，气门虽增多的新机型也只比老机型扩大0.5倍进气面积，而本实用新型配气装置比新机型扩大I倍，比老机型扩大2倍，显著解决了进气不足。气口大进气多进排快，把配气技术又向前作了一大推进。
[0030]配气轴3松紧自调节是这样实现的。锥形构造、自紧密封、磨损自补的好处正适合本设计，但自紧易抱轴。对此本装置附加一个管控装置-配气轴松紧自调节动平衡，如图5所示。它由轴紧感应盘19、坡面松轴盘20、复位扭力弹簧21三个零件组成(以下简称)。感应盘19与松轴盘20相邻面都有圆形坡面构造。感应盘19外径锥度与配气轴3相同。松轴盘20内孔是花键构造能轴向移动同速转。感应盘19的转动由扭簧21拉着。其工作原理是:①平时，配气轴3、感应盘19、松轴盘20三者同速转动，两盘上的坡面凹凸相配。②轴紧时，感应盘19外圆摩擦力加大，扭簧受力，感应盘19出现转动延迟跟不上，感应盘19坡面与松轴盘20坡面出现拧转把轴距顶长，松轴盘20就把配气轴3与感应盘19 一起顶松。③轴松后，受力的扭簧21又做复位扭动，这样感应盘19外圆摩擦力与扭簧21复位力就形成一个力平衡点，配气轴3就被自动调节在不松不紧平衡点上运行。实践看配气轴与感应盘会一直处在可承受的摩擦状态运转，这也正是轴转动配气的密封状态。样机试验证明动平衡能很灵调节轴松紧，保持轴密封。由此破了转动需有间隙、密封需无间隙、此设计理论不通的判定。
[0031]图6为本实用新型的另一实施例提供的配气装置的结构示意图。本实施例中，把现通用的凸轮气门配气与本实用新型配气装置并装应用的一种构造，各用其长避其短，如图6所示。它利用本实用新型提供的配气装置能合并成大气道又能分开进排气流的长处，(避开密封复杂短处)；又利用气门配气密封功能好的长处，(避开气口小的短处)；把气门各气道合并成一个统一进出口，与缸筒气道对接连通。配气轴与凸轮轴由齿轮连结同速转。一个管分流，一个管开闭，从中达到扩大气道多进气效果。
【权利要求】
1.一种解决进气不足的转轴式发动机配气装置，其组成包括:在缸盖(I)上顺曲轴轴向有配气孔(2)、所述配气孔(2)内安装有配气轴(3)、所述配气轴(3)上有转轴气道(4)，所述配气孔(2)周向分布有三个气道，正下方有与燃烧室连通的缸筒气道(5)、左上方有进气道￠)、右上方有排气道(7);其特征在于:所述配气装置按照配气相位计算确定缸筒气道(5)进气道(6)排气道(7)在配气孔(2)上的位置及所有气道口宽度，使转轴气道(4)在转动中与缸筒气道(5)、进气道(6)、排气道(7)分别先后准确对口连通和关闭，以作下列三种配气:排气行程时，所述转轴气道(4)转动把缸筒气道(5)与排气道(7)连通配排气；进气行程时，所述转轴气道(4)转动把缸筒气道(5)与进气道(6)连通配进气；压缩作功行程时，所述配气轴(3)转动用外轴面把缸筒气道(5)封住配高压气，依次完成发动机工作循环。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于:所述缸筒气道(5)上分别安装有直喷油嘴(8),火花塞(9)和动密封镶口(15),同时所述缸筒气道(5),排气行程当排气道用,进气行程当进气道用，压缩行程当压缩容积室用，作功行程当燃烧室用。
3.按照权利要求1所述的装置，其特征在于:所述配气轴(3)的转动由曲轴(11)驱动，用正时齿带(10)连接，所述配气轴(3)上转轴气道(4)在转动中实现:导通排气通道配排气、导通进气通道配进气、封闭气道配高压气。
4.按照权利要求1所述的装置，其特征在于:设在缸盖(I)上的配气孔(2)和所述配气孔⑵内安装的配气轴(3)，都是锥形构造、自紧密封、且锥度比相同；所述配气轴(3)小头端安装有动平衡装置(13)及拉簧(14);所有气道的轴向正平面也都是带同样锥度的微梯形方口。
5.按照权利要求1或3或4所述的装置，其特征在于:调节锥形配气轴(3)在缸盖配气孔(2)内的松紧度设计有动平衡装置(13)控制轴松紧，所述动平衡装置(13)内的轴紧感应盘(19)和坡面松轴盘(20)上都有圆形坡面凸凹相配的构造或螺纹形凸凹相配的构造。
6.按照权利要求1所述的装置，其特征在于:所述缸筒气道(5)内附装有活动镶口(15)，构成动密封；所述活动镶口(15)外侧缝隙采用三角对插的活动挤封(16);所述活动镶口(15)动密封的密封力利用缸压(18)作主推力，用弹件(17)弹力作密封面常态接触力。
7.按照权利要求1所述的装置，其特征在于:所述缸盖(I)上配气孔(2)、配气轴(3)润滑采用自润滑或浸油润滑，配气轴套转动部件用固体自润滑材料或浸油润滑材料制作。
8.按照权利要求1所述的装置，其特征在于:所述配气装置与通用的气门配气装置并装，以将气门配气装置的进排气道合并改成一个共用气道与缸筒气道对口连接，用所述配气装置来分管进气与排气，用气门配气装置来分管气道开闭密封，凸轮轴与配气轴由齿轮联结同速转。
9.一种发动机，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的配气装置。
【文档编号】F01L7/02GK204024743SQ201420289835
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年6月4日 优先权日:2014年6月4日
【发明者】张景申 申请人:张景申