专利名称：单气门内燃机的制作方法
技术领域：
本发明属于内燃机技术领域。特别涉及一种由一个(或一组)气门来实现吸、排气的四冲程内燃机。
四冲程内燃机通常由两个(或两组)气门来实现其吸、排气功能。其中的一个(或一组)用来将尚未燃烧的新气导入气缸内，燃烧后的高温废气通过另一个(或一组)气门排出到气缸外面。气门的运动靠凸轮机构驱动。
上述吸、排气方式由于存在着许多缺陷，对内燃机的结构和性能带来了一些不利的影响。
这些缺陷中的一个是实现气门的开闭需要将内燃机曲轴的转动转化为气门的直线运动，每一个气门的开闭都需要一套复杂的机构来完成，使得内燃机的结构复杂化。另一个缺陷是由于在燃烧室中需要设置两个(或两组)气门，并且要为气门的开闭运动留出必要的空间，因此使得燃烧室的结构受到限制，难以按照理想的形式自由自在地进行设计。
上述吸、排气方式的又一个缺陷是燃烧后的高温废气经由排气气门排出时，气门受到气体的冲刷，温度升高。气门所特有的结构形式使得气门成为燃烧室中散热效果最差的元件。因此，气门将成为燃烧室中的一个炽热点，尤其是在高速、大功率时情况更加严重。这就对内燃机带来了两个问题其一是限制了内燃机的升功率和热利用效率的提高，其二是对气门的材料和结构形式要求很高。限制内燃机升功率和热利用效率提高的一个原因主要是针对汽油机而言的，汽油机由于燃烧室中炽热点的存在，其压缩比不能取得太高，否则将会发生爆燃和表面着火等异常燃烧现象。而内燃机的热利用效率是随着压缩比的升高而相应地提高。升功率的提高会使排气气门的温度上升，一方面增另爆燃和表面着火发生的可能性，另一方面会使气门的使用寿命缩短，如果温度过高甚至会使气门熔化。
针对以上的问题，现有技术对吸、排气方式作过一些改进。其中具有代表性的是英国布里斯托尔(Bristol)的缸套阀和也是在英国出现的旋转阀，这些都是属于滑阀式配气机构。滑阀式配气机构的一个共同特点是零件数少，开闭时没有冲击，能够实现较为理想的开闭曲线，在高转速的情况下也可以获得较好的容积效率，因此有利于高转速运行。另外由于可以通过同一个阀体既排出高温废气也吸入低冷新气，因此阀体受到低冷新气冷却，不再是燃烧室中的炽热点，可以提高压缩比。但是滑阀式配气机构有一个根本的缺陷，那就是既要保证良好的气密封性能，又要使阀体得到充分的润滑，以降低磨损，要同时达到这些要求是极其困难的。而气缸的密封不良会对内燃机的性能产生很大的影响。
本发明的目的在于研制一种能够克服现有技术弊端的单气门内燃机。使其在简化和改善现有内燃机结构的同时，可以提高压缩比，使热利用效率和升功率都能够得以提高。
本发明的基本构成与目前常见的四冲程内燃机相同，其特征是将内燃机的气门由现有的两个(或两组)减少到一个(或一组)，在气门内的气道中装入一个相应于曲轴的相位角分别接通吸气管或排气管的阀门。此阀门可以用前述旋转阀来实现，也可以以其它形式来实现。内燃机在完成膨胀行程后，气门打开，此时，气道中的阀门处在接通排气管的位置上，高温废气经由排气管排出。排气行程结束后，气道中的阀门关闭排气管，转换到与吸气管接通的位置上。低温新气经过气门被吸入到气缸内，低温新气流过气门时，气门受到冷却，温度下降。吸气行程结束后，气门回位关闭气道，整个排气、吸气过程结束。在上述这个过程中，气门一直处在打开的状态。
本发明与现有技术相比，具有以下优点1、能简化内燃机的结构。由于本以明中的气门数目只有现有内燃机的气门数的一半，因此零件数将会减少，结构将会简化。本发明所提出的气道中的阀门如果采用旋转阀来实现，则只需要一根旋转轴。
2、气缸的气密封性能靠气门来实现，气道中的阀门只起到换向的作用，而且吸气管与排气管之间压差很小，因此对于阀门的气密封性能要求不高，即使有微小的气体泄漏，对于内燃机的性能和效率也不会有很大的影响。因此本发明解决了现有技术存在着的难以同时兼顾气密封性能与润滑良好的矛盾。
3、排气开始的时机和吸气结束的时机由气门和气道中的阀门两方面决定，排气的结束时机和吸气的开始时机则完全由气道中的阀门来决定。因此，本发明与用两个气门分别进行吸、排气的方式相比，能更好地控制吸、排气的开闭时机，有利于高转速运行，提高高转速时的容积效率。
4、燃烧室内只需要装入一个(或一组)气门，使得燃烧室的形状和结构能更自如地进行设计。
5、每一个循环都是在排出高温废气后立即吸入低温新气，气门被冷却后温度下降。因此，对气门的耐高温性能和热传导性能要求降低，成本下降。
6、由于气门的温度下降，已不再是燃烧室中的炽热点，因此减弱了爆燃和表面着火的发生，可以提高压缩比，提高热利用效率和升功率，具有节能和降低原材料消耗及内燃机成本的效果。由此可见，本发明对我国的经济建设将具有极其重大的意义。例如我国现有汽油机的压缩比通常为7左右，若能将压缩比提高到10，那么汽油机的理论热利用效率将由54.1%提高到60.2%，比现有水平提高11.3%。
附图
一为本发明的结构示意图，其中1-燃烧室;2-气门;3-气道;4-吸气管;5-排气管;6-换向阀门;7-气门杆。
附图二为本发明可控阀门的剖视图。
权利要求
1.一种单气门内燃机，其基本构成与四冲程内燃机相同，特征在于气门为一个(或一组)，并在气门[2]内的气道中装入一个相应于曲轴的相位角以分别接通吸气管[4]或排气管[5]的换向阀门[6]。
全文摘要
本发明是一种以一个(或一组)气门来实现气缸的吸、排气的四冲程内燃机。其特征是内燃机的吸、排气都由同一个(或一组)气门来进行。从排气开始到吸气结束的整个过程中，气门一直打开，这期间，通过设置在气道中的换向阀门使气道按照要求分别与排气管或吸气管接通，高温废气和低冷新气交替流过气门。本发明除了有利于提高内燃机的热利用效率和升功率、有利于改善燃烧室的设计之外，还具有简化内燃机结构，降低对气门的性能要求和有利于内燃机的高速运行等特点。
文档编号F01L7/00GK1074974SQ9210064
公开日1993年8月4日 申请日期1992年1月29日 优先权日1992年1月29日
发明者王建坤, 恽俐丽 申请人:王建坤