CN106194445B - 用于低速柴油机的排气阀自旋机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于低速柴油机的排气阀自旋机构，包括排气阀轴、安装槽、斜齿轮沟槽和棘爪机构，在排气阀轴中间某一段处开有斜齿沟槽，棘爪机构是由四个在一个圆周上呈90度间隔分布的棘爪和弹簧组成，棘爪的前端卡在斜齿轮沟槽内。在排气阀轴的运动过程中可以实现阀轴沿顺时针单向旋转，有利于防止阀座表面产生沉积物以及减少阀座表面的腐蚀。本发明设计合理，结构简单，阀旋转可靠，应力均匀，可改善排气阀的性能和寿命，适用于发动机气排气门自旋转机构的优化设计。

Description

用于低速柴油机的排气阀自旋机构
技术领域
本发明涉及的是一种内燃机技术领域的排气阀，特别是一种可以控制排气阀旋转的用于低速柴油机的排气阀自旋机构。
背景技术
低速柴油机中，为了减小偏磨，提高排气阀的运行可靠性，在气道中心处的排气阀杆上安装叶轮，当排气阀打开进行排气时，气体推动叶轮使得排气阀旋转，如图1所示。排气阀的旋转使气阀内的温度分布均匀，减少了排气阀杆的变形和热应力，提高了排气阀的疲劳寿命。但是，这种排气阀旋转机构的旋转速率不能控制，在低转速低载荷工况，气体推动叶轮形成的低转矩不足以克服排气阀杆内的静摩擦，排气阀旋转不足，容易导致排气阀头的上表面堆积炭和其他杂质，长期以后，会形成排气阀头等部位的腐蚀和损坏。这些都是传统低速机排气阀自旋机构的缺点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单，旋转可靠的低速柴油机排气阀的自旋机构。
本发明是通过以下技术方案来实现的，本发明包括排气阀杆、排气阀座、排气阀头、排气道、斜齿轮沟槽、棘爪、弹簧片、转轴、支撑架、安装槽、定位板，排气阀杆、排气阀头连接在一起，排气阀座、排气道均布置在缸盖上，斜齿轮沟槽布置在排气阀杆中间一段的外表面，安装槽布置在排气阀座的内壁上，棘爪、弹簧片一起组成棘爪机构，棘爪机构布置在安装槽内，转轴穿过棘爪，转轴的两端通过支撑架固定在安装槽内的排气阀座的内壁中，弹簧片的一端固结在安装槽内的排气阀座的内壁上，另一端布置在棘爪的上部，定位板布置在支撑架的下端，定位板的一端与安装槽内的排气阀座内壁固结在一起。
进一步地，在本发明中，四个安装槽在排气阀座上均匀阵列布置，各个安装槽之间间隔90度。
更进一步地，在本发明中，棘爪的前端有一定的弧度并可以与斜齿轮沟槽向啮合，斜齿轮沟槽的深度和棘爪的前端伸出的长度相适应，在棘爪的前端与斜齿轮沟槽接触的部分涂有润滑油。
在本发明的实施过程中，当排气阀关闭的时候，排气阀杆向上运动，顶开棘爪，排气阀杆的上升过程顺利且不旋转，如图2所示。当排气阀开启的时候，棘爪的前端会伸进斜齿轮沟槽内，卡住排气阀杆，阻碍了气阀的向下运动，此时排气阀杆要想向下运动，必须自旋以使棘爪的前端在斜齿轮沟槽内滑过，这样就达到了使气阀单向旋转的目的，如图4所示。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果为：本发明不仅保持了传统低速柴油机排气阀自旋功能中的优势而且还克服了其缺点。气阀的自旋速率与发动机的转速成正比，能够保证气阀在任何工况下都能可靠地旋转，能显著减少积碳、偏磨等影响，提高排气阀的寿命。
附图说明
图1是传统低速机排气阀叶轮式自旋结构示意图；
图2是本发明低速机排气阀的自旋机构当排气阀关闭时的示意图；
图3是本发明低速机排气阀的自旋机构当排气阀关闭时棘爪位置的示意图；
图4是本发明低速机排气阀的自旋机构当排气阀开启时的示意图；
图5是本发明低速机排气阀的自旋机构当排气阀开启时棘爪位置的示意图；
图6是本发明低速机排气阀的自旋机构的俯视图；
其中：1、排气阀杆，2、排气阀座，3、叶轮，4、排气阀头，5、排气道，6、斜齿轮沟槽，7、棘爪，8、弹簧片，9、转轴，10、支撑架，11安装槽，12、定位板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
如图1至图6所示，本发明包括排气阀杆1、排气阀座2、排气阀头4、排气道5、斜齿轮沟槽6、棘爪7、弹簧片8、转轴9、支撑架10、安装槽11、定位板12，排气阀杆1、排气阀头4连接在一起，排气阀座2、排气道5均布置在缸盖上，斜齿轮沟槽6布置在排气阀杆1中间一段的外表面，安装槽11布置在排气阀座2的内壁上，棘爪7、弹簧片8一起组成棘爪机构，棘爪机构布置在安装槽11内，转轴9穿过棘爪7，转轴9的两端通过支撑架10固定在安装槽11内的排气阀座2的内壁中，弹簧片8的一端固结在安装槽11内的排气阀座2的内壁上，另一端布置在棘爪7的上部；四个安装槽11在排气阀座2上均匀阵列布置，各个安装槽11之间间隔90度；棘爪7的前端有一定的弧度并可以与斜齿轮沟槽6向啮合，斜齿轮沟槽6的深度和棘爪7的前端伸出的长度相适应，在棘爪7的前端与斜齿轮沟槽6接触的部分涂有润滑油，定位板12布置在支撑架10的下端，定位板12的一端与安装槽11内的排气阀座2内壁固结在一起。
如图2所示，排气阀处于关闭的状态，在排气阀杆1上升的过程中，由于棘爪7的长度比较长，棘爪7被排气阀杆1顶开，在弹簧片8的作用下，其前端顶在了排气阀杆8的外壁或者伸进了斜齿轮沟槽6内部并压住沟槽的下边沿，如图3所示。整个过程弹簧片8都处于压紧状态，各部件紧密顺利可靠。工作结束后，棘爪7处于向上翘起的状态，为下一阶段做准备。
如图4所示，排气阀处于开启的状态，在排气阀杆1下降的过程中，棘爪7的状态会由压住沟槽的下边沿迅速转变成顶住沟槽的上边沿，直接导致排气阀杆1被卡住，使得其向下运动过程受阻，因此阀杆必须旋转，让棘爪7前端在斜齿轮沟槽6内滑过，如图5所示。这样一来，排气阀杆1的下降过程始终伴随着自我旋转，达到了设计的目的。
如图6所示，整个排气阀杆1的周围有4个棘爪机构，它们相互间隔90度分布，它们起到的作用是一样的，同时工作，对称分布，增加了排气阀工作的平稳可靠性。
当发动机处于不同的工况时，其排气阀的开闭频率与开闭速率会随之变化。这样一来，排气阀杆1的自旋速度也会随之改变，达到了自旋速度可控的目的。
通过定位板12，可以防止棘爪7过度旋转。
综上所述，应用本发明的低速机排气阀自旋机构可以随发动机转速的不同改变排气阀的自旋速度，达到随工况可靠调节目的，有效地防止了燃油液滴和燃烧产物在阀座表面的沉积，减少了阀座表面的磨损，提高了排气阀的使用寿命。总而言之，本发明设计合理，结构简单，可使排气阀可靠旋转，改善了排气阀的全工况性能，适用于低速大功率柴油机的排气阀。

Claims (3)

1.一种用于低速柴油机的排气阀自旋机构，包括排气阀杆（1）、排气阀座（2）、排气阀头（4）、排气道（5），排气阀杆（1）、排气阀头（4）连接在一起，排气阀座（2）、排气道（5）均布置在缸盖上，其特征在于，还包括斜齿轮沟槽（6）、棘爪（7）、弹簧片（8）、转轴（9）、支撑架（10）、安装槽（11）、定位板（12），斜齿轮沟槽（6）布置在排气阀杆（1）中间一段的外表面，安装槽（11）布置在排气阀座（2）的内壁上，棘爪（7）、弹簧片（8）一起组成棘爪机构，棘爪机构布置在安装槽（11）内，转轴（9）穿过棘爪（7），转轴（9）的两端通过支撑架（10）固定在安装槽（11）内的排气阀座（2）的内壁中，弹簧片（8）的一端固结在安装槽（11）内的排气阀座（2）的内壁上，另一端布置在棘爪（7）的上部，定位板（12）布置在支撑架（10）以及棘爪（7）的下方，起限位作用，防止棘爪（7）过度旋转，定位板（12）的一端与安装槽（11）内的排气阀座（2）内壁固结在一起。
2.根据权利要求1所述的用于低速柴油机的排气阀自旋机构，其特征在于四个安装槽（11）在排气阀座（2）上均匀阵列布置，各个安装槽（11）之间间隔90度。
3.根据权利要求2所述的用于低速柴油机的排气阀自旋机构，其特征在于棘爪（7）的前端有一定的弧度并可以与斜齿轮沟槽（6）相啮合，斜齿轮沟槽（6）的深度和棘爪（7）的前端伸出的长度相适应，在棘爪（7）的前端与斜齿轮沟槽（6）接触的部分涂有润滑油。
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