CN1730918A

CN1730918A - 活塞式四冲程发动机的配气机构

Info

Publication number: CN1730918A
Application number: CN200510044451.6A
Authority: CN
Inventors: 纪鸿毅
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-08-23
Filing date: 2005-08-23
Publication date: 2006-02-08

Abstract

本发明公开了一种活塞式四冲程发动机的配气机构，它具有缸头，特点是，在缸头内的进、排气歧管上设有楔形气门座腔，在楔形气门座腔内设有楔形阀板，楔形阀板上连接电磁致动器件，与现有技术相比，其结构简单，气门开口面积扩大，提高了进、排气顺畅程度和效率，而且电子控制易实现精确的配气正时和气门开度的无级变化控制，对于降低能耗、减少排放，提高发动机的效率具有积极的作用，符合未来发动机技术的发展方向。

Description

活塞式四冲程发动机的配气机构

技术领域

本发明涉及一种活塞式四冲程发动机的配气机构，属内燃机配件。

背景技术

迄今为止，传统活塞式四冲程发动机的配气机构，都是以凸轮轴、挺杆、摇臂或时规链/时规皮带驱动顶置凸轮轴推动杆式喇叭状气门的纯机械结构完成的，其缺点是：1、结构复杂、零件繁多，尤其近来采用多气门技术(如4阀、5阀)的结构更加复杂；2、进、排气开口面积小，而且由于喇叭状气门头部的阻挡，气流只能通过气门与气门座间变化的缝隙(帘区)流动，另外，气门头杆在缸头内的进、排气歧管内部空间对气流也产生阻挡。以上诸多原因，容易导致进、排气流不顺畅，换气效率低下。近年来，为了适应不同工况，满足日益严格的排放法规的要求，降低能耗，提高效率，现代先进的活塞式四冲程发动机，通过更为复杂的机械结构来完成配气正时和气门开度的修正，不仅增加了制造难度和成本，而且降低了发动机的可靠性，当配气机构出现故障时，易损坏发动机，严重时会致使发动机报废。

发明内容

本发明的目的旨在克服已有技术存在的缺陷，提供一种结构简单，排气顺畅，控制精确的电控滑阀气门式结构的活塞式四冲程发动机的配气机构。

本发明的技术方案是：一种活塞式四冲程发动机的配气机构，它具有缸头，特点是，在缸头内的进、排气歧管上设有楔形气门座腔，在形气门座腔内设有楔形阀板，楔形阀板上连接电磁致动器件。

本发明以由电子控制的电磁致动器件驱动楔形阀板取代现有的发动机配气机构，与现有技术相比具有实质性的特点和显著的进步：

1、结构简单：取消凸轮轴、挺杆摇臂或时规链/时规皮带、顶置凸轮轴及挺杆式气门结构，相应使得发动机和气缸头的结构简化、发动机沿曲轴轴线方向的长度缩短、沿活塞轴线方向的高度大大降低；

2、气门开口面积扩大：只使用2片(进、排各一)气门阀片，就可使进、排气开口面积大大提高，气门全开时在气流通道上无阻挡，缸头内的进、排气歧管空间内也无气门头杆阻挡，提高了进、排气顺畅程度和效率；

3、控制精确：电子控制易实现精确的配气正时和气门开度的无级变化控制；

4、当配气机构出现故障时，不易损坏发动机。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细地解释说明。

附图说明

图1-本发明的结构示意图。

附图图面说明：

1电磁致动器件，2曲拐杠杆，3楔形阀板，4缸头，5楔形气门座腔，6进、排气歧管。

具体实施方式

参见图1，它是在发动机缸头4内的进、排气歧管6上设置楔形气门座腔5，在楔形气门座腔5内安装楔形阀板3，楔形阀板3通过拉杆连接电磁致动器件1。

工作时，由ECU信号控制相应电源模块，以脉冲电流驱动电磁致动器件1作正、反向运动，推拉楔形阀板3在楔形气门座腔5内作往复运动，从而开启、关闭进、排气。气门开度的大小与脉冲电流的调制脉宽相对应，配气正时由脉冲相位保证。

相对而言，本发明在排气开始前瞬间需要最大的动力开启排气阀板，排气门关闭和进气门开闭不需要很大的动力。这样，可以通过ECU控制电磁致动器件1的电流在气门动作开始前一瞬间有一最大值，使得气门快速的开始移动，然后保持一个或几个相对较小的脉宽电流维持气门的运动状态，在气门动作停止前一瞬间有一反向尖峰电流，使气门停止移动。

经检索有关技术资料，排气开始前瞬间，亦即膨胀作功终了时，汽缸内压力上限为0.6Mpa(柴油机0.2～0.5Mpa，汽油机0.3～0.6Mpa)，以一个采用本专利的配气机构，直径为80mm汽缸为例，设定其排气门开口面积占汽缸截面积的30％(远大于目前的比例)，其排气门阀板所受压力为πR²*30％*0.6Mpa＝3.14*4²*0.3*6Kg/cm²≈90Kg，取摩擦系数为0.1，实际开阀拉力为90*0.1≈9Kg，全开行程＜40mm，对于目前已有的电磁致动器件而言，无论是力或响应速度上均能实现(目前的直线电动机极速为35m/s，并且启动力矩好；电磁铁响应已做到1ms左右)。

电磁致动器件1可以是直线电动机或电磁铁等。楔形阀板3应采用高硬度、有一定韧性、耐高温、低膨胀率的材料制造，如金属陶瓷等。为了配合燃烧室的形状，阀板的下端面可有所变化，如凹面形状等；为了减小阀板的运动惯量，增加结构强度，在阀板的背面还可以设置加强筋。采用楔形断面的气门座腔和阀板配合无气门间隙的概念，它能够自动补偿由于温度引起的零件形状变化，保持良好的气密性。

由于燃料的不完全燃烧易形成碳的析出，炽热的碳烟遇到温度相对低的气门表面会产生附着，形成气门积碳。对于本发明而言，少量的积碳能够填平气门配合，对增加气密性有好处，多余的积碳会随着气门运动所产生的刮削作用脱落，并随排气流走。

在所述楔形阀板3与电磁致动器件1之间还可设有曲拐杠杆2，曲拐杠杆2的两端分别与楔形阀板3与电磁致动器件1连接。设置曲拐杠杆2能方便电磁致动器件1的布置位置，使得整个配气机构结构紧凑。

采用本发明，将使现代先进发动机多种精确燃烧控制技术的应用变得易于实现：

1、由于不再有喇叭状气门头部和气门头杆的阻挡，使气流通道变得平滑，有利于进气旋流的形成控制，有利于分层、稀薄燃烧控制，降低燃料消耗；

2、电子控制的滑阀结构容易实现精确的气门开度的无级变化控制，从而精确控制进、排气量，因而可取消节气门装置，实现电子油门；

3、在发动机非满负荷工作状态下，电子控制的滑阀气门可轻松实现灭缸运行(部分汽缸作功)，并可通过不作功的汽缸完成EGR废气再循环。

在本发明中，气门的机械部分仅作为一个动作平台，只需控制电脑调整程序即可操纵、改变其运行，极大地方便了对发动机的精确控制，简化了发动机的制造过程，提高了工厂的生产效率。

采用本发明，对于降低能耗、减少排放，提高发动机的效率具有积极的作用，符合未来发动机技术的发展方向。

Claims

1、一种活塞式四冲程发动机的配气机构，它具有缸头(4)，其特征是，在缸头(4)内的进、排气歧管(6)上设有楔形气门座腔(5)，在楔形气门座腔(5)内设有楔形阀板(3)，楔形阀板(3)上连接电磁致动器件(1)。

2、按照权利要求1所述的活塞式四冲程发动机的配气机构，其特征是，在所述楔形阀板(3)与电磁致动器件(1)之间设有曲拐杠杆(2)，曲拐杠杆(2)的两端分别与楔形阀板(3)与电磁致动器件(1)连接。