專利名稱：發(fā)動機旋轉閥液壓配氣機構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及內燃式發(fā)動機氣門配氣機構的傳動與控制。
背景技術：
目前，活塞式發(fā)動機的配氣機構所用的均為凸輪直接或間接驅動氣門的機械傳動裝置。凸輪經推桿、搖臂機構再驅動氣門，為消除鋼性傳動時的間隙，也有在中間加入液力挺柱以消除間隙的。但因受加工難度、結構復雜性及運行中的機械磨損、凸輪軸轉動間隙的影響，徑向跳動存在，不可避免地存在氣門沖擊的噪聲、氣門關閉不嚴及工作的不可靠性，且進(排)氣提前角、滯后角均受凸輪的幾何形狀及加工精度影響，難以方便直觀地修正。凸輪在轉動時實際每個行程全部頂開氣門的角度只有30度左右(理想氣門全開的角度應是整個進排氣行程，即凸輪轉過90度)，使進、排氣量不能達到最大值，導致發(fā)動機功率不能有效發(fā)揮。另外，凸輪是將旋轉的扭轉力分解產生少量的徑向力推動氣門作垂直運動，較大部分動力損耗在凸輪軸的的運轉上，既增加了發(fā)動機功率的內耗，也加快了凸輪軸的磨損，降低了發(fā)動機的性能。且凸輪傳動的配氣機構加工復雜，技術要求及成本高。為改變這些缺點，理論上也出現一些以球閥、軸閥代替氣門，直接對發(fā)動機的進、排氣進行控制，但因無法解決轉動的球閥、軸閥直接受內燃機高溫高壓氣體沖擊，易損壞漏氣的問題，均無法取代現有的凸輪形式的配氣機構。為了防止車輛在輪鼓制動時的打滑、跑偏，國內外均開始考慮以發(fā)動機的制動來配合制動并將這一技術簡稱為“JAKE”，為達到車輛(船舶)的發(fā)動機制動，需要在發(fā)動機上增加復雜的裝置來實現，成本與目標比大，且難以達到目標，不能普及應用。

發(fā)明內容
為克服凸輪氣門配氣機構在進、排氣時實際全開過程短、轉動及磨損后增加的間隙對動力性能造成的不利影響，減少功率內耗，本發(fā)明提供的旋轉閥液壓配氣機構，解決問題的方案是將凸輪軸、推桿、挺柱、搖臂等零件，用轉閥、閥套、油活塞替代。曲軸正時齒輪帶動排氣轉閥上的從動輪，在同步齒輪帶動下，使進、排氣轉閥以曲軸的1/4固定速比同步向相轉動?，F以進氣門為例，說明工作原理在開始進氣時，進氣轉閥上的油道將油活塞的上油腔與進油道接通，壓力油進入油活塞的上油腔推動油活塞下移，頂開氣門進氣，油活塞到下止點時因下油腔的回油道被油活塞堵住而關閉，油活塞緩沖停止，此時氣門全部打開，直到進氣行程結束(可實現氣門在整個進氣中的最大進氣量)。進入壓縮行程時，轉閥上的泄油槽轉到將泄油口與上油腔接通位置，進氣門在氣門彈簧的作用下推動油活塞上移，氣門關閉前，油活塞上軸端的緩沖塞封住上油腔的回油孔，使氣門在油活塞軸端油槽的節(jié)流緩沖下關閉。在作功及排氣前部分行程時，氣門乃關閉。到排氣門行程將結束時，進氣門轉閥上的油道又將油活塞上油腔與進油道接通，進入下一進氣行程。
排氣門的工作原理與進氣門相同，只是氣門打開時是排氣作用。為達到利用發(fā)動機制動的目的，本發(fā)明將制動時剎車泵的分路制動管接到動力制動缸上(船舶上的發(fā)動機也可直接轉動閥套，不需動力制動缸)。當踩下剎車時，動力制動缸的活塞推桿將排氣閥的閥套沿旋轉閥轉動的方向轉過一定角度，達到使排氣門打開與關閉比正常工作時延時，這樣，在發(fā)動機排氣時，因排氣門不能及時打開，而此時進氣門又處在關閉狀態(tài)，發(fā)動機活塞上行時受到壓縮空氣的阻力，使發(fā)動機轉速下降，達到制動目的。當發(fā)動機活塞上行到接近上止點附近時，排氣閥再打開，釋放壓縮空氣的能量，防止空氣的壓縮能再傳遞到發(fā)動機使其加速。如閥套轉動角度過大，將會造成在進氣時排氣門關閉過遲的現象，雖能加強這種“JAKE”效果，但也會造成部分可燃氣體從排氣門逸出。因此排氣門的閥套轉動的轉動角度應根據實際需要及發(fā)動機的怠速調整。
本發(fā)明的有益效果是，氣門與傳動機構實現無間隙傳動，氣門開啟快，全開時間長，使發(fā)動機進、排氣的氣量充分，提高輸出功率。進(排)氣時氣門全部打開的時間是凸輪傳動時的三倍，因進氣充分，有利于提高燃油的燃燒效率，達到節(jié)油、環(huán)保，減少氣門噪聲，提高配氣機構的使用壽命的目的。無須增加復雜機構，就能達到發(fā)動機制動的功效，有利于提高車輛(船舶)的制動性能。


本發(fā)明說明書附圖中，圖1為旋轉閥液壓配氣機構的截面圖，圖中所示左側為進氣門，右側為排氣門，處在發(fā)動機氣缸的進氣行程時的位置。圖2是旋轉閥液壓配氣機構排氣門的軸向剖面。圖3是發(fā)動機制動(車輛)的示意圖。
圖中1--轉閥 2--進氣門閥套 3--油活塞 4--排氣門閥套 5--配氣閥體 6--氣缸蓋 7--泄油道8--下油腔 9--上油腔 10--氣門彈簧 11--氣門 12--同步齒輪 13--正時從動輪14--閥套限位鏍釘 15--制動拉桿 16--動力制動缸 17--閥套復位彈簧 18--腳剎
19--制動分管 20--制動泵 21--輪鼓制動蹄本發(fā)明說明書所附的圖4是旋轉閥的另一種結構型式，左側為進氣門，右側為排氣門，處在發(fā)動機氣缸的進氣行程式時的位置。
具體實施例方式
說明如圖1、圖2示所示，曲軸上的正時齒輪帶動排氣轉閥上的正時從動輪13并經同步齒輪12帶動進、排氣門的轉閥1相向轉動。以進氣門為例轉閥1在同步齒輪12帶動下，逆時針以1/4的速比在閥套2內運轉(發(fā)動機完成一個工作循環(huán)的四個沖程，轉閥轉半周)，壓力油從加大流量的發(fā)動機機油泵經油管(未畫出)從閥體5上的進油孔經轉閥1上的徑向內孔進入上油腔9，推動油活塞3克服氣門彈簧10的彈力，推動氣門11下移打開氣門開始進氣，油活塞3下行到下止點前，因回油孔被油活塞逐漸封閉而緩沖停止，此時氣門打開為最大值。當進入壓縮行程時，進油口關閉，轉閥1上的沿圓周方向的泄油槽轉到上油腔9，將上油腔9與泄油道7接通，氣門11在彈簧10的作用下推動油活塞3上行，到氣門接近氣缸蓋6上的氣門座，將近關閉前，油活塞3上凸出的上軸端將上油腔9與泄油道7的主通路切斷，壓力油只經上軸端的節(jié)流槽流出(圖中以倒角形式為節(jié)流槽畫出)，使進氣門緩沖關閉。發(fā)動機進入作功行程及排氣行程后期時，泄油道及進油口均處在關閉位置，在氣門彈簧10及氣缸壓力作用下，氣門乃保持關閉位置。當進入排氣行程將結束時，轉閥1轉過180度，轉閥1上進油孔的另一側轉到又與進油口對接(存在進、排氣重疊角)，開始下一工作循環(huán)的進氣行程。附圖1中右側為排氣門的驅動結構，排氣機構的工作原理與進氣機構相同，轉閥的轉向與進氣門相反。當發(fā)動機有4缸時，進排氣轉閥軸向對應各缸氣門的橫截面上各開有4個形狀相同，角度相差45度的進油孔和泄油槽，保證各氣缸順序工作。在配氣閥體的進、出油口總管上各安裝一單向閥(未畫出)，保證進油管與閥體5內進油道的油在平時均充滿，防止空氣進入影響啟動及氣門開關的即時性。轉閥1與閥套2及油活塞3與配氣閥體4的配合應保證精密，進氣閥套與配氣閥體固定。圖2是排氣門的軸向剖面，只以2只氣缸的發(fā)動機形式畫出。發(fā)動機的制動功能如圖3所示(以車輛為例)，排氣閥套4在閥體5內，制動缸16內的制動拉桿15與閥套4連接，制動時壓下踏板18，剎車泵20輸出壓力油，經油管19分二路，一路傳到車輪制動蹄21上，作為常規(guī)的車輪制動。另一路傳到動力制動缸16內，經拉桿15將排氣門閥套4轉動一定角度，使排氣門的開啟比正常工作時延時，達到發(fā)動機制動的目的。排氣門閥套4在不制動時，在制動缸16內的彈簧17及拉桿15的作用下，壓在閥套限位鏍釘14上，處在與進氣門閥套2一樣的正常位置，使發(fā)動機正常工作。
圖4所示為另一種旋轉閥結構的實施方式，工作原理與圖1的相同，只是閥體5的進出油孔的位置不同，轉閥1無單獨進油孔，進出油孔為同一沿圓周方向的油槽，以左側的進氣門為例，進氣時，轉閥1上的一側進油槽將閥套2上的進油孔與油活塞3的上油腔9接通，壓力油經左側進油口進入油缸，使油活塞3受壓，克服氣門彈簧10推動進氣門11下移，進氣門開啟。當進氣結束時，轉閥上的油槽轉到與進油孔斷開，并將油活塞3的上油缸9與泄油口接通，氣門11在氣門彈簧10的作用下推動油活塞上移，氣門關閉。直到下一個工作循環(huán)的進氣行程開始，轉閥的另側油槽又與進氣口接通。其它結構與圖1所示的結構形式相同，同樣，油活塞的緩沖、進出油口的總管設置單向閥應與前述實施例相同。作為另一種實施方案，以明確本發(fā)明的旋轉閥存在不同的具體實現方式。
權利要求
1.一種內燃式發(fā)動機的配氣機構，在配氣閥體內，轉閥、油活塞、氣門配合運動，其特征是以液體壓力為驅動力，轉閥以與發(fā)動機固定速比轉動作為控制元件，控制油缸內的活塞的往復運動，帶動氣門作開、關運動。
2.根據權利要求1所述的配氣機構，其特征是轉閥在徑向截面上開有進油與泄油通道，與閥套上的進、泄油孔次序接通。進、排氣轉閥上各裝有相互齒合的同步齒輪，其中一個轉閥軸端另裝有正時從動輪，與發(fā)動機曲軸上的正時齒輪接合傳動，進、排氣轉閥以發(fā)動機曲軸的1/4轉速固定相向運動。
3.根據權利要求1所述的配氣機構，其特征是閥體上的回油孔在油活塞到下止點前被油活塞逐漸封閉，油活塞的前軸端開有節(jié)流槽(或前軸端倒角)。
4.根據權利要求1所述的配氣機構，其特征是進、排氣閥套的其中一個固定，另一個在動力制動時可以作一定角度的轉動。
全文摘要
一種內燃式發(fā)動機的旋轉閥液壓配氣機構，作為替換活塞式發(fā)動機氣缸頭的部件。在它的配氣閥體內有進、排氣轉閥、閥套、油活塞。進、排氣轉閥在發(fā)動機曲軸正時齒輪的驅動下相向同步轉動，通過轉閥內油道與閥套上進出油道的相對運動，控制油活塞在配氣閥體內作往復運動，推動進、排氣門作開關動作。排氣轉閥的閥套在剎車時可作一定角度的轉動，使排氣門的關閉比正常工作時延時，利用發(fā)動機氣缸排氣門的延時關閉，使氣缸內的壓縮空氣對發(fā)動機活塞上行造成阻力，達到發(fā)動機制動的效果。
文檔編號F01L9/02GK1529041SQ20031012367
公開日2004年9月15日 申請日期2003年12月18日 優(yōu)先權日2003年10月13日
發(fā)明者方戟, 戟 方 申請人:方戟, 戟 方