專利名稱：一種有效降低進排氣倒流量的內(nèi)燃機配氣系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機的配氣機構(gòu)和進排氣系統(tǒng)，特別是涉及由氣門、氣門座和氣缸蓋組成的內(nèi)燃機配氣系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機比較理想的配氣定時是在低速時具有較小的進氣提前角、進氣遲閉角、排氣提前角和排氣遲閉角，以防止缸內(nèi)氣體向進排氣管倒流和膨脹功的損失；而在高速時具有較大的進氣遲閉角和排氣提前角，以滿足動力性和經(jīng)濟性的要求。為此，有些高速內(nèi)燃機采用可變凸輪機構(gòu)(VCS)或可變氣門定時(VVT)。但是這兩種機構(gòu)結(jié)構(gòu)復雜、制造成本高，致使該項技術(shù)并未得到廣泛的采用，傳統(tǒng)的凸輪氣門機構(gòu)仍然廣泛采用固定的配氣定時，但這種固定的配氣定時不能滿足內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速變化范圍大的需求，致使在氣門疊開角和進氣遲閉角內(nèi)不可避免地出現(xiàn)氣體倒流現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種由氣門、氣門座和氣缸蓋等組成的新型配氣系統(tǒng)。該配氣系統(tǒng)能在進氣提前角、進氣遲閉角(或排氣提前角、排氣遲閉角)內(nèi)大幅度降低氣門開啟斷面積(即氣門處氣體流通最小斷面積)，以減小缸內(nèi)氣體向進氣系統(tǒng)的倒流，提高內(nèi)燃機的動力性的經(jīng)濟性。
本發(fā)明的技術(shù)方案是它由氣門、氣門座和氣缸蓋組成，其特征在于除氣門座密封錐面之外，還在氣門座或氣缸蓋上設(shè)置有控制錐面，且在進氣遲閉角或排氣提前角內(nèi)氣門開啟最小斷面位于控制錐面與氣門頭部(包括頭部最大直徑和頭部密封錐面)之間。
本發(fā)明進一步的技術(shù)方案是在氣門開啟后一定的曲軸轉(zhuǎn)角(作為通用術(shù)語可根據(jù)具體機型確定，一般在20～40℃A范圍內(nèi)取值)內(nèi)，氣門升程較小(一般小于氣門最大升程的10％)氣門開啟斷面積由氣門頭部最大直徑與控制錐面間隙確定，該階段稱為氣門預開啟階段。
在氣門落座前一定的曲軸轉(zhuǎn)角內(nèi)，氣門升程也較小，氣門開啟斷面積同樣由氣門頭部最大直徑與控制錐面間隙確定，該階段稱為氣門后關(guān)閉階段。
當曲軸轉(zhuǎn)角處于氣門預開啟階段之后、氣門后關(guān)閉階段之前這一期間，氣門升程較大，氣門開啟斷面積由控制錐面最大直徑與氣門密封錐面決定，該階段稱為氣門有效開啟階段。
當氣門處于預開啟或后關(guān)閉階段時，氣門開啟斷面積由氣門頭部最大直徑與控制錐面間隙決定。
當氣門處于有效啟閉階段時，氣門開啟斷面積由控制錐面最大直徑與氣門密封錐面決定。
前述方案中，控制錐面母線與氣門導管軸線夾角在0～20°。
本發(fā)明的有益效果是由于設(shè)置了控制面，使氣體通道最小斷面積不在氣門與氣門座密封錐面之間，因此當氣門升程較小時氣門座密封錐面的結(jié)構(gòu)尺寸已不能影響氣門開啟斷面積的大小。即在進氣遲閉角或排氣提前角內(nèi)，氣門開啟最小斷面位于控制錐面與氣門頭部之間。在氣門預開啟和氣門后關(guān)閉階段，隨著氣門升程的增大，氣門開啟斷面積增長非常緩慢，氣門開啟斷面積也非常小。而在氣門有效啟閉階段，氣門開啟斷面積迅速增大。在設(shè)計發(fā)動機配氣相位時，將氣門預開啟階段設(shè)置在進氣提前(或排氣提前角)內(nèi)；將氣門后關(guān)閉階段設(shè)置在進氣遲閉角(或排氣遲閉角)內(nèi)。這樣將會顯著降低內(nèi)燃機缸內(nèi)氣體的倒流現(xiàn)象。


圖1為本發(fā)明預開啟階段氣門位置圖；圖2為本發(fā)明有效開啟階段氣門位置圖(控制錐面設(shè)置在氣門座上)；圖3為圖1的I處局部放大圖。
圖中1氣門、2氣門座、3缸蓋，4控制錐面，5氣門座密封錐面具體實施方式
如圖1、圖3所示。本發(fā)明的配氣系統(tǒng)設(shè)置了控制錐面4，控制錐面4設(shè)置在缸蓋3上，控制錐面母線與氣門導管軸線夾角γ小于20℃。此時，由控制錐面與氣門1頭部最大直徑相配合決定氣門升程H較小時的氣門開啟斷面積。
如圖2，控制錐面4設(shè)置在氣門座2上。控制錐面母線與氣門導管軸線夾角γ同樣小于20℃。
由于設(shè)置了控制錐面，使氣體通道最小斷面積不在氣門與氣門座密封錐面之間，因此氣門座密封錐面5的結(jié)構(gòu)尺寸已不能影響氣門開啟斷面積的大小。
下面結(jié)合圖1、圖2和圖3詳細說明氣門開啟斷面積隨氣門升程H的變化。將氣門開啟、關(guān)閉過程分為三個階段
第一階段，氣門預開啟階段。該階段始于氣門開啟，止于氣門頭部最大直徑處A點與控制面B點基本齊平(見圖3)。當氣門升程H處于這一階段時，氣門開啟斷面積取決于A點所處的直徑與控制錐面之間的間隙X。
第二階段，氣門有效啟閉階段。當圖3中氣門上A點高度低于B點時，氣門進入有效啟閉階段，當氣門上升至最大升程后，A點又回落至與B點齊平，有效啟閉階段結(jié)束。可以看出，在該階段氣門上A點始終處于控制面B點之下，因此該階段氣門開啟斷面積主要取決于以BC線為母線的倒錐體(BC線垂直于氣門密封錐面母線，見圖2)。由于夾角α一般45°或30°，因此，隨著氣門升程H的增大，氣門開啟斷面積迅速增加。
第三段，氣門后關(guān)閉階段。隨著氣門升程H的降低，當圖1中氣門上A點與控制面B點齊平后，氣門進入后關(guān)閉階段，該階段氣門開啟斷面積與氣門預開啟階段完全相同。
通過上述介紹可以看出，在氣門預開啟和氣門后關(guān)閉階段，隨著氣門升程H的增大，氣門開啟斷面積增長非常緩慢，氣門開啟斷面積也非常小。而在氣門有效啟閉階段，氣門開啟斷面積迅速增大。在設(shè)計發(fā)動機配氣相位時，將氣門預開啟階段設(shè)置在進氣提前角(或排氣提前角)內(nèi)；將氣門后關(guān)閉階段設(shè)置在進氣遲閉角(或排氣遲閉角)內(nèi)。這樣將會顯著降低內(nèi)燃機缸內(nèi)氣體的倒流現(xiàn)象。
此外，本發(fā)明與配氣凸輪型線相互配合，可明顯提高氣門有效啟閉階段的開啟和關(guān)閉速度，將氣門開啟的時間斷面豐滿系數(shù)提高15％以上，這對提高內(nèi)燃機充氣系數(shù)、降低進排氣阻力具有重要作用。依照上述方案，將本發(fā)明與配氣凸輪型線相互配合本技術(shù)領(lǐng)域一般技術(shù)人員實施并不困難。
權(quán)利要求
1.一種有效降低進排氣倒流量的內(nèi)燃機配氣系統(tǒng)，由氣門(1)、氣門座(2)和氣缸蓋(3)組成，其特征在于除氣門座密封錐面之外，還在氣門座或氣缸蓋上設(shè)置有控制錐面，且在進氣遲閉角或排氣提前角內(nèi)氣門開啟最小斷面位于控制錐面與氣門頭部之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有效降低進排氣倒流量的內(nèi)燃機配氣系統(tǒng)，其特征在于當氣門處于預開啟或后關(guān)閉階段時，氣門開啟斷面積由氣門頭部最大直徑與控制錐面間隙決定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有效降低進排氣倒流量的內(nèi)燃機配氣系統(tǒng)，其特征在于當氣門處于有效啟閉階段時，氣門開啟斷面積由控制錐面最大直徑與氣門密封錐面決定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種有效降低進排氣倒流量的內(nèi)燃機配氣系統(tǒng)，其特征在于控制錐面母線與氣門導管軸線夾角γ為0～20°。
全文摘要
一種有效降低進排氣倒流量的內(nèi)燃機配氣系統(tǒng)，屬于內(nèi)燃機的配氣機構(gòu)和進排氣系統(tǒng)領(lǐng)域，主要解決內(nèi)燃機進排氣倒流問題。它由氣門、氣門座和氣缸蓋組成，技術(shù)方案是除氣門座密封錐面外，還在氣門座或氣缸蓋上設(shè)置有控制錐面，且在進氣遲閉角或排氣遲閉角內(nèi)氣門開啟最小斷面位于控制錐面與氣門頭部之間。由于設(shè)置了控制錐面，使氣門升程在一定的范圍內(nèi)對氣門開啟斷面積影響很小，而該斷面積主要由氣門頭部最大直徑與控制面的配合尺寸決定。本發(fā)明使缸內(nèi)氣體的倒流量明顯降低。此外，本發(fā)明與凸輪型線配合，可提高氣門開啟的時間斷面豐滿系數(shù)15％以上。適于四沖程內(nèi)燃機。
文檔編號F01L1/12GK1601059SQ20041003592
公開日2005年3月30日 申請日期2004年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月13日
發(fā)明者謝宗法, 柏建亭, 曹心誠, 朱琰 申請人:濟南輕騎摩托車股份有限公司