本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)氣門技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種低能耗的內(nèi)燃機(jī)旋轉(zhuǎn)氣門。

背景技術(shù)：

氣門的作用是專門負(fù)責(zé)向發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)輸入空氣并排出燃燒后的廢氣。從發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)上，分為進(jìn)氣門和排氣門。進(jìn)氣門的作用是將空氣吸入發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)，與燃料混合燃燒；排氣門的作用是將燃燒后的廢氣排出并散熱。

傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣和排氣是靠傘形氣門完成的，驅(qū)動(dòng)傘形氣門需要的機(jī)械能占總機(jī)械損失的30％。氣門的閉合是通過(guò)彈簧力實(shí)現(xiàn)的，為了防止傘形氣門漏氣，必須用較大的彈簧力使傘形氣門與氣口緊密接觸，氣門的開(kāi)啟是通過(guò)凸輪克服彈簧力使傘形氣門與氣口分開(kāi)。尤其是在五氣門四缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中，20個(gè)氣門開(kāi)啟和閉合氣要消耗的機(jī)械能是相當(dāng)可觀的，約占機(jī)械輸出能量的百分之十。尤其在低轉(zhuǎn)速時(shí)，潤(rùn)滑處在臨界狀態(tài)，摩擦損失所占比例會(huì)明顯增加，而且作用于氣門上的負(fù)荷主要由彈簧力引起，綜合到發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸上的阻力矩此時(shí)最明顯，占總能量的14％左右。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)進(jìn)排氣動(dòng)作消耗機(jī)械能多的問(wèn)題，而提出的一種低能耗的內(nèi)燃機(jī)旋轉(zhuǎn)氣門。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種低能耗的內(nèi)燃機(jī)旋轉(zhuǎn)氣門，包括第一門體、第二門體、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)，所述第一門體位于第二門體的頂端，第一門體和第二門體均為空腔結(jié)構(gòu)，且兩個(gè)空腔連通，所述第一門體和第二門體的兩側(cè)均設(shè)有螺紋孔，第一門體的頂端設(shè)有螺栓，所述螺栓通過(guò)第一門體延伸至第二門體內(nèi)，且螺栓與螺紋孔相配合，所述第一門體的頂端還分別連接有進(jìn)氣管和排氣管，所述進(jìn)氣管和排氣管均與第一門體和第二門體內(nèi)的空腔連通，所述第一門體的一側(cè)還分別設(shè)有旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥門開(kāi)口和旋轉(zhuǎn)排氣閥門開(kāi)口，所述旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥門開(kāi)口和旋轉(zhuǎn)排氣閥門開(kāi)口內(nèi)均設(shè)有O型密封圈，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出軸與第二門體連接，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與控制機(jī)構(gòu)的輸出端連接。

優(yōu)選的，所述第一門體靠近旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥門開(kāi)口和旋轉(zhuǎn)排氣閥門開(kāi)口的一側(cè)內(nèi)壁上設(shè)有兩個(gè)卡槽，所述卡槽為圓形結(jié)構(gòu)，且O型密封圈設(shè)置于卡槽內(nèi)。

優(yōu)選的，所述控制機(jī)構(gòu)為PLC可編程邏輯控制器。

優(yōu)選的，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括矢量控制型驅(qū)動(dòng)電機(jī)，且驅(qū)動(dòng)電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)。

本發(fā)明的有益效果是：通過(guò)矢量控制型電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)氣門旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)氣通量可調(diào)和氣門開(kāi)閉動(dòng)作，方便根據(jù)轉(zhuǎn)速的不同進(jìn)行自由調(diào)節(jié)，提高工作效率；利用O型密封圈和該旋轉(zhuǎn)氣門的自身結(jié)構(gòu)完成密封效果，有利于抵抗爆燃瞬時(shí)巨大的壓力，不需要克服額外的彈簧壓力，有效降低了氣門開(kāi)啟和閉合動(dòng)作所消耗的能量。本發(fā)明設(shè)計(jì)布局合理，實(shí)現(xiàn)氣通量可調(diào)和氣門開(kāi)閉動(dòng)作，同時(shí)有效降低了氣門開(kāi)啟和閉合動(dòng)作所消耗的能量。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明提出的一種低能耗的內(nèi)燃機(jī)旋轉(zhuǎn)氣門的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1第一門體、2旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥門開(kāi)口、3第二門體、4進(jìn)氣管、5排氣管、6O型密封圈、7旋轉(zhuǎn)排氣閥門開(kāi)口、8螺紋孔、9螺栓。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。

參照?qǐng)D1，一種低能耗的內(nèi)燃機(jī)旋轉(zhuǎn)氣門，包括第一門體1、第二門體3、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)，第一門體1位于第二門體3的頂端，第一門體1和第二門體3均為空腔結(jié)構(gòu)，且兩個(gè)空腔連通，第一門體1和第二門體3的兩側(cè)均設(shè)有螺紋孔8，第一門體1的頂端設(shè)有螺栓9，螺栓9通過(guò)第一門體1延伸至第二門體3內(nèi)，且螺栓9與螺紋孔8相配合，第一門體1的頂端還分別連接有進(jìn)氣管4和排氣管5，進(jìn)氣管4和排氣管5均與第一門體1和第二門體3內(nèi)的空腔連通，第一門體1的一側(cè)還分別設(shè)有旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥門開(kāi)口2和旋轉(zhuǎn)排氣閥門開(kāi)口7，旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥門開(kāi)口2和旋轉(zhuǎn)排氣閥門開(kāi)口7內(nèi)均設(shè)有O型密封圈6，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出軸與第二門體3連接，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與控制機(jī)構(gòu)的輸出端連接。本發(fā)明的有益效果是：通過(guò)矢量控制型電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)氣門旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)氣通量可調(diào)和氣門開(kāi)閉動(dòng)作，方便根據(jù)轉(zhuǎn)速的不同進(jìn)行自由調(diào)節(jié)，提高工作效率；利用O型密封圈6和該旋轉(zhuǎn)氣門的自身結(jié)構(gòu)完成密封效果，有利于抵抗爆燃瞬時(shí)巨大的壓力，不需要克服額外的彈簧壓力，有效降低了氣門開(kāi)啟和閉合動(dòng)作所消耗的能量。

第一門體1靠近旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥門開(kāi)口2和旋轉(zhuǎn)排氣閥門開(kāi)口7的一側(cè)內(nèi)壁上設(shè)有兩個(gè)卡槽，卡槽為圓形結(jié)構(gòu)，且O型密封圈6設(shè)置于卡槽內(nèi)，控制機(jī)構(gòu)為PLC可編程邏輯控制器，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括矢量控制型驅(qū)動(dòng)電機(jī)，且驅(qū)動(dòng)電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)。本發(fā)明的有益效果是：通過(guò)矢量控制型電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)氣門旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)氣通量可調(diào)和氣門開(kāi)閉動(dòng)作，方便根據(jù)轉(zhuǎn)速的不同進(jìn)行自由調(diào)節(jié)，提高工作效率；利用O型密封圈6和該旋轉(zhuǎn)氣門的自身結(jié)構(gòu)完成密封效果，有利于抵抗爆燃瞬時(shí)巨大的壓力，不需要克服額外的彈簧壓力，有效降低了氣門開(kāi)啟和閉合動(dòng)作所消耗的能量。

工作原理：旋轉(zhuǎn)氣門的閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)是由小型步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，由于這種電機(jī)是矢量控制型電動(dòng)機(jī)，控制電動(dòng)機(jī)的脈沖由PLC輸出端子Q0.0發(fā)出，脈沖頻率目前可達(dá)20KHz，如果選擇電動(dòng)機(jī)細(xì)分控制脈沖數(shù)為10000/r，角度精度目前可以達(dá)到360°/10000p＝0.036°/1p，即每個(gè)脈沖可以使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)0.036°。如果開(kāi)口為90°，0.036°則為此開(kāi)口的0.036°/90°＝0.0004倍。實(shí)際操作中，開(kāi)口精度要求不必要如此高，可選擇電動(dòng)機(jī)細(xì)分控制脈沖數(shù)為400/r，在脈沖頻率為20KHz條件下轉(zhuǎn)速＝20000/400＝50r/s＝3000r/min。由于旋轉(zhuǎn)氣門閥芯每轉(zhuǎn)動(dòng)180°開(kāi)啟一次，所以3000r/min的旋轉(zhuǎn)氣門支持6000r/min的內(nèi)燃機(jī)。旋轉(zhuǎn)氣門何時(shí)開(kāi)啟或關(guān)閉，是與主軸當(dāng)時(shí)的角位置、角速度以及扭矩有關(guān)。角位置信息的獲取是靠與主軸同軸的旋轉(zhuǎn)編碼器得到的，它在一周旋轉(zhuǎn)里，向外發(fā)射36000個(gè)脈沖，即每個(gè)脈沖代表0.1°。角速度是通過(guò)計(jì)算得到的，即通過(guò)計(jì)算單位時(shí)間里獲得的脈沖數(shù)，例如計(jì)算機(jī)在0.1秒內(nèi)讀到了100個(gè)脈沖，相當(dāng)1秒內(nèi)讀到了1000個(gè)脈沖即角速度ω＝100°/s。根據(jù)同樣的方法也可以得到角加速度，再根據(jù)角加速度可以得到輸出扭距和功率。另外通過(guò)直線電機(jī)對(duì)旋轉(zhuǎn)氣門的閥芯開(kāi)啟量進(jìn)行調(diào)節(jié)，使內(nèi)燃機(jī)根據(jù)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)到理想運(yùn)行狀態(tài)。在上述硬件建立完成后，根據(jù)燃料燃燒理論以及實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在PLC程序中可以很方便地編寫(xiě)控制程序。例如，主軸轉(zhuǎn)到什么角度時(shí)，使某個(gè)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)氣門的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)或停止。在實(shí)際調(diào)試發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，可以在程序中很方便地通過(guò)改寫(xiě)脈沖個(gè)數(shù)設(shè)定值，使其達(dá)到最佳控制狀態(tài)，對(duì)內(nèi)燃機(jī)方便的完成精準(zhǔn)控制，達(dá)到充分燃燒、降低燃油消耗、環(huán)保的目的。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。