用于内燃机的进气和排气阀系统技术方案

在内燃机中，第一和第二旋转件在由连接到发动机的曲轴的末端的驱动齿轮驱动时，在发动机气缸两边在发动机气缸外侧旁边旋转，其中第一和第二旋转件中的一个用于进气阀及一个用于排气阀。每一旋转件可包括靠近其外周具有阀口或孔的环形齿轮，该阀口或孔与对应的靠近气缸顶部穿过气缸壁形成的阀口循环地对准。用于控制阀定时的方法包括使包含第二阀口的旋转件周期性地与第一开口同步对准的步骤，从而控制空气/燃料混合物和废气通过发动机的燃烧循环的通道。环的通道。环的通道。

【技术实现步骤摘要】
用于内燃机的进气和排气阀系统
[0001]本申请是2019年7月12日提交的申请号为201980035461.3(国际申请号为PCT/US2019/041534)的题为“用于内燃机的进气和排气阀系统”的专利申请的分案申请。


[0002]本申请总体上涉及内燃机，尤其涉及用于控制内燃机的进气阀系统和排气阀系统的装置和方法。

技术介绍

[0003]内燃机准许可燃混合物通常为空气和燃料如汽油的混合物或者汽油和乙醇的混合物进入封闭室，其将通过高能脉冲如电火花点燃。在柴油发动机的情形下，点火在进入的空气通过压缩加热并与喷入燃烧室的燃料混合时发生。点燃的燃料的膨胀迫使活塞或通过往复或旋转运动连接的其它部件移动，导致称为曲轴的输出轴循环旋转。旋转的曲轴可通过传动或驱动轴连接以向机器如汽车或设备提供动力。发动机的输出可通过调节进入燃烧室的空气/燃料混合物进行控制。
[0004]在内燃机的设计中，有三种必须满足的定时功能：(1)对控制空气进入燃烧室和排出气体从燃烧室排出的通道的阀定时；(2)对燃料喷入空气/燃料混合物或者喷入燃烧室定时；及(3)对提供燃烧室中的空气/燃料混合物的点燃的火花或其它高能脉冲定时。
[0005]传统类型的用于内燃机的进气和排气阀系统的装置众所周知，包括凸轮轴控制的往复式提升阀机构，其中弹簧加载阀由嵌入在发动机机体中的凸轮轴启动并由连接到凸轮轴的齿轮驱动，凸轮轴与连接到其的齿轮啮合。作为备选，凸轮轴可位于发动机机体外面并由与曲轴同步的带齿皮带和皮带轮结构驱动。凸轮轴具有精确成形的凸角，其将凸轮轴的旋转运动通过安装在气缸头上的升降器、推杆和摇臂转换为给阀杆(所谓的“阀系”)的直线运动，阀杆在穿过气缸头的阀引导通道中往复运动。阀杆的另一端上的提升阀在弹簧张力下保持关闭，直到凸轮轴凸角在通过阀系导致的运动中使升降器提升从而打开该阀为止。作为备选，凸轮轴可直接安装在气缸头上并位于阀上方，其中凸轮轴上的凸角可直接接触阀杆或居间阀升降器。凸轮轴可由耦合到与曲轴连接的链轮或皮带轮的链条或皮带驱动。这些类型的提升阀系很复杂，具有许多经历往复运动和磨损的、相当高质量的精确移动的部分，并需要大量维护。
[0006]其它阀系统如其中阀元件通过一机构旋转以将阀通道移动到与入口或出口通道对准的旋转阀概念上为最简单的阀系统，其应用于从水龙头到铜管喇叭乐器甚至某些类型的发动机的应用。在这样的阀系统比低效率且复杂的用于操作进气和排气阀的往复机构简单的同时，传统的设计仍包括遭受多种问题的机构。因而，需要一种用于操作内燃机的进气和排气阀的、概念简单的、斜率高的、实用的、且成本效能高的机构。

技术实现思路

[0007]用于内燃活塞式发动机的阀系统，其中所述发动机具有可旋转地安装在发动机机
体的曲轴箱部分中的曲轴及在发动机机体内形成并在其下端通向曲轴箱的发动机气缸，所述阀系统包括设置成穿过发动机气缸侧壁进入发动机气缸上部的第一开口及穿过旋转开口件沿旋转开口件的一半径设置的第二开口；其中旋转开口件设置成靠着发动机气缸侧壁旋转，使得第二开口和第一开口由于曲轴转动而连通对准。阀系统优选包括至少一旋转驱动件，用于使曲轴的旋转耦合到旋转开口件的旋转从而控制第一开口和第二开口的连通对准的定时。
[0008]在一方面，至少一旋转驱动件包括连接到曲轴并与曲轴的轴对准的环形齿轮，绕环形齿轮具有多个与对应的绕旋转开口件形成的齿啮合的齿轮齿。在该方面，对于四冲程循环运行，绕旋转驱动件的齿轮齿数量等于绕旋转开口件设置的齿轮齿数量的一半，使得对于旋转开口件的每一转，旋转驱动件旋转完整的两转。在备选方面，对于两冲程循环运行，绕旋转驱动件的齿轮齿数量等于绕旋转开口件设置的齿轮齿数量，使得对于旋转开口件的每一转，旋转驱动件旋转完整的一转。
[0009]在第二实施例中，旋转开口件包括旋转盘及具有第一和第二平行边缘并在其第一边缘同轴连接到旋转盘的朝向发动机气缸的那一侧的圆柱形形状的环，旋转盘绕其外周设置有多个齿轮齿，其中第二开口形成在所述环中及第一和第二平行边缘之间。在该实施例中，第一开口包括穿过发动机气缸的顶侧的一部分设置的第一孔，其设置成与发动机气缸的开放端相对，第二孔设置在圆柱形形状的环中，第二孔具有在第一和第二开口连通对准时与第一开口对应的形状和大小，及发动机气缸的顶侧为气缸头。
[0010]在第二实施例的一方面中，至少一旋转驱动件包括连接到曲轴并与曲轴的轴对准的环形齿轮，绕环形齿轮具有多个与对应的绕旋转开口件形成的齿啮合的齿轮齿。在该方面，对于四冲程循环运行，绕旋转驱动件的齿轮齿数量等于绕旋转开口件设置的齿轮齿数量的一半，使得对于旋转开口件的每一转，至少一旋转驱动件旋转完整的两转。在备选方面，对于两冲程循环运行，绕旋转驱动件的齿轮齿数量等于绕旋转开口件设置的齿轮齿数量，使得对于旋转开口件的每一转，至少一旋转驱动件旋转完整的一转。
附图说明
[0011]图1A
‑
1J示出了图示本专利技术一系列实施例的几个部件的等角视图；
[0012]图2示出了本专利技术第一实施例的等角视图；
[0013]图3示出了本专利技术第二实施例的等角视图；
[0014]图4示出了本专利技术第三实施例的等角视图；
[0015]图5示出了本专利技术第四实施例的等角视图；
[0016]图6示出了本专利技术的概念性实施例的示意性截面图；
[0017]图7示出了按图2实施例形成的发动机气缸的侧视图；
[0018]图8示出了用在图2的实施例中的多阶段阀系统的四个视图即图8A
‑
8D；
[0019]图9示出了根据图2的实施例的发动机气缸的自顶向下剖视图，其包括图8中所示的多阶段节流阀系统(处于关闭节流状态)；
[0020]图10示出了根据图2的实施例的发动机气缸的自顶向下剖视图，其包括图8中所示的多阶段节流阀系统(处于打开节流状态)；
[0021]图11示出了图4实施例的气缸头部分的等角视图；
[0022]图12示出了与图11的实施例一起使用的正时齿轮组；
[0023]图13A至13J示出了与图1的一系列实施例的每一实施例分别对应的截面图；
[0024]图14A和14B示出了根据本专利技术的用于对内燃机的进气阀和排气阀的工作定时的方法；及
[0025]图15示出了根据本专利技术的用于密封进气口和排气口的备选结构。
具体实施方式
[0026]本专利技术相对于目前技术发展水平的进步在于，不需要传统的凸轮轴和往复式阀系来控制内燃机(ICE，internal combustion engine)如众所周知的两或四冲程循环、火花点火发动机的进气和排气循环的定时。本专利技术系统包括进气口阀和排气口阀，用于允许空气/燃料混合物进入气缸及从气缸排出燃烧废气。这些阀的打开和关闭的定时或同步是内燃机中必须满足的三种定时功能之一：对这些阀、燃料喷射、及提供空气/燃料混合物的点火的火花或其它高能脉冲定时。
[0027]原则上，这些阀配置为与进或出发动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种内燃机阀系统，包括：a)发动机机体(161)；b)发动机气缸头(436)；c)曲轴箱(162)；d)曲轴(163)；e)连接杆(164)；f)活塞(165)；g)第一旋转齿轮(166)；h)第一空转齿轮(167B)；i)第二空转齿轮(167A)；j)驱动齿轮(167)；k)第一圆柱形延伸部(170)；l)多阶段阀(174)；m)多阶段阀口(175)；其中，所述发动机机体(161)包括发动机气缸(310)；所述发动机气缸(310)与所述活塞(165)的圆周形状一致并包括具有燃烧室的顶部；所述燃烧室由所述发动机气缸(310)的壁在所述发动机机体(161)和所述气缸头(436)中形成；所述曲轴(163)被支撑在所述发动机机体(161)与所述曲轴箱(162)的结合部；所述活塞(165)通过所述连接杆(164)连接到所述曲轴(163)以在所述发动机气缸(310)内往复运动；所述第一圆柱形延伸部(170)位于所述发动机气缸(310)的顶侧；所述第一旋转齿轮(166)通过所述第一空转齿轮(167B)和所述第二空转齿轮(167A)连接到所述驱动齿轮(167)；所述驱动齿轮(167)设置在所述曲轴(163)上；所述第一圆柱形延伸部(170)包括第一管；所述第一管包括第一远端、第二远端、第一中空中心和第一圆周表面；所述第一圆周表面包括通向所述第一中空中心的第一旋转开口孔(171)；所述第一远端沿与所述第一旋转齿轮(166)和所述第一圆柱形延伸部(170)共同的轴机械连接到所述第一旋转齿轮(166)；所述第二远端包括第一开端(182)；所述第一旋转齿轮(166)导致所述第一圆柱形延伸部(170)沿它们共同的轴连接到所述第一旋转齿轮(166)以旋转和定位在所述第一圆柱形延伸部(170)中形成的所述第一旋转开口孔(171)从而与所述发动机气缸(310)的顶侧中的第一固定口对准；所述发动机机体(161)还包括通向所述发动机气缸(310)的多阶段阀口(175)；所述多阶段阀(174)位于所述第一旋转开口孔(171)与所述多阶段阀口(175)之间；所述多阶段阀(174)在所述多阶段阀口(175)中往复；及所述多阶段阀(174)配置成改变所述第一旋转开口孔(171)与所述多阶段阀口(175)之
间进入所述发动机气缸(310)的通道的截面积。2.根据权利要求1所述的内燃机阀系统，其中所述第一空转齿轮(167B)和所述第二空转齿轮(167A)由单一空转齿轮代替。3.根据权利要求1所述的内燃机阀系统，其中所述第一空转齿轮(167B)和所述第二空转齿轮(167A)配置成基于所述活塞(165)与所述第一旋转开口孔(171)的相对位置而具有与两冲程内燃机的同步定时对应的齿轮比。4.根据权利要求1所述的内燃机阀系统，其中所述第一空转齿轮(167B)和所述第二空转齿轮(167A)配置成基于所述活塞(165)与所述第一旋转开口孔(171)的相对位置而具有与四冲程内燃机的同步定时对应的齿轮比。5.根据权利要求1所述的内燃机阀系统，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾伦，
申请(专利权)人：利时达工程研发有限公司，
类型：发明
国别省市：