【技术实现步骤摘要】
本技术涉及内燃发动机，具体涉及一种四冲程发动机新型配气机构总成及具有该配气机构的发动机设备和相关车辆载体。
技术介绍
1、四冲程发动机运行工作过程中，配气机构的整体工效直接影响到发动机的动力性、经济性、可靠性等综合性能。发动机配气机构零部件安装在缸盖上，包括气门、凸轮轴、气门挺柱/摇臂、气门弹簧、气门导管等组件。进气、排气过程连续顺畅是内燃机实现准确、高效、稳定工作的前提和基础。传统发动机配气机构均为凸轮轴直接或间接驱动气门挺柱或摇臂压缩释放气门弹簧，同步带动气门直线往复开闭完成气缸进排气工作。无论凸轮轴直接/间接驱动气门，都只做到了单向开启气门，气门关闭功能需借助气门弹簧压缩后舒张释放的反作用力而得以回位落座密封，这其中包含了大量摩擦副传动机构及运动损耗。
2、现行的发动机配气机构，从燃烧室上的进排气门组布置排列方式来看，以典型单缸四气门dohc二进二出布局为例，为了尽可能增加进排气流量面积，就要加大气门头部直径，唯一适行的办法就是把进排气门倾斜对称布置。倾斜布置气门之后也使燃烧室由热效率最高的半球形衍变成了屋脊三角形，这就是所谓蓬屋顶形燃烧室。这类设计即使采取较小气门夹角的浅蓬形燃烧室，为了提高气门尺寸增加进排气总流量，在非常有限的燃烧室表面积上，尽管多气门布置有优势，但是仍不可避免地增加了燃烧室内外轮廓的凸凹表面形状，这些不规则不平整的燃烧室内外轮廓形状使火花塞点火到燃烧室内各位置的火焰传播距离不均，不利于混合气同步燃烧，影响了缸内点火后火焰的顺利传播与热功效率，且在高压缩比配置下容易产生边际死角区并引起爆震现
3、同时，由于蓬屋顶形燃烧室上四个进排气门布置相邻很近，在进排气过程中，燃烧室上的气门座总开口流通面积内会有一些无效的气动抵消死区。单缸四气门发动机上，同侧相邻的两个进/排气门，其临近区域同时开启的气流场效应也会发生相互“对冲”干涉，特别是进气环节。这些结构都造成气门喉口及燃烧室内外的进/排气的流速流量易于紊乱，导致气缸充换气效率下降与不足。
4、再从进排气门由凸轮轴、气门弹簧等组件的气门开闭驱动模式看：
5、现有技术中，发动机曲轴与凸轮轴之间采用齿带相连传动，使凸轮轴的旋转与曲轴正时同步；再由凸轮轴和挺柱，摇臂等驱动组件配合，通过偏置凸轮的轮廓线转动偏心距位移来压缩气门弹簧并推动气门，使气门下移而实现气门打开。这样的传动设置导致发动机的配气组件结构非常复杂，而且为了保证气门及时回位关闭，防止气门与喉口，气门座接合不严密而漏气，必须事先用较大的弹簧预紧力使气门头部与气门座圈相互紧密接触；这就必然导致凸轮轴驱动气门打开过程中需要耗费很多的转矩以继续压缩弹簧收紧并进而推动气门开启。
6、传统气门弹簧设置预紧力普遍较大，这样与之配合使用的凸轮/气门挺柱/摇臂等驱动部件就会同样尺寸较大且偏重，从而使整个配气系统组件的重量偏高。部件质量的转动惯量越大，所产生的摩擦阻力就越大，这些摩擦功及响应性迟滞都会导致配气相位出现偏差，影响发动机性能，对发动机功效及油耗有很大影响。在多气门多缸发动机中，各缸气门顺序开启和闭合而压缩气门弹簧驱动气门高速直线往复运动消耗的曲轴机械能是相当可观的，总体而言会消耗曲轴输出功率的10％左右。配气机构较多的零部件产生较大摩擦,振动与动力消耗，减小了发动机输出功率且增加油耗。气门开闭过程中弹簧动力响应性随发动机工况,振动频率,机构惯性力不同也难以准确进行调节，灵敏度较低。
7、配气机构作为内燃机重要的振动噪声源之一，其工作性能好坏直接影响内燃机的稳定性、可靠性及其寿命。配气机构传动件摩擦副传动之间必须预留存一定的气门间隙，在气门开闭过程中，各传动件的接触处会产生刚性冲击，冲击负荷一方面会使刚性部件受激荡产生振动，另一方面也直接产生撞击噪声；气门落座关闭时气门敲击气门座，产生落座冲击噪声，这些都是配气机构振动与噪声产生的原因，乃至对缸盖，整机正常运转使用都产生了潜在的抗共振，抗疲劳性影响。
8、高功效低能耗和节能减排是发动机
重要的发展方向之一；零部件轻量化及系统简洁优化设计是实现节能减排的一个重要途径。但是，传统内燃机配气机构组成零部件多，构型复杂导致了发动机整体重量体积增加，不利于实现整机轻量化简约化的需求。
9、传统的配气系统驱动气门开闭实现进气、排气的机构过程，无论从燃烧室气门布局排列方式上，还是从开闭传动驱动结构上，都仍存在较多不足之处可以继续深化改进以持续挖掘内燃机潜力。基于以上原因，如果能够精简内燃机配气机构组件，降低振动与运动组件间的摩擦损耗，同时有效增加气门进排气流量，则能够改善发动机性能，大幅提升发动机功率密度，最大输出功率及减少能耗。
10、综上所述,通过重点改进内燃机配气机构进而提高发动机的进排气循环气动效率是改善车辆经济性与动力性的有效、基本途径。对于发动机如何实现高效、可靠、平稳的进排气流通过程，节能减排、环境友好并升级换代是本领域科技人员亟待解决的问题与任务。
技术实现思路
1、本技术的目的是针对现有发动机多气门配气机构中燃烧室及气门组造型排列分布的缺陷，且气门开闭驱动所产生和带来的零部件多、结构复杂、进排气面积小效率低、发动机额外能量消耗高乃至浪费的系列结构性问题，在保持动力系统中大部分零部件不变且通用的前提下，提出的一种能够改进完善燃烧室形状、大幅增加气门进排气流量、功耗低、结构简单的四冲程内燃机配气机构、气缸盖及发动机。
2、本技术提供的一个技术方案，一种内燃机同心圆气门组配气机构，包括发动机燃烧室、设置在燃烧室上的进排气门及控制气门开闭的驱动组件；所述燃烧室为平顶圆锥体基本等值轮廓形线，所述进排气门位于圆锥体平顶面呈气门夹角为0°的内外同心圆式垂直分布；进排气门开闭驱动能够兼容sohc单顶置凸轮轴直驱形式，或者为无凸轮轴的齿轮齿条啮合直接驱动气门方式。
3、本技术提供的另一个技术方案，燃烧室上的1+1平面同心圆进排气门可以兼容适配单顶置凸轮轴模组驱动，并简化取消了摇臂/轴。最大限度地保持动力系统大部分零部件通用与延续性，在大幅提高进排气效率的同时仍显著简化了传统配气机构并降低了运行功耗。
4、本技术内燃机配气机构，其中所述燃烧室的内部空间为对称的扁平空心圆锥台结构，燃烧室的顶面为环形网格状的格栅梁架，顶面的格栅梁架对应环状同心圆进排气门形成进排气道。
5、本技术内燃机配气机构，其中所述进排气门呈平面同心圆内外嵌套工装布局，内圆排气门与外周环状进气门的上方分别设置有内圆排气道与外环进气道，排气道从外环进气道腔室顶部预设的凹槽中延伸导出连通外部排气歧管；进排气门杆的端部连接固定有啮合驱动齿条，齿条为普通型齿条或销轴型齿条。
6、本技术内燃机配气机构，其中同心圆进排气门组开闭兼容单顶置凸轮轴形式并同时简化取消了摇臂而由凸轮直驱本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种内燃机同心圆气门组配气机构，其特征在于：包括发动机燃烧室、设置在燃烧室上的进排气门及控制气门开闭的驱动组件；所述燃烧室为平顶圆锥体基本等值轮廓形线，所述进排气门位于圆锥体平顶面呈气门夹角为0°的内外同心圆式垂直分布；进排气门开闭驱动能够兼容SOHC单顶置凸轮轴直驱形式，或者为无凸轮轴的齿轮齿条啮合直接驱动气门方式。
2.根据权利要求1所述内燃机同心圆气门组配气机构，其特征在于：所述燃烧室的内部空间为对称的扁平空心圆锥台结构，燃烧室的顶面为环形网格状的格栅梁架，顶面的格栅梁架对应环状同心圆进排气门形成进排气道。
3.根据权利要求2所述的内燃机同心圆气门组配气机构，其特征在于：所述进排气门呈平面同心圆内外嵌套工装布局，内圆排气门与外周环状进气门的上方分别设置有内圆排气道与外环进气道，排气道从外环进气道腔室顶部预设的凹槽中延伸导出连通外部排气歧管；进排气门杆的端部连接固定有啮合驱动齿条，齿条为普通型齿条或销轴型齿条。
4.根据权利要求1所述的内燃机同心圆气门组配气机构，其特征在于：同心圆进排气门组开闭兼容单顶置凸轮轴形式并同时简化取消了摇臂而
5.根据权利要求1所述的内燃机同心圆气门组配气机构，其特征在于：火花塞为对称双火花塞布局，安装在燃烧室外壁面上；火花塞点火类型为采用激光、预燃室喷射、电晕电火花放电或等离子体点火中的一种。
6.根据权利要求1所述的内燃机同心圆气门组配气机构，其特征在于：采用齿轮齿条啮合直接驱动气门方式，由发动机曲轴带动正时齿轮，正时齿轮传动至进排气门两侧对称布置的开闭齿轮轴；开闭齿轮轴上的气门开启与气门关闭驱动齿轮分别按1/2rpm曲轴转速及涵盖45°齿轮啮合相位与发动机曲轴转角对应；驱动齿轮啮合传动气门杆上连接固定的齿条进行配气相位周期性直线往复运动。
7.根据权利要求6所述的内燃机同心圆气门组配气机构，其特征在于：所述驱动齿轮上设置有与齿条啮合的扇形键齿，还设置有柔性弹簧膜片，弹簧膜片能够在气门齿条处于停顿静止状态时以超越啮合传动。
8.根据权利要求6或7所述的内燃机同心圆气门组配气机构，其特征在于：所述驱动齿轮的弹簧膜片为钢丝刷头刷辊，钢丝刷头刷辊按曲轴相位啮合驱动销轴齿条。
9.根据权利要求1所述的内燃机同心圆气门组配气机构，其特征在于：所述进排气门上设置有电液伺服驱动可变气门升程装置；电液伺服驱动可变气门升程装置包括在进排气道腔室的顶面设置安装的液压缸和液压管路，液压缸的活塞杆上连接有气门行程限位基座，进排气门杆从活塞杆的中心部穿过，液压缸活塞杆的中空孔径直接作为气门导管。
10.一种无凸轮轴无气门弹簧驱动型的内燃机气缸盖总成，其特征在于：该气缸盖总成包括权利要求1-9中任意一项所述的内燃机同心圆气门组配气机构设计内容。
...【技术特征摘要】
1.一种内燃机同心圆气门组配气机构，其特征在于：包括发动机燃烧室、设置在燃烧室上的进排气门及控制气门开闭的驱动组件；所述燃烧室为平顶圆锥体基本等值轮廓形线，所述进排气门位于圆锥体平顶面呈气门夹角为0°的内外同心圆式垂直分布；进排气门开闭驱动能够兼容sohc单顶置凸轮轴直驱形式，或者为无凸轮轴的齿轮齿条啮合直接驱动气门方式。
2.根据权利要求1所述内燃机同心圆气门组配气机构，其特征在于：所述燃烧室的内部空间为对称的扁平空心圆锥台结构，燃烧室的顶面为环形网格状的格栅梁架，顶面的格栅梁架对应环状同心圆进排气门形成进排气道。
3.根据权利要求2所述的内燃机同心圆气门组配气机构，其特征在于：所述进排气门呈平面同心圆内外嵌套工装布局，内圆排气门与外周环状进气门的上方分别设置有内圆排气道与外环进气道，排气道从外环进气道腔室顶部预设的凹槽中延伸导出连通外部排气歧管；进排气门杆的端部连接固定有啮合驱动齿条，齿条为普通型齿条或销轴型齿条。
4.根据权利要求1所述的内燃机同心圆气门组配气机构，其特征在于：同心圆进排气门组开闭兼容单顶置凸轮轴形式并同时简化取消了摇臂而由凸轮直驱气门挺柱。
5.根据权利要求1所述的内燃机同心圆气门组配气机构，其特征在于：火花塞为对称双火花塞布局，安装在燃烧室外壁面上；火花塞点火类型为采用激光、预燃室喷射、电晕电火花放电或等离子体点火中的一...
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