旋转气门内燃发动机

文档序号:653080 发布日期:2021-04-23 浏览:25次 >En<

阅读说明:本技术 旋转气门内燃发动机 (Rotary valve internal combustion engine ) 是由 K·拉维斯 B·梅森 于 2019-09-04 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种火花点火旋转气门内燃发动机,包括:燃烧室,其部分地由所述活塞和所述气缸的燃烧端部限定;气门壳体,其固定在所述气缸的燃烧端部的外部并且限定出孔;和旋转气门,其能围绕旋转气门轴线在所述气门壳体的孔中旋转,所述旋转气门具有中空气门主体,其在燃烧过程中承受燃烧气体,并且所述中空气门主体还在其壁部中具有端口,在所述气门旋转期间,该端口提供经由所述气门壳体中的进入端口和排出端口相继进出于所述燃烧室的流体连通。所述进入端口和排出端口相对于所述发动机气缸的中心的径向线具有角偏离量。(The present invention provides a spark ignition rotary valve internal combustion engine, comprising: a combustion chamber defined in part by the piston and a combustion end of the cylinder; a valve housing secured to an exterior of a combustion end of the cylinder and defining a bore; and a rotary valve rotatable in a bore of the valve housing about a rotary valve axis, the rotary valve having a hollow valve body which is subjected to combustion gases during combustion and the hollow valve body also having a port in a wall thereof which provides fluid communication successively into and out of the combustion chamber via an inlet port and an outlet port in the valve housing during rotation of the valve. The inlet and outlet ports have an angular offset from a radial line from the center of the engine cylinder.)

旋转气门内燃发动机

技术领域

本发明涉及一种旋转气门内燃发动机,尤其但非限制性地用于手持机器、例如园艺割草机或绿篱机,其中,通过旋转气门实现对于燃烧气体的吸入和排出的控制。

背景技术

旋转气门内燃发动机包括:活塞,其连接至曲轴并且在具有燃烧端部的气缸中往复运动;燃烧室,其部分地由所述活塞和所述气缸的燃烧端部限定;气门壳体,其固定在所述气缸的燃烧端部的外部并且限定出孔;和旋转气门,其能围绕旋转气门轴线在所述气门壳体的孔中旋转,所述旋转气门具有中空气门主体,所述中空气门主体具有形成一部分所述燃烧室的内部容积,其中,所述中空气门主体的内部容积在燃烧过程中承受燃烧气体,并且所述气门主体还在其壁部中具有端口,在所述气门旋转期间,该端口提供经由所述气门壳体中的进入端口和排出端口相继进出于所述燃烧室的流体连通。

发明内容

本发明旨在提供这样一种适用于园艺机器的发动机,所述园艺机器设计为由操作者手持并且手动操作。术语“园艺机器”旨在包括用于园艺、园林和林业的手持机器,如割草机、绿篱机、割灌机、除草锯、撕碎机、增压真空集尘器、喷雾器和链锯。

根据本发明提供一种旋转气门内燃发动机,包括:活塞,其连接至曲轴并且在具有燃烧端部的气缸中往复运动;燃烧室,其部分地由所述活塞和所述气缸的燃烧端部限定;气门壳体,其固定在所述气缸的所述燃烧端部的外部并且限定出孔;和旋转气门,其能围绕所述旋转气门轴线在所述气门壳体的所述孔中旋转,所述旋转气门具有中空气门主体,所述中空气门主体具有形成一部分所述燃烧室的内部容积,其中,所述中空气门主体的内部容积在燃烧过程中承受燃烧气体,并且所述中空气门主体还在其壁部中具有端口,在所述气门旋转期间,该端口提供经由所述气门壳体中的进入端口和排出端口相继进出于所述燃烧室的流体连通,所述发动机具有汽化器/化油器,用于控制所述进气/燃料混合物进入所述发动机,并且所述发动机具有用于废气的排气消声器,其中,所述端口布局被布置为所述排气消声器和所述汽化器就位于所述发动机的相对侧,所述端口角度被布置为所述汽化器的主体和所述消声器的主体大体上平行于所述发动机的中心线,其中,当所述发动机位于上止点时,所述气门端口相对于所述曲轴轴线成预定度数的角度,所述角偏离量使所述进入端口的径向偏离减小,所述径向偏离为了实现用于所述汽化器的安装法兰是必要的,所述安装法兰大体上平行于所述发动机的中心线,所述进入端口的中心线相对于所述气缸轴线的径向线朝向所述操作者偏离预定度数,所述角偏离量允许用于所述汽化器的所述安装法兰大体上平行于所述发动机的中心线,并且所述排出端口的中心线相对于所述气缸轴线的径向线偏离预定度数,所述角偏离量允许所述消声器的主体利用角法兰大体上平行于所述发动机的中心线。

附图说明

现在,本发明的优选实施例将通过参照附图的示例进行描述,其中:

图1示出单气缸风冷式火花点火旋转气门内燃发动机的横截面视图,和

图2示出所述发动机的实施例的部分截面俯视图,所述发动机适用于手持和手动操作的园艺机器,例如草坪修剪器或绿篱机,和

图3示出图2所示的发动机的部分的侧视图,

图4示出图1所示的发动机的部分的截面视图,其中示出了空气/燃料进入道,

图5示出单气缸风冷式火花点火旋转气门内燃发动机的部分的横截面视图,

图6示出部分的旋转气门主体和火花塞的放大示意图,

图7示出单气缸风冷式旋转气门内燃发动机的横截面视图,

图8示出部分的旋转气门主体和传动齿轮的放大示意图,

图9示出所述旋转气门传动机构和从动齿轮的俯视图,

图10示出单气缸风冷式旋转气门内燃发动机的横截面视图,

图11示出所述发动机的横截面视图,其中示出气缸壳体与曲轴箱之间的分界线,

图12示出单气缸风冷式旋转气门内燃发动机的横截面视图,

图13示出部分的旋转气门主体和传动齿轮的放大示意图,

图14示出所述旋转气门传动机构和从动齿轮的俯视图,

图15示出所述旋转气门传动机构和传动齿轮的放大截面视图,

图16a至图16b分别示出波形弹簧的俯视图和侧视图,

图17示出所述气门和从动齿轮的视图,

图18示出所述气门和滚珠轴承的视图,

图19示出燃烧气体的逸出路径。

具体实施方式

现在参看图1,其中示出单气缸风冷式发动机。所述发动机具有包含气缸2的气缸壳体。活塞1以常规方式连接至曲轴3以在气缸2中往复运动,所述曲轴安装用于在曲轴箱14中旋转。气缸2的上部通过燃烧室壳体中的燃烧室4封闭。所述燃烧室壳体具有使进气/燃料混合物流入所述燃烧室的进入端口27和用于废气从燃烧室4排出的排出端口28,所述气体通过旋转气门5控制。在本实施例中,气门5能在燃烧室壳体中的气门壳体8中围绕轴线5a旋转,所述轴线5a与气缸2的轴线共轴。在其他实施例中,所述气门主体的旋转轴线偏离气缸2的轴线5a。

在其远离燃烧室4的端部,旋转气门5具有同心的传动轴6,所述传动轴承载单滚道滚珠轴承7,其可旋转地将气门5支撑在气门壳体8中。气门传动轴6被固定至共轴的从动齿轮9,其与传动装置11的传动齿轮10啮合,从动齿轮9并且因此旋转气门5通过所述传动装置连接至曲轴3。传动装置11包括传动轴12,其位于所述气缸壳体中的通道或管道17中并且安装用于在邻近传动齿轮10的上轴承18中旋转以及在邻近曲轴3的下轴承13中旋转。传动轴11承载锥齿轮15,其与对应的固定在所述曲轴上的锥齿轮16啮合,以随曲轴3旋转。因此,曲轴3的旋转并且因此所述活塞运动与旋转气门5的旋转相协调,从而所述发动机以传统四冲程循环的方式工作。为了实现这一点,从动齿轮9的直径是传动齿轮10的直径的两倍,从而旋转气门5以发动机转速的一半旋转。旋转气门5包括通常为圆柱形的旋转气门主体5,其能围绕旋转气门轴线5a旋转并且严密滑动配合在气门壳体8的孔中,旋转气门5具有中空气门主体,所述中空气门主体具有形成一部分所述燃烧室的内部容积19。所述气门具有包括气门主体19自身的、通常为圆柱形的主体部分,其直径比轴6的直径略大并且形成台肩14,滚珠轴承7的内滚道靠在所述台肩上定位。气门主体19延伸进入所述燃烧室并且在其内部具有容积20,其形成一部分所述燃烧室4并且在燃烧过程的所有阶段承受燃烧气体。

所述旋转气门5的一部分、即轴6,其直径略小于气门主体19的直径,以提供台肩14。所述轴是实心的,从而为热量从气门主体19导出至外部提供良好路径。

旋转气门主体19具有端口21,在所述气门的旋转期间,该端口能实现经由所述气门壳体中的进入端口和排出端口相继进出于所述气门的内部容积并因此进出于所述燃烧室的流体连通。在本实施例中,端口21邻近燃烧室4以凹部的形式形成在所述气门主体的壁23的下周缘22中,所述凹部从所述气门的壁的所述下缘向上延伸以在所述气门的侧面中形成端口21。

点火由固定至塞孔25的火花塞提供,所述塞孔形成在气门壳体8中并且延伸进入所述气门孔。

现在参看图2,其示出旨在用于园艺机器、例如割草机或绿篱机的发动机的俯视图,所述园艺机器是手持的并且由操作者操作,其中所述发动机就位于所述操作者的一侧和/或位于所述操作者后方。在这样的机器中,需要将排气机构和排气消声器定位为远离所述操作者,并且需要将汽化器定位为朝向所述操作者,所述汽化器用于控制穿过所述进入端口的空气/燃料混合物。这是由于所述排气机构的热量以及所述操作者可能需要调节所述汽化器的事实。汽化器借助于风箱组件29附接至进入端口27,并且排气消声器30连接至排出端口28。在理想情况下,所述汽化器风箱组件29和排气消声器30应大体上平行于所述曲轴的中心线,所述进入端口和排出端口应是直的、而不是弯曲的,以实现气缸2的压铸。直口和排气消声器/汽化器风箱位置简化了制造、使所述发动机的外观整洁并且使所述发动机易于被封装在典型园艺机器中。然而,为了提供所述发动机的正确气门正时,这将要求所述进入端口和排出端口均呈偏离它们理想角度的角度,所述理想角度与起始于气缸轴线的半径对齐,所述气门正时由所述气门壳体中的进入开口和排出开口的位置决定。

此外,由于非径向端口角度,对于所述进入端口中的流动的任何限制,与对于所述排出端口的同等限制相比,将对发动机功率产生更大影响,各端口所呈的角度使得所述进入端口比排出端口更接近理想径向角度。

在本实施例中,上止点正时点朝向进入端口侧与所述曲轴的中心线呈10°的角度,换言之,当所述活塞位于所述上止点时,所述气门端口的中心线以10°指向所述发动机离操作者最近的一侧。这使得开设在所述气门壳体中的所述进入端口能朝向所述操作者移动约10度。这使得进入端口27比所述排出端口更接近所述理想径向角度。那么,进入端口27与所述气缸轴线的径向轴线另外呈11°的角度,带来如下结果,即汽化器风箱组件29的安装法兰大体上平行于所述发动机的中心线。

排出端口28的中心线偏离所述径向轴线15°。所述排气消声器具有角法兰33,其与排出端口28匹配从而允许所述排气消声器的主体大体上与所述发动机的中心线31对齐。

排气消声器13是具有两部分式的壳构造的消声器,并且具有与成角度的排出端口匹配的法兰。这具有避免在所述排出端口与消声器主体之间使用单独管道或管子的优点。

如图2上方所示,所述气缸的进入端口侧具有弯曲板34,其用于引导冷却空气围绕所述气缸后方,以提供围绕所述气缸后方的冷却流。

如图3所示,位于所述发动机后方的封板35形成所述冷却气流通道的下界面,封板迫使所述冷却空气从发动机/排气管的罩后方离开,而不是以短循环下至所述冷却空气进气口。

现在参看图4,其示出图1所示的发动机的部分的截面视图,其中示出了空气/燃料进入道。所述发动机的外壳29的部分包括风箱30、也称作充气室,其被壁33分为未过滤空气容积和过滤空气容积32,环境空气经由进入通道31进入所述未过滤空气容积。

所述分隔壁33包含过滤器34,来自未过滤侧的空气穿过所述过滤器进入所述过滤空气侧容积32。所述进入道具有固定至所述汽化器的调谐管35。所述调谐管35从汽化器28的进气口36延伸经过弯曲路径,从而穿过所述风箱中的未过滤容积、穿过所述分隔壁然后进入过滤空气容积32。在一种形式中,调谐管35通过所述过滤器自身。通至调谐管35的入口37位于所述过滤容积32中并且向外张开以改进进入调谐管35的气流并因此改进进入所述发动机的气流。所述弯曲路径使所述调谐管长度最大化,这在不造成所述发动机整体尺寸的显著改变的情况下提升所述发动机的效率。

应认识到,虽然示出的是简单曲线形状,但所述调谐管可具有更复杂的形状并且可遵循蛇形路径。

现在参看图5,其中示出单气缸风冷式发动机。所述发动机具有包含气缸102的气缸壳体。活塞101以常规方式连接至曲轴103以在气缸102中往复运动,所述曲轴安装用于在曲轴箱114中旋转。气缸102的上部通过燃烧室壳体中的燃烧室104封闭。通过旋转气门105控制进气/燃料混合物和废气流入和流出燃烧室104。在本实施例中,气门105能在燃烧室壳体中的气门壳体108中围绕轴线105a旋转,所述轴线105a与气缸102的轴线共轴。在其他实施例中,所述气门主体的旋转轴线偏离气缸102的轴线105a。

在其远离燃烧室104的端部,旋转气门105具有同心的传动轴106,所述传动轴106承载单滚道球轴承/滚珠轴承107,其可旋转地将气门105支撑在气门壳体108中。气门传动轴106被固定至共轴的从动齿轮109,其与传动装置111的传动齿轮110啮合,从动齿轮109并且因此旋转气门105通过所述传动装置连接至曲轴103。传动装置111包括传动轴112,其位于所述气缸壳体中的通道或管道117中并且安装用于在邻近传动齿轮110的上轴承118中旋转以及在邻近曲轴103的下轴承113中旋转。传动轴111承载锥齿轮115,其与固定在所述曲轴上的对应的锥齿轮116啮合,以随曲轴103旋转。因此,曲轴103的旋转并且因此所述活塞运动与旋转气门105的旋转相协调,从而所述发动机以传统四冲程循环的方式工作。为了实现这一点,从动齿轮109的直径是传动齿轮110的直径的两倍,从而旋转气门105以发动机转速的一半旋转。

现在参看图6,其中示出旋转气门105的更多细节,所述旋转气门包括通常为圆柱形的旋转气门主体105,其能围绕旋转气门轴线105a旋转并且严密滑动配合在气门壳体108的孔中,旋转气门105具有中空气门主体,所述中空气门主体具有形成一部分所述燃烧室的内部容积119。所述气门具有包括气门主体119自身的、通常为圆柱形的主体部分,其直径比轴106的直径略大并且形成台肩14,滚珠轴承107的内滚道靠在所述台肩上定位。气门主体119延伸进入所述燃烧室并且在其内部具有容积120,其形成一部分所述燃烧室104并且在燃烧过程的所有阶段承受燃烧气体。气门主体119能以严密滑动配合的方式在气门壳体108的孔中旋转。气门105和气门壳体108由铝形成。

所述旋转气门105的一部分、即轴106,其直径略小于气门主体119的直径,以提供台肩114。所述轴是实心的,从而为热量从气门主体119导出至外部提供良好路径。

旋转气门主体119具有端口121,在所述气门的旋转期间,该端口能实现经由所述气门壳体中的进入端口和排出端口相继进出于所述气门的内部容积并因此进出于所述燃烧室的流体连通。在本实施例中,端口121邻近燃烧室104以凹部的形式形成在所述气门主体的壁123的下周缘122中,所述凹部从所述气门的壁的所述下缘向上延伸以在所述气门的侧面中形成端口121。

点火由固定至塞孔125的火花塞提供,所述塞孔形成在气门壳体108中并且延伸进入所述气门孔。所述塞孔125的轴线在其接触到所述气门主体处沿轴向位于所述各气门端口的中心线下方。以这种方式,点火点距离进入的燃料混合物主体更近。

所述塞孔借助于螺纹形成,其长度刚好足够将所述塞124固定在塞孔125中,塞孔125的其余部分包括火花塞孔容积126,所述其余部分位于支撑所述塞的螺纹端部与通至燃烧室的塞孔125开口之间,所述火花塞孔容积的孔是光滑的,从而提升进入的燃料流的供送并且加速火焰前缘从所述火花塞进入燃烧室104的主容积。

所述塞孔容积126必然存在,因为必须确保在所述火花塞自身与所述旋转气门之间存在间隙。然而,这确实具有如下缺点,即在点火之后,其对于废气来说形成袋部,这倾向于将用于下一循环的进入的供料/空气混合物延迟,并且也阻止最大可能量的供料/空气混合物达到所述火花塞。为了消除这个缺点设置有从火花塞孔容积126延伸至所述燃烧室主容积的通气道127,从而火花塞孔容积126与所述燃烧室104的主容积流体连通。这在下一次输入用于下一循环的新鲜燃料供送之前,排空所述容积126。如图6所示,通气道127包括在所述气门壳体中的孔,其从所述容积126延伸进入所述燃烧室104。在一备选构造中,所述通气道可由形成在气门壳体108中的通道或槽形成。

图5和图6的实施例示出的旋转气门内燃发动机包括:活塞,其连接至曲轴并且在具有燃烧端部的气缸中往复运动;燃烧室,其部分地由所述活塞和所述气缸的燃烧端部限定;气门壳体,其固定在所述气缸的燃烧端部的外部并且限定出孔;和旋转气门,其能围绕旋转气门轴线在所述气门壳体的孔中旋转,所述旋转气门具有中空气门主体,所述中空气门主体具有形成一部分所述燃烧室的内部容积,其中,所述中空气门主体的内部容积在燃烧过程中承受燃烧气体,并且所述气门主体还在其壁部中具有端口,在所述气门旋转期间,该端口提供经由所述气门壳体中的进入端口和排出端口相继进出于所述燃烧室的流体连通,其中,所述发动机是火花点火发动机,所述火花塞邻近所述气门主体被旋入所述气门壳体中的塞孔,在所述塞孔中形成所述塞与所述气门主体之间的火花塞孔容积、并且在所述火花塞容积与所述主气缸容积之间,通气道定位在所述气门壳体中,以将所述火花塞容积中的燃烧气体排至所述主气缸容积。

在一优选形式中,所述通气道包括放气孔,其位于所述气门壳体中或位于所述气门壳体的通道或槽中。

现在参看图7,其中示出单气缸风冷式发动机。所述发动机具有包含气缸202的气缸壳体。活塞201以常规方式连接至曲轴203以在气缸202中往复运动,所述曲轴安装用于在曲轴箱214中旋转。气缸202的上部通过燃烧室壳体中的燃烧室204封闭。通过旋转气门205控制进气/燃料混合物和废气流入和流出燃烧室204。在本实施例中,气门205能在燃烧室壳体中的气门壳体208中围绕轴线205a旋转,所述轴线205a与气缸202的轴线共轴。在其他实施例中,所述气门主体的旋转轴线偏离气缸202的轴线205a。

在其远离燃烧室204的端部,旋转气门205具有同心的传动轴206,所述传动轴承载单滚道滚珠轴承207,其可旋转地将气门205支撑在气门壳体208中。气门传动轴206被固定至共轴的从动齿轮209,其与传动装置211的传动齿轮210啮合,从动齿轮209并且因此旋转气门205通过所述传动装置连接至曲轴203。传动装置211包括传动轴212,其位于所述气缸壳体中的通道或管道217中并且安装用于在邻近传动齿轮210的上轴承218中旋转以及在邻近曲轴203的下轴承213中旋转。所述通道或管道217铸在所述气缸壳体中。所述通道或管道217与所述气缸壳体一体形成,这可通过铸造工艺形成。传动轴211承载锥齿轮215,其与对应的固定在所述曲轴上的锥齿轮216啮合,以随曲轴203旋转。因此,曲轴203的旋转并且因此所述活塞运动与旋转气门205的旋转相协调,从而所述发动机以传统四冲程循环的方式工作。为了实现这一点,从动齿轮209的直径是传动齿轮210的直径的两倍,从而旋转气门205以发动机转速的一半旋转。

现在参看图8,其中另外示出旋转气门205的更多细节,所述旋转气门包括通常为圆柱形的旋转气门主体205,其能围绕旋转气门轴线205a旋转并且严密滑动配合在气门壳体208的孔中,旋转气门205具有中空气门主体,所述中空气门主体具有形成一部分所述燃烧室的内部容积219。所述气门具有包括气门主体219自身的、通常为圆柱形的主体部分,其直径比轴206的直径略大并且形成台肩214,滚珠轴承207的内滚道228靠在所述台肩上定位。气门主体219延伸进入所述燃烧室并且在其内部具有容积220,其形成一部分所述燃烧室204并且在燃烧过程的所有阶段承受燃烧气体。气门主体219能以严密滑动配合的方式在气门壳体208的孔中旋转。气门205和气门壳体208由铝形成。

所述旋转气门205的一部分、即轴206,其直径略小于气门主体219的直径,以提供台肩214。所述轴是实心的,从而为热量从气门主体219导出至外部提供良好路径。

在所述气门的旋转期间,旋转气门主体端口221该端口能实现经由所述气门壳体中的进入端口和排出端口相继进出于所述气门的内部容积并因此进出于所述燃烧室的流体连通。在本实施例中,端口221邻近燃烧室204以凹部的形式形成在所述气门主体的壁223的下周缘222中,所述凹部从所述气门的壁的所述下缘向上延伸以在所述气门的侧面中形成端口221。

进一步参看图8和图9,其中示出所述从动齿轮209和旋转气门205之间的连接。从动齿轮209通过埋头螺钉230与旋转气门205同轴地固定。从动齿轮209具有同心凹部,其容纳轴206的外端,并且所述凹部具有环形环/孔环231,所述孔环与滚珠轴承207的内滚道228对齐。在孔环231与内滚道228之间设有小的轴向空隙232,以允许小角度的轴向游隙,这意味着气门205不会被内滚道228夹住并且因此能沿径向略微移动以适应在所述轴承207与所述气门孔之间的任何小的同心偏离,所述旋转气门在所述气门孔中旋转。

旋转气门205相对于配气机构的正确位置通过正时销233实现,所述配气机构决定所述发动机的正时。传动齿轮210具有正时记号234,其表明所述发动机位于上止点。连接至所述旋转气门的从动齿轮209具有适于容纳正时销233的正时孔235,并且所述从动齿轮具有对应的正时孔,所述传动销插入、穿过所述对应的正时孔以使从动齿轮209固定至旋转气门205,从而使所述旋转气门保持在其上止点位置。接着,所述埋头螺钉230被插入以将从动齿轮209固定至处于正确正时位置的旋转气门205,并且所述埋头螺钉230的头部接合所述正时销230的端部,从而将其固定就位。也可使用其它工具、例如所述螺钉230上的垫圈,以使所述正时销233固定就位。

由于所述旋转气门以在其周壁中切割的方式具有端口221,应认识到所述气门的质量不是围绕其周缘均匀布置的并且这在所述旋转气门实际旋转时生成不平衡力。在所述发动机的另一实施例中,在所述气门机构上构造有平衡部或平衡配重,所述平衡部或平衡配重尤其通过将材料添加至所述从动齿轮209或通过移除所述从动齿轮209中适当位置的材料实现。

图7、图8和图9的实施例示出旋转气门内燃发动机,包括:活塞,其连接至曲轴并且在具有燃烧端部的气缸中往复运动;燃烧室,其部分地由所述活塞和所述气缸的燃烧端部限定;气门壳体,其固定在所述气缸的燃烧端部的外部并且限定出孔;和旋转气门,其能围绕旋转气门轴线在所述气门壳体的孔中旋转,所述旋转气门具有中空气门主体,所述中空气门主体具有形成一部分所述燃烧室的内部容积,其中,所述中空气门主体的内部容积在燃烧过程中承受燃烧气体,并且所述气门主体还在其壁部中具有端口,在所述气门旋转期间,该端口提供经由所述气门壳体中的进入端口和排出端口相继进出于所述燃烧室的流体连通,在所述旋转气门的主体表面与所述气门壳体的孔的连续表面之间实现密封功能,其中,所述旋转气门安装在所述气门壳体中以通过穿过齿轮传动系的所述曲轴旋转,所述传动系包括穿过锥传动装置连接至所述曲轴的传动齿轮,所述传动齿轮与能围绕所述旋转气门轴线旋转的从动齿轮啮合,所述从动齿轮随所述旋转气门快速旋转并且通过定位销定位在相对于所述旋转气门的正确正时位置、并且通过固定装置固定至所述旋转气门,所述固定装置也将所述定位销锁定就位。

优选地,所述从动齿轮具有不平衡配重,以抵消在所述旋转气门主体中的不平衡配重。

现在参看图10,其中示出单气缸风冷式发动机。所述发动机具有包含气缸302的气缸壳体。活塞301以常规方式连接至曲轴303以在气缸302中往复运动,所述曲轴安装用于在曲轴箱314中旋转。气缸302的上部通过燃烧室壳体中的燃烧室304封闭。通过旋转气门305控制进气/燃料混合物和废气流入和流出燃烧室304。在本实施例中,气门305能在燃烧室壳体中的气门壳体308中围绕轴线305a旋转,所述轴线305a与气缸302的轴线共轴。在其他实施例中,所述气门主体的旋转轴线偏离气缸302的轴线305a。

在其远离燃烧室304的端部,旋转气门305具有同心的传动轴306,所述传动轴承载单滚道滚珠轴承307,其可旋转地将气门305支撑在气门壳体308中。气门传动轴306被固定至共轴的从动齿轮309,其与传动装置311的传动齿轮310啮合,从动齿轮309并且因此旋转气门305通过所述传动装置连接至曲轴303。传动装置311包括传动轴312,其位于一体形成在所述气缸壳体中的通道或管道317中并且安装用于在邻近传动齿轮310的上轴承318中旋转以及在邻近曲轴303的、安装在所述气缸壳体中的下轴承313中旋转。所述通道或管道317形成在所述气缸壳体中,这可通过铸造工艺形成。传动轴312承载锥齿轮315,其与对应的固定在所述曲轴上的锥齿轮316啮合,以随曲轴303旋转。因此,曲轴303的旋转并且因此所述活塞运动与旋转气门305的旋转相协调,从而所述发动机以传统四冲程循环的方式工作。为了实现这一点,从动齿轮309的直径是传动齿轮310的直径的两倍,从而旋转气门305以发动机转速的一半旋转。

现在还参看图11,其中相似的附图标记表示相似的部件,曲轴箱314具有孔336,其具有比锥齿轮315的外直径稍大的直径,从而当向所述曲轴箱提供承载所述传动装置的所述气缸壳体,锥齿轮315可进入所述曲轴箱以与固定至曲轴314的相关的锥齿轮316啮合。曲轴箱314的上表面布置为,当所述气缸壳体组件降至所述曲轴箱上时,与其下表面相配合。下轴承313固定在形成在所述气缸壳体中的埋头孔337中,从而与曲轴箱孔336同心,在下轴承313的外滚道与埋头孔337的端部之间设有小的轴向空隙,所述轴承就位在所述埋头孔中,以确保包括传动装置311的所述气缸壳体组件可与曲轴箱314的顶面314a正确配合。

以这种方式,所述气缸壳体的组件包括旋转气门305和传动齿轮装置311的主要部分,该组件形成为用于与曲轴箱314相配合的子组件。为了最终装配,由曲轴箱314承载的所述活塞被进给至所述气缸壳体302的活塞孔中,并且同时所述锥齿轮315被进给穿过曲轴箱孔336,以完成所述发动机装配。

图10和图11的实施例示出旋转气门内燃发动机,包括:曲轴箱,其包含曲轴;活塞,其连接至所述曲轴并且能在连接至所述曲轴的气缸壳体的气缸中往复运动,所述气缸具有燃烧端部;燃烧室,其部分地由所述活塞和所述气缸的燃烧端部限定;气门壳体,其位于所述气缸的燃烧端部的外部并且限定出孔;和旋转气门,其能围绕旋转气门轴线在所述气门壳体的孔中旋转,所述旋转气门具有中空气门主体,所述中空气门主体具有形成一部分所述燃烧室的内部容积,其中,所述中空气门主体的内部容积在燃烧过程中承受燃烧气体,并且所述中空气门主体还在其壁部中具有端口,在所述气门旋转期间,该端口提供经由所述气门壳体中的进入端口和排出端口相继进出于所述燃烧室的流体连通,其中,所述旋转气门安装在固定于所述气门壳体中的轴承上,以经由穿过齿轮传动系的所述曲轴旋转,所述传动系包括经过锥传动装置连接至所述曲轴的传动齿轮,所述传动齿轮与能围绕所述旋转气门轴线旋转的从动齿轮啮合,从动齿轮被固定以随所述旋转气门旋转,所述锥传动装置包括锥齿轮,其在所述曲轴上快速旋转、与固定在安装用于在所述气缸壳体中旋转的传动轴一端的锥齿轮啮合,所述传动轴在其与所述锥齿轮相对的一端承载所述传动齿轮,其中,所述气缸壳体的配合面适于与所述曲轴箱上的对应面相配合,所述曲轴箱集成有开口,在装配时,传动轴上的所述锥齿轮穿过所述开口进入所述曲轴箱,以接合所述曲轴箱上的锥齿轮。

在本实施例中,所述传动轴可以定位在形成于所述气缸壳体中的通道中,并且所述传动轴能以在轴承中旋转的方式定位,所述轴承安装在所述气缸壳体中。

现在参看图12,其中示出单气缸风冷式发动机。所述发动机具有包含气缸402的气缸壳体。活塞401以常规方式连接至曲轴403以在气缸402中往复运动,所述曲轴安装用于在曲轴箱414中旋转。气缸402的上部通过燃烧室壳体中的燃烧室404封闭。通过旋转气门405控制进气/燃料混合物和废气流入和流出燃烧室404。在本实施例中,气门405能在燃烧室壳体中的气门壳体408中围绕轴线405a旋转,所述轴线405a与气缸402的轴线共轴。在其他实施例中,所述气门主体的旋转轴线偏离气缸402的轴线405a。

在其远离燃烧室404的端部,旋转气门405具有同心的传动轴406,所述传动轴承载单滚道滚珠轴承407,其可旋转地将气门405支撑在气门壳体408中。气门传动轴406被固定至共轴的从动齿轮409,其与传动装置411的传动齿轮410啮合,从动齿轮409并且因此旋转气门405通过所述传动装置连接至曲轴403。传动装置411包括传动轴412,其位于所述气缸壳体中的通道或管道417中并且安装用于在邻近传动齿轮410的上轴承418中旋转以及在邻近曲轴403的下轴承413中旋转。所述通道或管道417铸在所述气缸壳体中。所述通道或管道417与所述气缸壳体一体形成,这可通过铸造工艺形成。传动轴411承载锥齿轮415,其与固定在所述曲轴上的对应的锥齿轮416啮合,以随曲轴403旋转。因此,曲轴403的旋转并且因此所述活塞运动与旋转气门405的旋转相协调,从而所述发动机以传统四冲程循环的方式工作。为了实现这一点,从动齿轮409的直径是传动齿轮410的直径的两倍,从而旋转气门405以发动机转速的一半旋转。

现在参看图13,其中另外示出旋转气门405的更多细节,所述旋转气门包括通常为圆柱形的旋转气门主体405,其能围绕旋转气门轴线405a旋转并且严密滑动配合在气门壳体408的孔中,旋转气门405具有中空气门主体416,所述中空气门主体具有形成一部分所述燃烧室的内部容积419。所述气门具有包括气门主体416自身的、通常为圆柱形的主体部分,其直径比轴406的直径略大并且形成台肩414,滚珠轴承407的内滚道428靠在所述台肩上定位。气门主体416延伸进入所述燃烧室并且在其内部具有容积420,其形成一部分所述燃烧室404并且在燃烧过程的所有阶段承受燃烧气体。气门主体419能以严密滑动配合的方式在气门壳体408的孔中旋转。气门405和气门壳体8由铝形成。

所述旋转气门405的一部分、即轴406,其直径略小于气门主体419的直径,以提供台肩414。所述轴是实心的,从而为热量从气门主体416导出至外部提供良好路径。

旋转气门主体端口421,在所述气门的旋转期间,该端口能实现经由所述气门壳体中的进入端口和排出端口相继进出于所述气门的内部容积并因此进出于所述燃烧室的流体连通。在本实施例中,端口421邻近燃烧室44以凹部的形式形成在所述气门主体的壁423的下周缘422中,所述凹部从所述气门的壁的所述下缘向上延伸以在所述气门的侧面中形成端口421。

进一步参看图13和图14,其中示出所述从动齿轮409和旋转气门405之间的连接。从动齿轮409通过埋头螺钉430与旋转气门405同轴地固定。从动齿轮409具有同心凹部,其容纳轴406的外端,并且所述凹部具有环肋431,其与滚珠轴承407的内滚道428对齐。在孔环431与内滚道428之间设有轴向空隙432,以允许小角度的轴向游隙,这意味着气门405不会被内滚道428夹住并且因此能沿径向略微移动以适应在所述轴承407与所述气门孔之间的任何小的同心偏离,所述旋转气门在所述气门孔中旋转。

在运行中,通过所述燃烧气体产生的力倾向于使所述气门主体沿轴向相对于所述气门壳体移动。为了防止由气门主体416相对于所述轴承的内滚道428的轴向移动所引起的台肩414对轴承407的内滚道428的冲击,呈波形弹簧424形式的弹性元件使从动齿轮409偏压,从而推动气门主体416的台肩414向上并与内滚道428的下界面接触,否则所述冲击会在每个燃烧循环期间发生,如在图15中所示地,借助于足够的力防止所述两个零部件在运行期间冲击或颤振,但所述力不会过于强,以至于阻碍所述气门主体的轻微径向移动,所述轻微径向移动是必要的,以适应所述气门与气门壳体之间的轻微错位,在实际中,所述轻微错位作为由所述零部件的制造公差导致的细微差别的结果而发生。

如在图16a和图16b中所示,所述波形弹簧由通常为环形板状体构成。贯穿其环形长度,所述波形弹簧424具有多个波形,所述多个波形使所述弹簧从径向平面向外弯曲,正如尤其在图5b和图5c中所示。在本实施例中,所述波形弹簧由弹簧钢形成。所述弹簧元件可由其它材料、设计或轮廓形成,只要满足能提供所需弹性阻尼效应的目标并且能应对所述发动机中严酷的环境条件即可。

图17示出所述旋转气门405和从动齿轮409的示意性立体视图,其中,所述波形弹簧424就位于所述轴承的内滚道428与从动齿轮409之间。图18示出类似的所述旋转气门405和从动齿轮409的示意性立体视图,其中,所述单滚道滚珠轴承407就位。另外,如图19所示,在所述轴承407的内外滚道428、429之间的空间在所述轴承的下缘通过金属密封部426封闭。

已证实,在实践中,一些燃烧气体从旋转气门主体405与气门壳体408之间的接口间逸出。这些浪费的燃烧气体可穿过所述轴承407、经过滚珠425并进入包含所述从动齿轮和波形弹簧的室中,从而导致二氧化碳的积累,这对所述气门的性能和耐久性产生负面影响,而且所述热气体的高温和腐蚀作用会导致所述波形弹簧的过早损坏。为了防止或者至少降低所述燃烧气体穿过轴承407泄漏,所述密封部426封闭所述轴承的内外滚道428和429之间的间隙。所述密封部由金属形成,以应对所述严酷的环境条件。此外,所述密封部对所述逸出的燃烧气体损害或毁坏所述弹性弹簧构成限制。

现在参看图19,其中示出所述气门和轴承装置的放大视图,其中示出了改进之处,即,如通过黑色箭头440所示地,源自环形金属密封部426与所述气门壳体之间的窄环形空间428的通气道437延伸进入所述进入端口。这具有如下优点,即,所述逸出的燃烧气体被供给至所述进入端口439,并在那里循环通过所述发动机以提升发动机排放性能。

由于所述旋转气门以在其周壁中切割的方式具有端口421,应认识到所述气门的质量不是围绕其周缘均匀布置的并且这在所述旋转气门实际旋转时生成不平衡力。在所述发动机的另一实施例中,在所述气门机构上构造有平衡部或平衡配重,所述平衡部或平衡配重尤其通过将材料添加至所述从动齿轮409或通过移除所述从动齿轮409中适当位置的材料实现。所描述的本实施例是单气缸风冷式发动机,但应明白的是本发明同样适用于多气缸和/或水冷发动机。

图12至图19的实施例示出旋转气门内燃发动机,包括:活塞,其连接至曲轴并且在具有燃烧端部的气缸中往复运动;燃烧室,其部分地由所述活塞和所述气缸的燃烧端部限定;气门壳体,其固定在所述气缸的燃烧端部的外部并且限定出孔;和旋转气门,其能围绕旋转气门轴线在所述气门壳体的孔中旋转,所述旋转气门具有中空气门主体,所述中空气门主体具有形成一部分所述燃烧室的内部容积,其中,所述中空气门主体的内部容积在燃烧过程中承受燃烧气体,并且所述气门主体还在其壁部中具有端口,在所述气门旋转期间,该端口提供经由所述气门壳体中的进入端口和排出端口相继进出于所述燃烧室的流体连通,在所述旋转气门的主体表面与所述气门壳体的孔的连续表面之间实现密封功能,其中,所述旋转气门安装在所述气门壳体中以通过经过齿轮传动系的所述曲轴旋转,所述传动系包括能围绕所述旋转气门轴线旋转的从动齿轮,所述从动齿轮随所述旋转气门快速旋转,轴承设置在所述从动齿轮与气门主体之间,所述轴承包括单轴承,其中所述轴承的内外滚道之间的空间通过密封部封闭,从而大体上限制燃烧气体穿过所述轴承。

优选地,所述密封部位于所述单滚道滚珠轴承的气门侧面,从而使所述滚珠轴承避免所述燃烧气体,并且所述密封部可由金属形成。

在另一进一步方案中,可设有通气道以将燃烧气体从所述气门主体与气门壳体之间排回至所述进入端口,所述通气道由所述气门孔面中的钻孔或槽构成。

在另一作为实施例的进一步方案中,在所述从动齿轮与所述轴承之间设有预定的轴向间隙,所述旋转气门安装在其中,并且所述从动齿轮具有与所述轴承的内滚道对齐的环肋,所述轴向间隙形成在所述环肋与所述轴承的内滚道之间。

在本实施例中,所述密封部优选包括弹性环形元件,其与所述旋转气门共轴并且可以是波形弹簧。

应明白的是,除非特别注明,本文所描述的各实施例的特征可相互组合。

尽管在本文中示出并且描述了特殊实施例,应明白的是对于本领域技术人员来说,各种替换的和/或等同的实施方式可替代所示出和描述的特殊实施例,而不背离本发明的范围。本申请旨在覆盖本文所讨论的特殊实施例的任何调整或变型。因此,本申请意图为仅受权利要求和其等同内容的限制。

28页详细技术资料下载
上一篇:一种医用注射器针头装配设备
下一篇:贮存箱

网友询问留言

已有0条留言

还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!

精彩留言,会给你点赞!