[發明專利]單氣門內燃機

無效

• 申請號: 92100643.8
• 申請日: 1992-01-29
• 公開（公告）號: CN1074974A
• 公開（公告）日: 1993-08-04
• 發明（設計）人: 王建坤;惲俐麗
• 申請（專利權）人: 王建坤
• 主分類號: F01L7/00
• 分類號: F01L7/00;F02B75/12
• 代理公司: 武漢水利電力學院專利事務所
• 代理人: 張火春

本發明屬于內燃機技術領域。特別涉及一種由一個（或一組）氣門來實現吸、排氣的四沖程內燃機。

四沖程內燃機通常由兩個（或兩組）氣門來實現其吸、排氣功能。其中的一個（或一組）用來將尚未燃燒的新氣導入氣缸內，燃燒后的高溫廢氣通過另一個（或一組）氣門排出到氣缸外面。氣門的運動靠凸輪機構驅動。

上述吸、排氣方式由于存在著許多缺陷，對內燃機的結構和性能帶來了一些不利的影響。

這些缺陷中的一個是：實現氣門的開閉需要將內燃機曲軸的轉動轉化為氣門的直線運動，每一個氣門的開閉都需要一套復雜的機構來完成，使得內燃機的結構復雜化。另一個缺陷是：由于在燃燒室中需要設置兩個（或兩組）氣門，并且要為氣門的開閉運動留出必要的空間，因此使得燃燒室的結構受到限制，難以按照理想的形式自由自在地進行設計。

上述吸、排氣方式的又一個缺陷是：燃燒后的高溫廢氣經由排氣氣門排出時，氣門受到氣體的沖刷，溫度升高。氣門所特有的結構形式使得氣門成為燃燒室中散熱效果最差的元件。因此，氣門將成為燃燒室中的一個熾熱點，尤其是在高速、大功率時情況更加嚴重。這就對內燃機帶來了兩個問題：其一是限制了內燃機的升功率和熱利用效率的提高，其二是對氣門的材料和結構形式要求很高。限制內燃機升功率和熱利用效率提高的一個原因主要是針對汽油機而言的，汽油機由于燃燒室中熾熱點的存在，其壓縮比不能取得太高，否則將會發生爆燃和表面著火等異常燃燒現象。而內燃機的熱利用效率是隨著壓縮比的升高而相應地提高。升功率的提高會使排氣氣門的溫度上升，一方面增另爆燃和表面著火發生的可能性，另一方面會使氣門的使用壽命縮短，如果溫度過高甚至會使氣門熔化。

針對以上的問題，現有技術對吸、排氣方式作過一些改進。其中具有代表性的是英國布里斯托爾（Bristol）的缸套閥和也是在英國出現的旋轉閥，這些都是屬于滑閥式配氣機構。滑閥式配氣機構的一個共同特點是零件數少，開閉時沒有沖擊，能夠實現較為理想的開閉曲線，在高轉速的情況下也可以獲得較好的容積效率，因此有利于高轉速運行。另外由于可以通過同一個閥體既排出高溫廢氣也吸入低冷新氣，因此閥體受到低冷新氣冷卻，不再是燃燒室中的熾熱點，可以提高壓縮比。但是滑閥式配氣機構有一個根本的缺陷，那就是既要保證良好的氣密封性能，又要使閥體得到充分的潤滑，以降低磨損，要同時達到這些要求是極其困難的。而氣缸的密封不良會對內燃機的性能產生很大的影響。

本發明的目的在于研制一種能夠克服現有技術弊端的單氣門內燃機。使其在簡化和改善現有內燃機結構的同時，可以提高壓縮比，使熱利用效率和升功率都能夠得以提高。

本發明的基本構成與目前常見的四沖程內燃機相同，其特征是將內燃機的氣門由現有的兩個（或兩組）減少到一個（或一組），在氣門內的氣道中裝入一個相應于曲軸的相位角分別接通吸氣管或排氣管的閥門。此閥門可以用前述旋轉閥來實現，也可以以其它形式來實現。內燃機在完成膨脹行程后，氣門打開，此時，氣道中的閥門處在接通排氣管的位置上，高溫廢氣經由排氣管排出。排氣行程結束后，氣道中的閥門關閉排氣管，轉換到與吸氣管接通的位置上。低溫新氣經過氣門被吸入到氣缸內，低溫新氣流過氣門時，氣門受到冷卻，溫度下降。吸氣行程結束后，氣門回位關閉氣道，整個排氣、吸氣過程結束。在上述這個過程中，氣門一直處在打開的狀態。

本發明與現有技術相比，具有以下優點：

1、能簡化內燃機的結構。由于本以明中的氣門數目只有現有內燃機的氣門數的一半，因此零件數將會減少，結構將會簡化。本發明所提出的氣道中的閥門如果采用旋轉閥來實現，則只需要一根旋轉軸。

2、氣缸的氣密封性能靠氣門來實現，氣道中的閥門只起到換向的作用，而且吸氣管與排氣管之間壓差很小，因此對于閥門的氣密封性能要求不高，即使有微小的氣體泄漏，對于內燃機的性能和效率也不會有很大的影響。因此本發明解決了現有技術存在著的難以同時兼顧氣密封性能與潤滑良好的矛盾。

3、排氣開始的時機和吸氣結束的時機由氣門和氣道中的閥門兩方面決定，排氣的結束時機和吸氣的開始時機則完全由氣道中的閥門來決定。因此，本發明與用兩個氣門分別進行吸、排氣的方式相比，能更好地控制吸、排氣的開閉時機，有利于高轉速運行，提高高轉速時的容積效率。

4、燃燒室內只需要裝入一個（或一組）氣門，使得燃燒室的形狀和結構能更自如地進行設計。

5、每一個循環都是在排出高溫廢氣后立即吸入低溫新氣，氣門被冷卻后溫度下降。因此，對氣門的耐高溫性能和熱傳導性能要求降低，成本下降。