[实用新型]带轴向冷却通道的圆柱形旋转气门

说明书

本实用新型涉及一种用于发动机上的旋转气门，即带轴向冷却通道的园柱形旋转气门。

四冲程发动机的气门系统不仅结构复杂，成本较高，占有空间体积和重量较大，而且工作方式原始，虽经历一百多年的不断改进与完善，仍是发动机的噪声和振动的主要源泉之一。

考斯特国际有限公司发明的球形旋转气门是将带有贯通孔的球体设置在原来菌形气门的位置上，贯通孔用作进、排气道，球体置于缸盖的球形腔中，气门球体绕通过球心的轴旋转。这种气门彻底改变了传统的气门结构。不仅减少了零件数目，降低了整机重量，体积，成本，油耗、振动等，并可在高压缩比时(14.5∶1)时使用低辛烷值的汽油。但是球形气门的几何形状和尺寸限制了气门帘区，而且这种气门及空腔的加工较复杂不利于尽决推广使用。此外由于这种气门难于冷却，工作温度较高，难以使用传统的、可润滑的金属轴承。

本实用新型的目的是提出一种具有轴向冷却系统的单园柱气门结构。

本实用新型的要点在于采用了一根设在缸盖上的园柱体作为进、排气门。气门柱体由耐高热硬质金属材料制成(如球墨铸铁)，表面经淬火处理以增加硬度，或表面喷涂工业陶瓷材料，以提高耐磨性，减少摩擦系数。柱体中开有两个直径不同的同轴空腔或两个横向贯通柱体的孔洞作为柱气门上的进、排气道。前者柱体的同轴进、排气道在柱面不同轴向位置处分别各开有二个(或一个或三个……)近似椭园形长孔作为柱面上的进、排气孔。二个以的同种气孔对称于柱轴设置。后者的横向贯通式气道在柱面上各有两个对称于柱轴分布的孔。具体结构是：前一种同轴气道中，直径较小，长度较短并被另一轴向气道套在中间的是排气道，其排气中传给道壁的热量将被周围进气道中的冷气流带走，而获得绝热屏蔽，使废气热量不再加热柱气门的壁面，同时进气道中的气流将冷却所经之处的整个柱壁面，因而有效地降低了柱气门的工作温度。这样柱气门的两端可装用工作可靠、成本较低的普通滑动或滚针轴承，同时压力润滑轴承的机油也参与冷却作用。因此轴向设置于排气道外的进气道起到了在气门柱内轴向冷却通道的作用。后一种设有两个横向贯通气道的气门柱具有一轴向贯通整个柱长的园柱形空腔，该空腔用作独立的冷却通道，依靠外界的强制气(水)流或柱气门上装设的风扇(或泵)随气门柱转动的同时将冷却流体压进冷却通道来降低柱气门的工作温度。上述柱气门装在气缸盖的园柱形空腔中，园柱形空腔的中心线平行于曲轴，并偏离开气缸中心线，以留下安装火花塞的位置。在柱形空腔壁面与燃烧室之间开有两个在柱轴方向相邻的、截面近似椭园形的孔洞作为进、排气孔。两孔在柱形空腔表面上的形状，和几何尺寸相近于柱气门表面上对应的同种气孔。气门柱转动时，腔壁面的孔或与柱气门表面的孔(即气道)相通或被柱面遮盖，由此来实现进、排气门的启闭。对于有独立轴向冷却通道的气门，在柱形空腔壁面上还开有另外两个孔，作为通向外界进、排气管的气孔。这样柱形腔内共有二对孔。二对孔对称于轴线分布，每一对孔均沿轴线方向排列。为便于密封，实际的柱气门和空腔的表面是直径不同的几个园柱体的同轴组合体。相邻柱体的过渡环形面用作密封环的密封摩擦面。同时通向燃烧室的进、排气孔周围的空腔表面上各设置一道密封环，一般用具有自润滑性的，耐高温的工业陶瓷材料制成。

本实用新型具有下列优点：(1)结构简单、紧凑、易于维修、保养。(2)可使用成本低廉的普通金属轴承。(3)可使缸盖与缸体一体化。(4)发动机的外部尺寸，特别是气缸的高度与缸盖的体积大大减少，对于摩托车的气冷发动机更为明显(5)工作平稳，减少了振动与噪声。(6)整机的制造成本明显降低。

下面结合附图对本实用新型的实施作进一步的描述。

图1是进气道21作为轴向冷却通道的柱气门的局部剖视图。

图2是与图1中柱气门相配的柱形空腔53和端盖23的俯视方向剖视图。

图3是柱内设有独立轴向冷却通道46的柱气门局部剖视图。46中流过的冷却气(或水)流绕过气道21、18的外壁流过该处。B端内壁上的轴流风扇可作成可拆式，便于更换，对于水流，此处的轴流泵叶轮可与气门一起铸出。

图4是图3中气门柱对应的柱形空腔及气缸54上半部的剖视图。与进、排气孔55、50相通的外气道56、57连接进、排气管。

图5是安装到53中的独立轴向冷却通道柱气门在垂直于柱轴的一个剖面上的剖面图，此剖面位于进气孔26长轴向的中部，图中63、64是通向气孔密封环槽27和28底部的强制冷却风出入通道，它们主要目的冷却62、61。