[发明专利]自冷式柱气阀

说明书

本发明涉及一种用于发动机上的旋转式气阀，即自冷式柱气阀。

四冲程发动机的菌形气门系统结构复杂，部件较多，不仅成本较高，而且功损较大，而考斯特有限公司的球形旋转气门以及日本摩托车公司和台湾光阳机车等研制的柱形气阀尽管彻底更新了传统的气门机构，降低了整机的体积、成本、油耗等但还存在着零部件数目较多，加工复杂，成本较高的缺点，如机械密封件数目均在五、六个甚至八个之多。

本发明的目的是提出一种结构简单、零件数目很少，兼有部分自冷功能、并采用宽轴承一端支承方式的柱形旋转气阀。

本发明的要点在于采用了一根设在缸盖上、由两个直径相异的园柱面组成的园柱体作为进排气阀柱体。该气阀体中开有两个独立的、套迭设置的轴向空腔分别用作进、排气道。在直径较大的柱面中部的两个分别与进、排气道相通的孔洞作为进、排气孔。气阀柱中进气道套在排气道壁外会起到隔热，自冷作用。气阀柱的小直径柱面上安装较宽的滑动轴承或双排滚针轴承。气阀柱装设在气缸盖上与曲轴平行的园柱形空腔的直径最大的柱形腔中，园柱形空腔余下两个较短、直径较小的腔用来形成连结进气道与进气管的环形气道和设置气阀柱端密封管件。在直径最大的柱形腔壁上还开有通向气缸顶部的进排气共用孔。随气阀柱转动，空腔壁面上的这个进排气共用孔依次与阀柱面上的进或排气孔相通或被柱面遮盖，以此实现气门的启闭。气阀柱上两个直径相异的柱面之间的过渡阶梯环面用作轴向密封的磨擦面并与固定在缸盖柱形腔内的轴承外圈一起兼有轴向定位作用。

本发明有如下优点：(1)结构简单、零件数目极少，因而故障率应极低；(2)易于制造，成本较低；(3)极易保养、拆、装及维修；(4)可采用精细陶瓷材料(如Si₃O₄，SiC，ZrO₂，AL₂O₃等)；(5)减少功率损失10％以上；(6)减少油耗10％以上。

下面结合附图对本发明的实施作进一步描述。

图1是装自冷式柱气阀的气缸盖及气缸上半部在气阀柱轴线和气缸中心线所在平面上的剖视图。

图2是图1中的气缸盖在垂直于气缸中心线并通过气阀柱轴线的剖视图。

图3是在垂直于气阀柱轴线方向并通过气缸中心线的剖视图。

由图1和图2可看到，缸盖2的园柱形空腔32由三段直径相异的同轴园柱形腔组成。其中直径最大且最长的主腔内安装气柱体1、轴承5、28和密封环9及碟形弹簧或压簧8，与燃烧室3相通的进、排气共用孔4及放置密封环16及弹簧17的环形槽亦处在此段腔壁上。直径居中且位于中间位置的短柱腔以及相邻的直径最小的柱腔中设置着气阀柱1端部密封管件10和其上的碟形弹簧或压簧20，其中位置居中的短柱形腔腔壁和10在此段腔中的外壁构成了环形进气道26。气阀柱体的表面亦由直径不同的两个同轴园柱面构成，其中直径最大的柱面上开有与其内进、排气道11，13相对应的进、排气孔15、14；直径较小的柱面用来安装轴承5、28(对于滑动轴承只有外圈5，采用滚针轴承时5为外圈，28为有保持架的滚针)，此时5起定位、密封作用，紧压入32的5的一端面与柱1在此处的密封磨擦环面27形成轴向机械密封，其上压力由8、20以及气道13中的排气反作用力提供。临近27处，5的外壁上设有密封环槽24。此外5上还开有与进油道30相通的机油孔。在气阀柱体1上，靠近27的小直径柱面上还开有与散热孔7相通的机油回油孔29。在1的大端面上，外层气道11的周围设有沿轴向凸起于端面且外径小于环9外径，内径与9内径相同的磨擦环面。这一端面上，处在轴线上的气道13外壁的端面33与紧压其上的10的同尺寸的对应端面19形成机械密封磨擦副，并将进、排气道彻底隔开，使进气流由缸盖2上垂直于1轴线方向的进气道12经26转向1的轴线方向的气道11，再经15，4进入1下部的气缸18中。为降低对1的冲击力，4的面积一般不大于14或15，1与32表面之间保持较小的间隙，如对于单缸排量500毫升的发动机，上述间隙通常约0.03毫米左右。图3中，31是火花塞23的安装孔，其中心线近似垂直于1的中心线并与气缸18中心线呈一定夹角。1小端面上固定着气阀柱驱动链轮6，21、22分别是10上起导向的锥形凸环面和密封环槽。25是气冷缸体上的散热片。35为正时链条盒。

实施例：对于排气量72毫升的气冷发动机(如JH-70，JC-70C，…摩托车发动机)，其缸径为47毫米，改用柱气阀时，有下列要求，首先32的中心线与曲轴平行并位于上止点位置的话塞顶40毫米之上，32的大孔径端位于34方向。31中心线与18中心线间夹角为50°±5°，32的三个直径相异的部分分别有直径41、32、25毫米，长度分别为52±1.5、11、20±3毫米，4的直径为18.5毫米，呈园形，14、15均为20×18.5的椭园形，其中短轴沿1的轴向。3为半球形。13直径为15毫米11的横截面为宽5.5毫米，长为200度园周角的半环面。11、13、14和15可由铸造一次成型。16、17的安装槽以及槽24、22的横断面均呈矩形、宽度为2mm左右；其中15、17的槽的最浅处为4mm；并距边缘约1.5毫米。9的断面为4×1.5毫米，9的内外径分别为31、41毫米，对应的1大端面上的密封磨擦环面内、外径分别为31和36.5毫米。