專利名稱：旋轉(zhuǎn)閥內(nèi)燃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)閥內(nèi)燃機(jī)，在這種內(nèi)燃機(jī)中，被壓縮氣體的密封是自動實現(xiàn)的。如技術(shù)文獻(xiàn)中所指出的技術(shù)現(xiàn)狀表明，內(nèi)燃機(jī)的局限性特別在噪聲水平和運(yùn)轉(zhuǎn)速度方面的局限性至少在某種程度上受制于進(jìn)氣閥和排氣閥的具體實施方案，發(fā)動機(jī)的運(yùn)行正是通過這兩個閥門來調(diào)節(jié)和控制的;這樣的觀察結(jié)論同樣適用于奧托內(nèi)燃機(jī)和狄塞爾內(nèi)燃機(jī)。
當(dāng)前的文獻(xiàn)類同地表明，克服這種局限性的辦法有賴于采用旋轉(zhuǎn)閥來取代常規(guī)的菌形閥。
更確切地說，傳統(tǒng)的菌形閥是一種用彈簧裝置使其返回的往復(fù)運(yùn)動組件;因而，它所能達(dá)到的循環(huán)周期數(shù)必然取決于彈簧裝置的特性并且它的使用壽命終究是有限的。此外，菌形閥的往復(fù)運(yùn)動致使在每個沖程的未尾產(chǎn)生一個金屬對金屬的碰撞，從而產(chǎn)生一定水平的噪聲。
與此相反，旋轉(zhuǎn)閥的運(yùn)動卻容許獲得特別高的運(yùn)轉(zhuǎn)速度和異常低水平的噪聲，因為這種閥沒有使用彈簧返回裝置，也沒有沖擊碰撞。
此外，旋轉(zhuǎn)閥易于為氣體流動提供較大的橫截面積，進(jìn)而提高發(fā)動機(jī)的效率;再者，采用旋轉(zhuǎn)閥設(shè)計，燃燒室可以被做得更緊湊，并可直接被安放在進(jìn)氣和排氣氣流的通道之中。
在其欠缺的一面，旋轉(zhuǎn)型閥門仍受制于一個尚未解決的問題，即它的密封作用不令人滿意，以至于使它不適于大量生產(chǎn)的內(nèi)燃機(jī)。
正確無誤的密封作用對于發(fā)動機(jī)的正確運(yùn)行事實上是必不可缺的，由于燃燒室里的壓力損失導(dǎo)致其功率輸出的損失，從總體上說，繼而導(dǎo)致發(fā)動機(jī)在低于額定狀態(tài)運(yùn)行。
保證一個有效的密封作用，對于旋轉(zhuǎn)另件來說一般已是足夠困難的了，在內(nèi)燃機(jī)條件下，其壓力和溫度是周期性變化的，而不是固定不變的，且都達(dá)到特別高的值，這就更難以解決。
所談到的這個困難還可被相當(dāng)大數(shù)目現(xiàn)已公布的在此題目上的專利說明書所證明，其中大部分揭示出尖端的、復(fù)雜的密封結(jié)構(gòu)，這些不但沒有提供對此問題的完備的解決辦法，從成本上也是相當(dāng)難以接受的。
例如，申請?zhí)枮镈E-OS3241722的西德專利申請?zhí)岢鲆粋€使閥門的兩相配合表面中的一個表面硬化，并干性潤滑其另一個比較不硬的表面的解決辦法。硬化可由多種工藝實現(xiàn)，從裸露金屬的淬火到陶瓷涂料的應(yīng)用，或者使用一種分開的襯套，借助于外力或加熱安裝在一起;干性潤滑是用碳或硫化鉬來實現(xiàn)。足夠明顯，這樣的解決辦法對器具來說是如此昂貴和困難，以致于僅可適用于一些特殊的場合，其時間和耗費能被認(rèn)為是合算的場合，或類似的為特殊目的而設(shè)計的需要這種密封的昂貴的設(shè)備。US4517938公開了一種旋轉(zhuǎn)閥裝置，其中使用了為數(shù)眾多的密封環(huán)，并與閥門的軸承有關(guān)的采用干性密封件。在此也一樣，相配合接觸的另件在材料上有多種實施辦法，包括采用金屬陶瓷，碳，和那些具有低熱膨脹系數(shù)或低導(dǎo)熱系數(shù)的材料。
不論是在上面引述的參考文獻(xiàn)中或在那些沒被指出的文獻(xiàn)中，雖然都著眼于改善旋轉(zhuǎn)閥的密封作用這同一問題，卻沒有一種所提出的手段成功地對這一問題提供獨術(shù)上完滿的及理論上易于理解的解決辦法;總之，所得到的現(xiàn)有技術(shù)包括這些基于使用大量的互相連接的組件的辦法，若他們中間的僅一個被破壞就能有害地影響整個發(fā)動機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行，此外，每單個組件都具有基本的成本，很明顯都加到總裝起來的發(fā)動機(jī)的成本上去。
因此，本發(fā)明的目的是要提供一種對于內(nèi)燃機(jī)的旋轉(zhuǎn)閥的不良密封作用的問題的有效的解決辦法，它具有這樣的經(jīng)濟(jì)性能，不僅從生產(chǎn)產(chǎn)角度也可從后續(xù)維修角度說，它的采用可以達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)化的程度;并且事實上，它的必要操作可以由半熟練的工人進(jìn)行，并不需專用設(shè)備。
本發(fā)明的另一目的是設(shè)計一種帶有旋轉(zhuǎn)的進(jìn)氣閥和排氣閥的內(nèi)燃機(jī)，其結(jié)構(gòu)上由于另件數(shù)目的減少，股殺鞠災(zāi)亟檔停⑶胰繁７⒍誦惺庇薪系退降腦肷 所述的目的是由其特征在于具體體現(xiàn)在所附權(quán)利要求書中的一種內(nèi)燃機(jī)實現(xiàn)的，那就是說，基本上在于三個部分一個曲軸箱;一個或多個被可滑動地裝在曲軸箱的各自的膛孔內(nèi)的園柱形缸筒;和一個軸，或閥門組件，它被裝在一個由曲軸箱壁上和缸筒頭蓋上形成的連續(xù)孔中，從而這個轉(zhuǎn)軸又提供了把曲軸箱和缸筒相互組裝在一起的裝置。
本發(fā)明的主要優(yōu)點根本上在于發(fā)動機(jī)總體上的結(jié)構(gòu)簡單性;事實上，總裝的實現(xiàn)可不用一個簡單的螺栓，至少對(象在常規(guī)的發(fā)動機(jī)中所公認(rèn)的)曲軸箱和氣缸蓋是如此。
根據(jù)本發(fā)明，此發(fā)動機(jī)的再一個優(yōu)點在于閥門密封作用的效率，園柱形缸筒的軸向膛孔內(nèi)壓力，也就是燃燒室的壓力越高，密封作用就越穩(wěn)定。
下面結(jié)合附圖及實施例來詳細(xì)地說明本發(fā)明，附圖中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的四沖程發(fā)動機(jī)的縱向剖視圖，圖中某些非基本組件被刪掉;
圖2是通過圖1的Ⅱ-Ⅱ剖視圖;
圖3是通過圖1的Ⅱ-Ⅱ的另一剖視圖，它描述了根據(jù)本發(fā)明的一個兩沖程發(fā)動機(jī);
圖4表示了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動機(jī)的基本組件和閥門裝配體;
圖5表示了根據(jù)本發(fā)明的裝有閥門旋轉(zhuǎn)體的四沖程發(fā)動機(jī)一個循環(huán)周期內(nèi)的不同階段。
參照這些圖，按照本發(fā)明的一個內(nèi)燃機(jī)的基本結(jié)構(gòu)包括三個基本組件-一個曲軸箱2;
-一個或多個氣缸缸筒部分8;
-一個閥另件，或旋轉(zhuǎn)體19。
曲軸箱2內(nèi)設(shè)置有至少一個膛孔3(圖1)，最好是園柱形的，該膛孔是從發(fā)動機(jī)曲軸5所在的滑油腔4的延伸出來，而曲軸穿過曲軸箱的壁6并被它所支撐。
曲軸箱還設(shè)有至少兩個同軸孔7，它位于膛孔3離滑油腔4最遠(yuǎn)的一端(也可見圖4a)孔7的軸線布置為與曲軸5的軸線相平行。
曲軸箱2可以是連同一個或多個膛孔3整體鑄造的，或者由多個相匹配的標(biāo)準(zhǔn)化單元22組裝而成，每個單元具備至少一個膛孔3，至少一個滑油腔4和至少兩個孔7，而在包圍著滑油腔4的單個單元22的壁6上安裝曲軸5。因而在本說明書中簡單地采用名稱“曲軸箱2”其可代表一個單個的組件，也可指一個整體鑄件，或是一個標(biāo)準(zhǔn)化單元22的組裝體。
缸筒部分8，每個都是為曲軸箱上所備的每個膛孔3所設(shè)置的，在實施例中它是按標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的，并且其直徑(或尺寸)使其能滑動的插入相應(yīng)的膛孔3內(nèi)，最好達(dá)到流體封嚴(yán)配合。
每個缸筒部分8提供了一個軸孔14，它的敞開的底端插到曲軸箱2的相應(yīng)的滑油腔4中，它的上端與氣缸蓋鑄件10合并為一體(也可見圖46)。一個活塞9，可滑動地裝在每一個軸孔14內(nèi)并與曲軸5機(jī)械連接，并且與缸蓋10和軸孔14一道形成一個燃燒室21，到適當(dāng)?shù)臅r候這將成為很清晰的。
一個園柱形的孔11，穿過缸蓋10橫向于軸孔14的軸線，并被安裝為與直徑大體相同的孔7排成一條直線。
穿過每個缸蓋10的孔11通過各自的氣門口12和13與相應(yīng)的燃燒室21相連接，并與一個或多個進(jìn)氣和/或排氣管道15相連接，管道15是在缸蓋10內(nèi)形成并伸出缸蓋外;每單個氣缸蓋10中的通道15的實際數(shù)量大體上將取決于發(fā)動機(jī)的類型一個兩沖程實施例將僅有一個排氣管道15b(見圖3)，而四沖程實施例將有兩個進(jìn)氣管道15a和兩個排氣管道15b(圖1)。
每一個鑄造氣缸蓋10上也至少設(shè)有一個孔18，它從外壁伸進(jìn)相應(yīng)的燃燒室21，是用來安裝點火裝置或可燃混合物進(jìn)入燃燒室221的裝置。
在圖1和2的例子中，氣缸蓋10的橫向尺寸也就是同時與曲軸5的軸線及膛孔3的軸線成直角方向的尺寸比曲軸箱2的尺寸要大，這樣可以使圖2所示的裝配得以實現(xiàn)，在該裝配中孔7和11基本上是相互同軸的。
閥門另件，或旋轉(zhuǎn)體19，在本實施例中是園柱形的，并且是自由地裝入的，它同曲軸箱2上的氣缸蓋10上的第一組孔和第一組和第二組孔7反孔11安排成同軸的，以達(dá)到精密的配合裝配。相應(yīng)地，閥門旋轉(zhuǎn)件19又具有另外一個功能，即做為一種把曲軸箱2和缸筒-缸蓋構(gòu)件8，10相互裝配在一起的裝置，一旦旋轉(zhuǎn)體19裝入分開的孔7和11，它們就不能分開了。因此，孔7和孔11的尺寸差只在于第一組孔7按要求應(yīng)能裝入支撐綜合的裝配件-和-閥門旋轉(zhuǎn)體19的裝置，也就是軸承或骨架，在圖中標(biāo)號為33，它與用來支撐曲軸5的軸承是相似的。
至少有一個橫向通氣孔20貫穿于這個裝配件-閥旋轉(zhuǎn)體19，用以連通氣缸蓋上的進(jìn)排氣口12及13。無須說，通氣孔20在數(shù)量上將與進(jìn)排氣口12及13對的數(shù)目相同。在圖中，橫向的通氣孔20是徑向安排的，從一側(cè)到另一側(cè)整個貫穿這個裝配件-旋轉(zhuǎn)體19，并且，進(jìn)排氣口12和13位于旋轉(zhuǎn)體徑向上相對的位置;這種設(shè)置只是一種說明的實例，并不作為本發(fā)明的限制。
裝配件-旋轉(zhuǎn)體19與曲軸5機(jī)械相連接，例如圖1所示，該連接裝置是調(diào)速傳動皮帶26，因此，旋轉(zhuǎn)體19的轉(zhuǎn)動與曲軸5同步這兩個轉(zhuǎn)動件5和19之間的傳動比，在圖示情況，對四沖程發(fā)動機(jī)(圖1和2)至少為1∶4，而對兩沖程發(fā)動機(jī)(圖3)至少為1∶2。
其實，所描述的發(fā)動機(jī)1的結(jié)構(gòu)大多與四沖程實施例有關(guān)，而兩沖程實施例與之區(qū)別僅在于其燃燒室21位于處在曲軸箱2的缸筒8的端頭，并且缸筒本身設(shè)有多個進(jìn)氣口27，在活塞處于下死點時，進(jìn)氣口27被露出。
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動機(jī)還裝有任何已知類型的冷卻裝置，可以是一種外散熱片，或在圖示的實施例中，是一套冷卻液在內(nèi)部進(jìn)行循環(huán)的冷卻通道。圖2和3表示出在氣缸蓋10上形成的多個這種冷卻通道17，在裝配件-旋轉(zhuǎn)體19內(nèi)形成又一對冷卻通道，及由曲軸箱2的內(nèi)表面與相應(yīng)的各個缸筒8的外表面所形成的夾套23。
在一個實施例的內(nèi)燃機(jī)中，復(fù)合的裝配件-和一閥門-旋轉(zhuǎn)體119執(zhí)行著多元功能，即-一個閥門元件的功能，通過簡單的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動能夠引導(dǎo)進(jìn)入的和排出的氣體通過相關(guān)的管道15進(jìn)入和排出燃燒室21，并確保適當(dāng)?shù)臍饬髁客ㄟ^氣缸蓋;
-一種旋轉(zhuǎn)的聯(lián)結(jié)裝置的功能，用這個裝置把整體件氣缸蓋-和一缸筒10-8與曲軸箱2連在一起，這個整體件汽缸蓋和缸筒110-8取代了常規(guī)發(fā)動機(jī)的等效的分立另部件，由此而淘汰了大量的較熟練的單個另部件，即缸蓋密封墊，氣缸蓋螺栓，和用于常規(guī)的菌形閥裝置的正時系統(tǒng)，其中包括凸輪軸，彈簧，搖臂，挺桿等等;
-用一個單個另件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動取代傳統(tǒng)的多個菌形閥門的往復(fù)運(yùn)動的功能;
-確保對于壓縮氣體自動密封作用的功能事實上，每當(dāng)活塞9被曲軸5所驅(qū)動進(jìn)入它的壓縮沖程，或者以相反方向返回而得以膨脹時，在燃燒室21里便產(chǎn)生一個力，把它們驅(qū)策在一起并消除氣缸蓋10和旋轉(zhuǎn)體19之間的間隙;于是，上述的力便保證了燃燒室21的氣門口12和旋轉(zhuǎn)體19之間流體封嚴(yán)的貼合。
由于最后提到的這一性能，在開始時提出的目的可以極其經(jīng)濟(jì)地實現(xiàn);燃燒室21內(nèi)部的壓力越高，那么所獲得的密封作用越有效，從而它具備有一種實際上保證機(jī)械公隙被自動地消除的手段。
圖5a到圖5e描述了在活塞9的運(yùn)動過程中旋轉(zhuǎn)體19所取的各個位置，他們是進(jìn)氣，圖5a和5b;壓縮-點燃，圖5c;膨脹，圖5d;和排氣，圖5e。進(jìn)氣通道和進(jìn)氣口是用粗實線畫出的，其標(biāo)號各自為20b和12b，而排氣通道和排氣口20a和12a是用虛線畫出的。
這種發(fā)動機(jī)的操作的簡單性(這一點將立即明了)可歸因于氣缸蓋10和旋轉(zhuǎn)體組裝件19的特殊的構(gòu)造;把閥門通氣道20a和20b徑向地安放在旋轉(zhuǎn)體19的內(nèi)部，并以予先確定的成角度的距離交錯開，便使選擇精確的排氣口和進(jìn)氣口的開啟和關(guān)閉時刻之間的延遲時間間隔成為可能。采用曲軸5和閥旋轉(zhuǎn)體19之間的驅(qū)動比1比4而獲得的四沖程正時，這兩個旋轉(zhuǎn)的另部件都能達(dá)到很明顯的高運(yùn)轉(zhuǎn)速度，這個速度至今對采用傳統(tǒng)的往復(fù)運(yùn)動式的閥門的裝置遣豢傷家櫚摹
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)閥內(nèi)燃機(jī)，其特征在于包括--一個曲軸箱(2)，它提供至少一個從曲軸(5)所處的滑油腔(4)延伸出的膛孔(3)，而曲軸(5)穿過此滑油腔(4)并由曲軸箱(2)的壁(6)所支撐，且被安排為與膛孔(3)的軸線成直角，其中包圍著膛孔(3)的壁(6)上設(shè)置至少一套第一組同軸的園柱形孔(7)，它座落在膛孔(3)的離滑油腔(4)最遠(yuǎn)的一端，并且它的軸線被安排為平行于曲軸(5)的軸線；--至少一個園柱形缸筒(8)，被可滑動地裝入曲軸箱的每個膛孔(3)內(nèi)，缸筒(8)的離滑油腔(4)最遠(yuǎn)的一端與氣缸蓋(10)結(jié)合為一體，缸蓋上呈現(xiàn)出至少一組橫向安置的第二組同軸的孔(11)，在直徑上大體上與曲軸箱(2)上的第一組同軸的孔(7)相同，當(dāng)缸筒(8)裝入曲軸箱(2)的各自的膛孔(3)時這組孔(11)便與第一組孔(7)一起組成至少一個平行于曲軸的軸線延伸的連續(xù)的孔洞；其特征還在于，每一個缸筒(8)提供了一個一端敞開通向曲軸滑油腔(4)的軸孔(14)，它可滑動地并且能封嚴(yán)地容納一個相應(yīng)的與曲軸機(jī)械相連接的活塞(9)，并與活塞一起共同形成一個相應(yīng)的燃燒室(21)，每一個第二組孔(11)通過相應(yīng)的氣門口(12，13)與各自的燃燒室(21)相連接，且與在氣缸蓋(10)內(nèi)形成的并通向它外面的一個或多個進(jìn)氣管道和/或排氣管道(15)相連接，氣缸蓋至少提供一個從外壁延伸到各自的燃燒室(21)的孔(18)，用以安裝把可燃的混合物噴射入各自的燃燒室(21)或?qū)⑵潼c燃的裝置；--至少一個園柱體的閥門另件或旋轉(zhuǎn)體(19)，被可旋轉(zhuǎn)地裝在曲軸箱(2)上和氣缸蓋(10)上的第一組和第二組孔(7，11)之內(nèi)，并且提供了把曲軸箱與氣缸蓋彼此裝配在一起的手段，它與曲軸(5)機(jī)械上相連接，它又提供了被設(shè)計成與進(jìn)氣口和排氣口(12，13)周期地相疊合的橫向通氣孔(20)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的旋轉(zhuǎn)閥發(fā)動機(jī)，包括一個具體實施為一個或多個標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的彼此可連接的單元(22)的曲軸箱(2)，每一個可提供至少一個從至少一個相應(yīng)的滑油腔(4)延伸的膛孔(3)，并且提供至少兩個與其成直角安排的同軸園柱形孔(7)，曲軸(5)在滑油腔(4)中穿過，并被每個標(biāo)準(zhǔn)化單元(22)的壁(6)所支撐，而占據(jù)著相應(yīng)的滑油腔(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的旋轉(zhuǎn)閥發(fā)動機(jī)，包括一組第一組和第二組孔(7，11)和僅一個旋轉(zhuǎn)體(19)，其特征在于旋轉(zhuǎn)體(19)中橫向通氣孔(20)與氣缸蓋(10)中的氣門口(12，13)徑向地相疊合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的旋轉(zhuǎn)閥發(fā)動機(jī)，其特征在于與單個缸筒(8)相連系的氣缸蓋(10)上設(shè)有至少一個內(nèi)部通道(17)同相鄰的氣缸蓋(10)的通道或通道組相連接，通過這個通道一股液體冷卻劑流被導(dǎo)引流過。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的旋轉(zhuǎn)閥發(fā)動機(jī)，其特征在于每個缸筒(8)與曲軸箱(2)上的相應(yīng)部分結(jié)合組成一個夾套(23)，通過它一股液體冷卻劑被導(dǎo)引流過。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的旋轉(zhuǎn)閥發(fā)動機(jī)，其特征在于所述的閥門旋轉(zhuǎn)體(19)中設(shè)有至少一個通道(24)，一股液體冷卻劑流被導(dǎo)引流過該通道。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的旋轉(zhuǎn)閥發(fā)動機(jī)，其特征在于所述的閥門旋轉(zhuǎn)體(19)用正時皮帶(26)在機(jī)械上與曲軸(5)相連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的旋轉(zhuǎn)閥發(fā)動機(jī)，其特征在于所述的閥門旋轉(zhuǎn)體(19)在機(jī)械上用鏈條驅(qū)動的方法與曲軸(5)相連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的旋轉(zhuǎn)閥發(fā)動機(jī)，其特征在于所述的閥門旋轉(zhuǎn)體(19)在機(jī)械上用一組齒輪系的方法與曲軸 )相連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的旋轉(zhuǎn)閥發(fā)動機(jī)，其特征在于與所述的園柱形缸筒部分(8)相連的所述的氣缸蓋(10)和/或所述的曲軸箱(2)都在外部裝設(shè)有散熱片。
全文摘要
本發(fā)明包括三個基本部分，其中一個是曲軸箱(2)；還有至少一個標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的缸筒和一氣缸蓋鑄件(8，10)，它的缸筒部分可滑動地裝在由曲軸箱(2)所提供的各彎的膛孔(3)內(nèi)，并達(dá)到流體封嚴(yán)要求，一個圓柱形零件(19)自由地并可旋轉(zhuǎn)地裝入一個由曲軸箱(2)的壁(6)上的和在每個標(biāo)準(zhǔn)化的氣缸蓋(10)上的相似的孔洞所形成的通孔之中，以這樣的方式，它又起了一個象銷釘一樣把各標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的零部件組在一起的作用。
文檔編號G02B6/38GK1038524SQ89100329
公開日1990年1月3日 申請日期1989年1月18日 優(yōu)先權(quán)日1988年4月20日
發(fā)明者比茨卡拉·馬可 申請人:杜貝有限公司