一种活塞补偿旋转阀进排气发动机 【技术领域】
本发明属于发动机技术领域，具体涉及一种用于摩托车上的活塞补偿旋转阀进排气发动机。
技术背景
传统的发动机都有由摇臂、摇臂轴、气门弹簧和气门等部件组成的配气机构，存在以下不足：
1、工作发动机需利用一部分动力克服气门弹簧的弹力来完成气门的升降，实现配气，使发动机损失功率约15％。
2、产生的往复惯性力大，容易出现凸轮型面脱离反跳现象。
3、发动机的气体压力与热负荷会引起气门座瞬时扭曲变形以及气门颈部和杆部产生弯曲压力，使气门密封性和导热性下降。
4、由于气门弹簧往复惯性力会引起摇臂、凸轮型面、小链条等部件的磨损。
5、配气机构的活动部件较多，发动机噪音大，如气门间隙产生的噪音，各部件配合间隙产生的噪音等。
6、结构复杂，工件多，整机的装配起来比较高。
【发明内容】
本发明的目的就在于针对现有发动机存在的上述不足，提供一种活塞补偿旋转阀进排气发动机，用活塞补偿旋转阀代替原发动机气门升降式配气机构，提高发动机的功率，增加发动机气密性，简化结构，缩小体积，减少磨损，降低噪音。
本发明的技术方案如下：
一种活塞补偿旋转阀进排气发动机，包括传统发动机的汽缸体、曲柄连杆机构、活塞组件和传动机构。本发明的改进点在于：去掉了发动机原来的气门上设有弹性提升机构，补偿活塞从轴内向两侧和下部开有三个通孔，分别与缸头体两侧的进气口、排气口和发动机的燃烧室相通；旋转阀轴横穿过缸头体和补偿活塞前述三孔相交的空间，端部固定链轮，链轮通过小链条与发动机的传动机构相连，旋转阀轴在与前述三孔相交位置对应地圆周上挖有一个通气口，该通气口在旋转阀轴旋转过程中分别导通燃烧室与进气口和排气口。
为防止进气口和排气口的串气，在补偿活塞上部中心还套有一小补偿活塞，小补偿活塞的下端面呈弧形，与旋转阀轴的圆周面紧密结合，小补偿活塞的直径应大于旋转阀轴上的通气口的轴向长度，小补偿活塞上有弹性压紧机构。
本发明的关键是利用旋转阀轴的旋转来实现发动机进排气道的开闭，取代了原有的升降式配气机构。发动机曲轴与旋转阀轴的速比为2∶1。本发明的优点是：
1、克服了常用的气门升降式配气机构发动机结构复杂、惯性力大、整机过高、工件多，加工精度要求高的缺点。
2、增加了发动机的有效功率：原有发动机的功率在配气机构上就要被消耗掉15％左右，本发明的发动机由于采用了旋转阀轴式的配气结构，不消耗发动机动力，所以，发动机的有效使用功率可相应增加15％。
3、密封性、导热性好：克服原有发动机由于气体压力与热负荷引起气门座、气门颈部、杆部弯曲变形，使气门的密封性和导热性下降。
4、噪音减小：因本发动机的配气是靠一根旋转阀轴来完成，大、小补偿活塞都是在弹簧的提升和压紧作用下围绕旋转阀轴在零部件工差范围内做微小动作，是脉动件，所以机械噪音相对来说要小很多。
以下是发动机原有的升降式气门和本发明的旋转阀轴式可变气门的技术参数对比：开降气门可变气门进气门开 上止点前(°)排气门关 下止点后(°)1040 6 44最大开启面积*102(mm2)开启总时间(°) 0.89 230 0.99 230时面值*103(mm2°)有效时面值(mm2°) 120 102 133 99实 早均静态流量系数验 容积效率项 气损失％目 0.85 0.8 0 0.74 0.9 0机械损失％ 100 40
【附图说明】
图1是本发明的总体机构图；
图2是本发明旋转阀轴配气部分的结构图；
图3是本发明旋转阀轴的结构图；
图4是图3的A-A剖面图；
图5是本发明补偿活塞的结构图；
图6是本发明的工作原理图；
图7是本发明的配气相位图。
【具体实施方式】
参见图1，本发动机的结构包括传统发动机的汽缸体、曲柄连杆机构、活塞组件和传动机构。本发动机去掉了原来的气门升降式配气机构，代之以旋转阀轴式配气结构。
旋转阀轴式配气结构的具体结构参见图2、图3、图4和图5，在原安置配气机构的缸头体14内安装一个补偿活塞10，在补偿活塞10上部中心还套有一小补偿活塞9，形成双活塞。补偿活塞10从轴内向两侧和下部开有三个通孔A、B、C，分别与缸头体14两侧的进气口2、排气口13和发动机的燃烧室3相通。旋转阀轴1横穿过缸头体14和补偿活塞10前述三孔相交的空间，同时旋转阀轴1的圆周面与小补偿活塞9的弧形下端面紧密结合。旋转阀轴1伸出于缸头体14外的端部固定有链轮17，链轮19通过小链条20与发动机的传动机构相连。旋转阀轴1在与前述三孔相交位置对应的圆周上挖有一个扇形通气口16，该通气口16在旋转阀轴1旋转过程中分别导通燃烧室3与进气口2和排气口13。通气口16的圆周占有幅度为130°。另外小补偿活塞9的直径大于旋转阀轴1上的通气口的轴向长度L。为了保证发动机工作时燃烧室的密封和防止进气口与排气口的气相窜通，补偿活塞10上设有弹性提升机构，小补偿活塞9上有弹性压紧机构。补偿活塞10上的弹性提升机构由一根杠杆15、两组螺钉和张紧弹簧11组成，杠杆15两端通过一组螺钉17A与缸头体14固定，另一组螺钉17B穿过杠杆15与补偿活塞10连接，并在杠杆15与螺母之间外套张紧弹簧11。小补偿活塞9的弹性压紧机构由张紧弹簧12和螺钉18构成，螺钉18固定在杠杆15上，张紧弹簧12装于螺钉18于小补偿活塞9顶部开出的凹槽之间。这样，补偿活塞10上端的张紧弹簧11通过杠杆15的支撑使补偿活塞10上移达到补偿活塞下缘与旋转阀轴1零间隙配合，产生软摩擦，保证发动机工作时燃烧室密封。同时，小补偿活塞9通过张紧弹簧12和杠杆15的支撑下压，切断进气口2和排气口13。另外，为了防止补偿活塞10的内壁与小补偿活塞9的外圆之间漏气，设置了活塞环8，为了防止燃烧室漏气设置了活塞环5和6，为了防止机油进入进气口和排气口，设置了活塞环7。另外，燃烧室3上部还装有火花塞4。
上述配气结构的工作原理和配气相位入图6和图7所示，压缩冲程为a、作功冲程为b、排气冲程为c、进气冲程为d，我们把压缩冲程活塞上止点的位置定为0°，因为曲轴与旋转阀轴的转速比为2∶1，曲轴从0°运行到180°活塞到下止点，旋转阀轴旋转90°对准排气口。曲轴从180°运行到360°活塞到上止点，旋转阀轴从90°位置运行到180°位置，使排气口与燃烧室顶部口相通后切断。曲轴从360°的位置运行到540°的位置。旋转阀轴从180°运行到270°完成燃烧室顶部口与进气口相通后切断。曲轴从540°的位置运行到720°(即0°)活塞到达上止点完成压缩，旋转阀轴则从270°运行到360°的位置。