气门增程机构及侧置气门发动机的制作方法

本发明涉及一种活塞式航空发动机技术领域，涉及一种适用于侧气门发动机的气门增程机构及侧置气门发动机。

背景技术：

现有技术中，低转速直驱螺旋桨的四冲程活塞式航空发动机中存在的缺点如下：

1、直驱螺旋桨的四冲程活塞式发动机因螺旋桨直径所限转速都比较低，最大转速在每分钟3000转以下，顶置气门的发动机结构复杂，在该转速范围内发挥不出顶置气门发动机适合提高转速来获得更大功率的优势，缸盖因有近排气门、摇臂、凸轮轴和密封油室的存在，所以保证安全性的双点火的火花塞不好灵活布置，因要布置多个零件，所以缸盖上孔比较多，多孔结构导致整体强度下降，被迫加大缸头材料壁厚和尺寸，发动机整体尺寸庞大，重量也随之增加。

2、传统侧气门直驱螺旋桨的四冲程活塞式航空发动机，侧气门的开和闭由凸轮轴径过顶柱直接驱动顶起，采用的都是手工调整气门间隙的顶柱，因间隙的存在所以噪音较大维护频率高等缺点，受凸轮型线所限，升程都比较小，进排气效率受到一定制约，在这种前提下，为了加大进排气效率必须适当增加气门直径，这又导致缸头体积和重量变大，传统侧气门发动机的气门和汽缸中心线以一定角度布置，加工定位难度大，需分开多次用不同卡具装夹来提供不同角度定位，加工步骤繁琐，保证加工精度的同时迫使成本大幅上升。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种不增加气门直径的前提下提高近排气门的升程、增加进排气效率适用于侧气门发动机的气门增程机构及侧置气门发动机。

为达到上述目的，发明一种适用于侧置气门发动机的气门增程机构，包括顶柱、增程摇臂、摇臂轴、气门弹簧、弹簧上座、气门以及气门导管；

所述顶柱设置在发动机曲轴箱内，所述增程摇臂一端与所述摇臂轴旋转连接，所述气门一端与增程摇臂终点驱动连接，所述气门穿设在气门导管中，所述气门弹簧设置在气门导管与弹簧上座圈之间，所述弹簧上座圈固定套设在气门另一端，所述顶柱的作用点设置在所述增程摇臂上，所述顶柱作用点到摇臂轴的距离小于所述增程摇臂终点到所述摇臂轴的距离；所述气门的另一端的端点位于所述增程摇臂绕摇臂轴旋转的圆周线上；

当所述顶柱上升时，顶柱作用在增程摇臂上，所述增程摇臂绕所述摇臂轴旋转，所述增程摇臂旋转一定角度与所述气门一端接触带动气门上座圈并压缩所述气门弹簧，驱动发动机的气门在气门导管内滑动；

当所述顶柱复位时，所述气门弹簧恢复原长，弹簧上座圈带动所述气门在气门导管内移动，发动机的气门恢复原位置，从而使所述增程摇臂绕所述摇臂轴旋转至原位置。

较佳的，所述顶柱为液压顶柱或者所述顶柱为可调节长度的顶柱。

为达到上述目的，本发明一种侧置气门发动机，包括汽缸主体和近排气门；所述近排气门平行设置在所述气缸主体侧面；

所述近排气门包括气门增程机构和气门，所述气门增程机构包括顶柱、增程摇臂、摇臂轴、气门弹簧、弹簧上座圈、气门以及气门导管，所述顶柱滑动设置在曲轴箱主体内；

所述增程摇臂一端与所述摇臂轴旋转连接，所述气门一端与增程摇臂终点驱动连接，所述气门弹簧设置在气门导管与弹簧上座圈之间，所述弹簧上座圈与气门固定连接，所述顶柱的作用点设置在所述增程摇臂上，所述顶柱作用点到摇臂轴的距离小于所述增程摇臂终点到所述摇臂轴的距离；所述气门的另一端点位于所述增程摇臂绕摇臂轴旋转的圆周线上；

当所述顶柱上升时，顶柱作用在增程摇臂上，所述增程摇臂绕所述摇臂轴旋转，所述增程摇臂旋转一定角度与所述气门一端接触带动气门上座圈并压缩所述气门弹簧，驱动发动机的气门在气门导管内滑动；

当所述顶柱复位时，所述气门弹簧恢复原长，弹簧上座圈带动所述气门在气门导管内移动，发动机的气门恢复原位置，从而使所述增程摇臂绕所述摇臂轴旋转至原位置。

较佳的，所述气缸主体包括气缸、气缸盖、火花塞、活塞、连杆、曲轴、曲轴箱、正时齿轮以及凸轮轴；所述气缸盖与所述气缸一端口密封连接，所述火花塞设置在与所述气缸相对应设置的气缸盖上，所述活塞滑动设置所述气缸内，所述活塞远离所述火花塞一端与所述连杆传动连接，所述连杆与所述曲轴一端旋转连接，曲轴经轴瓦滑配安装在曲轴箱内，所述曲轴另一端与所述正时齿轮的小齿轮同轴传动连接，所述凸轮轴滑配安装在曲轴箱的瓦槽内，所述正时齿轮的大齿轮与所述凸轮轴传动连接；所述曲轴箱上设置有导孔，所述顶柱穿设在所述导孔内，所述顶柱另一端位于所述凸轮轴的凸轮旋转周线内；

当所述火花塞放电点燃混合气时，所述活塞推动所述连杆运动，带动所述曲轴旋转，从而带动所述正时齿轮的小齿轮转动，小齿轮驱动正时齿轮的大齿轮，大齿轮转动带动所述凸轮轴转动，所述凸轮轴上的凸轮转动时推动所述顶柱上升，所述顶柱作用在增程摇臂上，所述增程摇臂绕所述摇臂轴旋转，所述增程摇臂旋转一定角度与所述气门一端接触带动气门弹簧上座圈并压缩所述气门弹簧，驱动发动机的气门在气门导管内滑动；

当所述活塞往复位移动时，所述曲轴、正时齿轮以及凸轮轴在惯性力作用下转动，所述顶柱复位，所述气门弹簧恢复原长将所述弹簧上座圈和气门在气门导管内滑动推回至原位置，所述增程摇臂绕所述摇臂轴旋转至原位置。

较佳的，所述立柱为液压顶柱或者所述顶柱为可调节长度的顶柱。

较佳的，所述气门中心线和汽缸中心线平行设置。

较佳的，所述曲轴输出端传动连接有螺旋桨。

本发明能在不增加气门直径的前提下提高近排气门的升程，增加进排气效率，提高发动机功率，减小配气机构噪音，减轻配气机构重量减少惯性和机械能损失，缩小发动机体积，降低加工难度和成本。

附图说明

图1是本发明气门增程机构以及侧置气门发动机的结构示意图；

图2是本发明侧置气门发动机剖面结构示意图；

图中1为火花塞，2为气缸盖，3为气缸，4为活塞，5为连杆，6为曲轴，7为曲轴箱，8为正时齿轮，9为凸轮轴，10为顶柱，11为增程摇臂，12为摇臂轴，13为弹簧上座圈，14为气门弹簧，15为气门导管，16为气门。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明做进一步的描述。

实施例1

如图1所示，本实施例一种适用于侧置气门发动机的气门增程机构，包括顶柱10、增程摇臂11、摇臂轴12、气门弹簧14、弹簧上座圈13、气门16、气门导管15；

所述顶柱10设置在发动机曲轴箱内，所述增程摇臂11一端与所述摇臂轴12旋转连接，所述气门16一端与增程摇臂11终点驱动连接，所述气门16穿设在气门导管15中，所述气门弹簧14设置在气门导管15与弹簧上座圈13之间，所述弹簧上座圈13固定套设在气门16另一端，所述顶柱10的作用点设置在所述增程摇臂11上，所述顶柱10作用点到摇臂轴12的距离小于所述增程摇臂11终点到所述摇臂轴12的距离；所述气门16的另一端的端点位于所述增程摇臂11绕摇臂轴12旋转的圆周线上；

当所述顶柱10上升时，顶柱10作用在增程摇臂11上，所述增程摇臂11绕所述摇臂轴12旋转，所述增程摇臂11旋转一定角度与所述气门16一端接触带动气门16弹簧上座圈13并压缩所述气门弹簧14，驱动发动机的气门16在气门导管15内滑动；

当所述顶柱10复位时，所述气门弹簧14恢复原长，弹簧上座圈13带动所述气门16在气门导管15内移动，发动机的气门16恢复原位置，从而使所述增程摇臂11绕所述摇臂轴12旋转至原位置。

所述顶柱10为液压顶柱10或者所述顶柱10为可调节长度的顶柱10；

采用液压顶柱10可以自动调整配气机构零件的间隙，消除配气机构噪音；

本实施例通过设计增程摇臂11，在不增加发动机的气门16直径的情况下增加气门升程提高进排气量，气门16小重量轻可以进一步减少惯性和机械能损失。

实施例2

如图1所示，本实施例一种侧置气门发动机，其特征在于：包括汽缸主体和近排气门；所述近排气门平行设置在所述气缸主体侧面；

如图2所示，近排气门平行布置在发动机的气缸主体侧面，发动机整体宽度尺寸和体积可以大大缩小，重量更轻，可减小飞机或发动机的迎风面面积，进一步减小飞行中的气动阻力，飞机宽度的设计更加灵活；

所述近排气门包括气门增程机构和气门16，所述气门增程机构包括顶柱10、增程摇臂11、摇臂轴12、气门弹簧14、弹簧上座圈13、气门16以及气门导管15，所述顶柱10滑动设置在曲轴箱主体内；

所述增程摇臂11一端与所述摇臂轴12旋转连接，所述气门16穿设在气门导管15内，所述气门弹簧14设置在气门导管15与弹簧上座圈13之间，所述弹簧上座圈13固定套设在气门16靠近增程摇臂11一端，所述顶柱10的作用点设置在所述增程摇臂11上，所述顶柱10作用点到摇臂轴12的距离小于所述增程摇臂11终点到所述摇臂轴12的距离；所述气门16的一端点位于所述增程摇臂11绕摇臂轴12旋转的圆周线上，所述气门16端点与增程摇臂11终点驱动连接；

当所述顶柱10上升时，顶柱10作用在增程摇臂11上，所述增程摇臂11绕所述摇臂轴12旋转，所述增程摇臂11旋转一定角度与所述气门16一端接触带动气门16弹簧上座圈13并压缩所述气门弹簧14，驱动发动机的气门16在气门导管15内滑动；

当所述顶柱10复位时，所述气门弹簧14恢复原长，弹簧上座圈带动所述气门16在气门导管15内移动，发动机的气门16恢复原位置，从而使所述增程摇臂11绕所述摇臂轴12旋转至原位置。

本实施例能在不增加气门直径的前提下提高近排气门的升程，增加进排气效率，提高发动机功率，减小配气机构噪音，减轻配气机构重量减少惯性和机械能损失，缩小发动机体积，降低加工难度和成本。

实施例3

基于实施例2，本实施例所述气缸主体包括气缸3、气缸盖2、火花塞1、活塞4、连杆5、曲轴6、曲轴箱7、正时齿轮8以及凸轮轴9；所述气缸盖2与所述气缸3一端口密封连接，所述火花塞1设置在与所述气缸3相对应设置的气缸盖2上，所述活塞4滑动设置所述气缸3内，所述活塞4远离所述火花塞1一端与所述连杆5传动连接，所述连杆5与所述曲轴6一端旋转连接，曲轴6经轴瓦滑配安装在曲轴箱7内，所述曲轴6另一端与正时齿轮8的小齿轮同轴传动连接，所述凸轮轴9滑配安装在曲轴箱7的瓦槽内，正时齿轮8的大齿轮与所述凸轮轴9传动连接；所述曲轴箱7上设置有导孔，所述顶柱10穿设在所述导孔内，所述顶柱10另一端位于所述凸轮轴9的凸轮旋转周线内；

当所述火花塞1放电点燃混合气时，所述活塞4推动所述连杆5运动，带动所述曲轴6旋转，从而带动所述正时齿轮8的小齿轮转动，小齿轮驱动正时齿轮8的大齿轮，大齿轮8转动带动所述凸轮轴9转动，所述凸轮轴9上的凸轮转动时推动所述立柱10上升，所述顶柱10作用在增程摇臂11上，所述增程摇臂11绕所述摇臂轴12旋转，所述增程摇臂11旋转一定角度与所述气门16一端接触带动气门16弹簧上座圈13并压缩所述气门弹簧14，驱动发动机的气门16在气门导管15内滑动；

当所述活塞4往复位移动时，所述曲轴6、正时齿轮8以及凸轮轴9在惯性力作用下转动，所述顶柱10复位，所述气门弹簧14恢复原长将所述弹簧上座圈13和气门16在气门导管15内滑动推回至原位置，所述增程摇臂11绕所述摇臂轴12旋转至原位置。

本实施例在气门弹簧14的反作用力和凸轮轴9的转动相互作用下增程摇臂11实现周期性来回摆动，以摇臂轴12为圆心摆动的过程中，离摇臂轴12圆心远端的半径位置经过的距离长，靠近摇臂轴12圆心的半径位置经过的距离短，顶柱10的作用点比较靠近摇臂轴12圆心一端，通过作用点的差距实现增加气门升程的目的；通过增程摇臂11间接驱动气门16的设计可以比传统侧置气门航空发动机增加50％以上的气门升程。

实施例4

基于实施例3，本实施例所述立柱10为液压顶柱或者所述顶柱10为可调节长度的顶柱；

本实施例采用液压顶柱或者所述顶柱为可调节长度的顶柱可以自动调整配气机构零件的间隙，消除配气机构噪音；

其中一种优选方式，所述气门16中心线和汽缸3中心线平行设置；

本实施例气门16中心线和汽缸3中心线完全平行，加工制造时可以在一次装卡中完成缸体和气门导管15和气门座圈的精加工步骤，减少了装卡次数和制造成本提高了整体精度；

其中一种优选方式，所述曲轴6输出端传动连接有螺旋桨；

本实施例旋转的螺旋桨可以充当飞轮储能作用，不需要单独配置飞轮机构，进一步减轻了整机重量，同时可降低发动机的怠速转速更加省油环保。

以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。