一种抗冲击大功率内燃机液压缓冲气门挺柱的制作方法 专利技术说明

发动机及配件附件的制造及其应用技术1.本实用新型涉及内燃机的气门配合传动机构，具体涉及一种可抗冲击的大功率内燃机液压缓冲气门挺柱。背景技术：2.随着内燃机各项性能指标的大幅提升，内燃机燃烧爆压从原来的20bar以下提高到了25-30bar，功率提升近50％，缸内燃烧温度、排气温度等也均有较大幅度提升。加之，内燃机排放双碳要求有计划实施，脱硫油使用强制衔接，对内燃机咽喉进排气门及气门座的冲击力也随之增大，对内燃机的气门、气门座均提出了更高要求。3.内燃机工作原理主要体现为：缸内高压喷油，高压进气，活塞往复运动，压缩空气爆炸燃烧、排气等，所以进排气门一次工作会存在两次冲击磨损。第一次冲击磨损：气门关闭落座时，气门弹簧拉力冲击气门座(气门间隙越大冲击越大)；第二次冲击磨损：燃烧爆炸对气门盘底平面的冲击，其也是造成气门及气门座磨损与烧蚀、损坏最大因素之一。高性能柴油机气门盘底平面实际温度约700-800℃，长期处于高温爆炸燃烧、高压气体冲击的工作环境下，气门盘往往会产生变形揉动，机械性能也会出现大幅下降。绝大部分气门及气门座密封面磨损后往往呈椭圆状态，这也说明了气门在燃烧爆炸高压气体冲击以及气门弹簧强力拉动的共同作用下，气门整体向上移动，使气门、气门座在高温、高压冲击下发生摩擦。气门与气门座为匹配摩擦副，这种结构也决定了：哪一方较弱，哪一方的磨损、烧蚀甚至开裂就会更加严重，这种现象严重制约了内燃机性能的进一步提升。大功率内燃机一般都会存在气门破碎、断裂、过快磨损的现象，最终造成缸盖、活塞、增压器等重要零部件严重损坏。气门安全可靠性不高，是目前高性能内燃机发生重大故障的主要原因之一。4.为了进一步提高气门及气门座的安全可靠性及延长使用寿命，全球各大内燃机制造研发企业与各气门专业生产厂合作共同研发提高气门及气门座质量的新材料，以及新材料后处理技术。如全球最大的船用柴油机研发制造企业德国mandiesel&turbo公司，在2015年11月与本技术人合作研发新一代四冲程内燃机气门，来提高安全可靠性并延长使用寿命，取得了一定效果。但是，进一步提升气门材料本身的质量难度很大，成本也较高，特别是耐高温、高强度的气门新材料，往往研发周期也较长。技术实现要素：5.针对上述问题，本实用新型旨在提供一种能够减轻及缓冲内燃机燃烧爆炸时的气门落座冲击力，同时能够适当调节气门开启关闭行程的多功能液压挺柱。6.具体来说，本实用新型提供了一种内燃机液压缓冲气门挺柱，所述气门挺柱包括挺杆本体、位于所述挺杆本体下端的下顶头，以及与所述挺杆本体的上端相连的缓冲机构；所述缓冲机构包括壳体，设置在所述壳体内部的高压储油腔，设置在所述高压储油腔内的缓冲弹簧，位于所述壳体上部的上顶头，设置在所述上顶头内部的低压储油腔以及位于所述上顶头的下部、用于连接所述高压储油腔与低压储油腔的阻尼流量孔。7.较佳地，所述缓冲机构还包括可转动套接在所述壳体外周的螺套。8.较佳地，所述壳体外径设有基准线，所述螺套外周设有数字刻度线；通过所述基准线与数字刻度线设定气门行程限位。9.较佳地，所述上顶头与壳体的内腔以精密动配合的方式连接并留有调节伸缩空间。10.较佳地，所述缓冲弹簧的强度为气门弹簧强度的50～70％。11.有益效果12.本实用新型提出在传统内燃机液压挺柱上增设抗燃烧爆炸冲击及气门落座缓冲功能的结构，利用液体不能压缩、变形的特性，减少气门与气门座之间的冲击力、摩擦力，提高了气门的安全性与可靠性，延长气门与气门座的使用寿命。附图说明13.图1为本实用新型抗冲击大功率内燃机液压缓冲气门挺柱结构示意图。14.图2为本实用新型壳体基准线与螺套刻度线示意图。15.附图标记：1、下顶头；2、挺杆本体；3、壳体；4、高压储油腔；5、弹簧；6、上顶头；7、阻尼流量孔；8、低压储油腔；9、螺套；10、刻度线；11、基准线。具体实施方式16.为了实现本实用新型的技术手段，创新特点，达成的目的与功效易于明白了解，参照说明书附图，并结合下述实施方式进一步说明本实用新型。应理解，下述实施方式及附图仅用于说明本实用新型，而非限制本实用新型。17.内燃机气门及气门座过早损坏的原因主要在于：气门、气门座在高温燃烧下工作，密封面硬度及材料高温性能大幅下降，加上燃烧爆炸、高压气体和高强度弹簧三重作用，气门落座及爆炸冲击力对气门损伤较大。由此可见，有效降低气门落座、燃烧爆炸对气门的冲击是确保气门安全可靠、延长使用寿命的有力保障。18.本实用新型，创造性地提出在传统内燃机液压挺柱上增设抗燃烧爆炸冲击及气门落座缓冲功能的结构，可以较好地减弱气门与气门底座之间的冲击损伤，从而提高气门的安全性与可靠性。19.参见图1，本实用新型所述的抗冲击大功率内燃机液压缓冲气门挺柱，包括挺杆下顶头1，挺杆本体2，缓冲机构壳体3以及螺套9。20.所述挺杆下顶头1位于挺杆最下部，下端与内燃机凸轮轴进排气门顶升机构(图1中未示出)相连接，上端与挺杆本体2相连接。21.挺杆本体2与位于其上部的缓冲机构壳体3相连接，所述壳体3的上部设有液压上顶头6，所述上顶头6与壳体3的内腔以精密动配合的方式连接并留有一定调节伸缩空间，所述上顶头6上端与摇臂调节螺栓球头(未图示)抵接。22.所述壳体3内部设有高压储油腔4，高压储油腔4内设有缓冲弹簧5。所述缓冲弹簧5的强度可以设置为相应匹配使用的气门弹簧强度的60％左右，例如50％～70％，以能够确保气门正常关闭密封为宜。所述上顶头6内上部设有低压储油腔8，上顶头6内下部设有阻尼流量孔7。23.其中，可以根据不同需要、内燃机不同转速、爆炸压力、以及气门弹簧强度等因素综合计算，确定阻尼流量孔7的孔径大小。24.参见图2，所述螺套9可转动地套接在所述壳体3外周，壳体3外径刻有一条基准线，螺套9外径圆周设有数字刻度线。当螺套完全拧紧时，数字刻度线的零位对准所述壳体基准线，此时缓冲机构的缓冲功能关闭，上顶头6下肩夹与壳体3上平面碰到刻度为0(刻度对准基准线)，缓冲弹簧5处于完全压缩状态。25.从工作原理来看。在发动机燃烧爆炸时，20-30bar的高温气体冲击气门盘底面，当凸轮转至有效工作角度时上推挺杆，高压油腔在短时间内产生压力，在弹簧5的共同作用下，推动摇臂打开气门。挺杆上推时，先消除弹簧5设定的行程，再推动摇臂打开气门。在气门打开工作的过程中，高压储油腔4内的储油经阻尼流量孔7缓慢排出至螺套9。低压储油腔8为高压储油腔4储油。气门关闭至最后落座前，由于阻尼流量孔的存在，高压储油腔4内的液压油尚未完全溢出到下至点，在弹簧5和液压油双重作用下，气门会呈现缓慢关闭的状态，从而起到气门落座缓冲无间隙的效果。26.与此同时，由于内燃机凸轮一般有效工作时间较短、空转时间较长。所以，在弹簧推动上顶头作用下，高压储油腔能够获得足够的时间从低压储油腔吸入油，同时消除气门间隙。27.另外，还可以通过壳体3外径的基准线与螺套9外径圆周上设有的数字刻度线设定行程限位。例如，发动机气门间隙是0.7mm，那壳体3顶端平面与上顶头6下肩夹一般距离应大于0.7mm，小于1.5mm，就是说在气阀还没碰到阀座前挺杆顶住摇臂缓慢下降，达到缓冲抗冲击目的。调整时，旋转螺套9，想要的刻度数字对准0位即可。这样内燃机工作时，挺杆一直顶住摇臂，同样摇臂另一端顶住气门，增强气门抗冲击能力，确保气门无间隙密封，但又没有顶开气门。当内燃机燃烧爆炸时，气门盘由于高温机械性能下降，承受不了冲击，气门盘蠕变与气门座产生强力磨擦，这就是气门磨损烧蚀的重要原因。28.本实用新型提供的内燃机挺柱，利用液体不能压缩、变形的特性，减少气门与气门座之间的冲击力、摩擦力，达到了发动机运行安全可靠，延长使用寿命的目的。29.本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，实施例是示范性的，而非限制性的。本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其它实施方式。









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