发动机排气气门组件、参数校核方法及发动机与流程

本发明涉及发动机，尤其涉及发动机排气气门组件、参数校核方法及发动机。

背景技术：

1、采用预混燃烧的发动机点火前缸内混合气已经得到了充分混合，混合气浓度已经满足了混合气着火的浓度条件，点火后火焰面推进速度过快，或者未燃混合气异常，出现多点着火，均会导致缸内混合气集中快速燃烧放热，缸内产生高温高压，这就是预混燃烧模式的发动机最需要控制的爆震或者爆轰。

2、随着节能减排的大力倡导，目前行业内正积极开发氢气发动机技术。氢气发动机能实现零碳排放，并且能更好的利用传统内燃机产业体系，但氢气由于点火能量过低，发动机热负荷的增加或者缸内局部轻微的热点。都使得点燃式氢气发动机容易产生爆震和爆轰，导致发动机爆发压力急速增加并超过了氢气发动机设计爆压值，氢气发动机零部件结构受到被破坏的风险。

3、目前为了控制发动机爆震和爆轰，避免严重的爆轰发生，在发动机机体上采用爆震传感器进行检测，在发动机产生爆震的下一循环通过推迟点火提前角降低爆震倾向，待发动机不爆震时，再慢慢的将点火提前角恢复。但基于爆震传感器爆震信号的策略是在发动机产生爆震后的安全控制方法，除增加整车的成本外，不能对因爆震激发保护策略的工作循环进行保护，若该循环产生爆轰，则发动机零部件结构将受到破坏。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：提供发动机排气气门组件，以解决相关技术中发动机爆震或爆轰时，无法及时保护发动机免受压力急剧增加，超过限值而造成发动机零部件破坏的问题。

2、一方面，本发明提供发动机排气气门组件，该发动机排气气门组件包括：

3、气门，所述气门的气门头用于与气缸相对的面凹设有滑道，所述气门头还设置有泄压通道，所述泄压通道的一端与所述滑道连通，另一端用于与缸盖的排气通道连通，所述气门头还设置有反馈通道，所述反馈通道的一端与所述滑道连通，所述反馈通道的另一端用于与所述气缸连通，所述滑道的出口处的内壁绕其轴线凸设有密封凸环；

4、泄压阀，包括阀芯和弹性件，所述阀芯滑动设置于所述滑道内且位于所述密封凸环远离所述气缸的一侧，所述弹性件设置于所述滑道内且位于所述阀芯远离所述密封凸环的一侧，所述弹性件具有驱动所述阀芯插设于所述密封凸环的运动趋势，所述阀芯插设于所述密封凸环时，以使所述阀芯封闭所述泄压通道的一端，所述反馈通道的一端始终与所述阀芯远离所述气缸一侧的所述滑道连通。

5、作为发动机排气气门组件的优选技术方案，所述阀芯将所述滑道分割成相互密封的第一空腔和第二空腔，所述第一空腔与所述气缸连通，所述第二空腔与所述反馈通道的一端连通。

6、作为发动机排气气门组件的优选技术方案，所述阀芯为球阀或锥阀。

7、作为发动机排气气门组件的优选技术方案，所述弹性件为螺旋弹簧，所述螺旋弹簧的一端与所述阀芯抵接，另一端与所述气门的气门杆抵接。

8、作为发动机排气气门组件的优选技术方案，所述泄压通道设置有多个。

9、作为发动机排气气门组件的优选技术方案，所述密封凸环与所述气门头为一体成型件。

10、作为发动机排气气门组件的优选技术方案，所述密封凸环内径为d0，所述滑道直径为d1，所述阀芯与所述密封凸环抵接时，所述弹性件的压缩量为l0，所述气缸内气压由p0上升△p，推动所述阀芯脱离所述密封凸环，所述密封凸环内径为d0、所述滑道直径为d1和所述弹性件的压缩量为l0满足下述等式：

11、

12、作为发动机排气气门组件的优选技术方案，所述气缸内允许的最大压力为p0+△pm，所述密封凸环至所述泄压通道的距离为lm，在所述阀芯脱离所述密封凸环后，所述阀芯移动距离lm后达到平衡，lm需满足下述等式：

13、

14、另一方面，本发明提供发动机排气气门组件参数校核方法，对上述方案中的发动机排气气门组件进行校核，所述阀芯将所述滑道分割成相互密封的第一空腔和第二空腔，所述第一空腔与所述气缸连通，所述第二空腔与所述反馈通道的一端连通，第二空腔的容积为v0，反馈通道的长度为ln，反馈通道的最小直径为dn；包括如下步骤：

15、s10：所述阀芯从与所述密封凸环抵接的位置移动至使所述泄压通道与所述气缸连通的位置的移动距离为lm，且用时为tm，tm＝f(k，△pm，d1)，可以采用动力学计算软件建立计算模型对tm进行计算；

16、s20：所述阀芯从使所述泄压通道与所述气缸连通的位置移动至与所述密封凸环抵接的位置的移动距离为lm，且用时为tn，tn＝f(dn，ln，v0，△pm)，可以采用流体仿真软件计算得到tn；

17、s30：比较所述tm和所述tn，取最小值ts＝min(tm，tn)，因此压力升高率δ计算如下：

18、

19、s40：若所述δ值在压力升高率的控制范围内，则所述发动机排气气门组件符合设计要求，否，则调节所述发动机排气气门组件的设计参数。

20、再一方面，本发明提供发动机，包括上述任一方案中的发动机排气气门组件，所述发动机排气气门组件设置于所述缸盖。

21、本发明的有益效果为：

22、本发明提供发动机排气气门组件、参数校核方法及发动机，该发动机排气气门组件包括气门和泄压阀，气门的气门头用于与气缸相对的面凹设有滑道，气门头还设置有泄压通道，泄压通道的一端与滑道连通，另一端用于与缸盖的排气通道连通，气门头还设置有反馈通道，反馈通道的一端与滑道连通，反馈通道的另一端用于与气缸连通，滑道的出口处的内壁绕其轴线凸设有密封凸环；泄压阀包括阀芯和弹性件，阀芯滑动设置于滑道内且位于密封凸环远离气缸的一侧，弹性件设置于滑道内且位于阀芯远离密封凸环的一侧，弹性件具有驱动阀芯插设于密封凸环的运动趋势，阀芯插设于密封凸环时，以使阀芯封闭泄压通道的一端，反馈通道的一端始终与阀芯远离气缸一侧的滑道连通。将该发动机排气气门组件装配在发动机的缸盖内时，当发动机未发生爆震或爆轰时，阀芯在弹性件的作用下与气门相对固定，进而与普通气门没有区别。当发动机发生爆震或爆轰时，气缸内的气压快速升高，此时会驱动阀芯向远离密封凸环的方向移动，直至泄压通道与气缸连通，此时，气缸内的气体会通过泄压通道排入缸盖的排气通道内，进而从排气通道排出。此时，气缸内的压力逐渐减小，进而弹性件会驱动阀芯向靠近密封凸环的方向移动，直至阀芯穿设于密封凸环，此时泄压通道和气缸之间封闭，最终实现气缸内气压的正常。在此过程中，反馈通道使得气缸内的气压和阀芯远离密封凸环一侧的滑道内的气压相同，进而避免阀芯受到阀芯远离密封凸环一侧的滑道内的气压的影响。该发动机排气气门组件在发动机爆震或爆轰时，可以及时解决发动机免受压力急剧增加，超过限值而造成发动机零部件破坏的问题。

23、参数校核方法是通过计算设置有该发动机排气气门组件的发动机的压力升高率δ，通过将该压力升高率δ与发动机正常工作时的压力升高率比较，进而判断发动机排气气门组件的设计参数是否需要进行调节。

技术特征：

1.发动机排气气门组件，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的发动机排气气门组件，其特征在于，所述阀芯(21)将所述滑道(111)分割成相互密封的第一空腔和第二空腔，所述第一空腔与所述气缸连通，所述第二空腔与所述反馈通道(113)的一端连通。

3.根据权利要求1所述的发动机排气气门组件，其特征在于，所述阀芯(21)为球阀或锥阀。

4.根据权利要求1所述的发动机排气气门组件，其特征在于，所述弹性件(22)为螺旋弹簧，所述螺旋弹簧的一端与所述阀芯(21)抵接，另一端与所述气门的气门杆(12)抵接。

5.根据权利要求1所述的发动机排气气门组件，其特征在于，所述泄压通道(112)设置有多个。

6.根据权利要求1所述的发动机排气气门组件，其特征在于，所述密封凸环(114)与所述气门头(11)为一体成型件。

7.根据权利要求1所述的发动机排气气门组件，其特征在于，所述密封凸环(114)内径为d0，所述滑道(111)直径为d1，所述阀芯(21)与所述密封凸环(114)抵接时，所述弹性件(22)的压缩量为l0，所述气缸内气压由p0上升△p，推动所述阀芯(21)脱离所述密封凸环(114)，所述密封凸环(114)内径为d0、所述滑道(111)直径为d1和所述弹性件(22)的压缩量为l0满足下述等式：

8.根据权利要求7所述的发动机排气气门组件，其特征在于，所述气缸内允许的最大压力为p0+△pm，所述密封凸环(114)至所述泄压通道(112)的距离为lm，在所述阀芯(21)脱离所述密封凸环(114)后，所述阀芯(21)移动距离lm后达到平衡，lm需满足下述等式：

9.发动机排气气门组件参数校核方法，对上述权利要求8所述的发动机排气气门组件进行校核，其特征在于，所述阀芯(21)将所述滑道(111)分割成相互密封的第一空腔和第二空腔，所述第一空腔与所述气缸连通，所述第二空腔与所述反馈通道(113)的一端连通，所述第二空腔的容积为v0，所述反馈通道(113)的长度为ln，所述反馈通道(113)的最小直径为dn；包括如下步骤：

10.发动机，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的发动机排气气门组件，所述发动机排气气门组件设置于所述缸盖。

技术总结本发明涉及发动机技术领域，具体公开了发动机排气气门组件、参数校核方法及发动机，该发动机排气气门组件包括气门和泄压阀，将该发动机排气气门组件装配在发动机的缸盖内时，当发动机发生爆震或爆轰时，气缸内的气压快速升高，此时会驱动阀芯向远离密封凸环的方向移动，直至泄压通道与气缸连通，此时，气缸内的气体会通过泄压通道排入缸盖的排气通道内，进而从排气通道排出。此时，气缸内的压力逐渐减小，进而弹性件会驱动阀芯向靠近密封凸环的方向移动，直至阀芯穿设于密封凸环，此时泄压通道和气缸之间封闭，最终实现气缸内气压的正常。该组件可以及时解决发动机免受压力急剧增加，超过限值而造成发动机零部件破坏的问题。技术研发人员：李晓娟,袁宝良,徐秀华,曹志成,郑国兵,阮佳晨受保护的技术使用者：一汽解放汽车有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11