一种燃气发动机配气机构及燃气发动机的制作方法

本发明涉及发动机，具体涉及一种燃气发动机配气机构及燃气发动机。

背景技术：

1、这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

2、由于燃气发动机的响应性要比柴油机更慢，在气体机钻井、船用等用途，燃气发动机需要在低负荷工况运行较长时间，此时电控燃气机进气管路上执行器开度较小，执行器之后进气管压力较低，通常会达到-50kpa以上的负压，并且波动较大，这时就会出现从进气阀密封处抽机油进进气管的现象。如果长期处于这个阶段，可能出现大量的机油从进气门的气阀密封处抽油进入气缸和排气管，从而在缸内和排气门进气侧产生异常积碳，对配气系统气门和座圈的危害极大。

3、发动机的进排气主要由气门的开闭来完成，气门设计的好坏直接影响到发动机的性能，而燃气发动机气门处热负荷高，工作环境恶劣，在低负荷工况运行热效率下降明显，也会使气门下限加快。

4、目前燃气发动机配气机构的凸轮在使用时，由于受凸轮线型的限制，使其工作时充气效率低，一般采用增加重叠角的方式来解决此问题，气门重叠角增加受制于气门与活塞运行时的最小间隙，通常增加这个最小间隙是通过活塞设计避阀坑来实现的，但小发动机因活塞强度方面的问题不适合设计避阀坑。

5、在配气结构组件中，气门能够自动旋转，可使气门均匀受热，减少气门与气门阀座密封面的积碳和磨损，防止漏气、卡死等现象，降低气门偏磨现象发生的概率，可大大提高气门与气门阀座的寿命。使用四槽锁夹的小缸径发动机，气门和锁夹之间有间隙，发动机在高速高负荷工况下运行时，大量的气流可以带动气门自行不规则的转动。但如果该发动机长时间在低速或低负荷的恶劣工况下运行，大大减弱的气流将不能带动气门自行旋转，同时低负荷工况下燃料不完全燃烧产生的积碳，堆积在气门上，使得气门发生漏气，偏磨，卡死等现象。

技术实现思路

1、本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供一种燃气发动机机配气机构，解决了燃气发动机在低负荷工况面临的烧机油、气门异常积碳、气门偏磨、掉块、卡滞、下陷过快等一系列问题，延长了配气机构的使用寿命。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案

3、第一方面，本发明的实施例提供了一种燃气发动机配气机构，包括凸轮、滚轮挺柱、推杆、摇臂组件、气门导管、气门弹簧、气门、气门座圈，所述气门导管顶部和气门之间设有负压气阀密封机构，负压气阀密封机构套在气门外周，包括固定在气门导管顶端的骨架，骨架套在密封件外周，密封件顶部的密封部外周套有压紧弹性件，密封部包括由上至下依次设置的次密封唇、主密封唇，主密封唇上方具有位于次密封唇内部的环形空间。

4、可选的，主密封唇的位置与压紧弹簧的位置相对应。

5、可选的，所述主密封唇截面为朝向内侧方向设置的锥尖型结构，锥尖型结构的尖部设置圆弧面，圆弧面的直径小于气门杆部的直径。

6、进一步的，圆弧面的直径为8.7-8.8mm。

7、可选的，所述主密封唇下方设有支撑唇。

8、可选的，所述气门的杆部与气门弹簧之间设有气门旋转机构以带动气门做单向转动，所述气门旋转机构包括本体，本体与气门的杆部连接，本体顶部的环状弹簧槽内设有螺旋弹簧，螺旋弹簧与环状弹簧槽的槽面接触，螺旋弹簧下方设有平板弹簧，并且与平板弹簧顶部接触，平板弹簧底部与罩壳接触，罩壳套在本体，其底端与气门弹簧顶端连接。

9、可选的，所述凸轮包括基圆部和凸出部，基圆部和凸出部通过连接部连接，连接部平行于基圆部轴线的侧面为内凹面，内凹面的曲率半径为180-220mm。

10、可选的，所述气门包括杆部和垂直固定在杆部底端的盘部，所述盘部外边缘用于与气门座圈接触的表面与垂直于杆部轴线的平面的夹角为25°-35°。

11、可选的，所述盘部的底面设有加厚部，加厚部包括位于盘部中心的第一部分和位于第一部分外周的第二部分，第二部分底面为锥面。

12、可选的，所述气门的杆部采用镀铬或氮化热处理工艺，所述盘部上方的锥面采用对焊合金形成。

13、第二方面，本发明的实施例提供了一种燃气发动机，设置有第一方面所述的燃气发动机配气机构。

14、本发明的有益效果：

15、1.本发明的配气机构，设有负压气阀密封机构，通过压紧弹簧的主密封唇，能够将主密封唇压紧在气门杆部外周，防止机油进入气缸，同时，通过次密封唇的设置，使得主密封唇上方形成环形空间，有效减小负压作用，提高了密封件唇口的抗负压能力，避免了负压工况下发动机机油的大量泄漏，从而解决或部分解决之前钻井用气体发动机普遍存在活塞顶部积碳严重、排气管中有油渍、排气门异常积碳、排气门盘部掉块、排气门杆部异常卡滞、机油耗高等多种发动机的问题。

16、2.本发明的配气机构，设有气门旋转机构，在气门弹簧的作用下，平板弹簧能够对螺旋弹簧施加压力而使得螺旋弹簧变倾斜，从而通过摩擦力将倾斜产生的位移距离传动给罩盖和本体，进而传递给气门，在气门弹簧的循环作用下，带动气门做单向转动，与以往使用的气门弹簧座相比，气门旋转机构的最大特点是：让气门做持续的单向旋转运动。这样大大减少了发动机运转时在阀座、气门杆以及气门导管等部位所产生的积碳现象，大大降低了气门偏磨现象发生的概率，从而对于发动机自身的使用及维修寿命就会大大增加,而且通过气门弹簧的作用带动气门旋转，不受气流大小的影响，适合于低工况下使用。

17、3.本发明的配气机构，凸轮的连接部侧面为内凹面，且内凹面的负曲率半径为180-220mm，可以在活塞不设计避阀坑的前提下，使得气门与活塞运行的最小间隙加大，进气门更早打开，排气门更晚关闭，增加了气门重叠角，提高了发动机的充气效率，使得燃气在气缸内燃烧更加充分，提高了发动机热效率，降低了气门处的热负荷。

18、4.本发明的配气机构，所述气门盘部外边缘用于与气门座圈接触的表面与垂直于杆部轴线的平面的夹角为25°-35°，可以减小气门和气门座接触时的摩擦力，增加耐磨性，同时气门盘部中心加厚部设置，使得气门盘部形成蘑菇形状，可以有效在材料、质量不变的情况下达到提高气门高温耐磨性能的目的，同时气门锥面采用堆焊合金形成，可有效减低气门锥面磨损，杆部采用镀铬或氮化热处理工艺，可以有效降低气门卡滞的风险。

19、5.本发明的配气机构，从凸轮形状设计，气阀密封的机构改进，气门阀面的结构优化，气门盘部、杆部的热处理加工工艺，增加气门旋转机构等方面进行优化，结合使用，形成一套整体解决方案，延长气门等配气机构零部件寿命3倍以上。

技术特征：

1.一种燃气发动机配气机构，包括凸轮、滚轮挺柱、推杆、摇臂组件、气门导管、气门弹簧、气门、气门座圈，其特征在于，所述气门导管顶部和气门之间设有负压气阀密封机构，负压气阀密封机构套在气门外周，包括固定在气门导管顶端的骨架，骨架套在密封件外周，密封件顶部的密封部外周套有压紧弹性件，密封部包括由上至下依次设置的次密封唇、主密封唇，主密封唇上方具有位于次密封唇内部的环形空间。

2.如权利要求1所述的一种燃气发动机配气机构，其特征在于，主密封唇的位置与压紧弹簧的位置相对应。

3.如权利要求1所述的一种燃气发动机配气机构，其特征在于，所述主密封唇截面为朝向内侧方向设置的锥尖型结构，锥尖型结构的尖部设置圆弧面，圆弧面的直径小于气门杆部的直径；

4.如权利要求1所述的一种燃气发动机配气机构，其特征在于，所述主密封唇下方设有支撑唇。

5.如权利要求1所述的一种燃气发动机配气机构，其特征在于，所述气门的杆部与气门弹簧之间设有气门旋转机构以带动气门做单向转动，所述气门旋转机构包括本体，本体与气门的杆部连接，本体顶部的环状弹簧槽内设有螺旋弹簧，螺旋弹簧与环状弹簧槽的槽面接触，螺旋弹簧下方设有平板弹簧，并且与平板弹簧顶部接触，平板弹簧底部与罩壳接触，罩壳套在本体，其底端与气门弹簧顶端连接。

6.如权利要求1所述的一种燃气发动机配气机构，其特征在于，所述凸轮包括基圆部和凸出部，基圆部和凸出部通过连接部连接，连接部平行于基圆部轴线的侧面为内凹面，内凹面的曲率半径为180-220mm。

7.如权利要求1所述的一种燃气发动机配气机构，其特征在于，所述气门包括杆部和垂直固定在杆部底端的盘部，所述盘部外边缘用于与气门座圈接触的表面与垂直于杆部轴线的平面的夹角为25°-35°。

8.如权利要求7所述的一种燃气发动机配气机构，其特征在于，所述盘部的底面设有加厚部，加厚部包括位于盘部中心的第一部分和位于第一部分外周的第二部分，第二部分底面为锥面。

9.如权利要求7所述的一种燃气发动机配气机构，其特征在于，所述气门的杆部采用镀铬或氮化热处理工艺，所述盘部上方的锥面采用对焊合金形成。

10.一种燃气发动机，其特征在于，设置有权利要求1-9任一项所述的燃气发动机配气机构。

技术总结本发明涉及一种燃气发动机配气机构及燃气发动机，包括凸轮、滚轮挺柱、推杆、摇臂组件、气门导管、气门弹簧、气门、气门座圈，所述气门导管顶部和气门之间设有负压气阀密封机构，负压气阀密封机构套在气门外周，包括固定在气门导管顶端的骨架，骨架套在密封件外周，密封件顶部的密封部外周套有压紧弹性件，密封部包括由上至下依次设置的次密封唇、主密封唇，主密封唇上方具有位于次密封唇内部的环形空间，本发明的配气机构使用寿命长。技术研发人员：张浩,白莹,孙启超,王文武,李阳,尹建,魏鹏飞,王艳旭,张俊梅,侯可坤受保护的技术使用者：中国石油集团济柴动力有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11