本發明涉及內燃機氣門技術領域，尤其涉及一種低能耗的內燃機旋轉氣門。
背景技術：
氣門的作用是專門負責向發動機內輸入空氣并排出燃燒后的廢氣。從發動機結構上，分為進氣門和排氣門。進氣門的作用是將空氣吸入發動機內，與燃料混合燃燒；排氣門的作用是將燃燒后的廢氣排出并散熱。
傳統內燃機的進氣和排氣是靠傘形氣門完成的，驅動傘形氣門需要的機械能占總機械損失的30％。氣門的閉合是通過彈簧力實現的，為了防止傘形氣門漏氣，必須用較大的彈簧力使傘形氣門與氣口緊密接觸，氣門的開啟是通過凸輪克服彈簧力使傘形氣門與氣口分開。尤其是在五氣門四缸汽油發動機中，20個氣門開啟和閉合氣要消耗的機械能是相當可觀的，約占機械輸出能量的百分之十。尤其在低轉速時，潤滑處在臨界狀態，摩擦損失所占比例會明顯增加，而且作用于氣門上的負荷主要由彈簧力引起，綜合到發動機輸出軸上的阻力矩此時最明顯，占總能量的14％左右。
技術實現要素：
本發明的目的是為了解決傳統內燃機進排氣動作消耗機械能多的問題，而提出的一種低能耗的內燃機旋轉氣門。
為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：
一種低能耗的內燃機旋轉氣門，包括第一門體、第二門體、驅動機構和控制機構，所述第一門體位于第二門體的頂端，第一門體和第二門體均為空腔結構，且兩個空腔連通，所述第一門體和第二門體的兩側均設有螺紋孔，第一門體的頂端設有螺栓，所述螺栓通過第一門體延伸至第二門體內，且螺栓與螺紋孔相配合，所述第一門體的頂端還分別連接有進氣管和排氣管，所述進氣管和排氣管均與第一門體和第二門體內的空腔連通，所述第一門體的一側還分別設有旋轉進氣閥門開口和旋轉排氣閥門開口，所述旋轉進氣閥門開口和旋轉排氣閥門開口內均設有O型密封圈，所述驅動機構的輸出軸與第二門體連接，所述驅動機構與控制機構的輸出端連接。
優選的，所述第一門體靠近旋轉進氣閥門開口和旋轉排氣閥門開口的一側內壁上設有兩個卡槽，所述卡槽為圓形結構，且O型密封圈設置于卡槽內。
優選的，所述控制機構為PLC可編程邏輯控制器。
優選的，所述驅動機構包括矢量控制型驅動電機，且驅動電機為步進電機或伺服電機。
本發明的有益效果是：通過矢量控制型電動機帶動氣門旋轉，實現氣通量可調和氣門開閉動作，方便根據轉速的不同進行自由調節，提高工作效率；利用O型密封圈和該旋轉氣門的自身結構完成密封效果，有利于抵抗爆燃瞬時巨大的壓力，不需要克服額外的彈簧壓力，有效降低了氣門開啟和閉合動作所消耗的能量。本發明設計布局合理，實現氣通量可調和氣門開閉動作，同時有效降低了氣門開啟和閉合動作所消耗的能量。
附圖說明
圖1為本發明提出的一種低能耗的內燃機旋轉氣門的結構示意圖。
圖中：1第一門體、2旋轉進氣閥門開口、3第二門體、4進氣管、5排氣管、6O型密封圈、7旋轉排氣閥門開口、8螺紋孔、9螺栓。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。
參照圖1，一種低能耗的內燃機旋轉氣門，包括第一門體1、第二門體3、驅動機構和控制機構，第一門體1位于第二門體3的頂端，第一門體1和第二門體3均為空腔結構，且兩個空腔連通，第一門體1和第二門體3的兩側均設有螺紋孔8，第一門體1的頂端設有螺栓9，螺栓9通過第一門體1延伸至第二門體3內，且螺栓9與螺紋孔8相配合，第一門體1的頂端還分別連接有進氣管4和排氣管5，進氣管4和排氣管5均與第一門體1和第二門體3內的空腔連通，第一門體1的一側還分別設有旋轉進氣閥門開口2和旋轉排氣閥門開口7，旋轉進氣閥門開口2和旋轉排氣閥門開口7內均設有O型密封圈6，驅動機構的輸出軸與第二門體3連接，驅動機構與控制機構的輸出端連接。本發明的有益效果是：通過矢量控制型電動機帶動氣門旋轉，實現氣通量可調和氣門開閉動作，方便根據轉速的不同進行自由調節，提高工作效率；利用O型密封圈6和該旋轉氣門的自身結構完成密封效果，有利于抵抗爆燃瞬時巨大的壓力，不需要克服額外的彈簧壓力，有效降低了氣門開啟和閉合動作所消耗的能量。
第一門體1靠近旋轉進氣閥門開口2和旋轉排氣閥門開口7的一側內壁上設有兩個卡槽，卡槽為圓形結構，且O型密封圈6設置于卡槽內，控制機構為PLC可編程邏輯控制器，驅動機構包括矢量控制型驅動電機，且驅動電機為步進電機或伺服電機。本發明的有益效果是：通過矢量控制型電動機帶動氣門旋轉，實現氣通量可調和氣門開閉動作，方便根據轉速的不同進行自由調節，提高工作效率；利用O型密封圈6和該旋轉氣門的自身結構完成密封效果，有利于抵抗爆燃瞬時巨大的壓力，不需要克服額外的彈簧壓力，有效降低了氣門開啟和閉合動作所消耗的能量。
工作原理：旋轉氣門的閥芯轉動是由小型步進電機或伺服電機驅動，由于這種電機是矢量控制型電動機，控制電動機的脈沖由PLC輸出端子Q0.0發出，脈沖頻率目前可達20KHz，如果選擇電動機細分控制脈沖數為10000/r，角度精度目前可以達到360°/10000p＝0.036°/1p，即每個脈沖可以使電動機轉過0.036°。如果開口為90°，0.036°則為此開口的0.036°/90°＝0.0004倍。實際操作中，開口精度要求不必要如此高，可選擇電動機細分控制脈沖數為400/r，在脈沖頻率為20KHz條件下轉速＝20000/400＝50r/s＝3000r/min。由于旋轉氣門閥芯每轉動180°開啟一次，所以3000r/min的旋轉氣門支持6000r/min的內燃機。旋轉氣門何時開啟或關閉，是與主軸當時的角位置、角速度以及扭矩有關。角位置信息的獲取是靠與主軸同軸的旋轉編碼器得到的，它在一周旋轉里，向外發射36000個脈沖，即每個脈沖代表0.1°。角速度是通過計算得到的，即通過計算單位時間里獲得的脈沖數，例如計算機在0.1秒內讀到了100個脈沖，相當1秒內讀到了1000個脈沖即角速度ω＝100°/s。根據同樣的方法也可以得到角加速度，再根據角加速度可以得到輸出扭距和功率。另外通過直線電機對旋轉氣門的閥芯開啟量進行調節，使內燃機根據數學模型進行調節，達到理想運行狀態。在上述硬件建立完成后，根據燃料燃燒理論以及實際運行經驗，在PLC程序中可以很方便地編寫控制程序。例如，主軸轉到什么角度時，使某個驅動旋轉氣門的電動機啟動或停止。在實際調試發動機時，可以在程序中很方便地通過改寫脈沖個數設定值，使其達到最佳控制狀態，對內燃機方便的完成精準控制，達到充分燃燒、降低燃油消耗、環保的目的。
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。