發動機及具有該發動機的車輛的製作方法

2023-05-06 15:38:46

專利名稱：發動機及具有該發動機的車輛的製作方法
技術領域：
本發明涉及汽車構造技術領域，尤其是涉及一種發動機及具有該發動機的車輛。
背景技術：
隨著市場對汽油機低油耗要求的提高，當前汽油機缸內滾流越來越高，但是滾流提高之後，若不能採取適當的措施，例如不能在活塞運動至上止點前使滾流破碎，不僅不能降低油耗，反而會因為傳熱損失增加而導致油耗高。除此之外，不能及時使滾流破碎還會造成發動機在高速大負荷時，因火花塞電極附近氣流速度過高而使火花塞點火困難，在發動機處於低速全負荷時會因火焰不均勻而產生不正常燃燒現象，例如爆燃，從而影響了發動機的燃油經濟性和動力性能，限制了發動機性能的提升。現有的燃燒室通過採用擠氣面從而在活塞運動至上止點前破壞滾流，擠氣面多為平面，也有部分採用斜向上的錐面(錐面在氣缸徑向上從外向內是朝向氣缸蓋延伸的)以提高滾流破碎效果，但是這兩種擠氣面結構均不能很好地滿足滾流的破碎要求，在一定程度上影響了發動機的性能，實用性較差。

發明內容
本申請是基於發明人多年的發動機行業經驗和對以下技術問題的發現和認識作出的:現有擠氣面均為平面或者是斜向上延伸的錐面(從外向內朝向氣缸蓋延伸)，採用這兩種擠氣面結構對滾流的破碎效果一般，且行業內普遍認為，採用斜向上的錐面可提高破碎效果，但是發明人通過大量的實驗和研究驚奇地發現，通過將擠氣面設置成斜向下延伸的斜面(從外向內遠離氣缸蓋延伸)，即與現有的錐面的傾斜方向相反，可以獲得更好的滾流破碎效果，提高發 動機的燃油經濟性和動力性。本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在於提出一種發動機，該發動機的擠氣面可以加速滾流的破碎，提高滾流破碎效果，從而發動機的燃油經濟性好。本發明的另一目的在於提出一種車輛，該車輛包括上述的發動機，由此該車輛的燃油經濟性好，發動機的壽命長且維護成本低。根據本發明第一方面實施例的發動機，包括:氣缸體，所述氣缸體內具有氣缸；氣缸蓋，所述氣缸蓋設在所述氣缸體的頂部，所述氣缸蓋的底面構造有位於所述氣缸內的第一進氣側擠氣面，所述第一進氣側擠氣面構造成在所述氣缸的徑向上從內向外朝向所述氣缸蓋延伸的斜面；以及活塞，所述活塞可移動地配合在所述氣缸內，所述活塞的頂面構造有第二進氣側擠氣面，所述第二進氣側擠氣面與所述第一進氣側擠氣面在平行於所述氣缸的中心軸線的方向上對應，且所述第二進氣側擠氣面構造成在所述徑向上從內向外朝向所述氣缸蓋延伸的斜面。根據本發明實施例的發動機，改變了傳統氣缸蓋底部擠氣面的傾斜方向，從而在活塞壓縮至上止點時，可有效降低氣缸內混合氣的流動速度，提高火花塞的點火穩定性，降低因失火造成的HC排放增高或動力性下降，而且點火後火焰傳播更加均勻，可以降低爆燃機率，提高了發動機的動力性能，增加了發動機的使用壽命，降低維護成本。另外，根據本發明實施例的發動機，還可以具有如下附加技術特徵:根據本發明的一個實施例，所述第一進氣側擠氣面與正交於所述氣缸的中心軸線的平面的夾角為:5° -35°，所述第二進氣側擠氣面與正交於所述氣缸的中心軸線的平面的夾角為:5° -35°。根據本發明的一個實施例，所述第一進氣側擠氣面與所述第二進氣側擠氣面平行。根據本發明的一個實施例，所述第一進氣側擠氣面的外邊緣與所述氣缸的內周面的頂部貼合，所述第二進氣側擠氣面的外邊緣與所述氣缸的內周面貼合。根據本發明的一個實施例，所述氣缸蓋的底面還構造有第一排氣側擠氣面，所述活塞的頂面還構造有第二排氣側擠氣面，所述第二排氣側擠氣面與所述第一排氣側擠氣面在平行於所述氣缸的中心軸線的方向上對應，其中所述第一排氣側擠氣面構 造成在所述徑向上從內向外沿遠離所述氣缸蓋的方向延伸的斜面，所述第二排氣側擠氣面構造成在所述徑向上從內向外沿遠離所述氣缸蓋的方向延伸的斜面。根據本發明的一個實施例，所述第一排氣側擠氣面與正交於所述氣缸的中心軸線的平面的夾角為:0° -15°，所述第二排氣側擠氣面與正交於所述氣缸的中心軸線的平面的夾角為:0° -15°。根據本發明的一個實施例，所述第一排氣側擠氣面與所述第二排氣側擠氣面平行。根據本發明的一個實施例，所述第一排氣側擠氣面的外邊緣與所述氣缸的內周面的頂部貼合，所述第二排氣側擠氣面的外邊緣與所述氣缸的內周面貼合。根據本發明的一個實施例，所述氣缸蓋的底面還構造有第一排氣側擠氣面，所述活塞的頂面構造有第二排氣側擠氣面，所述第二排氣側擠氣面與所述第一排氣側擠氣面在平行於所述氣缸的中心軸線的方向上對應，並且所述氣缸的中心軸線分別正交於所述第一排氣側擠氣面與所述第二排氣側擠氣面。根據本發明第二方面實施例的車輛，包括根據本發明上述第一方面實施例中的發動機。本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。


本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:圖1是根據本發明實施例的發動機的局部示意圖，其中示意地示出了氣缸蓋、氣缸體和活塞的頂面；圖2是圖1中的活塞運動至上止點時的示意圖。附圖標記說明:
氣缸體1，氣缸11;氣缸蓋2，第一進氣側擠氣面21，第一排氣側擠氣面22 ；活塞的頂面3，第二進氣側擠氣面31，第二排氣側擠氣面32。
具體實施例方式下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。在本發明的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「長度」、「寬度」、「厚度」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」 「內」、「外」、「順時針」、「逆時針」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述 ，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特徵。在本發明的描述中，「多個」的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」、「固定」等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。在本發明中，除非另有明確的規定和限定，第一特徵在第二特徵之「上」或之「下」可以包括第一和第二特徵直接接觸，也可以包括第一和第二特徵不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特徵接觸。而且，第一特徵在第二特徵「之上」、「上方」和「上面」包括第一特徵在第二特徵正上方和斜上方，或僅僅表示第一特徵水平高度高於第二特徵。第一特徵在第二特徵「之下」、「下方」和「下面」包括第一特徵在第二特徵正下方和斜下方，或僅僅表示第一特徵水平高度小於第二特徵。下面首先參考圖1-圖2描述根據本發明第一方面實施例的發動機。根據本發明一個實施例的發動機，包括氣缸體1、氣缸蓋2和活塞。如圖1和圖2所示，氣缸體I內具有氣缸11，氣缸11可以是一個圓柱形的空間，氣缸11的頂部和底部均敞開，燃燒室由活塞的頂面3與氣缸蓋2的底面之間的空間構成。氣缸蓋2設在氣缸體I的頂部用於密封氣缸11,氣缸蓋2與氣缸體I之間可夾設有氣缸蓋襯墊。氣缸蓋2的底面構造有位於氣缸11內的第一進氣側擠氣面21，第一進氣側擠氣面21構造成在氣缸11的徑向上從內向外朝向氣缸蓋2延伸的斜面，換言之，第一進氣側擠氣面21從外向內是斜向下延伸的。第一進氣側擠氣面21鄰近燃燒室的進氣口設置，第一進氣側擠氣面21用於擠壓氣缸11內的油氣混合物，在活塞壓縮至上止點時，產生的擠流與滾流的方向相反，可大大減弱氣缸11內油氣混合物的流動速度，並將能量轉化為湍流，提高湍流動能，從而油氣混合物燃燒更加快速、徹底，降低排放，同時提高了發動機的燃油經濟性和動力性。活塞可移動地配合在氣缸11內，活塞的頂面3構造有第二進氣側擠氣面31，第二進氣側擠氣面31構造成在所述徑向上從內向外朝向氣缸蓋2延伸的斜面，換言之，第二進氣側擠氣面31與第一進氣側擠氣面21的傾斜方向是大致相同的。並且，第二進氣側擠氣面31與第一進氣側擠氣面21在平行於氣缸11的中心軸線的方向上對應。這裡，「對應」應當作廣義理解，例如，優選地，第二進氣側擠氣面31與第一進氣側擠氣面21在平行於氣缸11的中心軸線的方向上正對。當然，可選地，第二進氣側擠氣面31與第一進氣側擠氣面21在平行於氣缸11的中心軸線的方向上也可錯開一定的角度，即並非完全上下正對。第二進氣側擠氣面31配合第一進氣側擠氣面21共同擠壓氣缸11內的油氣混合物，從而進一步提高混合氣瑞流動能，使燃燒更充分。根據本發明實施例的發動機，改變了傳統氣缸蓋2底部擠氣面的傾斜方向，從而在活塞壓縮至上止點時，可有效降低氣缸11內混合氣的流動速度，提高火花塞的點火穩定性，降低因失火造成的HC排放增高或動力性下降，而且點火後火焰傳播更加均勻，可以降低爆燃機率，提高了發動機的動力性能，增加了發動機的使用壽命，降低維護成本。根據本發·明的一些實施例，第一進氣側擠氣面21與正交於氣缸11的中心軸線的平面的夾角為5° -35°，換言之，第一進氣側擠氣面21與氣缸11的一橫截面的夾角為5。-35°。同樣，第二進氣側擠氣面31與正交於氣缸11的中心軸線的平面的夾角為5° -35° ,換言之,第二進氣側擠氣面31與氣缸11的一橫截面的夾角為5° -35°。由此，第一進氣側擠氣面21與第二進氣側擠氣面31對混合氣滾流破碎效果良好，可以有效減弱混合氣的流動速度，提高了燃燒效率。優選地，第一進氣側擠氣面21與正交於氣缸11的中心軸線的平面的夾角為5° -25°，第二進氣側擠氣面31與正交於氣缸11的中心軸線的平面的夾角為5° -25°。由此，第一進氣側擠氣面21與第二進氣側擠氣面31對混合氣滾流破碎效果進一步提高，更好地減弱了混合氣的流動速度，大大提高了燃燒效率。根據本發明的一個優選實施例，第一進氣側擠氣面21與第二進氣側擠氣面31平行，由此，加速滾流的破碎。在該實施例中，第一進氣側擠氣面21與正交於氣缸11的中心軸線的平面的夾角可為15°。如圖1和圖2所示，第一進氣側擠氣面21的外邊緣與氣缸11的內周面的頂部貼合，第二進氣側擠氣面31的外邊緣與氣缸11的內周面貼合。根據本發明的一些優選實施例，氣缸蓋2的底面還構造有第一排氣側擠氣面22，第一排氣側擠氣面22鄰近燃燒室的排氣口，活塞的頂面3還構造有第二排氣側擠氣面32，第二排氣側擠氣面32與第一排氣側擠氣面22在平行於氣缸11的中心軸線的方向上對應。這裡，「對應」應當作廣義理解，例如，優選地，第二排氣側擠氣面32與第一排氣側擠氣面22在平行於氣缸11的中心軸線的方向上正對。當然，可選地，第二排氣側擠氣面32與第一排氣側擠氣面22在平行於氣缸11的中心軸線的方向上也可錯開一定的角度，即並非完全上下正對。其中，第一排氣側擠氣面22構造成在所述徑向上從內向外沿遠離氣缸蓋2的方向延伸的斜面，同樣，第二排氣側擠氣面32構造成在所述徑向上從內向外沿遠離氣缸蓋2的方向延伸的斜面。由此，第一排氣側擠氣面22和第二排氣側擠氣面32採用這種設計可以更進一步增加滾流的破碎效果，提高混合氣的湍流動能，使燃燒更加充分、快速，增加發動機的動力性和燃油經濟性。根據本發明的一些實施例中，第一排氣側擠氣面22與正交於氣缸11的中心軸線的平面的夾角為0° -15°，換言之，第一排氣側擠氣面22與氣缸11的一橫截面的夾角為O。-15°。同樣，第二排氣側擠氣面32與正交於氣缸11的中心軸線的平面的夾角為0° -15°，換言之，第二排氣側擠氣面32與氣缸11的一橫截面的夾角為0° -15°。由此，第一排氣側擠氣面22與第二排氣側擠氣面32對混合氣滾流破碎效果更好，可以大大減弱混合氣的流動速度，提高了燃燒效率。優選地，第一排氣側擠氣面22與第二排氣側擠氣面32平行，由此，加速滾流的破碎。如圖1和圖2所示，第一排氣側擠氣面22的外邊緣與氣缸11的內周面的頂部貼合，第二排氣側擠氣面32的外邊緣與氣缸11的內周面貼合。當然，本發明並不限於此，根據本發明的另一些實施例，如圖1和圖2所示，氣缸蓋2的底面還構造有第一排氣側擠氣面22，活塞的頂面3構造有第二排氣側擠氣面32，第二排氣側擠氣面32與第一排氣側擠氣面22在平行於氣缸11的中心軸線的方向上對應，並且氣缸11的中心軸線分別正交於第一排氣側擠氣面22與第二排氣側擠氣面32，換言之，在該實施例中，若氣缸11的中心軸線沿豎直定向，則第一排氣側擠氣面22與第二排氣側擠氣面32均平行於水平面。需要說明的是，發動機的氣缸的數量一般為多個，例如發動機具有四氣缸、六氣缸、八氣缸、十氣缸、十二氣缸、十六氣缸等，可以理解的是，每個氣缸內均可對應地設置有根據本發明上述實施例中描述的第一進氣側擠氣面21、第二進氣側擠氣面31以及第一排氣側擠氣面22、第二排氣側擠氣面32。另外，還需要說明的是，圖1中的氣流曲線僅是示意性地示出氣缸11內混合氣的大致流動方向，圖2中的氣流曲線僅是示意性地示出擠氣氣流與滾流交互後的混合氣的大致流動方向，從圖2中可以看出，活塞運動至上止點時，滾流破碎效果良好。整體而言，根據本發明一個優選實施例的發動機，可具有如下優點:
I)降低上止點時刻缸內氣流運動的平均速度，提高火花塞點火的穩定性，降低因失火造成的HC排放增高和動力性下降；2)能夠極大地將壓縮過程中缸內規則的滾流運動轉化為可以提高燃燒速率的湍流，從而降低燃油消耗率和原始HC排放；3)能夠降低燃燒過程中的氣流速度，進而能夠使火焰傳播更加均勻，有效降低爆燃傾向，提高發動機的動力性。 下面簡單描述根據本發明第二方面實施例的車輛。根據本發明實施例的車輛，包括根據本發明上述第一方面實施例的發動機。根據本發明實施例的車輛，由於採用上述發動機的緣故，由此提高了車輛的動力性能和燃油經濟性，降低了有害氣體的排放。
需要說明的是，根據本發明實施例的車輛的其它構成例如變速器、制動系統、轉向系統等均已為現有技術，且為本領域的普通技術人員所熟知，對於這些可採用與現有技術完全相同或相近的部件，這裡不再一一詳細說明。在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示意性實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。儘管已經示出和描述了本發明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解:在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的範圍由權利要求及其等同物限定`。
權利要求
1.一種發動機，其特徵在於，包括: 氣缸體，所述氣缸體內具有氣缸； 氣缸蓋，所述氣缸蓋設在所述氣缸體的頂部，所述氣缸蓋的底面構造有位於所述氣缸內的第一進氣側擠氣面，所述第一進氣側擠氣面構造成在所述氣缸的徑向上從內向外朝向所述氣缸蓋延伸的斜面；以及 活塞，所述活塞可移動地配合在所述氣缸內，所述活塞的頂面構造有第二進氣側擠氣面，所述第二進氣側擠氣面與所述第一進氣側擠氣面在平行於所述氣缸的中心軸線的方向上對應，且所述第二進氣側擠氣面構造成在所述徑向上從內向外朝向所述氣缸蓋延伸的斜面。
2.根據權利要求1所述的發動機，其特徵在於，所述第一進氣側擠氣面與正交於所述氣缸的中心軸線的平面的夾角為:5° -35°，所述第二進氣側擠氣面與正交於所述氣缸的中心軸線的平面的夾角為:5。-35°。
3.根據權利要求1所述的發動機，其特徵在於，所述第一進氣側擠氣面與所述第二進氣側擠氣面平行。
4.根據權利要 求1所述的發動機，其特徵在於，所述第一進氣側擠氣面的外邊緣與所述氣缸的內周面的頂部貼合，所述第二進氣側擠氣面的外邊緣與所述氣缸的內周面貼合。
5.根據權利要求1-4中任一項所述的發動機，其特徵在於，所述氣缸蓋的底面還構造有第一排氣側擠氣面，所述活塞的頂面還構造有第二排氣側擠氣面，所述第二排氣側擠氣面與所述第一排氣側擠氣面在平行於所述氣缸的中心軸線的方向上對應， 其中所述第一排氣側擠氣面構造成在所述徑向上從內向外沿遠離所述氣缸蓋的方向延伸的斜面，所述第二排氣側擠氣面構造成在所述徑向上從內向外沿遠離所述氣缸蓋的方向延伸的斜面。
6.根據權利要求5所述的發動機，其特徵在於，所述第一排氣側擠氣面與正交於所述氣缸的中心軸線的平面的夾角為:0° -15°，所述第二排氣側擠氣面與正交於所述氣缸的中心軸線的平面的夾角為:0° -15°。
7.根據權利要求5所述的發動機，其特徵在於，所述第一排氣側擠氣面與所述第二排氣側擠氣面平行。
8.根據權利要求5所述的發動機，其特徵在於，所述第一排氣側擠氣面的外邊緣與所述氣缸的內周面的頂部貼合，所述第二排氣側擠氣面的外邊緣與所述氣缸的內周面貼合。
9.根據權利要求1-4中任一項所述的發動機，其特徵在於，所述氣缸蓋的底面還構造有第一排氣側擠氣面，所述活塞的頂面構造有第二排氣側擠氣面，所述第二排氣側擠氣面與所述第一排氣側擠氣面在平行於所述氣缸的中心軸線的方向上對應，並且所述氣缸的中心軸線分別正交於所述第一排氣側擠氣面與所述第二排氣側擠氣面。
10.一種車輛，其特徵在於，包括根據權利要求1-9中任一項所述的發動機。
全文摘要
本發明公開了一種發動機及具有該發動機的車輛，該發動機包括氣缸體，氣缸體內具有氣缸；氣缸蓋，氣缸蓋設在氣缸體的頂部，氣缸蓋的底面構造有位於氣缸內的第一進氣側擠氣面，第一進氣側擠氣面構造成在氣缸的徑向上從內向外朝向氣缸蓋延伸的斜面；以及活塞，活塞可移動地配合在氣缸內，活塞的頂面構造有第二進氣側擠氣面，第二進氣側擠氣面與第一進氣側擠氣面在平行於氣缸的中心軸線的方向上對應，且第二進氣側擠氣面構造成在徑向上從內向外朝向氣缸蓋延伸的斜面。本發明的發動機的擠氣面可以加速滾流的破碎，提高滾流破碎效果，從而發動機的燃油經濟性好。
文檔編號F02F3/26GK103244304SQ20131020973
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月30日 優先權日2013年5月30日
發明者王宇, 馬興興, 趙雲, 張國文, 潘旭, 王振喜, 張世昌 申請人:長城汽車股份有限公司