汽油機斜置氣門缸頭及其汽油機的製作方法

2023-05-13 08:16:26 2

專利名稱：汽油機斜置氣門缸頭及其汽油機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種動力機部件及其應用，特別涉及一種汽油機部件及其應用。
背景技術：
汽油機是用汽油作燃料的一種動力機械。由氣缸、曲柄連杆機構、配氣系統、供油系統、潤滑系統和點火系統等部分組成；氣缸頭設置有中有進氣道和排氣道，並與氣缸共同組成燃燒室面，因而，屬於汽油機較為重要的部件。氣門組件是缸頭上的重要部件，用於為燃燒室提供燃氣混合器並排出廢氣。氣門組件的氣門設置於缸頭，用於開啟和關閉進排氣通道與燃燒室之間的聯繫。現有技術中，氣門設置主要考慮缸頭布置的方便，一般垂直於進氣道和排氣道，增大進排氣阻力並影響進排氣效率；從而影響燃燒室內的混合燃氣的充分燃燒，降低汽油機效率，影響排放。因此，需要對汽油機缸頭的氣門組件進行改進，減小進排氣阻力，提高汽油機的運行效率，節約燃料，降低排放；同時，對於缸頭上其他組件的安裝具有較好的適應性。

發明內容
有鑑於此，本發明提供一種汽油機斜置氣門缸頭及其汽油機，減小進排氣阻力，提高汽油機的運行效率，節約燃料，降低排放；同時，對於缸頭上其他組件的安裝具有較好的適應性。本發明的汽油機斜置氣門缸頭，包括缸頭本體和設置於缸頭本體的進氣通道、排氣通道及火花塞安裝孔，缸頭本體外表面設有散熱片，缸頭本體內側形成燃燒室面，所述缸頭本體上與進氣通道對應設有進氣門，與排氣通道對應設有排氣門，所述進氣門由底部至頂部向進氣通道側傾斜，排氣門由底部至頂部向排氣通道側傾斜；所述進氣門軸線和排氣門軸線分別垂直於燃燒室面與其相交點的切面。進一步，所述進氣門的座圈內側端部和排氣門的座圈內側端部與燃燒室面相適形；適形即適應形狀，氣門的座圈內側端部和排氣門的座圈內側端部的端面形狀與燃燒室面形狀相適應，消除臺階，減小對進氣和排氣的幹擾，降低阻力，消除死角和形狀突變，保證混合氣體的充分燃燒，提高汽油機效率。進一步，所述燃燒室面位於進氣門和排氣門之間形成鼻梁區，所述鼻梁區位於燃燒室面的寬度大於8mm;適當增加鼻梁區厚度，增加其抵抗熱變形量的能力，有效改善氣門密封性能，能有效避免氣門出現漏氣現象；同時，避免進排氣之間出現的瞬間幹擾，保證充分燃燒，提高汽油機動力。進一步，所述進氣通道軸線和排氣通道軸線共面；進氣通道軸線和排氣通道軸線處於同一平面，利於氣門以及搖臂的布置。進一步，所述進氣門和排氣門與燃燒室面垂直中心線的夾角分別為22. 5°，所述進氣通道和排氣通道分別由內向外相對於缸頭本體的安裝面向頂部傾斜；進一步減小進排氣門與進排氣通道之間的夾角，減小進排氣阻力，同時，方便進排氣通道的布置。進一步，所述進氣門的座圈外圓和排氣門的座圈外圓與燃燒室面底部邊緣相切； 增大進氣門和排氣門之間的距離，並且均與進排氣流線相適應，使進排氣互不幹擾，保證汽油機的動力性和經濟性。進一步，所述進氣門和排氣門分別設有搖臂，所述缸頭本體上與搖臂對應設置有搖臂座，所述搖臂固定設置有搖臂軸，所述搖臂軸以可繞自身軸線轉動的方式單自由度設置於搖臂座，兩個搖臂軸沿徑向向內相對於缸頭本體安裝面向頂部傾斜設置，所述搖臂軸的傾斜角度與進氣門和排氣門的傾斜角度對應相同；所述搖臂形成以搖臂軸為支點的槓桿結構；傾斜設置的搖臂軸能夠適應於斜置氣門結構且適應於複合球面燃燒室的幾何形狀， 利於保證搖臂帶動氣門動作的協調性和密封性，固定式搖臂在運行過程中，其各個方向的竄動或晃動量小，能有效的降低搖臂的故障率，降低維護成本；適應於進排氣的位置來合理布置搖臂，還利於保證氣門正時，保證配氣相位，從而提高性能和降低排放。進一步，所述搖臂座為向上的開口結構，所述搖臂軸兩端對應穿入搖臂座的開口兩側並以可繞自身軸線轉動的方式配合，所述搖臂位於搖臂座的開口內固定設置於搖臂軸；所述搖臂座開口結構向外的一側為分體式軸承座結構，包括壓蓋和座體，所述壓蓋和座體之間可拆卸式固定連接；採用分體式軸承座結構，利於搖臂軸的安裝，並減小摩擦面積， 增加搖臂運動的靈活性，結構簡單緊湊，節約空間。本發明還公開了一種應用汽油機斜置氣門缸頭的汽油機，所述汽油機斜置氣門缸頭安裝於汽油機。本發明的有益效果本發明的汽油機斜置氣門缸頭及其汽油機，由於氣門斜置，且進氣門軸線和排氣門軸線分別垂直於燃燒室面與其相交點的切面，進排氣門與進排氣氣道之間的夾角比現有結構燃燒室面小，便於組織進氣，提高進氣效率，便於在氣缸內組織進氣滾流和進氣渦流，增加缸內氣流擾動，加快燃燒，提高汽油機功率；進排氣氣門與燃燒室的進排氣方向相適應，利於較大程度的減小阻力，提高汽油機效率，增加汽油機的動力性，使進排氣更順暢，利於提高汽油機功率，降低燃油消耗，降低尾氣排放，保護環境；以最大功率 (轉速3060rpm) 7. 5kff的汽油機為例，功率可提高到8. Okff,排放由8. Og/kff. h降低到6. Og/ kff. h，滿足並超過EPA3階段8g/kW. h的標準；由此可見，本發明的汽油機功率提高和排放降低較為明顯。斜置氣門可以使進排氣通道中間的鼻梁區更寬，利於冷卻，增加抗變形能力，極大的提高了鼻梁區的冷卻效果，減小了缸頭在高溫下的變形，提高了可靠性。本發明的缸頭用於摩託車或普通通用機械，節約能源、降低消耗。


下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述。圖1為本發明的剖面結構示意圖；圖2為本發明立體圖；圖3為搖臂軸與搖臂座的配合截面圖。
具體實施方式
圖1為本發明的剖面結構示意圖，圖2為本發明立體圖，圖3為搖臂軸與搖臂座的配合截面圖，如圖所示本實施例的汽油機斜置氣門缸頭，包括缸頭本體1和設置於缸頭本體1的進氣通道3、排氣通道2及火花塞安裝孔6，缸頭本體1外表面設有散熱片4，缸頭本體1內側形成燃燒室面5，所述缸頭本體1上與進氣通道3對應設有進氣門31，與排氣通道 2對應設有排氣門21，所述進氣門31由底部至頂部向進氣通道3側傾斜，排氣門21由底部至頂部向排氣通道2側傾斜；所述進氣門31軸線和排氣門21軸線分別垂直於燃燒室面5 與其相交點的切面，即進氣門31軸線和排氣門21軸線分別與燃燒室面5相交，該交點的切面，與燃燒室的進排氣方向相適應，減小阻力，增加汽油機的動力性。本實施例中，所述進氣門31的座圈31a內側端部和排氣門21的座圈21a內側端部與燃燒室面相適形；適形即適應形狀，進氣門的座圈內側端部和排氣門的座圈內側端部的端面形狀與燃燒室面形狀相適應，消除臺階，減小對進氣和排氣的幹擾，降低阻力，消除死角和形狀突變，保證混合氣體的充分燃燒，提高汽油機效率。本實施例中，所述燃燒室面5位於進氣門31和排氣門21之間形成鼻梁區，所述鼻梁區位於燃燒室面的寬度L大於8mm ；適當增加鼻梁區厚度，增加其抵抗熱變形量的能力， 有效改善氣門密封性能，能有效避免氣門出現漏氣現象；同時，避免進排氣之間出現的瞬間幹擾，保證充分燃燒，提高汽油機動力；本實施例中，所述進氣通道3軸線和排氣通道2軸線共面；進氣通道軸線和排氣通道軸線處於同一平面，利於氣門以及搖臂的布置。本實施例中，所述進氣門31和排氣門21與燃燒室面5垂直中心線的夾角分別為 22. 5°，所述進氣通道3和排氣通道2分別由內向外相對於缸頭本體1的安裝面向頂部傾斜；進一步減小進排氣門與進排氣通道之間的夾角，減小進排氣阻力，同時，方便進排氣通道的布置。本實施例中，所述進氣門31的座圈31a外圓和排氣門21的座圈21a外圓與燃燒室面5底部邊緣相切；增大進氣門31和排氣門21之間的距離，並且均與進排氣流線相適應， 使進排氣互不幹擾，保證汽油機的動力性和經濟性。本實施例中，所述進氣門31和排氣門21分別設有搖臂，如圖所示進氣門31的搖臂13，排氣門21的搖臂11 ；所述缸頭本體1上與搖臂(搖臂13和搖臂11)對應設置有搖臂座(圖中為搖臂座8和搖臂座12)，所述搖臂(搖臂13和搖臂11)分別固定設置有搖臂軸(搖臂軸9和搖臂軸10)，所述搖臂軸(搖臂軸14和搖臂軸10)以可繞自身軸線轉動的方式單自由度對應設置於搖臂座(搖臂座8和搖臂座12)，兩個搖臂軸(搖臂軸9和搖臂軸10)沿徑向向內相對於缸頭本體安裝面向頂部傾斜設置，徑向是指缸頭本體的徑向；所述搖臂軸(搖臂軸9和搖臂軸10)的傾斜角度與進氣門31和排氣門21的傾斜角度對應相同；所述搖臂(搖臂13和搖臂11)形成以搖臂軸(搖臂軸94和搖臂軸10)為支點的槓桿結構，與搖臂軸一起形成斜置固定式搖臂；傾斜設置的搖臂軸能夠適應於斜置氣門結構且適應於複合球面燃燒室的幾何形狀，利於保證搖臂帶動氣門動作的協調性和密封性，固定式搖臂在運行過程中，其各個方向的竄動或晃動量小，能有效的降低搖臂的故障率，降低維護成本。適應於進排氣的位置來合理布置搖臂，還利於保證氣門正時，保證配氣相位，從而提高性能和降低排放。
本實施例中，所述搖臂座(搖臂座8和搖臂座12)為向上的開口結構，所述搖臂軸 (搖臂軸9和搖臂軸10)兩端對應穿入搖臂座(搖臂座8和搖臂座12)的開口兩側並以可繞自身軸線轉動的方式配合(單自由度配合指的是搖臂軸9和搖臂軸10軸向自由度被限制，可採取在搖臂軸上設置分別靠在搖臂座開口兩側的周肩的結構，還可以是現有技術中任何能夠限制軸向移動且圓周方向可滑動的方式)，所述搖臂(搖臂13和搖臂11)位於搖臂座(搖臂座8和搖臂座12)的開口內固定設置於搖臂軸(搖臂軸9和搖臂軸10)；所述搖臂座(搖臂座8和搖臂座12)開口結構向外的一側為分體式軸承座結構，如圖3所示，搖臂座8的開口結構向外的一側包括壓蓋81a和座體81，所述壓蓋81a和座體81之間可拆卸式固定連接，圖中採用螺釘連接，還可設置用於減小摩擦的軸瓦101 (搖臂座8和搖臂座12 開口結構向內的一側也設置軸瓦)；搖臂座12的開口結構向外的一側與搖臂座8的開口結構向外的一側結構相同；採用分體式軸承座結構，利於搖臂軸的安裝，並減小摩擦面積，增加搖臂運動的靈活性，結構簡單緊湊，節約空間。本發明還公開了一種應用汽油機斜置氣門缸頭的汽油機，汽油機斜置氣門缸頭安裝於汽油機，所述汽油機應用於摩託車或通用機械，通用機械包括泵、風機、壓縮機、減變速機、發電機等等。最後說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。
權利要求
1.一種汽油機斜置氣門缸頭，包括缸頭本體和設置於缸頭本體的進氣通道、排氣通道及火花塞安裝孔，缸頭本體外表面設有散熱片，缸頭本體內側形成燃燒室面，其特徵在於 所述缸頭本體上與進氣通道對應設有進氣門，與排氣通道對應設有排氣門，所述進氣門由底部至頂部向進氣通道側傾斜，排氣門由底部至頂部向排氣通道側傾斜；所述進氣門軸線和排氣門軸線分別垂直於燃燒室面與其相交點的切面。
2.根據權利要求1所述的汽油機斜置氣門缸頭，其特徵在於所述進氣門的座圈內側端部和排氣門的座圈內側端部與燃燒室面相適形。
3.根據權利要求2所述的汽油機斜置氣門缸頭，其特徵在於所述燃燒室面位於進氣門和排氣門之間形成鼻梁區，所述鼻梁區位於燃燒室面的寬度大於8mm。
4.根據權利要求3所述的汽油機斜置氣門缸頭，其特徵在於所述進氣通道軸線和排氣通道軸線共面。
5.根據權利要求4所述的汽油機斜置氣門缸頭，其特徵在於所述進氣門和排氣門與燃燒室面垂直中心線的夾角分別為22. 5°，所述進氣通道和排氣通道分別由內向外相對於缸頭本體的安裝面向頂部傾斜。
6.根據權利要求5所述的汽油機風冷缸頭，其特徵在於所述進氣門的座圈外圓和排氣門的座圈外圓與燃燒室面底部邊緣相切。
7.根據權利要求6所述的汽油機風冷缸頭，其特徵在於所述進氣門和排氣門分別設有搖臂，所述缸頭本體上與搖臂對應設置有搖臂座，所述搖臂固定設置有搖臂軸，所述搖臂軸以可繞自身軸線轉動的方式單自由度設置於搖臂座，兩個搖臂軸沿徑向向內相對於缸頭本體安裝面向頂部傾斜設置，所述搖臂軸的傾斜角度與進氣門和排氣門的傾斜角度對應相同；所述搖臂形成以搖臂軸為支點的槓桿結構。
8.根據權利要求7所述的汽油機風冷缸頭，其特徵在於所述搖臂座為向上的開口結構，所述搖臂軸兩端對應穿入搖臂座的開口兩側並以可繞自身軸線轉動的方式配合，所述搖臂位於搖臂座的開口內固定設置於搖臂軸；所述搖臂座開口結構向外的一側為分體式軸承座結構，包括壓蓋和座體，所述壓蓋和座體之間可拆卸式固定連接。
9.一種應用權利要求1至8任一權利要求所述的汽油機斜置氣門缸頭的應汽油機，其特徵在於汽油機斜置氣門缸頭安裝於汽油機。
全文摘要
本發明公開了一種汽油機斜置氣門缸頭及其汽油機，進氣門由底部至頂部向進氣通道側傾斜，排氣門由底部至頂部向排氣通道側傾斜；本發明便於組織進氣，提高進氣效率，便於在氣缸內組織進氣滾流和進氣渦流，增加缸內氣流擾動，加快燃燒，提高汽油機功率；減小進排氣的阻力，利於提高功率，降低燃油消耗和排放，以最大功率(轉速3060rpm)7.5kW的汽油機為例，功率可提高到8.0kW，排放由8.0g/kW·h降低到6.0g/kW·h，滿足並超過EPA3階段8g/kW·h的標準，利於保護環境；增加抗變形能力，極大的提高了鼻梁區的冷卻效果，減小了缸頭在高溫下的變形，提高了可靠性。
文檔編號F02F1/30GK102305126SQ201110061268
公開日2012年1月4日 申請日期2011年3月14日 優先權日2011年3月14日
發明者劉兵, 謝育明, 陳宏波 申請人:隆鑫通用動力股份有限公司