專利名稱：4缸天然氣燃料發(fā)動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及2. 8升的4缸天然氣燃料發(fā)動機。
背景技術(shù)：
汽車發(fā)動機由機體，曲柄連桿機構(gòu)，配氣機構(gòu)，冷卻系，潤滑系，燃料系和點火系等 組成。發(fā)動機的工作過程是利用活塞往復移動來完成一個工作循環(huán)，包括進氣、壓縮、作功、 排氣四個過程?，F(xiàn)有發(fā)動機按燃料分有汽油和柴油發(fā)動機兩種。而隨著社會的進一步發(fā)展， 天然氣相較于汽油、柴油已成為一種安全環(huán)保、質(zhì)優(yōu)價廉的綠色清潔能源。且隨著大氣污染 的日益加劇，石油資源的日漸枯竭，汽油價格的居高不下，成本相對低廉的天然氣作為清潔 替代燃料，日益受到人們的廣泛關(guān)注，然而現(xiàn)有適用于汽油的汽車發(fā)動機若直接使用天然 氣，則存在有以下問題1、改用天然氣后，由于天然氣屬氣態(tài)干燃料，沒有潤滑特性，導致進氣門與氣門口 之間為干摩擦，從而導致發(fā)動機進氣門和氣門口的早期磨損嚴重。2、改用天然氣后，由于天然氣是氣態(tài)燃料，燃料本身在氣缸中占有一定容積比例， 導致吸入氣缸的空氣量減少，充氣效率下降，吸入氣缸的空氣量減少了，與之反應的燃料也 相應減少，因此導致發(fā)動機功率扭矩下降，下降幅度在15%到20%左右。

實用新型內(nèi)容有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種能有效解決上述問題的4缸天然氣燃 料發(fā)動機，本實用新型的發(fā)動機在現(xiàn)有4缸汽油發(fā)動機的基礎(chǔ)上對其結(jié)構(gòu)加經(jīng)改進，使其 適用于天然氣原料。本實用新型中的4缸天然氣燃料發(fā)動機是在發(fā)動機氣缸蓋的進氣門口內(nèi)周緣設(shè) 置一層硬度為HRC43士3、深度為0. 6-1. 5mm淬火層，同時在與所述氣缸蓋進氣門口配合的 進氣門外周緣設(shè)置一層硬度為30-40HRC、深度為0. 8mm的斯特來合金層，所述發(fā)動機的活 塞頂部設(shè)置有深度為2. 95毫米的導流凹坑，該導流凹坑的容積相應為13. 33毫升。所述發(fā)動機氣缸蓋的排氣門口內(nèi)鑲有耐磨耐高溫合金座圈，在與所述氣缸蓋排氣 門口配合的排氣門外周緣設(shè)置一層硬度為30-40HRC、深度為0. 8mm的斯特來合金層。所述進氣門與排氣門的外周緣加工有用于堆焊所述斯特來合金層的凹槽。所述淬火層經(jīng)由高頻淬火頭直接淬火成形。所述斯特來合金層位于所述進氣門或排氣門外周緣的環(huán)形密封帶處。本實用新型中的4缸天然氣燃料發(fā)動機不僅保持了較高的動力性能，功率扭矩 下降幅度基本控制在10%以內(nèi)，而且耐久性能則得到大幅度提高，平均連續(xù)運轉(zhuǎn)壽命超過 6000小時。

圖1是本實用新型中4缸發(fā)動機的主視示意圖；[0013]圖2為本實用新型中發(fā)動機氣缸位于進氣門口處的剖視示意圖；圖3為圖2中A所示部分的放大示意圖；圖4為本實用新型中進氣門或排氣門的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本實用新型中節(jié)溫器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本實用新型中節(jié)溫器的剖視示意圖；圖7為本實用新型中活塞的部分剖視示意圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合附圖對本實用新型中的具體實施例作進一步詳細說明。如圖1所示，本實用新型中的4缸發(fā)動機與現(xiàn)有4缸汽油發(fā)動機的結(jié)構(gòu)及工作原 理相同，由于4缸汽油發(fā)動機是成熟技術(shù)，因此對發(fā)動機的每個部件及工作原理不再詳細 描述，下面僅對針對4缸汽油發(fā)動機所作的改進之處作詳細描述。首先，由于天然氣屬氣態(tài)干燃料，沒有潤滑特性，容易導致氣門與氣門口之間發(fā)生 干摩擦，為此，如圖2和圖3所示，在發(fā)動機氣缸蓋1的進氣門口 2內(nèi)周緣設(shè)置一層硬度為 HRC43士3、深度為0. 6-1. 5mm淬火層3，同時在與氣缸蓋1進氣門口 2配合的進氣門4外周 緣設(shè)置一層硬度為30-40HRC、深度為0. 8mm的斯特來合金層5，如圖4所示。氣缸蓋1的淬 火層3是利用高頻淬火頭對各進氣門2依次進行淬火，淬火層3的金相組織主要是馬氏體。 進氣門4的外周緣即環(huán)形密封帶處先通過機械加工形成凹槽，再在凹槽內(nèi)填入堆焊的斯特 來合金層5，該堆焊的深度為0. 8mm。由于斯特來合金是一種耐高溫、耐磨損的高強材料，堆 焊斯特萊合金后，使得進氣門密封帶的耐磨性能得到大幅提高。同樣，在氣缸蓋1的排氣門的外周緣也與進氣門作同樣處理，以配合發(fā)動機氣缸 蓋排氣門口內(nèi)鑲有的耐磨耐高溫合金座圈。其次，如圖7所示，為保留原有氣缸蓋、缸體和曲軸機加工線不做變動，對各活塞8 的結(jié)構(gòu)進行改進，即將活塞8頂部的導流凹坑9的深度減為2. 95毫米，使導流凹坑9的容 積為13. 33毫升。由于活塞8頂部導流凹坑9的容積減小后，整個燃燒室容積相應減小，壓 縮比由原來的9. 0提高到現(xiàn)在的9. 5?？梢杂行Ы档透挠锰烊粴夂蠊β?、扭矩的下降程度。另外，為了進一步提高功率與扭矩，可以對發(fā)動機的凸輪型線和配氣相位做進一 步優(yōu)化，也就是使進排氣的凸輪夾角由104. 5改為103. 5度，相當于進排氣門開啟重疊角減 小2度曲軸轉(zhuǎn)角。發(fā)動機的定位銷與第一缸排氣凸輪夾角由3. 25度改為4. 83度，相當于 排氣門早開角推遲3. 2度曲軸轉(zhuǎn)角，整個配氣相位也整體推遲3. 2度曲軸轉(zhuǎn)角。配氣相位 調(diào)整后，最大扭矩所對應的轉(zhuǎn)速點向低速方向進一步偏移，使原有汽油機型的中低速的充 氣效率和最大扭矩值得到進一步提高，從而部分抵消汽油改天然氣后因充氣效率降低而導 致的扭矩下降幅度；同時，適當提高發(fā)動機壓縮比，通過提高發(fā)動機燃燒熱效率，全面提升 原有汽油機型的功率、扭矩，從而部分補償因充氣效率下降而帶來的功率、扭矩損失。除上述必要的強化改進外，改用天然氣為原料的發(fā)動機還可以進一步對以下內(nèi)容 進行改進，但由于這些改進都是市場成熟產(chǎn)品，因此僅作簡單說明1、采用白金火花塞，采用白金火花塞后，所需點火電壓降低，但火花卻比普通火花 塞強烈，而且點火性能穩(wěn)定，基本消除了失火現(xiàn)象。2、用復合齒形鏈條取代原有的滾子鏈條，降低了傳動噪音，延長鏈條的使用壽命。[0028]3、發(fā)動機的冷卻系一般由水箱、水泵、散熱器、風扇、節(jié)溫器、水溫表和放水開關(guān)組 成，將節(jié)溫器的節(jié)流孔直徑由原來的27mm增加到33mm，如圖5和圖6所示，從而可以使流量 增大約50%，使發(fā)動機的初開溫度由原來的87°C，降至80°C ；全開溫度由原來的100°C，降 至93°C，冷氣效果得到明顯改善。經(jīng)過上述強化改進，采用天然氣原料后，不僅保持了較高的動力性能，功率扭矩 下降幅度基本控制在10 %以內(nèi)，而且耐久性能則得到大幅度提高，平均連續(xù)運轉(zhuǎn)壽命超過 6000小時。以上所述僅為本實用新型的較佳具體實施例，并非用來局限本實用新型的專利范 圍，凡運用本實用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變化，均同理包含于本實用新型 的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種4缸天然氣燃料發(fā)動機，其特征在于，在發(fā)動機氣缸蓋的進氣門口內(nèi)周緣設(shè)置一層硬度為HRC43±3、深度為0.6 1.5mm淬火層，同時在與所述氣缸蓋進氣門口配合的進氣門外周緣設(shè)置一層硬度為30 40HRC、深度為0.8mm的斯特來合金層，所述發(fā)動機的活塞頂部設(shè)置有深度為2.95毫米的導流凹坑，該導流凹坑的容積相應為13.33毫升。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的4缸天然氣燃料發(fā)動機，其特征在于，所述發(fā)動機氣缸蓋的排 氣門口鑲有耐磨耐高溫合金座圈，在與所述氣缸蓋排氣門口配合的排氣門外周緣設(shè)置一層 硬度為30-40HRC、深度為0. 8mm的斯特來合金層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的4缸天然氣燃料發(fā)動機，其特征在于，所述進氣門與排氣門的 外周緣加工有用于堆焊所述斯特來合金層的凹槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的4缸天然氣燃料發(fā)動機，其特征在于，所述淬火層經(jīng)由高頻淬 火頭直接淬火成形。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的4缸天然氣燃料發(fā)動機，其特征在于，所述斯特來合金層位于 所述進氣門或排氣門外周緣的環(huán)形密封帶處。
專利摘要本實用新型公開了一種4缸天然氣燃料發(fā)動機，是在發(fā)動機氣缸蓋的進氣門口內(nèi)周緣設(shè)置一層硬度為HRC43±3、深度為0.6-1.5mm淬火層，同時在與所述氣缸蓋進氣門口配合的進氣門外周緣設(shè)置一層硬度為30-40HRC、深度為0.8mm的斯特來合金層，所述發(fā)動機的活塞頂部設(shè)置有深度為2.95毫米的導流凹坑，該導流凹坑的容積相應為13.33毫升。該發(fā)動機不僅保持了較高的動力性能，功率扭矩下降幅度基本控制在10％以內(nèi)，而且耐久性能則得到大幅度提高，平均連續(xù)運轉(zhuǎn)壽命超過6000小時。
文檔編號F02B43/00GK201751549SQ20102026105
公開日2011年2月23日 申請日期2010年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日
發(fā)明者支大新 申請人:香港恒力實業(yè)有限公司