專利名稱：一種用于發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣道連通型缸蓋裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及機(jī)動車輛發(fā)動機(jī)領(lǐng)域，具體來說涉及一種用于發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣道連 通型缸蓋裝置。
背景技術(shù)：
眾所周知，發(fā)動機(jī)的缸蓋安裝在缸體的上方，從上部密封氣缸并構(gòu)成燃燒室。缸蓋 上還裝有進(jìn)、排氣門座，氣門導(dǎo)管孔，用于安裝進(jìn)、排氣門，以及進(jìn)氣通道和排氣通道等，其 中進(jìn)氣通道能夠?qū)⑿迈r工質(zhì)分配到各缸。以自然進(jìn)氣發(fā)動機(jī)來說，進(jìn)氣道位于節(jié)氣門之后， 當(dāng)發(fā)動機(jī)節(jié)氣門開度逐漸減小時，進(jìn)氣道內(nèi)的真空度會隨之升高，將導(dǎo)致泵氣損失增加，發(fā) 動機(jī)效率降低；當(dāng)發(fā)動機(jī)節(jié)氣門開度逐漸增大時，進(jìn)氣道內(nèi)的壓力會逐漸升高，進(jìn)氣流通面 積將會成為限制發(fā)動機(jī)進(jìn)氣流量的主要因素。傳統(tǒng)缸蓋一般采用灰鑄鐵或合金鑄鐵鑄成，鋁合金的導(dǎo)熱性好，有利于提高壓縮 比，所以近年來鋁合金氣缸蓋被采用得越來越多。目前國內(nèi)外關(guān)于發(fā)動機(jī)缸蓋的研究主要 集中在缸蓋內(nèi)部潤滑油道結(jié)構(gòu)的設(shè)計，如專利CN200820006928、CN200620080690等；缸蓋 內(nèi)部相關(guān)零部件的安裝孔工藝設(shè)計，如專利CN200720022583，、US20090084340等；以及進(jìn) 排氣系統(tǒng)流道形式的設(shè)計，如專利 CN201010132315. 3、US20080110431、US20050103303 等。 這些措施能夠在一定程度上降低成本或提高發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣充量，但是不能避免進(jìn)氣回流作 用產(chǎn)生的不利影響，這是因為在發(fā)動機(jī)設(shè)計過程中，為匹配高轉(zhuǎn)速、大負(fù)荷工況下發(fā)動機(jī)的 工作性能，進(jìn)氣門關(guān)閉角(intake valve closing，以下簡稱IVC)較大，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)低速工 況對應(yīng)的進(jìn)氣門關(guān)閉角過大，存在缸內(nèi)混合氣回流至進(jìn)氣道中的現(xiàn)象，這在一定程度上導(dǎo) 致了進(jìn)氣充量的下降；另外由于發(fā)動機(jī)小負(fù)荷工況下進(jìn)氣道內(nèi)的真空度較高，會導(dǎo)致進(jìn)氣 行程中泵氣損失的較大，因此，上述針對缸蓋的專利研究在改善進(jìn)氣回流現(xiàn)象產(chǎn)生的不利 影響方面得到的有益效果十分有限。本實用新型提出的一種用于發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣道連通型缸蓋裝置，能夠有效利用進(jìn)氣 回流現(xiàn)象提高發(fā)動機(jī)的效率及動力性能，同時能夠改善發(fā)動機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性，具有重大實 用價值。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述問題，提供一種結(jié)構(gòu)合理、工作 穩(wěn)定性高的進(jìn)氣道連通型缸蓋裝置。該實用新型能夠有效提高發(fā)動機(jī)的工作效率，同時在 部分負(fù)荷，特別是小負(fù)荷工況下能夠顯著降低發(fā)動機(jī)的燃油消耗率。本實用新型的目的可以通過下列技術(shù)方案來實現(xiàn)一種用于發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣道連通 型缸蓋裝置，包括缸蓋本體，以及用于將各缸進(jìn)氣道互相連通的連接通道。所述的連接通道 位于缸蓋進(jìn)氣道入口與進(jìn)氣門之間，以缸蓋進(jìn)氣道入口端面溝槽或缸蓋內(nèi)部通孔的方式實 現(xiàn)，能夠使發(fā)動機(jī)獲得最佳的動力性能和經(jīng)濟(jì)性能。優(yōu)選的是，所述進(jìn)氣道連通型缸蓋裝置中，由于各缸進(jìn)氣道彼此之間通過一定直
3徑的通道相連，從而使每缸的進(jìn)氣過程都能夠得到相鄰缸進(jìn)氣道的協(xié)同。優(yōu)選的是，所述進(jìn)氣道連通型缸蓋裝置中，連接通道的截面積與進(jìn)氣道截面積的 比值在5% 60%之間，能夠得到最佳的發(fā)動機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性和動力性能。優(yōu)選的是，所述進(jìn)氣道連通型缸蓋裝置中，連接通道的位置位于缸蓋進(jìn)氣道入口 與進(jìn)氣門之間，以缸蓋進(jìn)氣道入口端面溝槽或缸蓋內(nèi)部通孔的方式實現(xiàn)。發(fā)動機(jī)工作在低速工況下，進(jìn)氣行程后期會存在進(jìn)氣回流現(xiàn)象，利用本實用新型 所述的進(jìn)氣道連通型缸蓋裝置，缸內(nèi)回流氣體能夠借助進(jìn)氣道之間的連接通道流入其它缸 進(jìn)氣道中，從而最大限度的利用進(jìn)氣回流現(xiàn)象增大發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣量。發(fā)動機(jī)工作在部分負(fù)荷，特別是小負(fù)荷工況下，本實用新型所述的進(jìn)氣道連通型 缸蓋裝置能夠利用進(jìn)氣回流降低相鄰氣缸進(jìn)氣道的真空度，從而在一定程度上降低泵氣損 失，提高發(fā)動機(jī)的效率。發(fā)動機(jī)工作在高轉(zhuǎn)速、大負(fù)荷工況下，利用本實用新型所述的進(jìn)氣道連通型缸蓋 裝置能夠通過進(jìn)氣道之間的連接通道增加每缸的進(jìn)氣流通面積，從而增加了進(jìn)氣流量，提 高了發(fā)動機(jī)的動力性能。另外進(jìn)氣道之間的連接通道存在最優(yōu)直徑，連接通道的截面積與進(jìn)氣道截面積的 比值在5% 60%之間，通過匹配合適的管徑能夠獲得最佳的發(fā)動機(jī)扭矩水平，從而獲得 最佳的動力性能。綜上所述，一種用于發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣道連通型缸蓋裝置能夠有效降低發(fā)動機(jī)部分負(fù) 荷，特別是小負(fù)荷工況下的燃油消耗率，同時能夠提高發(fā)動機(jī)的效率及動力性能。

圖1顯示了本實用新型涉及的一種用于發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣道連通型缸蓋裝置原理圖。圖2顯示了在不同的節(jié)氣門開度下，利用本實用新型給出的進(jìn)氣道連通型缸蓋裝 置得到的發(fā)動機(jī)進(jìn)氣回流量的變化規(guī)律與傳統(tǒng)缸蓋的對比。圖3顯示了在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為3000r/min，在不同節(jié)氣門開度下，利用本實用新型給 出的進(jìn)氣道連通型缸蓋裝置得到的扭矩的變化規(guī)律與傳統(tǒng)缸蓋的對比。圖4顯示了在不同缸內(nèi)平均有效壓力下，利用本實用新型給出的進(jìn)氣道連通型缸 蓋裝置得到的發(fā)動機(jī)有效燃油消耗率的變化規(guī)律與傳統(tǒng)缸蓋的對比。圖5顯示了通過匹配不同進(jìn)氣道連接通道直徑，在不同轉(zhuǎn)速下發(fā)動機(jī)扭矩的變化 規(guī)律。
具體實施方式
附圖1顯示了根據(jù)本實用新型的、應(yīng)用在一款四缸汽油發(fā)動機(jī)上的進(jìn)氣道連通型 缸蓋裝置。該裝置包括缸蓋本體1，進(jìn)、排氣門2和3，進(jìn)、排氣道4和5，缸蓋進(jìn)氣道表面6， 以及用于將新鮮工質(zhì)引入各缸的進(jìn)氣道7a、7b、7c和7d，用于將各進(jìn)氣道相互連通的連接 通道8a、8b和Sc。連接通道位于缸蓋進(jìn)氣道入口與進(jìn)氣門之間，以缸蓋進(jìn)氣道入口端面溝 槽或缸蓋內(nèi)部通孔的方式實現(xiàn)，能夠使發(fā)動機(jī)獲得最佳的動力性能和經(jīng)濟(jì)性能。整個系統(tǒng)的工作過程是當(dāng)發(fā)動機(jī)工作在小負(fù)荷工況時，由于節(jié)氣門開度較小，進(jìn) 氣道的真空度較高，在某一缸的進(jìn)氣過程中，相鄰缸的進(jìn)氣道能夠通過各缸進(jìn)氣道之間的連接通道向該氣缸輸送工質(zhì)，從而在很大程度上提高了進(jìn)氣的進(jìn)氣壓力，減小了泵氣損失， 提高了發(fā)動機(jī)的效率。當(dāng)發(fā)動機(jī)工作在低轉(zhuǎn)速工況時，由于存在缸內(nèi)混合氣回流到進(jìn)氣道中的現(xiàn)象，特 別是按高速匹配的發(fā)動機(jī)配氣相位會造成低速對應(yīng)的IVC更大，缸內(nèi)混合氣回流量增加。 利用本實用新型提供的進(jìn)氣道連通型缸蓋裝置，回流氣體能夠及時補充到其它缸的進(jìn)氣道 中，從而提高了發(fā)動機(jī)低速工況下的進(jìn)氣充量，增大了發(fā)動機(jī)的低速動力性能。當(dāng)發(fā)動機(jī)工作在高轉(zhuǎn)速、大負(fù)荷工況時，由于進(jìn)氣流通截面積成為限制發(fā)動機(jī)進(jìn) 氣流量的主要因素，本實用新型所述的進(jìn)氣道連通型缸蓋裝置能夠利用進(jìn)氣道之間的連接 通道增加每缸的進(jìn)氣流通面積，從而能夠有效增加進(jìn)氣流量，提高發(fā)動機(jī)的動力性能。利用本實用新型給出的進(jìn)氣道連通型缸蓋裝置，通過計算可以得到不同節(jié)氣門開 度時發(fā)動機(jī)進(jìn)氣回流量的變化規(guī)律，如附圖2所示，可以看出利用本實用新型給出的進(jìn)氣 道連通型缸蓋裝置相比傳統(tǒng)缸蓋能夠顯著降低發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣回流量，從而改善了發(fā)動機(jī)在 部分負(fù)荷工況下的動力性，如附圖3所示，尤其在小負(fù)荷工況下，發(fā)動機(jī)的扭矩能夠得到顯 著地提高。利用本實用新型給出的進(jìn)氣道連通型缸蓋裝置，通過計算可以得到不同缸內(nèi)平均 有效壓力下發(fā)動機(jī)有效燃油消耗率的變化規(guī)律，如附圖4所示，可以看出利用本實用新型 給出的進(jìn)氣道連通型缸蓋裝置能夠有效降低發(fā)動機(jī)的有效燃油消耗率，提高發(fā)動機(jī)的燃油 經(jīng)濟(jì)性。另外，通過匹配不同的進(jìn)氣道間連接通道直徑，如附圖5，可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)連接通道直 徑為b時，發(fā)動機(jī)的扭矩水平最高，動力性能最佳。因此針對不同發(fā)動機(jī)采用本實用新型提 出的進(jìn)氣道連通型缸蓋裝置需要進(jìn)行最佳連接通道直徑的匹配。通過計算可知，連通進(jìn)氣道中的連接通道的最優(yōu)直徑需要滿足連接通道的截面積 與進(jìn)氣道截面積的比值在5% 60%之間，發(fā)動機(jī)能夠獲得最佳的扭矩，即發(fā)動機(jī)的動力 性能最佳。本實用新型的優(yōu)點在于在原機(jī)缸蓋基礎(chǔ)上進(jìn)行很小的改動，就能夠有效提高發(fā) 動機(jī)在部分負(fù)荷，特別是小負(fù)荷工況時的燃油經(jīng)濟(jì)性及效率，同時能夠提高發(fā)動機(jī)在低速 工況和高速、大負(fù)荷工況時的動力性能，并且具有較低的改造成本，具有重大實用價值。另 外，通過匹配最佳的進(jìn)氣道間連接通道直徑，發(fā)動機(jī)能夠獲得最佳的動力性能和經(jīng)濟(jì)性能。盡管結(jié)合上述優(yōu)選實施例來描述了本實用新型，但是應(yīng)該知道，本實用新型不局 限于所公開的四缸汽油機(jī)用進(jìn)氣道連通型缸蓋裝置例，本實用新型還可以覆蓋各種改進(jìn)和 落入本實用新型要求保護(hù)的精神實質(zhì)和范圍內(nèi)(各種形式的自然進(jìn)氣、四沖程往復(fù)式汽油 機(jī))的等同布置。附圖標(biāo)記說明1.缸蓋本體，2.進(jìn)氣門，3.排氣門，4.進(jìn)氣道，5.排氣道，6.缸蓋進(jìn)氣道表面， 7a-7d.進(jìn)氣道端面，8a_8c.連接通道。
權(quán)利要求1.一種用于發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣道連通型缸蓋裝置，包括缸蓋本體，以及用于將缸蓋進(jìn)氣 道相互連通的連接通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)氣道連通型缸蓋裝置，其特征在于該連接通道的截面積 與進(jìn)氣道截面積的比在5% 60%之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)氣道連通型缸蓋裝置，其特征在于該連接通道位于缸蓋 進(jìn)氣道入口與進(jìn)氣門之間，以缸蓋進(jìn)氣道入口端面溝槽或缸蓋內(nèi)部通孔的方式實現(xiàn)。
專利摘要本實用新型公開了一種用于發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣道連通型缸蓋裝置，其特征在于在發(fā)動機(jī)缸蓋中，各缸進(jìn)氣道7a-7d彼此互相連通，連接通道8a-8c位于缸蓋進(jìn)氣道入口與進(jìn)氣門之間，以缸蓋進(jìn)氣道入口端面溝槽或缸蓋內(nèi)部通孔的方式實現(xiàn)。利用本實用新型可以實現(xiàn)發(fā)動機(jī)部分負(fù)荷工況，特別是小負(fù)荷工況下，能夠有效降低泵氣損失，提高發(fā)動機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性；低速工況下，能夠充分利用進(jìn)氣行程后期缸內(nèi)回流氣體來增加發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣量，從而提高發(fā)動機(jī)的低速動力性能；高速、大負(fù)荷工況下，由于各缸進(jìn)氣道之間的互相連通，增大了進(jìn)氣流通截面，因此發(fā)動機(jī)的動力性及燃油經(jīng)濟(jì)性可得到進(jìn)一步的改善。
文檔編號F02F1/42GK201874690SQ201020622019
公開日2011年6月22日 申請日期2010年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月22日
發(fā)明者孫柏剛, 張冬生 申請人:北京理工大學(xué)