專利名稱：通用汽油機曲面燃燒室的缸頭及其汽油機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種動力機部件及其應(yīng)用，特別涉及一種汽油機部件及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
汽油機是用汽油作燃料的一種動力機械。由氣缸、曲柄連桿機構(gòu)、配氣系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)和點火系統(tǒng)等部分組成；氣缸頭設(shè)置有進氣通道和排氣通道，并與氣缸共同組成燃燒室面，因而，屬于汽油機較為重要的部件。汽油作為燃料與空氣的混合物在燃燒室內(nèi)燃燒，產(chǎn)生大量的熱量，用于作為驅(qū)動能量。燃燒室的參數(shù)是保證汽油機高效運行的必要條件?，F(xiàn)有技術(shù)中，缸頭的燃燒室面普遍采用楔形結(jié)構(gòu)，具有較大的面容同比，但是該結(jié)構(gòu)有利于其它附屬結(jié)構(gòu)的安裝，比如氣門組件；如果改變?nèi)紵颐娼Y(jié)構(gòu)，則會影響進、排氣門組件的布置?，F(xiàn)有的進、排氣門組件結(jié)構(gòu)不能適用于不同結(jié)構(gòu)燃燒室的安裝，否則會出現(xiàn)關(guān)閉不嚴、不準和動作不順暢的問題，影響汽油機的正常運行。因此，需要對汽油機缸頭的燃燒室進行改進，具有更小面容比的燃燒室結(jié)構(gòu)，提高汽油機的運行效率，節(jié)約燃料，降低排放。

實用新型內(nèi)容有鑒于此，本實用新型提供一種通用汽油機曲面燃燒室的缸頭及其汽油機，具有更小面容比的燃燒室結(jié)構(gòu)，提高汽油機的運行效率，節(jié)約燃料，降低排放。本實用新型的通用汽油機曲面燃燒室的缸頭，包括缸頭本體，缸頭本體內(nèi)側(cè)形成燃燒室面，所述燃燒室面為球形結(jié)構(gòu)或平滑曲面構(gòu)成的拱形結(jié)構(gòu)。進一步，所述燃燒室面為拱形結(jié)構(gòu)，所述燃燒室面由至少三個平滑曲面依次從底部到頂部平滑過渡組成，所述平滑曲面為拋物面或雙曲面；能夠更好的消除現(xiàn)有的一體球形結(jié)構(gòu)不利于燃燒氣體的充分混合，降低混合率，影響燃燒和排放的弊端，因為曲面過渡利于燃燒氣的混合，進入的氣流會受到不同方向的阻力，使燃油混合氣能更好的形成紊流，燃燒更加充分，有效的降低燃油消耗率，利于燃燒和降低排放，增加汽油機動力。進一步，所述缸頭本體上設(shè)置進氣通道及排氣通道，所述缸頭本體上與進氣通道對應(yīng)設(shè)有進氣門，與排氣通道對應(yīng)設(shè)有排氣門，所述進氣門頂部向進氣通道側(cè)傾斜，排氣門頂部向排氣通道側(cè)傾斜；進排氣門與進排氣氣道之間的夾角比現(xiàn)有結(jié)構(gòu)燃燒室面小，便于在氣缸內(nèi)組織進氣滾流和進氣渦流，提高進氣效率，增加缸內(nèi)氣流擾動，加快燃燒，提高汽油機功率；減小進排氣的阻力，使進排氣更順暢，利于提高汽油機功率，降低燃油消耗，降低尾氣排放，同時，斜置氣門可以使進排氣通道中間的鼻梁區(qū)更寬，利于冷卻，增加抗變形能力，極大的提高了鼻梁區(qū)的冷卻效果，減小了缸頭在高溫下的變形，提高了可靠性。進一步，所述進氣門軸線和排氣門軸線分別垂直于燃燒室面與其相交點的切面； 進氣門和排氣門與燃燒室的進排氣方向相適應(yīng)，減小阻力，增加汽油機的動力性。進一步，進氣門的座圈內(nèi)側(cè)端部和排氣門的座圈內(nèi)側(cè)端部與燃燒室面相適形；適形即適應(yīng)形狀，氣門的座圈內(nèi)側(cè)端部和排氣門的座圈內(nèi)側(cè)端部的端面形狀與燃燒室面形狀相適應(yīng)，消除臺階，減小對進氣和排氣的干擾，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，所述汽油機為垂直軸結(jié)構(gòu)，所述進氣門軸線和排氣門軸線的連線水平，進氣通道的進氣方向和排氣通道的排氣方向均位于水平面，進氣門頂部沿水平方向向進氣通道側(cè)傾斜，排氣門頂部沿水平方向向排氣通道側(cè)傾斜；水平方向進氣和排氣，避免進氣和排氣相互錯開，更利于進排氣的順暢并使缸頭氣道布置更為規(guī)則，且利于氣流進入氣缸，形成滾流，加快燃燒，提高汽油機工作效率。進一步，所述進氣門對應(yīng)設(shè)置進氣搖臂和進氣推桿，排氣門對應(yīng)設(shè)置排氣搖臂和排氣推桿，所述進氣通道位于進氣推桿和排氣推桿之間，進氣搖臂的長度短于排氣搖臂的長度；所述排氣搖臂的阻力臂在豎直平面內(nèi)向進氣門軸線和排氣門軸線的連線傾斜；該結(jié)構(gòu)采用斜置氣門并不需改變原有推桿的布置結(jié)構(gòu)，排氣搖臂的阻力臂向內(nèi)傾斜能夠適應(yīng)于呈水平布置的進排氣門；并且，阻力臂傾斜，使得排氣推桿驅(qū)動排氣搖臂不產(chǎn)生附加力矩， 保證其靈活性。進一步，所述進氣門軸線和排氣門軸線之間的夾角小于等于30° ；保證具有足夠的傾斜角度，保證進氣和排氣的順暢，同時，也保證鼻梁區(qū)具有足夠的寬度；所述進氣搖臂通過進氣搖臂軸設(shè)置于進氣搖臂座，排氣搖臂通過排氣搖臂軸設(shè)置于排氣搖臂座；所述進氣門搖臂軸軸線與排氣門搖臂軸軸線在豎直平面呈45° 士20°的夾角；便于布置，且能夠適應(yīng)于搖臂布置的需求，避免推桿驅(qū)動搖臂產(chǎn)生附加力矩，利于保證搖臂帶動氣門動作的協(xié)調(diào)性、密封性和靈活驅(qū)動；可以根據(jù)進排氣門的位置來合理布置搖臂，更利于保證氣門正時，保證配氣相位，從而提高性能和降低排放。本實用新型還公開了一種應(yīng)用通用汽油機曲面燃燒室的缸頭的汽油機，所述通用汽油機曲面燃燒室的缸頭安裝于汽油機。本實用新型的有益效果本實用新型的通用汽油機曲面燃燒室的缸頭及其汽油機，采用球面結(jié)構(gòu)燃燒室或平滑曲面構(gòu)成的拱形結(jié)構(gòu)燃燒室，面容比較小，提高汽油機工作效率，有效的降低燃油消耗率，利于燃燒和降低排放，增加汽油機動力；排放的HC+NOx達到甚至超過美國EPA標準，以最大功率(轉(zhuǎn)速3600rpm)3. Okff的汽油機為例，功率可提高到 3. 4kW，排放由9. Og/kff. h降低到8. lg/kff. h ；以最大功率由3. 5kff的汽油機為例，功率可提高到了 3. 9kff,排放由9. Og/kff. h降低到8. lg/kff. h，均滿足EPA3階段10g/kff. h的標準；由此可見，本實用新型的汽油機功率提高和排放降低較為明顯，利于保護環(huán)境。本實用新型的缸頭用于汽油機，節(jié)約能源、降低消耗。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步描述。


圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為
圖1沿A-A向剖視圖。
具體實施方式
圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為
圖1沿A-A向剖視圖，如圖所示本實施例的通用汽油機曲面燃燒室的缸頭，包括缸頭本體1，缸頭本體1內(nèi)側(cè)形成燃燒室面13，所述燃燒室面13為平滑曲面構(gòu)成的拱形結(jié)構(gòu)。本實施例中，構(gòu)成燃燒室面13的平滑曲面至少由三個平滑曲面依次從底部到頂部平滑過渡組成；本實施例采用三個平滑曲面(分別為拋物面a、雙曲面b和拋物面c)，平滑曲面可以為拋物面、雙曲面等的其他方式組合，共同形成拱形結(jié)構(gòu)的燃燒室；能夠更好的消除現(xiàn)有的一體球形結(jié)構(gòu)不利于燃燒氣體的充分混合，降低混合率，影響燃燒和排放的弊端，因為曲面過渡利于燃燒氣的混合，進入的氣流會受到不同方向的阻力，使燃油混合氣能更好的形成紊流，燃燒更加充分，有效的降低燃油消耗率，利于燃燒和降低排放，增加汽油機動力。本實施例中，所述缸頭本體1上設(shè)置進氣通道12及排氣通道11，所述缸頭本體1 上與進氣通道12對應(yīng)設(shè)有進氣門5，與排氣通道11對應(yīng)設(shè)有排氣門9，所述進氣門5頂部向進氣通道12側(cè)傾斜，排氣門9頂部向排氣通道11側(cè)傾斜；進排氣門與進排氣氣道之間的夾角比現(xiàn)有結(jié)構(gòu)燃燒室面小，便于在氣缸內(nèi)組織進氣滾流和進氣渦流，提高進氣效率，增加缸內(nèi)氣流擾動，加快燃燒，提高汽油機功率；減小進排氣的阻力，使進排氣更順暢，利于提高汽油機功率，降低燃油消耗，降低尾氣排放，同時，斜置氣門可以使進排氣通道中間的鼻梁區(qū)更寬，利于冷卻，增加抗變形能力，極大的提高了鼻梁區(qū)的冷卻效果，減小了缸頭在高溫下的變形，提高了可靠性。本實施例中，所述進氣門5軸線和排氣門9軸線分別垂直于燃燒室面13與其相交點的切面；進氣門5和排氣門9與燃燒室的進排氣方向相適應(yīng)，減小阻力，增加汽油機的動力性。本實施例中，進氣門5的座圈fe內(nèi)側(cè)端部和排氣門9的座圈9a內(nèi)側(cè)端部與燃燒室面13相適形；適形即適應(yīng)形狀，進氣門的座圈內(nèi)側(cè)端部和排氣門的座圈內(nèi)側(cè)端部的端面形狀與燃燒室面形狀相適應(yīng)，消除臺階，減小對進氣和排氣的干擾，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，進氣門5對應(yīng)設(shè)置進氣搖臂8和進氣推桿(圖中沒有標識)，排氣門 9對應(yīng)設(shè)置排氣搖臂2和排氣推桿(圖中沒有標識)，所述進氣門軸線和排氣門軸線的連線與進氣推桿軸線和排氣推桿軸線的連線相交于進氣推桿軸線和排氣推桿軸線之間之間且夾角為90° 士20° ；由于進氣推桿和排氣推桿均垂直頂在進氣搖臂和排氣搖臂上，因而，進氣搖臂和排氣搖臂與進氣推桿和排氣推桿的接觸點即能反映出進氣推桿和排氣推桿的軸線位置；圖中氣搖臂和排氣搖臂與進氣推桿和排氣推桿的接觸點的連線與進氣門5軸線和排氣門9軸線的連線的夾角a，即為進氣門5軸線和排氣門9軸線的連線與進氣推桿軸線和排氣推桿軸線的連線的夾角；本結(jié)構(gòu)使氣門的布置區(qū)域形成三角形，占有較小的布置面積， 在便于其它部件的布置，并不改變現(xiàn)有的推桿的布置，特別是對于垂直軸汽油機來說，能夠?qū)崿F(xiàn)下置凸輪軸的斜置氣門結(jié)構(gòu)，進排氣門與進排氣氣道之間的夾角比現(xiàn)有結(jié)構(gòu)燃燒室面小，便于在氣缸內(nèi)組織進氣滾流和進氣渦流，提高進氣效率，增加缸內(nèi)氣流擾動，加快燃燒， 提高汽油機功率；減小進排氣的阻力，使進排氣更順暢，利于提高汽油機功率，降低燃油消耗，降低尾氣排放，具有較大的夾角，較佳的結(jié)構(gòu)為90°，制作容易實現(xiàn)標準化，盡力使氣門區(qū)域為正三角形結(jié)構(gòu)，減小占用面積，進氣門軸線和排氣門軸線的連線位于進氣推桿和排氣推桿之間，便于布置進氣通道，實現(xiàn)進氣、排氣的阻力最小化，提高汽油機性能；便于布置化油器/空濾器等零件，降低改造成本。本實施例中，所述汽油機為垂直軸結(jié)構(gòu)，所述進氣門5軸線和排氣門9軸線的連線水平，進氣通道12的進氣方向和排氣通道11的排氣方向均位于水平面，進氣門5頂部沿水平方向向進氣通道側(cè)傾斜，排氣門9頂部沿水平方向向排氣通道側(cè)傾斜；水平方向進氣和排氣，避免進氣和排氣相互錯開，更利于進排氣的順暢并使缸頭氣道布置更為規(guī)則，且利于氣流進入氣缸，形成滾流，加快燃燒，提高汽油機工作效率。本實施例中，所述進氣通道12位于進氣推桿和排氣推桿之間，進氣搖臂8的長度短于排氣搖臂2的長度；所述排氣搖臂2的阻力臂在豎直平面內(nèi)向進氣門5軸線和排氣門 9軸線的連線傾斜，由于(進氣門或者排氣門)搖臂為杠桿結(jié)構(gòu)，以搖臂軸為支點，用于驅(qū)動氣門的部分為阻力臂，與推桿配合的部分為動力臂；排氣搖臂2的阻力臂該結(jié)構(gòu)采用斜置氣門并不需改變原有推桿的布置結(jié)構(gòu)，排氣搖臂的阻力臂向內(nèi)傾斜能夠適應(yīng)于呈水平布置的進排氣門；并且，阻力臂傾斜，使得排氣推桿驅(qū)動排氣搖臂不產(chǎn)生附加力矩，保證其靈活性。本實施例中，所述燃燒室面1位于進氣門5和排氣門11之間形成鼻梁區(qū)14，缸頭本體1上位于鼻梁區(qū)14外側(cè)設(shè)有上下貫通的風(fēng)冷通道10 ；完全暢通的風(fēng)冷通道，極大的提高了鼻梁區(qū)的冷卻效果，減小了缸頭在高溫下的變形，提高了氣門密封的可靠性；并且冷卻風(fēng)道從上向下貫通，與垂直軸汽油機冷卻風(fēng)從上向下吹的風(fēng)向，不需額外的導(dǎo)風(fēng)設(shè)置，具有較好的冷卻效果。本實施例中，所述燃燒室面13為球面結(jié)構(gòu)或者平滑曲面結(jié)構(gòu)；本實施例中為球面結(jié)構(gòu)，具有較小的面容比，增加擠氣區(qū)域，從而增大氣流擾動，提高汽油機工作效率，達到降低燃油消耗和排放的目的；所述進氣門軸線和排氣門軸線分別垂直于燃燒室面與其相交點的切面；與燃燒室的進排氣方向相適應(yīng)，減小阻力，提高汽油機效率，增加汽油機的動力性。本實施例中，所述進氣門5軸線和排氣門9軸線之間的夾角β小于等于30°，本實施例中為30° ；保證具有足夠的傾斜角度并利于布置，保證進氣和排氣的順暢，同時，也保證鼻梁區(qū)14具有足夠的寬度；所述進氣搖臂8通過進氣搖臂軸7設(shè)置于進氣搖臂座6， 排氣搖臂2通過排氣搖臂軸3設(shè)置于排氣搖臂座4 ；所述進氣門搖臂軸7軸線與排氣門搖臂軸3軸線在豎直平面呈45° 士20°的夾角δ，本實施例中采用45° ；便于布置，且能夠適應(yīng)于搖臂布置的需求，避免推桿驅(qū)動搖臂產(chǎn)生附加力矩，利于保證搖臂帶動氣門動作的協(xié)調(diào)性、密封性和靈活驅(qū)動；可以根據(jù)進排氣門的位置來合理布置搖臂，更利于保證氣門正時，保證配氣相位，從而提高性能和降低排放。本實施例中，所述進氣搖臂座6和排氣搖臂座4均為開口結(jié)構(gòu)，所述進氣搖臂軸7 兩端對應(yīng)穿入進氣搖臂座6的開口兩側(cè)并以可繞自身軸線轉(zhuǎn)動的方式單自由度配合，所述進氣搖臂8位于進氣搖臂座6的開口內(nèi)固定設(shè)置于進氣搖臂軸7 ；所述排氣搖臂軸3兩端對應(yīng)穿入排氣搖臂座4的開口兩側(cè)并以可繞自身軸線轉(zhuǎn)動的方式單自由度配合，所述排氣搖臂2位于進氣搖臂座4的開口內(nèi)固定設(shè)置于排氣搖臂軸3。以可繞自身軸線轉(zhuǎn)動的方式單自由度配合可以采用現(xiàn)有技術(shù)的配合方式，包括軸肩限制軸向自由度等等；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(yīng)于進排氣的位置來合理布置搖臂，還利于保證氣門正時，保證配氣相位，從而提高性能和降低排放。[0032]本實用新型還公開了一種應(yīng)用通用汽油機曲面燃燒室的缸頭的汽油機，該通用汽油機曲面燃燒室的缸頭安裝于汽油機，該汽油機為水平軸時，應(yīng)用于摩托車；其他結(jié)構(gòu)形式可用于通用機械，通用機械包括泵、風(fēng)機、壓縮機、減變速機、發(fā)電機等等。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以對本實用新型的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍當中。
權(quán)利要求1.一種通用汽油機曲面燃燒室的缸頭，包括缸頭本體，缸頭本體內(nèi)側(cè)形成燃燒室面，其特征在于所述燃燒室面為球形結(jié)構(gòu)或平滑曲面構(gòu)成的拱形結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用汽油機曲面燃燒室的缸頭，其特征在于所述燃燒室面為拱形結(jié)構(gòu)，所述燃燒室面由至少三個平滑曲面依次從底部到頂部平滑過渡組成，所述平滑曲面為拋物面或雙曲面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通用汽油機曲面燃燒室的缸頭，其特征在于所述缸頭本體上設(shè)置進氣通道及排氣通道，所述缸頭本體上與進氣通道對應(yīng)設(shè)有進氣門，與排氣通道對應(yīng)設(shè)有排氣門，所述進氣門頂部向進氣通道側(cè)傾斜，排氣門頂部向排氣通道側(cè)傾斜。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通用汽油機曲面燃燒室的缸頭，其特征在于所述進氣門軸線和排氣門軸線分別垂直于燃燒室面與其相交點的切面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的通用汽油機曲面燃燒室的缸頭，其特征在于進氣門的座圈內(nèi)側(cè)端部和排氣門的座圈內(nèi)側(cè)端部與燃燒室面相適形。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的通用汽油機曲面燃燒室的缸頭，其特征在于所述汽油機為垂直軸結(jié)構(gòu)，所述進氣門軸線和排氣門軸線的連線水平，進氣通道的進氣方向和排氣通道的排氣方向均位于水平面進氣門頂部沿水平方向向進氣通道側(cè)傾斜，排氣門頂部沿水平方向向排氣通道側(cè)傾斜。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的通用汽油機曲面燃燒室的缸頭，其特征在于所述進氣門對應(yīng)設(shè)置進氣搖臂和進氣推桿，排氣門對應(yīng)設(shè)置排氣搖臂和排氣推桿，所述進氣通道位于進氣推桿和排氣推桿之間，進氣搖臂的長度短于排氣搖臂的長度；所述排氣搖臂的阻力臂在豎直平面內(nèi)向進氣門軸線和排氣門軸線的連線傾斜。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的通用汽油機曲面燃燒室的缸頭，其特征在于所述進氣門軸線和排氣門軸線之間的夾角小于等于30° ；所述進氣搖臂通過進氣搖臂軸設(shè)置于進氣搖臂座，排氣搖臂通過排氣搖臂軸設(shè)置于排氣搖臂座；所述進氣門搖臂軸軸線與排氣門搖臂軸軸線在豎直平面呈45° 士20°的夾角。
9.一種應(yīng)用權(quán)利要求1至8任一權(quán)利要求所述的通用汽油機曲面燃燒室的缸頭的汽油機，其特征在于通用汽油機曲面燃燒室的缸頭安裝于汽油機。
專利摘要本實用新型公開了一種通用汽油機曲面燃燒室的缸頭及其汽油機，包括缸頭本體，缸頭本體內(nèi)側(cè)形成燃燒室面，燃燒室面為球形結(jié)構(gòu)或平滑曲面構(gòu)成的拱形結(jié)構(gòu)，本實用新型采用球面結(jié)構(gòu)燃燒室或平滑曲面構(gòu)成的拱形結(jié)構(gòu)燃燒室，面容比較小，提高汽油機工作效率，有效的降低燃油消耗率，利于燃燒和降低排放，增加汽油機動力；排放的HC+NOx達到甚至超過美國EPA標準，以最大功率(轉(zhuǎn)速3600rpm)3.0kW的汽油機為例，功率可提高到3.4kW，排放由9.0g/kW·h降低到8.1g/kW·h；以最大功率由3.5kW的汽油機為例，功率可提高到了3.9kW，排放由9.0g/kW·h降低到8.1g/kW·h，均滿足EPA3階段10g/kW·h的標準；由此可見，本實用新型的汽油機功率提高和排放降低較為明顯，利于保護環(huán)境。
文檔編號F02B23/00GK202039939SQ20112006645
公開日2011年11月16日 申請日期2011年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月14日
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