專利名稱：一種汽油機燃燒室的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽油機燃燒室，特別涉及一種小排量頂置氣門的汽油機燃燒室。
背景技術(shù)：
汽油機的燃燒室在整個燃燒過程中起到極其重要的作用，通常汽油機燃燒室采用盆型燃燒室結(jié)構(gòu)，如圖1、圖2所示，圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的汽油機盆型燃燒室的主視圖，圖2是圖1所示的汽油機盆型燃燒室的局部俯視圖。其中1’為氣缸中心線，2’為氣門中心線，L’為氣門中心線2’和氣缸中心線1’的距離，盆形燃燒室由4’、5’、6’、7’四段弧形段組成，弧形段4’、6’分別是以進氣門12’和排氣門13’中心為圓心的一段弧形段，弧形段7’為4’、6’兩弧形段的公切弧線，弧形段5’分別和弧形段4’、6’相切，盆形燃燒室的優(yōu)勢在于燃燒室投影面積小，可以在形成擠氣效應(yīng)、促進燃燒的同時防止火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x過長，導(dǎo)致爆震，主要用于直立氣門的大缸徑汽油機。但由于現(xiàn)代小排量汽油機的氣缸直徑較小，且氣門所占相對面積相應(yīng)偏大，采用盆形燃燒室則投影面積加大，擠氣面積減小，加之現(xiàn)代汽油機的壓縮比較高，燃燒室容積相對更小，若采用盆形燃燒室，則因投影面積偏大而深度就不能加大，兩者綜合起來就失去了盆形燃燒室應(yīng)有的擠氣效果，導(dǎo)致燃燒室內(nèi)紊流過低，燃燒速度減緩，出現(xiàn)后燃或不完全燃燒，在燃燒過程中易產(chǎn)生HC及CO，不能滿足現(xiàn)代汽油機的工作要求和廢氣排放要求。速度，降低HC及CO的排放。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種適用于新型的小型汽油機的蚌形燃燒室，汽油機燃燒室位于氣缸蓋上，汽油機燃燒室最大截面面積位于氣缸蓋底部，整個燃燒室的周邊輪廓整體類似于半邊河蚌形狀，為淺蚌形燃燒室，它能夠在提高壓縮比的同時利用擠氣效應(yīng)提高燃燒室內(nèi)混合氣的紊流動量，使燃燒條件改善，加快燃燒過程，優(yōu)化汽油機性能，降低排放。
本發(fā)明適用于頂置氣門布置的小型汽油機，設(shè)置在汽油機氣缸蓋上。其中燃燒室形狀由六段相圓滑連接的不對稱弧形段構(gòu)成，第一、二弧形段分別是以排氣門中心、進氣門中心為圓心的一段弧形段，第三弧形段為與上述第一、二弧形段分別相切的一段過渡弧形段，第四弧形段是以火花塞在氣缸蓋底面投影中心點為圓心的一段弧形段，然后第四弧形段分別與第一、二弧形段用第五、第六弧形段過渡相切相連。
第一、二弧形段的半徑范圍為R＝0.25～0.3D，第四弧形段的半徑范圍為R1＝0.2～0.4D，第四弧形段中心到氣缸中心的距離T＝0.18～0.22D，其中D表示氣缸直徑，其D取值范圍大致在60-90mm之間。
汽油機燃燒室位于氣缸蓋上，汽油機燃燒室最大截面面積位于氣缸蓋底部，整個燃燒室的周邊輪廓和正、側(cè)剖面整體類似于半邊河蚌形狀，為淺蚌形燃燒室。進氣門、排氣門布置在第三弧形段一側(cè)，火花塞布置在第四弧形段一側(cè)。燃燒室的長、短軸比例為Y∶X＝(1.1-1.2)∶1，優(yōu)選比例為Y∶X＝1.16∶1；燃燒室的長軸與深度的比例為Y∶H＝(9-10)∶1，優(yōu)選比例為Y∶H＝9.8∶1。
本發(fā)明還提供了第二種實施方式汽油機燃燒室，本發(fā)明的第二種實施方式應(yīng)用于頂置兩氣門且氣門軸線斜置的汽油機，即進氣門與排氣門的中心線與氣缸中心傾斜成一定角度。其中火花塞側(cè)弧形段局部突起于周邊輪廓，且氣門側(cè)壁面呈小夾角傾斜；第一、二弧形段分別以進氣門和排氣門中心為圓心的一段弧形段，第三弧形段分別和第一、二弧形段相切，第七弧形段的中心為火花塞在氣缸蓋底面上的投影在X方向上，第一、二弧形段的半徑范圍為
R＝0.25～0.3D，第七弧形段的半徑范圍為R1＝0.2～0.4D，第七弧形段中心到氣缸中心的距離T＝0.18～0.22D，其中火花塞布置在第四弧形段一側(cè)，其中火花塞一側(cè)輪廓第七弧形段局部比第一實施方式的第四弧形段更向外突起，氣門側(cè)的壁面面積顯著大于火花塞側(cè)的壁面，且氣門側(cè)的壁面與缸蓋底平面的夾角明顯小于火花塞側(cè)的壁面與缸蓋底平面的夾角；該方案還可以減少氣道流動阻力，提高充氣效率，進一步改善燃燒。
本發(fā)明的技術(shù)原理是針對小型點燃式汽油機的缸徑較小，可以避免火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x過長引起的爆震的特點，可以加大燃燒室的投影面積。在較高壓縮比和燃燒室投影面積較大的情況下，減小燃燒室深度并采用斜坡壁面，利用斜坡壁面產(chǎn)生擠氣效應(yīng)，提高燃燒室內(nèi)混合汽的紊流強度。
本發(fā)明的燃燒室的蚌型結(jié)構(gòu)特點，在火花塞周圍有較深的燃燒室空間，加上氣門側(cè)斜坡壁面形成的燃燒室內(nèi)混合汽的擠流動量，當汽油機正常工作時，使汽油機在壓縮終點時可燃混合氣被擠向并積聚在火花塞附近，形成高強度擠氣紊流，使點火電極處混合氣溫度增高，改善了點火條件，易于形成穩(wěn)定的火花使混合氣著火，且初期火焰?zhèn)鞑ゼ涌?，燃燒速度提高，燃燒穩(wěn)定完全，減少燃燒的循環(huán)波動，汽油機動力性經(jīng)濟性提高，排放降低。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的汽油機盆型燃燒室的主視圖；圖2是圖1所示的汽油機盆型燃燒室的局部俯視圖；圖3是本發(fā)明汽油機蚌型燃燒室的氣缸蓋最大底部截面輪廓圖；圖4是圖3所示氣缸蓋C-C階梯橫剖面圖；圖5是圖3所示氣缸蓋B-B縱剖面圖；圖6是本發(fā)明汽油機蚌型燃燒室第二實施方式的氣缸蓋最大底部截面輪廓圖；圖7是圖6所示氣缸蓋D-D階梯橫剖面圖；
圖8是圖6所示氣缸蓋E-E縱剖面圖；實施方式下面結(jié)合本發(fā)明的附圖，詳細描述本發(fā)明的技術(shù)實現(xiàn)方案。
如圖3-5所示，圖3示出了本發(fā)明汽油機蚌型燃燒室的氣缸蓋最大底部截面輪，圖4是圖3所示氣缸蓋C-C階梯橫剖面圖，圖5是圖3所示氣缸蓋B-B縱剖面圖。進、排氣門12、13和火花塞3呈三角形布置，4為氣缸內(nèi)壁。其中進、排氣門12、13在氣缸蓋底部平面的中心線2位于氣缸中心線1的左側(cè)，火花塞3軸向中心線與氣缸蓋底面16上交點位于氣缸中心線1右側(cè)。
六段相圓滑連接的不對稱的第一弧形段9、第三弧形段8、第二弧形段11、第五弧形段30、第四弧形段10、第六弧形段31依次構(gòu)成了燃燒室在氣缸蓋底部的平面周邊輪廓，進氣門12、排氣門13布置在第三弧形段8一側(cè)，火花塞3布置在第四弧形段10一側(cè)。第二、一弧形段11、9分別是以進氣門12和排氣門13中心為圓心的一段弧形段，第三弧形段8分別和第二、一弧形段11、9相切，第四弧形段10是以火花塞3在氣缸蓋底面16上的投影在X方向上點為圓心的一段圓弧，然后第四弧形段10分別與第一、二弧形段9、11用第五、第六弧形段30、31過渡相切相連。
第一、二弧形段9、11的半徑范圍為R＝0.25～0.3D，第四弧形段10的半徑范圍為R1＝0.2～0.4D，第四弧形段10中心到氣缸中心1的距離T＝0.18～0.22D，其中D表示氣缸直徑，其D取值范圍大致在60-90mm之間。
汽油機燃燒室其凹陷于氣缸蓋上，汽油機燃燒室最大截面面積位于氣缸蓋底部，整個燃燒室的周邊輪廓整體類似于半邊河蚌形狀，為淺蚌形燃燒室。如圖3所示，進氣門12、排氣門13布置在第三弧形段8一側(cè)，火花塞3布置在第四弧形段10一側(cè)。位于氣缸蓋底部燃燒室最大截面的長、短軸比例為Y∶X＝(1.1-1.2)∶1，優(yōu)選比例為Y∶X＝1.16∶1；位于氣缸蓋底部燃燒室最大截面燃燒室的長軸與氣缸蓋燃燒室的深度的比例為Y∶H＝(9-10)∶1，優(yōu)選比例為Y∶H＝9.8∶1。
如圖3、圖4所示，從該燃燒室的周邊輪廓和的縱、橫剖面來看，整個燃燒室類似于半邊河蚌形狀，為淺蚌形燃燒室。圖4顯示了燃燒室的橫剖面結(jié)構(gòu)和擠氣紊流形成的原理。在汽油機壓縮行程中，活塞20上行壓縮氣缸內(nèi)的可燃混合氣。當活塞接近壓縮終點時，缸內(nèi)混合氣被壓向淺蚌形燃燒室，由于氣缸蓋底平面16和活塞20之間距離縮小的擠出效應(yīng)，加上因半邊“蚌型”燃燒室的結(jié)構(gòu)特點，氣門側(cè)斜坡壁面19的強制導(dǎo)向，周邊混合氣體被進一步擠向火花塞3并形成渦狀擠氣紊流17。
積聚了大量渦狀紊流能量的可燃混合氣集中在火花塞3附近，一方面改善了點火條件，易于形成穩(wěn)定的火花使混合氣著火；另一方面，擠氣紊流促使初期火焰?zhèn)鞑ワ@著加快，燃燒速度提高，避免了膨脹行程后期的燃燒。燃燒周期的縮短，完全燃燒的保證，使汽油機在動力性經(jīng)濟性提高的同時，減少了未燃碳氫化合物HC和一氧化碳CO的排放。
針對頂置兩氣門且氣門軸線斜置的汽油機，本發(fā)明還提供了第二實施方式的汽油機蚌型燃燒室，如圖6-8所示，其中圖6是本發(fā)明汽油機蚌型燃燒室另一種實施方式的氣缸蓋最大底部截面輪廓圖，圖7是圖6所示氣缸蓋D-D階梯橫剖面圖，圖8是圖6所示氣缸蓋E-E縱剖面圖。圖6所示的氣缸蓋最大底部截面輪廓與圖3所示的氣缸蓋最大底部截面輪廓相比，其中火花塞3一側(cè)輪廓第七弧形段25局部比圖3所示的周邊輪廓第四弧形段10更向外突起，且氣門側(cè)壁面19與氣缸蓋底平面16呈小夾角18傾斜，即氣門側(cè)壁面19與氣缸蓋底平面16的夾角更小。其氣門側(cè)壁面19面積顯著大于火花塞側(cè)的壁面22，且氣門側(cè)壁面19與缸蓋底平面16的夾角18明顯小于火花塞側(cè)的壁面22與缸蓋底平面16的夾角21。
本發(fā)明的第二種實施方式應(yīng)用于頂置兩氣門且氣門軸線斜置的汽油機，即如圖7-8所示，進氣門12與排氣門13的垂直中心線與氣缸垂直中心1傾斜成一定角度。其中火花塞3一側(cè)的第七弧形段25局部突起于周邊輪廓線26，且氣門側(cè)壁面19與氣缸蓋底平面16呈小夾角傾斜；第二、一弧形段23、27分別是以進氣門12和排氣門13中心為圓心的一段弧形段，第三弧形段24分別和第二、一弧形段23、27相切，第七弧形段25是以火花塞3在氣缸蓋底面16上的投影在X方向上點為圓心的一段圓弧。其中第二、一弧形段23、27的半徑范圍為R＝0.25～0.3D，第七弧形段25的半徑范圍為R1＝0.2～0.4D，第七弧形段25中心到氣缸中心線1的距離T＝0.18～0.22D，其中火花塞3布置在第七弧形段25一側(cè)，第七弧形段25突出于第二弧形段23和第一弧形段27的弧形過渡線26，氣門側(cè)的壁面19面積顯著大于火花塞側(cè)的壁面22，且氣門側(cè)的壁面19與缸蓋底平面16的夾角18明顯小于火花塞側(cè)的壁面22與缸蓋底平面16面的夾角21；該方案還可以減少氣道流動阻力，提高充氣效率，進一步改善燃燒。
本發(fā)明的第二實施方式針對氣門斜置的特點，氣門側(cè)的壁面19所占橫剖面輪廓的比例增加，氣門側(cè)的壁面19與缸蓋底平面16的夾角18減小，使擠氣效果更強，從而減少氣道流動阻力，提高充氣效率，進一步改善燃燒。
實踐表明，在非增壓的小型點燃式汽油機上，采用本發(fā)明可以把壓縮比提高到9以上，在提高功率的同時，氣體排放物可以滿足國際最嚴格的2007年美國加州排放法規(guī)的限值。
權(quán)利要求
1.一種汽油機燃燒室，其凹陷于氣缸蓋上，汽油機燃燒室最大截面面積位于氣缸蓋底部，整個燃燒室的周邊輪廓類似于半邊河蚌形狀，其特征在于進、排氣門(12、13)在氣缸蓋底部平面的中心線(2)位于氣缸中心線(1)的左側(cè)，火花塞(3)軸向中心線與氣缸蓋底面(16)上交點位于氣缸中心線(1)右側(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的汽油機燃燒室，其特征在于汽油機燃燒室最大截面由六段不對稱弧形段(8、9、10、11、30、31)相圓滑連接。
3.如權(quán)利要求2所述的汽油機燃燒室，其特征在于第二、一弧形段(11、9)分別是以進氣門(12)和排氣門(13)中心為圓心的一段弧形段，第三弧形段(8)分別和第二、一弧形段(11、9)相切，第四弧形段(10)是以火花塞(3)在氣缸蓋底面(16)上的投影在X方向上點為圓心的一段圓弧，第四弧形段(10)分別與第一、二弧形段(9、11)用第五、第六弧形段(30、31)過渡相切相連。
4.如權(quán)利要求3所述的汽油機燃燒室，其特征在于第一、二弧形段(9、11)的半徑范圍為R＝0.25～0.3D，第四弧形段(10)的半徑范圍為R1＝0.2～0.4D，第四弧形段(10)中心到氣缸中心(1)的距離T＝0.18～0.22D，其中D表示氣缸直徑。
5.如權(quán)利要求4所述的汽油機燃燒室，其特征在于氣缸直徑D取值范圍在60-90mm之間。
6.如權(quán)利要求1所述的汽油機燃燒室，其特征在于位于氣缸蓋底部的燃燒室最大截面的長、短軸比例為Y∶X＝(1.1-1.2)∶1；位于氣缸蓋底部燃燒室最大截面燃燒室的長軸與氣缸蓋燃燒室的深度的比例為Y∶H＝(9-10)∶1。
7.如權(quán)利要求6所述的汽油機燃燒室，位于氣缸蓋底部的燃燒室最大截面的長、短軸比例為Y∶X＝1.16∶1；位于氣缸蓋底部燃燒室最大截面燃燒室的長軸與氣缸蓋燃燒室的深度的比例為Y∶H＝9.8∶1。
8.如權(quán)利要求1所述的汽油機燃燒室，其特征在于進氣門(12)與排氣門(13)的垂直中心線分別與氣缸垂直中心線(1)傾斜成一定角度，其中火花塞(3)一側(cè)的第七弧形段(25)局部突起于其周邊輪廓線(26)。
9.如權(quán)利要求8所述的汽油機燃燒室，其特征在于氣門側(cè)的壁面(19)面積顯著大于火花塞側(cè)的壁面(22)的面積。
10.如權(quán)利要求8所述的汽油機燃燒室，其特征在于且氣門側(cè)壁面(19)與氣缸蓋底平面(16)的夾角(18)明顯小于火花塞側(cè)的壁面(22)與缸蓋底平面(16)面的夾角(21)。
全文摘要
一種汽油機燃燒室，其凹陷于氣缸蓋上，汽油機燃燒室最大截面面積位于氣缸蓋底部，整個燃燒室的周邊輪廓類似于半邊河蚌形狀，其特征在于進、排氣門(12、13)在氣缸蓋底部平面的中心線(2)位于氣缸中心線(1)的左側(cè)，火花塞(3)軸向中心線與氣缸蓋底面(16)上交點位于氣缸中心線(1)右側(cè)。
文檔編號F02F1/42GK101074624SQ20071002354
公開日2007年11月21日 申請日期2007年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月7日
發(fā)明者夏基勝, 王成存, 徐儀, 楊龍銀, 李秀峰, 陳奇, 魏登惠, 瞿世飛 申請人:江蘇江淮動力股份有限公司