專利名稱：多球面燃燒室的缸頭及其汽油機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明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。為解決以上問題，出現(xiàn)了一種球形燃燒室結(jié)構(gòu)，具有較小的面容比，對汽油機的性能具有較好的影響；然而，球形燃燒室由于表面平滑，不利于燃燒氣的混合，并且為了適應(yīng)氣門的安裝會在燃燒室面出現(xiàn)形狀突變，影響混合、進氣和排氣，從而使球形燃燒室的優(yōu)勢得不到充分發(fā)揮。現(xiàn)有的進、排氣門組件的搖臂總成較普遍使用的結(jié)構(gòu)為搖臂設(shè)有筒狀座并外套于搖臂軸與其可繞軸線轉(zhuǎn)動配合，而搖臂軸固定于搖臂座。該結(jié)構(gòu)由于筒狀座與搖臂軸接觸面較大，且加工精度、安裝精度以及長時間摩擦的影響，長時間運行后會出現(xiàn)多方位晃動， 導(dǎo)致現(xiàn)有的進、排氣門組件關(guān)閉不嚴(yán)、不準(zhǔn)和動作不順暢的問題，特別是對于球面燃燒室， 該搖臂結(jié)構(gòu)影響球面燃燒室的正常工作，無法發(fā)揮其優(yōu)勢，不能適應(yīng)于球面燃燒室的使用， 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)，利于燃燒氣的混合，提高汽油機的運行效率，節(jié)約燃料，降低排放。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種多球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)，利于燃燒氣的混合，提高汽油機的運行效率，節(jié)約燃料，降低排放。本發(fā)明的多球面燃燒室的缸頭，包括缸頭本體和設(shè)置于缸頭本體的進氣通道、排氣通道及火花塞安裝孔，缸頭本體內(nèi)側(cè)形成燃燒室面，所述燃燒室面由三個球面依次相切形成，由底部到頂部依次為球面I、球面II和球面III，所述球面II的半徑大于球面I的半徑，所述球面III的半徑大于球面II的半徑。進一步，所述球面I、球面II和球面III所占燃燒室面比例按寬度為1 :3:2; 該比例的燃燒室面的汽油機動力試驗效率最高，排放最低，降低燃油消耗達(dá)到6. 5%，汽油機功率提升比現(xiàn)有的的單一球面燃燒室超過200W。進一步，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，所述進氣門和排氣門分別設(shè)有搖臂，所述缸頭本體上與兩個搖臂一一對應(yīng)設(shè)置有兩個搖臂座，所述兩個搖臂分別設(shè)有供對應(yīng)的搖臂座頂部嵌入的嵌合槽，兩個搖臂分別由穿過嵌合槽兩側(cè)壁的搖臂軸單自由度鉸接于與其對應(yīng)的搖臂座頂部形成以搖臂軸為支點的杠桿結(jié)構(gòu)；通過搖臂上設(shè)有嵌合槽的結(jié)構(gòu)鉸接搖臂，可以大大減小搖臂座的橫向尺寸，占有較小的空間，適用于小體積、小排量發(fā)動機使用，避免因為發(fā)動機缸頭面積小不適用于安裝固定搖臂座鉸接搖臂的結(jié)構(gòu)；本發(fā)明的搖臂在運行過程中，其各個方向的竄動或晃動量小，保證進、排氣門組件關(guān)閉后密封性好，動作順暢，從而保證汽油機的正常運行，不會出現(xiàn)氣門開閉時受力與運行方向不一致的情況，保證密封效果，從而提高效率，節(jié)約能源，并節(jié)約布置空間，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。進一步，所述燃燒室面上位于進氣門的座圈周圍和位于排氣門的座圈周圍分別為與進氣門的座圈內(nèi)端部和排氣門的座圈內(nèi)端部平齊的平面；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，所述進氣門由底部至頂部向進氣通道側(cè)傾斜，排氣門由底部至頂部向排氣通道側(cè)傾斜；由于氣門斜置，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，配合以完全暢通的冷卻風(fēng)道2，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；同時適應(yīng)于多球面燃燒室，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，便于組織進氣，提高進氣效率，便于在氣缸內(nèi)組織進氣滾流和進氣渦流，增加缸內(nèi)氣流擾動，加快燃燒；減小進排氣的阻力，使進排氣更順暢，利于提高汽油機功率，利于提高功率，降低燃油消耗，降低尾氣排放，保護環(huán)境；兩個搖臂軸沿徑向向內(nèi)相對于缸頭本體安裝面向頂部傾斜設(shè)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(yīng)相同；傾斜設(shè)置的搖臂軸能夠適應(yīng)于斜置氣門結(jié)構(gòu)且適應(yīng)于復(fù)合球面燃燒室的幾何形狀，利于保證搖臂帶動氣門動作的協(xié)調(diào)性和密封性。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；也就是進氣門和排氣門的軸線相交于燃燒室面的徑向中心線，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，所述缸頭本體上位于火花塞安裝孔側(cè)設(shè)有貫通的火花塞風(fēng)冷通道；通過風(fēng)冷使得火花塞以及缸體本身得到較好的冷卻，避免出現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中火花塞由于高溫而降低使用壽命的問題。進一步，所述缸頭本體外表面設(shè)有散熱片，所述散熱片延伸至排氣通道外壁；能夠有效降低排氣溫度，利于保護排氣系統(tǒng)內(nèi)的尾氣處理部件，進一步降低排放，利于環(huán)保；進一步，所述兩個搖臂上的嵌合槽均為通槽，兩個搖臂座的頂部通過與其對應(yīng)的嵌合槽外露并分別設(shè)有貫通至搖臂軸的潤滑油孔。本發(fā)明還公開了一種應(yīng)用多球面燃燒室的缸頭的汽油機，所述多球面燃燒室的缸頭安裝于汽油機。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的多球面燃燒室的缸頭及其汽油機，采用多球面共同構(gòu)成燃燒室面，相對于球面燃燒室來說，面容比進一步減小，提高汽油機工作效率，并且消除現(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；并且多球面結(jié)構(gòu)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CH+N0排放，增加汽油機動力；同時，采用多球面燃燒室面結(jié)構(gòu)，使進排氣門與進排氣氣道之間的夾角比其它結(jié)構(gòu)燃燒室面小，有效的減小進排氣的阻力，使進排氣更順暢，有效地提高汽油機功率， 進一步利于降低燃油消耗率和排放，功率可提高200W左右，燃油消耗率降低5%左右，排放達(dá)到EPA3階段8g/kW. h的標(biāo)準(zhǔn)；由此可見，本發(fā)明的汽油機功率提高和排放降低較為明顯。本發(fā)明的缸頭用于汽油機，節(jié)約能源并降低消耗。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述。圖1為本發(fā)明缸頭燃燒室的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明缸頭搖臂布置結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明搖臂座布置結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為搖臂軸與搖臂座的配合橫向截面圖。
具體實施例方式圖1為本發(fā)明缸頭燃燒室的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明缸頭搖臂布置結(jié)構(gòu)示意圖， 圖3為本發(fā)明搖臂座布置結(jié)構(gòu)示意圖，圖4為搖臂軸與搖臂座的配合橫向截面圖，如圖所示本實施例的多球面燃燒室的缸頭，包括缸頭本體1和設(shè)置于缸頭本體的進氣通道9、排氣通道5及火花塞安裝孔8，缸頭本體1內(nèi)側(cè)形成燃燒室面7，所述燃燒室面從底部到頂部由三個球面依次相切形成，分別為球面la、球面nb和球面IIIc，所述球面IIb的半徑大于球面Ia的半徑，所述球面IIIc的半徑大于球面IIb的半徑；球面半徑即是球面所構(gòu)成的球體的半徑。本實施例中，所述球面la、球面nb和球面IIIc所占燃燒室面7比例按寬度為 1:3: 2;該比例的燃燒室面7的汽油機動力試驗效率最高，排放最低，降低燃油消耗達(dá)到 6. 5%，汽油機功率提升比現(xiàn)有的的單一球面燃燒室超過200W。本實施例中，所述缸頭本體1上與進氣通道9對應(yīng)設(shè)有進氣門11，與排氣通道5對應(yīng)設(shè)有排氣門4，所述進氣門11和排氣門4分別設(shè)有搖臂(如圖所示的進氣門搖臂13和排氣門搖臂16)，所述缸頭本體1上與兩個搖臂(進氣門搖臂13和排氣門搖臂16) —一對應(yīng)設(shè)置有兩個搖臂座(進氣門搖臂座12和排氣門搖臂座17)，所述兩個搖臂(進氣門搖臂 13和排氣門搖臂16)分別設(shè)有供對應(yīng)的搖臂座頂部嵌入的嵌合槽，兩個搖臂(進氣門搖臂 13和排氣門搖臂16)分別由穿過嵌合槽兩側(cè)壁的搖臂軸(進氣門搖臂軸14和排氣門搖臂軸15)單自由度鉸接于與其對應(yīng)的搖臂座(進氣門搖臂座12和排氣門搖臂座17)頂部，形成以搖臂軸(進氣門搖臂軸14和排氣門搖臂軸15)為支點的杠桿結(jié)構(gòu)，如圖所示，兩個杠桿結(jié)構(gòu)的動力點由各自對應(yīng)的頂桿驅(qū)動，兩個杠桿結(jié)構(gòu)的阻力點分別對應(yīng)用于開啟或關(guān)閉進氣門11或排氣門4，形成穩(wěn)定的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，為減小轉(zhuǎn)動阻力，所述兩個搖臂(進氣門搖臂 13和排氣門搖臂16)上的嵌合槽均為通槽，兩個搖臂座(進氣門搖臂座12和排氣門搖臂座 17)的頂部通過與其對應(yīng)的嵌合槽外露并分別設(shè)有貫通至搖臂軸的潤滑油孔(圖中為進氣搖臂座潤滑油孔18和排氣搖臂座潤滑油孔19)；所述進氣門搖臂座12和排氣門搖臂座17 上的潤滑油孔(進氣搖臂座潤滑油孔18和排氣搖臂座潤滑油孔19)用于使?jié)櫥瓦M入進氣門搖臂軸14和排氣門搖臂軸15與進氣門搖臂座12和排氣門搖臂座17之間的摩擦面，減小摩擦系數(shù)，增大搖臂的運行精度和穩(wěn)定性；通過搖臂上設(shè)有嵌合槽的結(jié)構(gòu)鉸接搖臂，可以大大減小搖臂座的橫向尺寸，占有較小的空間，適用于小體積、小排量發(fā)動機使用，避免因為發(fā)動機缸頭面積小不適用于安裝固定搖臂座鉸接搖臂的結(jié)構(gòu)；本發(fā)明的搖臂在運行過程中，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；本實施例中，所述燃燒室面7上位于進氣門11的座圈10周圍和位于排氣門4的座圈3周圍分別為與進氣門11的座圈10內(nèi)端部和排氣門4的座圈3內(nèi)端部平齊的平面；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，所述進氣門11由底部至頂部向進氣通道9側(cè)傾斜，排氣門4由底部至頂部向排氣通道5側(cè)傾斜，形成斜置氣門結(jié)構(gòu)；由于氣門斜置，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，配合以完全暢通的冷卻風(fēng)道2，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；同時適應(yīng)于多球面燃燒室，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，便于組織進氣，提高進氣效率，便于在氣缸內(nèi)組織進氣滾流和進氣渦流，增加缸內(nèi)氣流擾動，加快燃燒；減小進排氣的阻力，使進排氣更順暢，利于提高汽油機功率，利于提高功率，降低燃油消耗，降低尾氣排放，保護環(huán)境；兩個搖臂軸(進氣門搖臂軸14和排氣門搖臂軸15)沿徑向向內(nèi)相對于缸頭本體安裝面向頂部傾斜設(shè)置，沿徑向向內(nèi)是指由缸頭的周圍向其徑向中心線的方向；所述搖臂軸(進氣門搖臂軸14和排氣門搖臂軸15)的傾斜角度與進氣門和排氣門的傾斜角度對應(yīng)相同；傾斜設(shè)置的搖臂軸能夠適應(yīng)于斜置氣門結(jié)構(gòu)且適應(yīng)于復(fù)合球面燃燒室的幾何形狀，利于保證搖臂帶動氣門動作的協(xié)調(diào)性和密封性。本實施例中，所述進氣門11軸線和排氣門4軸線分別垂直于燃燒室面7與其相交點的切面；也就是進氣門11和排氣門4的軸線相交于燃燒室面的徑向中心線，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，所述缸頭本體1上位于火花塞安裝孔8側(cè)設(shè)有貫通的火花塞風(fēng)冷通道2;通過風(fēng)冷使得火花塞以及缸體本身得到較好的冷卻，避免出現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中火花塞由于高溫而降低使用壽命的問題。本實施例中，所述缸頭本體1外表面設(shè)有散熱片6，所述散熱片6延伸至排氣通道5外壁；能夠有效降低排氣溫度，利于保護排氣系統(tǒng)內(nèi)的尾氣處理部件，進一步降低排放，利于環(huán)保。本發(fā)明還公開了一種應(yīng)用多球面燃燒室的缸頭的汽油機，所述多球面燃燒室的缸頭安裝于汽油機，所述汽油機應(yīng)用于摩托車或通用機械，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發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種多球面燃燒室的缸頭，包括缸頭本體和設(shè)置于缸頭本體的進氣通道、排氣通道及火花塞安裝孔，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由三個球面依次相切形成，由底部到頂部依次為球面I、球面II和球面III，所述球面II的半徑大于球面I的半徑，所述球面III的半徑大于球面II的半徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多球面燃燒室的缸頭，其特征在于所述球面I、球面II和球面III所占燃燒室面比例按寬度為1 3 2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多球面燃燒室的缸頭，其特征在于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，所述進氣門和排氣門分別設(shè)有搖臂，所述缸頭本體上與兩個搖臂一一對應(yīng)設(shè)置有兩個搖臂座，所述兩個搖臂分別設(shè)有供對應(yīng)的搖臂座頂部嵌入的嵌合槽，兩個搖臂分別由穿過嵌合槽兩側(cè)壁的搖臂軸單自由度鉸接于與其對應(yīng)的搖臂座頂部形成以搖臂軸為支點的杠桿結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多球面燃燒室的缸頭，其特征在于所述燃燒室面上位于進氣門的座圈周圍和位于排氣門的座圈周圍分別為與進氣門的座圈內(nèi)端部和排氣門的座圈內(nèi)端部平齊的平面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多球面燃燒室的缸頭，其特征在于所述進氣門由底部至頂部向進氣通道側(cè)傾斜，排氣門由底部至頂部向排氣通道側(cè)傾斜；兩個搖臂軸沿徑向向內(nèi)相對于缸頭本體安裝面向頂部傾斜設(shè)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(yīng)相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多球面燃燒室的缸頭，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。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多球面燃燒室的缸頭，其特征在于所述缸頭本體上位于火花塞安裝孔側(cè)設(shè)有貫通的火花塞風(fēng)冷通道。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多球面燃燒室的缸頭，其特征在于所述缸頭本體外表面設(shè)有散熱片，所述散熱片延伸至排氣通道外壁。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多球面燃燒室的缸頭，其特征在于所述兩個搖臂上的嵌合槽均為通槽，兩個搖臂座的頂部通過與其對應(yīng)的嵌合槽外露并分別設(shè)有貫通至搖臂軸的潤滑油孔。
10.一種應(yīng)用權(quán)利要求1至9任一權(quán)利要求所述的多球面燃燒室的缸頭的汽油機，其特征在于所述多球面燃燒室的缸頭安裝于汽油機。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多球面燃燒室的缸頭及其汽油機，包括缸頭本體和設(shè)置于缸頭本體的進氣通道、排氣通道及火花塞安裝孔，缸頭本體內(nèi)側(cè)形成燃燒室面，燃燒室面由三個球面依次相切形成，由底部到頂部依次為球面I、球面II和球面III，球面II的半徑大于球面I的半徑，球面III的半徑大于球面II的半徑；本發(fā)明利于燃燒氣的混合，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，有效地提高汽油機功率；同時減小進排氣的阻力，使進排氣更順暢，降低燃油消耗率和排放，功率可提高200W左右，燃油消耗率降低5％左右，排放達(dá)到EPA3階段8g/kW.h的標(biāo)準(zhǔn)；由此可見，本發(fā)明的汽油機功率提高和排放降低較為明顯。
文檔編號F02F1/42GK102392750SQ201110278180
公開日2012年3月28日 申請日期2011年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月19日
發(fā)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