專利名稱：三氣門發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，特別涉及小排量摩托車的三氣門發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
目前，小排量摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)均采用兩氣門結(jié)構(gòu)，這是因?yàn)樾∨帕磕ν熊嚢l(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)中速和高速的性能要求較低，常規(guī)的雙氣門發(fā)動(dòng)機(jī)雖然整機(jī)噪音較大，但能夠達(dá)到使用要求。隨著對(duì)性能要求的不斷提高，在小排量摩托車上采用三氣門發(fā)動(dòng)機(jī)已成為發(fā)展的趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)各摩托車生產(chǎn)企業(yè)均加大了研制三氣門發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的步伐，如何設(shè)計(jì)三氣門發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣和燃燒系統(tǒng)，使之滿足三氣門發(fā)動(dòng)機(jī)中速和高速的性能要求，是行業(yè)內(nèi)正努力解決的技術(shù)問(wèn)題。常規(guī)三氣門發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞一般由活塞頭部和活塞裙部?jī)纱蟛糠纸M成。所述活塞頭部的頂面為平面，該平面上設(shè)有三個(gè)凹坑，用于避開氣門。由于活塞壓縮時(shí)頂部與氣門之間的空間過(guò)大，會(huì)造成擠氣效應(yīng)不好，發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率較低，燃油混合氣燃燒得不夠充分。在活塞裙部上所設(shè)的活塞環(huán)槽寬度通常為1_，油環(huán)組合環(huán)槽寬度通常為2_，這種設(shè)計(jì)的活塞環(huán)張力較大，使活塞環(huán)與氣缸體之間的摩擦力也較大，不能充分發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率，同時(shí)也使發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸與活塞環(huán)、活塞之間的磨損較大，增加了維修、更換頻率。另外，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，活塞裙部的摩擦也較大，會(huì)造成磨損過(guò)快，從而降低了活塞的正常使用壽命。常規(guī)三氣門發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室形狀不規(guī)則，在燃燒室內(nèi)具有多個(gè)臺(tái)階，氣流阻力大，火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊?，并且傳熱面積大，熱損失較多，導(dǎo)致熱效率較低。同時(shí)，三氣門發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)、排氣道設(shè)計(jì)不合理，會(huì)導(dǎo)致進(jìn)氣流量系數(shù)低，進(jìn)氣滾流較小，進(jìn)氣不充分，這樣混合氣體氣流運(yùn)動(dòng)速度較慢；同樣，排氣流量系數(shù)較小，排氣不充分，使發(fā)動(dòng)機(jī)不能吸入更多的燃油混合氣。上述因素一方面會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)輸出更大的動(dòng)力，另一方面，會(huì)增加發(fā)動(dòng)機(jī)的能耗。中國(guó)專利ZL02113222.4于2004年7月21日公開了一種三氣門發(fā)送機(jī)燃燒室，該燃燒室由蓬面和球面組成，雖然有制造簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，但是功率和扭矩較小，其中功率為5. 6kw/8500r/min，扭矩為7. 2N. m/6500r/min，并且氣門的噪音較大。常規(guī)三氣門發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸頭上一般設(shè)置有冷卻風(fēng)道，該冷卻風(fēng)道設(shè)計(jì)不合理，并且冷卻風(fēng)道內(nèi)靠近進(jìn)口處具有拐角，容易造成冷卻風(fēng)道內(nèi)氣流流動(dòng)不暢；同時(shí)，在冷卻風(fēng)道的出口處有強(qiáng)大的渦流流團(tuán)，導(dǎo)致該處的氣流阻力很大，使冷卻風(fēng)道內(nèi)本就流量很小的空氣無(wú)法流出，這樣燃燒室背面的熱量無(wú)法通過(guò)冷卻氣流帶走，導(dǎo)致氣缸頭溫度很高。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種能有效提高中速和高速性能的小排量摩托車的三氣門發(fā)動(dòng)機(jī)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種三氣門發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，氣缸頭(I)固定于氣缸體上，在氣缸頭(I)內(nèi)通過(guò)軸承支承有凸輪軸(11)，該凸輪軸(11)上設(shè)有進(jìn)氣凸輪(12)和排氣凸輪(13);在所述氣缸頭(I)上設(shè)有第一進(jìn)氣道(2)、第二進(jìn)氣道(3)、排氣道(4)、燃燒室
(5)和冷卻風(fēng)道，所述第一進(jìn)氣道(2)的進(jìn)口端與第二進(jìn)氣道(3)的進(jìn)口端匯集成同一條進(jìn)氣段通道(6)，所述冷卻風(fēng)道依次由進(jìn)風(fēng)口(7)、第一引流道(8)、第二引流道(9)和出風(fēng)口
(10)組成；與所述燃燒室相配合的活塞(14)連接在曲柄連桿機(jī)構(gòu)(18)上，該活塞(14)具有活塞頭部(14a)和活塞裙部(14b)，在活塞裙部(14b)上設(shè)有兩個(gè)活塞環(huán)槽(15)和一個(gè)油環(huán)組合環(huán)槽(16)，所述活塞頭部(14a)的頂面為平面，在活塞頭部(14a)的頂面上設(shè)有三個(gè)凹坑(17)，該凹坑(17)呈月牙形，由一個(gè)直斜面(17a)和一個(gè)圓弧斜面(17b)合圍而成，其關(guān)鍵在于a、所述活塞頭部(14a)的頂面向上凸起，形成平頂凸臺(tái)(14c);所述活塞環(huán)槽(15)的寬度為0. 7-0. 9mm,所述油環(huán)組合環(huán)槽(16)的寬度為I. 4-1. 6mm ；b、所述燃燒室(5)的內(nèi)頂壁為雙斜面結(jié)構(gòu)，具有第一斜面(5a)和第二斜面(5b)，第一斜面(5a)與第二斜面(5b)之間通過(guò)曲面圓滑過(guò)渡，并且第一斜面(5a)與第二斜面(5b)之間具有120-128°的夾角；所述排氣道(4)的進(jìn)口段為直段，直徑(LI)為17-21mm，且排氣道(4)的進(jìn)口段將第一斜面(5a)垂直貫通；所述第一進(jìn)氣道(2)及第二進(jìn)氣道(3)的出口段也為直段，直徑(L2)為14-18mm，第一進(jìn)氣道(2)和第二進(jìn)氣道(3)的出口段將第二斜面(5b)垂直貫通；所述進(jìn)氣段通道(6)的外端口為圓形，直徑(D)為21-25mm，進(jìn)氣段通道(6)的內(nèi)端口為橢圓形，該橢圓形的長(zhǎng)軸為25-29_，短軸為19. 3-23. 3_，所述進(jìn)氣段通道(6)的外端口與內(nèi)端口之間通過(guò)曲面圓滑過(guò)渡，并且進(jìn)氣段通道(6)的外端口與內(nèi)端口之間的距離(L3)為13-17_ ；C、所述冷卻風(fēng)道的進(jìn)風(fēng)口(7)為矩形，該進(jìn)風(fēng)口(7)的長(zhǎng)度(L4)為32. 5-39. 5mm,寬度(L5)為30-36mm;所述第一引流道(8)為直通道，該第一引流道(8)的寬度(L6)為10-16mm,高度(L7)為26_32mm ;所述第二引流道(9)與第一引流道(8)垂直相連，該第二引流道(9)最窄處的寬度(L8)為26-32mm，最寬處的寬度(L9)為44_50mm ;所述第二引流道
(9)的頂面為弧面，底面為起伏面，第二引流道(9)最淺處的高度(LlO)為15-21mm，最深處的高度(LII)為26-32_ ；d、所述進(jìn)氣凸輪(12)與排氣凸輪(13)之間的凸輪夾角為a，且108.5° SaS 128.8° ;所述進(jìn)氣凸輪(12)上止點(diǎn)與進(jìn)氣凸輪(12)中心的連線在第一直線(LM)上，進(jìn)氣凸輪(12)凸緣最外沿點(diǎn)與進(jìn)氣凸輪(12)中心的連線在第二直線(LN)上，所述第一直線(LM)與第二直線(LN)之間的夾角為b，且53. 5°彡b彡63. 5° ;所述進(jìn)氣凸輪(12)的角度與凸輪升程的對(duì)應(yīng)關(guān)系形成第一升程表，該第一升程表為
角度(° ) 升程(mm)
0 0 280.134794
500.914342
703.086434
864.668565
924.948461
95. 54.999649
98|4.96529權(quán)利要求1. 一種三氣門發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，氣缸頭(I)固定于氣缸體上，在氣缸頭(I)內(nèi)通過(guò)軸承支承有凸輪軸(11)，該凸輪軸(11)上設(shè)有進(jìn)氣凸輪(12)和排氣凸輪(13);在所述氣缸頭(I)上設(shè)有第一進(jìn)氣道(2)、第二進(jìn)氣道(3)、排氣道(4)、燃燒室(5)和冷卻風(fēng)道，所述第一進(jìn)氣道(2 )的進(jìn)口端與第二進(jìn)氣道(3 )的進(jìn)口端匯集成同一條進(jìn)氣段通道(6 )，所述冷卻風(fēng)道依次由進(jìn)風(fēng)口(7)、第一引流道(8)、第二引流道(9)和出風(fēng)口(10)組成；與所述燃燒室相配合的活塞(14)連接在曲柄連桿機(jī)構(gòu)(18)上，該活塞(14)具有活塞頭部(14a)和活塞裙部(14b)，在活塞裙部(14b)上設(shè)有兩個(gè)活塞環(huán)槽(15)和一個(gè)油環(huán)組合環(huán)槽(16)，所述活塞頭部(14a)的頂面為平面，在活塞頭部(14a)的頂面上設(shè)有三個(gè)凹坑(17)，該凹坑(17)呈月牙形，由一個(gè)直斜面(17a)和一個(gè)圓弧斜面(17b)合圍而成，其特征在于 a、所述活塞頭部(14a)的頂面向上凸起，形成平頂凸臺(tái)(14c);所述活塞環(huán)槽(15)的寬度為O. 7-0. 9mm,所述油環(huán)組合環(huán)槽(16)的寬度為I. 4-1. 6mm ； b、所述燃燒室(5)的內(nèi)頂壁為雙斜面結(jié)構(gòu)，具有第一斜面(5a)和第二斜面(5b)，第一斜面(5a)與第二斜面(5b)之間通過(guò)曲面圓滑過(guò)渡，并且第一斜面(5a)與第二斜面(5b)之間具有120-128°的夾角；所述排氣道(4)的進(jìn)口段為直段，直徑(LI)為17_21mm，且排氣道(4)的進(jìn)口段將第一斜面(5a)垂直貫通；所述第一進(jìn)氣道(2)及第二進(jìn)氣道(3)的出口段也為直段，直徑(L2)為14-18_，第一進(jìn)氣道(2)和第二進(jìn)氣道(3)的出口段將第二斜面(5b )垂直貫通；所述進(jìn)氣段通道(6 )的外端口為圓形，直徑(D)為2l-25mm，進(jìn)氣段通道(6 )的內(nèi)端口為橢圓形，該橢圓形的長(zhǎng)軸為25-29_，短軸為19. 3-23. 3_，所述進(jìn)氣段通道(6)的外端口與內(nèi)端口之間通過(guò)曲面圓滑過(guò)渡，并且進(jìn)氣段通道(6)的外端口與內(nèi)端口之間的距離(L3)為 13-17mm ； C、所述冷卻風(fēng)道的進(jìn)風(fēng)口(7)為矩形，該進(jìn)風(fēng)口(7)的長(zhǎng)度(L4)為32. 5-39. 5mm,寬度(L5)為30-36mm;所述第一引流道(8)為直通道，該第一引流道(8)的寬度(L6)為10_16mm，高度(L7)為26-32mm ;所述第二引流道(9)與第一引流道(8)垂直相連，該第二引流道(9)最窄處的寬度(L8)為26-32mm，最寬處的寬度(L9)為44_50mm ;所述第二引流道(9)的頂面為弧面，底面為起伏面，第二引流道(9)最淺處的高度(LlO)為15-21mm，最深處的高度(Lll)為 26-32mm ; d、所述進(jìn)氣凸輪(12)與排氣凸輪(13)之間的凸輪夾角為a，且108. 5°彡a彡128.8° ；所述進(jìn)氣凸輪(12)上止點(diǎn)與進(jìn)氣凸輪(12)中心的連線在第一直線(LM)上，進(jìn)氣凸輪(12)凸緣最外沿點(diǎn)與進(jìn)氣凸輪(12)中心的連線在第二直線(LN)上，所述第一直線(LM)與第二直線(LN)之間的夾角為b，且53. 5°彡b彡63. 5° ； 所述進(jìn)氣凸輪(12)的角度與凸輪升程的對(duì)應(yīng)關(guān)系形成第一升程表，該第一升程表為:
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三氣門發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述活塞(14)頂部的平頂凸臺(tái)(14c)為四棱臺(tái)結(jié)構(gòu)，具有上表面和周側(cè)面，平頂凸臺(tái)(14c)上表面的輪廓為四邊形，由長(zhǎng)直邊、短直邊和兩條對(duì)稱設(shè)置的圓弧邊組成，且長(zhǎng)直邊與短直邊相互平行，在長(zhǎng)直邊的外側(cè)設(shè)置第一凹坑和第二凹坑，這兩個(gè)凹坑與長(zhǎng)直邊的距離相等，所述平頂凸臺(tái)(14c)周側(cè)面對(duì)應(yīng)長(zhǎng)直邊的面與這兩個(gè)凹坑的直斜面(17a)在同一斜面上，在短直邊的外側(cè)設(shè)置第三凹坑，平頂凸臺(tái)(14c)周側(cè)面對(duì)應(yīng)短直邊的面與該第三凹坑的直斜面(17a)在同一斜面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的三氣門發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述活塞(14)頂部平頂凸臺(tái)(14c)的高度為2. 3-3. 2mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三氣門發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，其特征在于在所述活塞裙部(14b)上從上往下設(shè)有多條儲(chǔ)油環(huán)槽(19)，該儲(chǔ)油環(huán)槽(19)位于油環(huán)組合環(huán)槽(16)的下方。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三氣門發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述燃燒室(5)的第一斜面(5a)與第二斜面(5b)之間具有124°的夾角；所述排氣道(4)進(jìn)口段的直徑(LI)為19mm，所述第一進(jìn)氣道(2)及第二進(jìn)氣道(3)的出口段的直徑(L2)為16_;所述進(jìn)氣段通道(6)的外端口的直徑(D)為23mm，進(jìn)氣段通道(6)內(nèi)端口橢圓形的長(zhǎng)軸為27mm，短軸為21. 3mm,所述進(jìn)氣段通道(6)的外端口與內(nèi)端口之間的距離(L3)為15mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或5所述的三氣門發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第一進(jìn)氣道(2)和第二進(jìn)氣道(3)對(duì)稱設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三氣門發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述冷卻風(fēng)道進(jìn)風(fēng)口(7)的長(zhǎng)度(L4)為36. 5mm，寬度(L5)為33mm ;所述第一引流道(8)的寬度(L6)為13mm，高度(L7)為29mm ;所述第二引流道(9)最窄處的寬度(L8)為29mm,最寬處的寬度(L9)為47mm ;所述第二引流道(9)最淺處的高度(LlO)為18mm，最深處的高度(LII)為29mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或7所述的三氣門發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，其特征在于在所述冷卻風(fēng)道的進(jìn)風(fēng)口(7)內(nèi)設(shè)有引導(dǎo)氣流向第一引流道(8)流動(dòng)的第一導(dǎo)流片(20)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的三氣門發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，其特征在于在所述第二引流道(9)內(nèi)靠 近第一引流道(8)的位置設(shè)有第二導(dǎo)流片(21)，該第二導(dǎo)流片(21)為弧形。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三氣門發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述進(jìn)氣凸輪(12)與排氣凸輪(13)之間的凸輪夾角a為118. 5°，所述第一直線LM與第二直線LN之間的夾角b為.58. 5°。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種三氣門發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，活塞頭部(14a)的頂面向上凸起，形成平頂凸臺(tái)(14c)；燃燒室(5)的內(nèi)頂壁為雙斜面結(jié)構(gòu)，第一斜面(5a)與第二斜面(5b)之間通過(guò)曲面圓滑過(guò)渡；冷卻風(fēng)道進(jìn)風(fēng)口(7)進(jìn)風(fēng)口(7)的長(zhǎng)度(L4)為32.5-39.5mm，寬度(L5)為30-36mm；進(jìn)氣凸輪(12)與排氣凸輪(13)之間的凸輪夾角為a，且108.5°≤a≤128.8°。本實(shí)用新型通過(guò)對(duì)活塞、進(jìn)排氣道、燃燒室、冷卻風(fēng)道和凸輪軸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，有效保證了發(fā)動(dòng)機(jī)中、高轉(zhuǎn)速的充氣效率，提升了發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和扭矩，滿足了三氣門發(fā)動(dòng)機(jī)耐用性強(qiáng)、可靠性高、舒適性好的使用要求。
文檔編號(hào)F02F1/34GK202370686SQ20112053167
公開日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月19日
發(fā)明者廖壽昌, 羅園, 陳微微 申請(qǐng)人:力帆實(shí)業(yè)(集團(tuán))股份有限公司