一種帶有屏蔽墻結構的缸蓋、制備方法及發(fā)動的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種帶有屏蔽墻結構的缸蓋，包括缸蓋基體、壓裝在缸蓋上的排氣門座圈和進氣門座圈，還包括有排氣門、進氣門、排氣道、進氣道、缸蓋內壁及布置在排氣門周圍的排氣屏蔽墻和布置在進氣門周圍的進氣屏蔽墻。本技術方案已經完全有能力提供一種帶有進排氣屏蔽墻新結構燃燒室缸蓋，來提高四沖程內燃機的進氣滾流比和低負荷時缸內EGR以及高負荷時高效的回流換氣掃除廢氣能力，改善發(fā)動機燃燒品質提高動力和經濟性。
【專利說明】一種帶有屏蔽墻結構的缸蓋、制備方法及發(fā)動機
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于內燃機【技術領域】，具體涉及一種燃燒室的缸蓋進氣門及排氣門帶有屏蔽墻結構的發(fā)動機及制備方法。
【背景技術】
[0002]在發(fā)動機產品開發(fā)中，希望開發(fā)出來的發(fā)動機具有良好的動力性、經濟性，同時為了滿足日益嚴格的排放法規(guī)要求還需具有更優(yōu)的排放性，然而燃燒系統(tǒng)的合理匹配、燃燒室的結構、合理的氣流運動對這些性能都有很大影響。對此可通過燃燒室結構的設計增加氣門屏蔽墻提高氣流運動的合理性，達到較好燃燒品質，在氣門重疊開啟時不希望新鮮可燃混合氣被從排氣門隨著廢氣排出同時又希望可以在大負荷時缸內廢氣被排出充分，從而進入更多新鮮可燃混合氣提高動力。
[0003]對此在國外的兩沖程柴油機中有氣門屏蔽墻的應用，如圖7所示提供一種進氣門屏蔽墻5，此屏蔽墻是由高能激光束將金屬粉末固熔在缸蓋內壁然后機加工形成。發(fā)動機運行時在進氣門開啟的整個過程時間里，進氣屏蔽墻提供了氣門外圈和屏蔽墻之間一種屏蔽，這種屏蔽墻布置在進氣門外圈并且靠近排氣門，阻止了進氣門整個進氣過程新鮮空氣或可燃混合氣從進氣門靠近排氣門側流入排氣門靠近進氣門側。發(fā)動機在低負荷時，由于進氣較少和速度較慢受到殘余廢氣流動影響活塞上行時進氣門進入的氣體流動到燃燒室上部，殘余廢氣在燃燒室下部形成良好的分層利用可燃混合氣的燃燒。在發(fā)動機高負荷時，進氣量和速度相對較大活塞下行時氣體到達活塞頂部，然后上行時新鮮可燃混合氣把殘余廢氣排出到排氣口，提高了排氣效率。
[0004]在汽油機中屏蔽墻的使用還未發(fā)現(xiàn)，如圖8中N標號圈框所示是現(xiàn)使用的汽油機燃燒室，然而汽油機也需要解決類似問題，屏蔽進氣流進入排氣門，提高缸內氣體滾流，高負荷時掃除排氣的效率等?？墒莾蓻_程柴油機中進氣屏蔽墻不能直接應用于汽油機上，問題在于:1、上述屏蔽墻是兩沖程柴油機應用，沖程數不一樣不適合四沖程汽油機照搬應用，如兩沖程柴油機可以在進氣壓縮活塞上行時排氣門還是開啟狀態(tài)進行掃除缸內廢氣，提高了掃除廢氣能力，然后四沖程汽油機在活塞上行壓縮時排氣門早已關閉，故無法利用活塞上行壓縮可燃混合氣來排出廢氣；2、汽油機和柴油機缸內氣體主要運動模式不一樣，柴油機主要由復雜的進氣歧管犧牲動能來提高氣體的渦流，汽油機的氣道主要是直的切向氣道阻力小，進氣依靠氣缸壁和活塞運動在缸內形成大尺度滾流，然后在活塞上行壓縮時破碎成小尺度微渦，具有較大的湍動能，從而使火焰?zhèn)鞑ニ俾试黾?，滿足汽油機高轉速下每個燃燒周期需更短時間完成，提高燃燒品質。在四沖程汽油機中使用兩沖程柴油機圖中屏蔽墻由于進氣屏蔽墻布置在靠近排氣門側并且很高擋住了進氣，無法使汽油機進氣在缸內形成滾流，無法滿足上述滾流和燃燒需求。3、需要有針對性地對四沖程汽油機的燃燒室進排氣門屏蔽墻重新設計，上述兩沖程柴油機進氣屏蔽墻無法滿足汽油機使用需求。

【發(fā)明內容】
[0005]本發(fā)明的一個目的是提供一種燃燒室的缸蓋進氣門及排氣門帶有屏蔽墻結構的發(fā)動機，使發(fā)動機工作時對燃燒室內進排氣的部分屏蔽提高發(fā)動機的滾流比和掃除廢氣的效率更多新鮮可燃混合氣進入氣缸提高動力。
[0006]本發(fā)明的另一個目的是提供一種適合四沖程內燃機使用的燃燒室內進排氣屏蔽墻，解決只有兩沖程柴油機燃燒室使用屏蔽墻的局限性，提高四沖程內燃機的低端扭矩、降低油耗和低負荷時產生缸內EGR具備更優(yōu)的排放性。
[0007]本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
[0008]一種帶有屏蔽墻結構的缸蓋，包括缸蓋基體、壓裝在缸蓋上的排氣門座圈和進氣門座圈，還包括有排氣門、進氣門、排氣道、進氣道、缸蓋內壁及布置在排氣門周圍的排氣屏蔽墻和布置在進氣門周圍的進氣屏蔽墻。
[0009]所述排氣屏蔽墻布置在靠近進氣門側并沿著排氣門軸向180度布置。
[0010]所述進氣屏蔽墻布置在遠離排氣門側并沿著進氣門軸向180度布置。
[0011]所述進氣屏蔽墻或排氣屏蔽墻的高度為進氣門或排氣門升程的0.1-0.3倍。
[0012]所述進氣屏蔽墻或排氣屏蔽墻與相對應的進氣門或排氣門外圈之間的間隙為進氣門或排氣門頭部直徑的0.02-0.03倍。
[0013]一種帶有屏蔽墻結構缸蓋的發(fā)動機，包括缸體、缸蓋、活塞、活塞上表面與缸蓋內壁組成的燃燒室及缸墊，所述缸蓋包括有缸蓋基體、壓裝在缸蓋上的排氣門座圈和進氣門座圈，還包括有排氣門、進氣門、排氣道、進氣道、缸蓋內壁、以及布置在排氣門周圍的排氣屏蔽墻和布置在進氣門周圍的進氣屏蔽墻。
[0014]一種帶有屏蔽墻結構的缸蓋的制備方法，包括有，進氣屏蔽墻和排氣屏蔽墻首先同缸蓋一起鑄造毛坯形成，使用銑刀沿排氣門座及進氣門座的中心線為旋轉中心進行加工，最終形成排氣屏蔽墻或進氣屏蔽墻。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:
[0016]根據本發(fā)明，已經完全有能力提供一種帶有進排氣屏蔽墻新結構燃燒室缸蓋，來提高四沖程內燃機的進氣滾流比和低負荷時缸內EGR以及高負荷時高效的回流換氣掃除廢氣能力，改善發(fā)動機燃燒品質提高動力性、經濟性和排放性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為帶有本發(fā)明的四沖程汽油機側面剖視圖；
[0018]圖2為本發(fā)明氣缸蓋內部視圖；
[0019]圖3A為帶有本發(fā)明的汽油機側面剖視圖；
[0020]圖3B為表示在部分負荷下進排氣門開啟重疊時發(fā)動機進排氣運行狀況示意圖；
[0021]圖4A為帶有本發(fā)明的汽油機側面剖視圖；
[0022]圖4B為表示在高負荷下進排氣門開啟重疊時發(fā)動機進排氣運行狀況示意圖；
[0023]圖5為排氣屏蔽墻機加工示意圖；
[0024]圖6A為帶有氣門屏蔽墻的側面剖視圖；
[0025]圖6B為圖6A局部帶有關鍵尺寸放大視圖；
[0026]圖7為現(xiàn)帶有進氣屏蔽墻的二沖程柴油機側面剖視圖；
[0027]圖8為現(xiàn)無進排氣屏蔽墻的汽油機側面剖視圖。[0028]圖中序號說明:1、缸體；2、缸蓋；3、活塞；4、排氣屏蔽墻調；5、進氣屏蔽墻；8、排氣門座圈；9、進氣門座圈；6、排氣門；7、進氣門；10、排氣道；11、進氣道；12、缸蓋內壁；13、燃燒室；14、缸墊；15、銑刀。
【具體實施方式】
[0029]以下通過實施例來詳細說明本發(fā)明的技術方案，應當理解的是，以下的實施例僅是示例性的，僅能用來解釋和說明本發(fā)明的技術方案，而不能解釋為是對本發(fā)明技術方案的限制。
[0030]參見圖1和圖2，發(fā)動機缸體1，活塞3在缸體I中可以上下往復運動，氣缸蓋2通過缸墊14的密封安裝在缸體I上，燃燒室13是由氣缸蓋2的缸蓋內壁12和活塞3上表面共同組成，排氣門座圈8和進氣門座圈9分別通過壓裝在缸蓋2上，然后機加工，分別同排氣門6和進氣門7形成良好的密封面，排氣道10在缸蓋2中形成便于排氣門6排出廢氣提供通道，進氣道11在缸蓋2中給進氣門7提供新鮮可燃混合氣的通道。
[0031]如圖1中4所示，排氣門屏蔽墻4布置在靠近進氣側和圖2中所示為沿著排氣門軸向180度布置；進氣門屏蔽墻5，布置在遠離排氣側和圖2中所示為沿著進氣門軸向180度布置。
[0032]參照圖3A、圖3B、圖4A及圖4B，將描述帶有進排氣屏蔽墻的發(fā)動機其進氣滾流、缸內EGR和掃除廢氣的運動，圖3A和圖3B描述的是發(fā)動機在部分負荷工況下進排氣門重疊位置時進排氣運動情況，圖4A和圖4B描述的是發(fā)動機在大負荷工況下進排氣門重疊位置時進排氣運動情況。
[0033]參照圖3A本發(fā)明側面剖視圖和圖3B此工況下示意圖，先描述發(fā)動機在部分負荷下其進氣滾流和缸內EGR運動情況。在活塞3排氣行程運行到上止點(TDC)時進氣門7已經提前打開便于活塞3下行運動時吸入可燃新鮮混合氣提前準備，然而此時排氣門6是延遲關閉，即進氣門和排氣門有一個重疊角，在活塞3開始下行時進氣門7進入的可燃混合氣S2在排氣門屏蔽墻4屏蔽下不會進入延遲關閉的排氣門6被排出，同時在進氣屏蔽墻5的阻擋下進氣只會從S2處進入燃燒室增強了 S2的進氣強度，S2在排氣屏蔽墻4的屏蔽阻擋和順其斜坡進入氣缸加強的滾流S3的形成，如圖3A和圖3B所示；活塞3繼續(xù)下行，排氣門6關閉，缸內進氣繼續(xù)形成較大滾流。
[0034]在活塞3開始下行運動時，缸內壓力變低，此時排氣門6延遲關閉，在排氣道10內壓力高于缸內，在排氣屏蔽墻4作用下部分殘余廢氣SI會從排氣門遠離排氣屏蔽墻4側進入缸內，與S2處新鮮可燃混合氣共同形成滾流S3，如圖3A和圖3B所示。殘余廢氣SI的進入相當于在缸內形成EGR，利用提高燃燒的穩(wěn)定性和降低燃燒溫度減少有害的氮氧碳氫化合物的排放，提高排放性。
[0035]參照圖4A本發(fā)明的側面剖視圖和圖4B此工況下示意圖描述發(fā)動機在高負荷下其高效的回流換氣法掃除廢氣能力，活塞3排氣行程運行到上止點(TDC)前后，進氣門7和排氣門6重疊開啟，由于在進氣門屏蔽墻5和排氣門屏蔽墻4的作用下，進氣通道為進氣門7靠近排氣門6側，排氣通道為排氣門6遠離進氣門7側，同時由于在高負荷下，進氣Tl量較大和速度較快，此時活塞3還處于上止點(TDC)附近，Tl會在燃燒室13中形成T2用快速大量的新鮮可燃混合氣驅除缸內未排完的殘余廢氣，達到高效的掃除廢氣回流換氣的效果，使高負荷時燃燒室進入更多新鮮可燃混合氣滿足高負荷時動力需求。
[0036]圖5、圖6A及圖6B描述了屏蔽墻形成的方法及關鍵的技術尺寸，由于進氣屏蔽墻5和排氣屏蔽墻4在結構尺寸上類似，為了描述方便使用排氣側屏蔽墻進行詳細描述，進氣側屏蔽墻的描述同排氣側屏蔽墻的技術方案相同，因此，在此省略了對進氣側屏蔽墻的描述。結合圖5為排氣側屏蔽墻的機加工示意圖，屏蔽墻事先同缸蓋2—起鑄造毛坯形成，減少了使用高能激光束在氣缸蓋內壁對金屬粉末固熔形成的工藝復雜性，鑄造好后使用銑刀15沿排氣門座圈8中心線K一K為旋轉中心進行機加工，最終形成排氣屏蔽墻4。
[0037]圖6A示意了帶有單個排氣屏蔽墻4、壓裝有排氣門座圈8和排氣門6的小總成，圖6B為圖6A中圈內局部放大圖，使用圖6B對其關鍵技術尺寸做出說明，Hl尺寸為氣門頭部的高度，H2為0.52倍Hl，H3為屏蔽墻4的高度一般為氣門升程的0.1至0.3倍，L為屏蔽墻4和排氣門6外圈之間的間隙，一般為氣門頭部直徑的0.02至0.03倍，針對具體機型需要根據研究或試驗性能規(guī)定更確切數值，此處只提供技術參數范圍。
[0038]盡管已經示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權利要求及其等同限定。
【權利要求】
1.一種帶有屏蔽墻結構的缸蓋，其特征在于:包括缸蓋基體、壓裝在缸蓋上的排氣門座圈和進氣門座圈，還包括有排氣門、進氣門、排氣道、進氣道、缸蓋內壁及布置在排氣門周圍的排氣屏蔽墻和布置在進氣門周圍的進氣屏蔽墻。
2.根據權利要求1所述的帶有屏蔽墻結構的缸蓋，其特征在于:所述排氣屏蔽墻布置在靠近進氣門側并沿著排氣門軸向180度布置。
3.根據權利要求1所述的帶有屏蔽墻結構的缸蓋，其特征在于:所述進氣屏蔽墻布置在遠離排氣門側并沿著進氣門軸向180度布置。
4.根據權利要求1或3所述的帶有屏蔽墻結構的缸蓋，其特征在于:所述進氣屏蔽墻的高度為進氣門升程的0.1-0.3倍。
5.根據權利要求1或2所述的帶有屏蔽墻結構的缸蓋，其特征在于:所述排氣屏蔽墻的高度為排氣門升程的0.1-0.3倍。
6.根據權利要求1或3所述的帶有屏蔽墻結構的缸蓋，其特征在于:所述進氣屏蔽墻與相對應的進氣門外圈之間的間隙為進氣門頭部直徑的0.02-0.03倍。
7.根據權利要求1或2所述的帶有屏蔽墻結構的缸蓋，其特征在于:所述排氣屏蔽墻與相對應的排氣門外圈之間的間隙為進氣門頭部直徑的0.02-0.03倍。
8.一種帶有屏蔽墻結構缸蓋的發(fā)動機，其特征在于:包括缸體、缸蓋、活塞、活塞上表面與缸蓋內壁組成的燃燒室及缸墊，所述缸蓋包括有缸蓋基體、壓裝在缸蓋上的排氣門座圈和進氣門座圈，還包括有排氣門、進氣門、排氣道、進氣道、缸蓋內壁、以及布置在排氣門周圍的排氣屏蔽墻和布置在進氣門周圍的進氣屏蔽墻。
9.一種帶有屏蔽墻結構的缸蓋的制備方法，其特征在于:包括有，進氣屏蔽墻和排氣屏蔽墻首先同缸蓋一起鑄造毛坯形成，使用銑刀沿排氣門座及進氣門座的中心線為旋轉中心進行加工，最終形成排氣屏蔽墻或進氣屏蔽墻。
【文檔編號】B23P15/00GK103615334SQ201310665643
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月9日 優(yōu)先權日:2013年12月9日
【發(fā)明者】阮仁宇, 李龍超, 杜鵬, 田國慶, 許濤, 滕建耐, 張增光, 張良超, 侯亦波, 路明 申請人:安徽江淮汽車股份有限公司