專利名稱：四氣門汽油機(jī)氣缸蓋結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于汽車內(nèi)燃機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及轎車用四氣門 汽油機(jī)的氣缸蓋結(jié)構(gòu)。
技術(shù)背景近年來，為了改善汽車內(nèi)燃機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性能，推廣采 用了渦輪增壓、廢氣再循環(huán)(EGR)、每缸多氣門、可變氣門正時(VVT) 等新技術(shù)。其中轎車汽油機(jī)的氣缸蓋在采用四氣門頂置雙凸輪軸(Double overhead cam,略稱DOHC)結(jié)構(gòu)提高發(fā)動機(jī)強(qiáng)化程度后，必須解決好三個 問題首先要優(yōu)化設(shè)計氣缸蓋的結(jié)構(gòu)，控制和縮小氣缸蓋的橫向?qū)挾?，?則會因為氣缸蓋的寬度尺寸過大，造成發(fā)動機(jī)在轎車的機(jī)艙內(nèi)布置困難。 第二是必須合理設(shè)計氣缸蓋中冷卻水道的水流方向，達(dá)到增加進(jìn)氣充量， 降低氣缸蓋熱負(fù)荷的目的。第三是應(yīng)當(dāng)合理設(shè)計氣缸蓋上潤滑配氣機(jī)構(gòu)的 潤滑油路，簡化結(jié)構(gòu)，降低成本，并確保油路末端重要零件的潤滑需要?，F(xiàn)有技術(shù)中用于解決上述三個問題的技術(shù)方案在專利文獻(xiàn)中已經(jīng)有一 些反映。例如為了解決潤滑問題，日本馬自達(dá)公司的專利JP63038667，在 氣缸蓋上鉆兩個貫穿氣缸蓋全長的深孔，作為氣缸蓋主油道。奇瑞汽車公 司的實用新型ZL200620074541.X，采用在氣缸蓋上鉆橫向油道，再鉆較長 的斜油孔的辦法，解決進(jìn)、排氣凸輪軸軸承座的潤滑問題。這些方案并不 十分理想，有的還帶來了新的缺點(diǎn)和問題。例如，加工工藝性不良，提高 了制造成本。 實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是為轎車用四氣門頂置凸輪軸汽油機(jī)提供一種優(yōu)化 設(shè)計、布局合理的氣缸蓋結(jié)構(gòu)。能夠同時解決縮小氣缸蓋寬度，合理布置 冷卻水道和合理設(shè)計配氣機(jī)構(gòu)潤滑油路三個重要技術(shù)問題。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采用的技術(shù)方案是設(shè)計一種 四氣門汽油機(jī)氣缸蓋結(jié)構(gòu)，每缸有兩個進(jìn)氣門和兩個排氣門，采用頂置進(jìn)、 排氣凸輪軸和氣門傾斜布置的方式，其主要特征在于A、優(yōu)化設(shè)計氣缸蓋的氣門傾斜角e和進(jìn)、排氣凸輪基圓直徑d這兩個基本結(jié)構(gòu)參數(shù)，使氣缸蓋的橫向?qū)挾瘸叽缈刂圃谙喈?dāng)于同缸徑雙氣門汽油機(jī)的氣缸蓋寬度的范圍內(nèi)；B、 氣缸蓋上進(jìn)水孔位置布置在氣缸蓋進(jìn)氣道一側(cè)，利用散熱器冷卻后 的低溫冷卻水先對進(jìn)氣道中的空氣--燃料混合氣進(jìn)行冷卻，以便提高充氣效 率，氣缸蓋內(nèi)部水流在冷卻水導(dǎo)向筋的引導(dǎo)下加強(qiáng)氣缸蓋上兩個排氣門座 之間以及排氣門座與火花塞座之間局部高溫區(qū)域的冷卻，防止氣缸蓋出現(xiàn) 裂紋；C、 合理設(shè)計氣缸蓋上潤滑配氣機(jī)構(gòu)的潤滑油路，利用進(jìn)、排氣凸輪軸 軸心的油孔作為向各凸輪軸軸承供給潤滑油的油道，確保位于油路末端的 凸輪軸軸承的潤滑需要。其中氣缸蓋上潤滑配氣機(jī)構(gòu)的潤滑油路可以由汽油機(jī)機(jī)體上的主油道 經(jīng)氣缸蓋上的氣缸蓋螺栓孔，再經(jīng)氣缸蓋上的油孔分別向上述進(jìn)氣凸輪軸 軸心油孔和排氣凸輪軸軸心油孔供給潤滑油；上述進(jìn)氣凸輪軸軸心油孔和 排氣凸輪軸軸心油孔在各凸輪軸軸承處經(jīng)凸輪軸軸承蓋或凸輪軸軸承座上 的連接油道互相連通，由多條并聯(lián)的油道組成網(wǎng)狀的配氣機(jī)構(gòu)潤滑油路。經(jīng)計算分析，上述氣缸蓋的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)的最佳值范圍是，氣門傾斜 角0=10° 12° ，進(jìn)、排氣凸輪基圓直徑d和汽油機(jī)氣缸直徑D之比d/D =0.33 0.36。本實用新型的有益效果是通過控制和縮小氣缸蓋的橫向?qū)挾瘸叽缈?以提高發(fā)動機(jī)的緊湊性，便于發(fā)動機(jī)在汽車上的總體布置，特別有利于用 改進(jìn)的四氣門汽油機(jī)代替轎車上原來的兩氣門汽油機(jī)，全面提高發(fā)動機(jī)的 動力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性能，實現(xiàn)產(chǎn)品的升級換代。本實用新型在氣缸蓋 冷卻水道和配氣機(jī)構(gòu)潤滑油道方面的改進(jìn)，有利于提高發(fā)動機(jī)的工作可靠 性，延長使用壽命。


以下結(jié)合附圖和一個實施例對本實甩新型進(jìn)一步說明。圖1是本實用新型實施例的氣缸蓋總成頂視圖。圖2是本實施例上通過氣門中心線的橫剖面圖。圖3是本實用新型的實施例的燃燒室剖面圖。圖4是本實用新型的實施例的冷卻水道剖面圖。圖5是本實用新型的實施例的氣缸蓋潤滑油道布置圖。圖中1、氣缸蓋，2、進(jìn)氣門，3、排氣門，4、進(jìn)氣凸輪軸，5、排氣 凸輪軸，6、進(jìn)氣挺柱，7、排氣挺柱，8、燃燒室，9、火花塞座，10、冷 卻水導(dǎo)向筋，11、機(jī)體主油道，12、氣缸蓋螺栓孔，13、氣缸蓋主油道， 14、凸輪軸軸心油孔，15、進(jìn)水孔，16、進(jìn)氣道，17、出水口。
具體實施方式
本實用新型的一個具體的實施例是一種轎車用四氣門頂置凸輪軸汽油 機(jī)，這是一臺氣缸直徑76mm的三缸發(fā)動機(jī)。
以下結(jié)合附圖1~6說明具體 的實施方式。影響氣缸蓋橫向?qū)挾鹊膬蓚€最重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)是氣門傾斜角e和凸輪軸基圓直徑d。在圖2中，氣缸蓋頂部布置有進(jìn)氣凸輪軸4和排氣凸輪軸5， 進(jìn)氣凸輪軸4通過進(jìn)氣挺柱6驅(qū)動進(jìn)氣門2，排氣凸輪軸5通過排氣挺柱7 驅(qū)動排氣門3。進(jìn)氣挺柱6與排氣挺柱7的直徑都為28 mm。為了控制氣 缸蓋1的橫向?qū)挾?，兩個進(jìn)氣門2和兩個排氣門3分別由垂直中心線向兩 側(cè)傾斜相等的角度，優(yōu)化選擇氣門傾斜角6 1=9 2=11° ?，F(xiàn)有的四氣門汽 油機(jī)，氣門傾斜角普遍較大，有的發(fā)動機(jī)達(dá)到28。，容易使氣缸蓋橫向?qū)?度過大。另外，凸輪軸基圓直徑過小會降低凸輪軸的強(qiáng)度和剛度，而且會 增大凸輪工作表面的擠壓應(yīng)力，影響疲勞壽命。凸輪軸基圓直徑過大，則 會使凸輪軸軸承座、軸承蓋、氣缸蓋罩等許多相關(guān)零件的尺寸不得不加大。 難以控制氣缸蓋總成的寬度尺寸。本實施例選取的凸輪軸基圓直徑 d=26mm, d/D=0.342。這臺四氣門頂置凸輪軸汽油機(jī)的氣缸蓋總成寬度尺 寸和同缸徑的雙氣門汽油機(jī)的氣缸蓋總成寬度相同。如圖2、圖3所示，本實施例采用蓬形燃燒室，火花塞垂直安裝在燃 燒室8的中央，燃燒室8的中心線偏離氣缸中心線a=1.5mm，偏向排氣門 3的一側(cè)。兩個進(jìn)氣門2傾斜布置在直列式發(fā)動機(jī)氣缸中心連線的同一側(cè)， 兩個排氣門3傾斜布置在氣缸中心連線的另一側(cè)。進(jìn)氣門2的直徑dl大于 排氣門3的直徑d2。進(jìn)氣門喉口直徑比排氣門喉口直徑大3mm。這種結(jié)構(gòu) 有利于提高充氣效率和升功率，改善點(diǎn)火性能，減少火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x，減小 爆震傾向，從而可以采用較高的壓縮比，提高燃燒效率，改善發(fā)動機(jī)的經(jīng) 濟(jì)性。圖4是本實用新型實施例的冷卻水道剖面圖。這是一張由氣缸蓋1從 中間水平方向剖切的圖。圖4中氣缸蓋1底面上和機(jī)體相通的進(jìn)水孔15布置在氣缸蓋進(jìn)氣道16的一側(cè)，利用剛進(jìn)入氣缸蓋時溫度較低的冷卻水先對 進(jìn)氣道中的空氣--燃料混合氣進(jìn)行冷卻，以免混合氣由于溫度升高而降低充 氣效率。圖4中的冷卻水導(dǎo)向筋10是本實用新型專門設(shè)計的，導(dǎo)向筋I(lǐng)O 和氣缸蓋的底面相連，其作用是引導(dǎo)冷卻水流的流動方向，加強(qiáng)對氣缸蓋 1上兩個排氣門座之間以及排氣門座與火花塞座9之間局部高溫區(qū)域的冷 卻，防止氣缸蓋1因局部熱負(fù)荷過高而出現(xiàn)裂紋。最后氣缸蓋水套中的冷 卻水從氣缸蓋前端的出水口 17流出。然后經(jīng)發(fā)動機(jī)冷卻水泵和水箱散熱器 繼續(xù)循環(huán)。圖5是本實施例的氣缸蓋潤滑油道布置圖。潤滑油道的進(jìn)油口布置在 氣缸蓋1后端，從機(jī)體主油道11上來的潤滑油進(jìn)入氣缸蓋后端的氣缸蓋螺 栓孔12。然后引入氣缸蓋主油道13，分別進(jìn)入進(jìn)、排氣凸輪軸4、 5的軸 心油孔14。如圖所示，潤滑油由軸心油孔14引入各個凸輪軸軸承座進(jìn)行 潤滑。上述進(jìn)氣凸輪軸4的軸心油孔14和排氣凸輪軸5的軸心油孔14在 各凸輪軸軸承處經(jīng)凸輪軸軸承蓋或凸輪軸軸承座上的連接油道互相連通。 從而形成由多條并聯(lián)的油道組成的網(wǎng)狀的，配氣機(jī)構(gòu)潤滑油路。這種潤滑 油道，能夠確保位于油路末端的凸輪軸軸承也得到可靠的潤滑。本實用新型實施例的氣缸蓋材料采用鑄造鋁合金。
權(quán)利要求1、一種四氣門汽油機(jī)氣缸蓋結(jié)構(gòu)，每缸有兩個進(jìn)氣門和兩個排氣門，采用頂置進(jìn)、排氣凸輪軸和氣門傾斜布置的方式，其特征在于A.優(yōu)化設(shè)計氣缸蓋的氣門傾斜角θ和進(jìn)、排氣凸輪基圓直徑d這兩個基本結(jié)構(gòu)參數(shù)，使氣缸蓋的橫向?qū)挾瘸叽缈刂圃谙喈?dāng)于同缸徑雙氣門汽油機(jī)的氣缸蓋寬度的范圍內(nèi)；B.氣缸蓋上進(jìn)水孔位置布置在氣缸蓋進(jìn)氣道一側(cè)，利用散熱器冷卻后的低溫冷卻水先對進(jìn)氣道中的空氣--燃料混合氣進(jìn)行冷卻，以便提高充氣效率，氣缸蓋內(nèi)部水流在冷卻水導(dǎo)向筋的引導(dǎo)下加強(qiáng)氣缸蓋上兩個排氣門座之間以及排氣門座與火花塞座之間局部高溫區(qū)域的冷卻，防止氣缸蓋出現(xiàn)裂紋；C.合理設(shè)計氣缸蓋上潤滑配氣機(jī)構(gòu)的潤滑油路，利用進(jìn)、排氣凸輪軸軸心的油孔作為向各凸輪軸軸承供給潤滑油的油道，確保位于油路末端的凸輪軸軸承的潤滑需要。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的四氣門汽油機(jī)氣缸蓋結(jié)構(gòu)，其特征是其中氣缸 蓋的氣門傾斜角9=10° 12° ，進(jìn)、排氣凸輪基圓直徑d和汽油機(jī)氣缸直 徑D之比d/D^0.33 0.36。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的四氣門汽油機(jī)氣缸蓋結(jié)構(gòu)，其特征是其中氣缸 蓋上潤滑配氣機(jī)構(gòu)的潤滑油路由汽油機(jī)機(jī)體上的主油道經(jīng)氣缸蓋上的氣缸 蓋螺栓孔，再經(jīng)氣缸蓋上的油孔分別向上述進(jìn)氣凸輪軸軸心油孔和排氣凸 輪軸軸心油孔供給潤滑油；上述進(jìn)氣凸輪軸軸心油孔和排氣凸輪軸軸心油 孔在各凸輪軸軸承處經(jīng)凸輪軸軸承蓋或凸輪軸軸承座上的連接油道互相連 通，由多條并聯(lián)的油道組成網(wǎng)狀的配氣機(jī)構(gòu)潤滑油路。
專利摘要本實用新型涉及一種轎車用四氣門汽油機(jī)的氣缸蓋結(jié)構(gòu)。這種汽油機(jī)每缸有兩個進(jìn)氣門和兩個排氣門，采用頂置進(jìn)、排氣凸輪軸和氣門傾斜布置的方式。其特征在于通過優(yōu)化設(shè)計氣缸蓋的氣門傾斜角和進(jìn)、排氣凸輪基圓直徑，控制使氣缸蓋的橫向?qū)挾瘸叽?；在冷卻水道中設(shè)計了冷卻水導(dǎo)向筋，可防止氣缸蓋熱裂；潤滑油路采用進(jìn)、排氣凸輪軸軸心油孔供油，能確保各凸輪軸軸承有可靠性的潤滑。從而改善生活了發(fā)動機(jī)性能，提高了工作可靠性。
文檔編號F01M9/10GK201162583SQ20082000692
公開日2008年12月10日 申請日期2008年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月3日
發(fā)明者易正根, 樊嘉天, 凱 王, 袁寶良, 趙會軍 申請人:無錫油泵油嘴研究所