專(zhuān)利名稱(chēng)：通用汽油機(jī)汽缸頭上的燃燒室結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及通用汽油機(jī)汽缸頭上燃燒室結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
通用汽油機(jī)屬小型發(fā)動(dòng)機(jī)，通常用于農(nóng)業(yè)機(jī)械、園林機(jī)械等。汽油機(jī)工作時(shí)，活塞 在氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)活塞位于上止點(diǎn)位置時(shí)，活塞頂部與氣缸蓋內(nèi)表面所形成的空間 稱(chēng)為燃燒室。燃燒室大都以凹坑形式出現(xiàn)在活塞或缸蓋上，按凹坑形式不同分為浴盆型、楔 型、半球型等燃燒室。汽油機(jī)的燃燒室在整個(gè)燃燒過(guò)程中起到極其重要的作用，直接影響到 燃油效率、最大做功及廢氣排放的指標(biāo)。改進(jìn)前的通用汽油機(jī)燃燒室，整體形狀是橢圓形， 其燃燒室形狀是楔形。這種燃燒室具有結(jié)構(gòu)緊湊，火焰速度傳播距離段，擠壓流強(qiáng)，壓縮比 大的優(yōu)點(diǎn)。但是，因該燃燒室的側(cè)壁形狀為R圓弧形狀，其燃燒室斜面與汽缸頭端面之間為 R角過(guò)渡，不利于混合燃?xì)庠谌紵覂?nèi)很好的形成渦流和滾流；同時(shí)，由于活塞的形狀是圓 形的，當(dāng)活塞運(yùn)行到上止點(diǎn)位置時(shí)，活塞頂部與其橢圓形狀之間便會(huì)形成一定死角。以上兩 個(gè)因素，使現(xiàn)有技術(shù)的燃燒室存在局部燃燒不充分、燃燒速度偏慢，引起燃燒室局部高溫， 會(huì)導(dǎo)致廢氣中HC及NOx的含量增加而超標(biāo)，而隨著各國(guó)排放要求的提高，這種結(jié)構(gòu)的燃燒 室已不能滿(mǎn)足現(xiàn)代汽油機(jī)的工作需要和廢氣排放要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種在保持現(xiàn)有技術(shù)燃燒室容積、發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能的條件 下，能進(jìn)一步降低HC及NOx排放的通用汽油機(jī)汽缸頭上的燃燒室結(jié)構(gòu)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的通用汽油機(jī)汽缸頭上的燃燒室結(jié)構(gòu)方案一，燃燒 室在汽缸頭上呈楔形，燃燒室的室壁上設(shè)有進(jìn)、排氣門(mén)和火花塞，燃燒室的室壁由斜面、進(jìn)、 排氣側(cè)壁組成，斜面一端遠(yuǎn)離火花塞并靠近汽缸頭的端面，另一端向火花塞傾斜，進(jìn)、排氣 側(cè)壁起于斜面與汽缸頭的端面的最近點(diǎn)，止于斜面靠近火花塞一端，并沿汽缸頭的端面及 斜面的邊緣之間形成，其特征在于所述進(jìn)、排氣側(cè)壁中至少進(jìn)氣側(cè)壁的形狀為漸開(kāi)線形 狀。由于本發(fā)明采用了漸開(kāi)線形狀的進(jìn)氣側(cè)壁，在進(jìn)氣時(shí)，速度較高的混合氣體切向進(jìn)入燃 燒室內(nèi)，在漸開(kāi)線形狀的進(jìn)氣側(cè)壁強(qiáng)制導(dǎo)流下，混合氣體成螺旋狀運(yùn)動(dòng)從而形成進(jìn)氣渦流， 同時(shí)漸開(kāi)線形狀使其導(dǎo)流的氣體所遇到的阻力小于圓弧形狀，能夠增加進(jìn)氣渦流的強(qiáng)度。 當(dāng)然，本方案中進(jìn)、排氣側(cè)壁均可設(shè)計(jì)成漸開(kāi)線形狀，會(huì)更有利于進(jìn)氣渦流的形成及強(qiáng)度的 增加，同時(shí)在排氣時(shí)，也會(huì)相應(yīng)形成更有利的排氣渦流及增加其強(qiáng)度。在方案一基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)，方案二的特別之處在于所述進(jìn)、排氣側(cè)壁中至少進(jìn) 氣側(cè)壁其從斜面向汽缸頭的端面之間為漸開(kāi)線過(guò)渡。這一改進(jìn)，使發(fā)動(dòng)機(jī)由進(jìn)氣道進(jìn)入的 較高速度的混合氣，不僅因方案一會(huì)獲得更好的進(jìn)氣渦流，同理，也因?yàn)榛旌蠚庋厝紵倚?面與汽缸頭端面之間的漸開(kāi)線成螺旋狀運(yùn)動(dòng)從而形成更好的進(jìn)氣滾流。在本方案中，如果 進(jìn)、排氣側(cè)壁其從斜面向汽缸頭的端面之間均設(shè)計(jì)為漸開(kāi)線過(guò)渡，則在進(jìn)、排氣時(shí)，將更好 地形成進(jìn)氣滾流和排氣滾流并增加其強(qiáng)度。
作為方案一的再改進(jìn)，方案三的特別之處在于，所述進(jìn)、排氣側(cè)壁的漸開(kāi)線形狀的 曲率不相同。這樣的設(shè)計(jì)，在保證形成良好的進(jìn)氣渦流和滾流的情況下，同樣能保證形成良 好的排氣渦流和滾流，利于燃燒室中廢氣的完全排出，提高下一步吸氣沖程的充氣效率。作為對(duì)方案一至三的任一通用汽油機(jī)汽缸頭上的燃燒室結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，其特別之處 還在于所述汽缸頭的端面為一圓形，其在靠近火花塞一端收縮為弦狀。這樣的改進(jìn)，使原 橢圓形狀的燃燒室形成的死角減少。根據(jù)燃燒室工作原理，進(jìn)氣渦流能有效縮短燃燒滯燃期、提高火焰?zhèn)鞑ニ俣?、提?燃燒速度并增大熱釋放率；滾流有利于缸內(nèi)的分層燃燒，改善燃燒過(guò)程；排除廢氣如果完 全，提高了下一步的充氣效率，能有效提高汽油機(jī)的性能，同時(shí)降低油耗；而燃燒室死角的 減少，同樣能保證燃?xì)獾某浞秩紵?。所以這些改進(jìn)后的效果，都更利于燃油-空氣混合氣在 燃燒室中的充分燃燒，從而最終降低廢氣中的HC和NOx含量，使通用汽油機(jī)的排放達(dá)到環(huán) 保法規(guī)的要求。此外，本發(fā)明中，火花塞的中軸線與垂直于汽缸頭的端面的水平方向的面的偏轉(zhuǎn) 角α為4度到14度，與垂直于汽缸頭的端面的垂直方向的面的夾角β為8度到18度。這 樣的安排，利于燃燒室的點(diǎn)火，利于充分燃燒。下面結(jié)合一款通用汽油機(jī)(420)改進(jìn)前后的排放測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比對(duì)本發(fā)明的有效 效果進(jìn)行說(shuō)明，測(cè)試條件轉(zhuǎn)速為3060轉(zhuǎn)/分，相對(duì)濕度為62. 6%，壓強(qiáng)為968. 5百帕。表1 改進(jìn)前的通用汽油機(jī)排放加權(quán)測(cè)試結(jié)果
#3NOX,'HDCO, C02.,HC+NOx^克/千瓦時(shí)-4狐’432.·277.7Φ810.80^9.21.'克/馬力小時(shí)-3.65· 3.22.207.11^604.61-表2 改進(jìn)后的通用汽油機(jī)排放加權(quán)測(cè)試結(jié)果HG=CO^C02^HC+NOx*',.,..Ι... a -wr mmJL ιε/干瓦時(shí)-2.41-3.82*'335.65^729.78#6.23^克/馬力小時(shí)-IMO^2,85^250,2.洳544.20 ·'4,65-
由表1、表2對(duì)比可以看出，改進(jìn)前后的排放加權(quán)測(cè)試結(jié)果，除CO指標(biāo)略有上升外(但 仍符合相關(guān)法規(guī)的要求)，其余指標(biāo)均得到明顯改善，尤其是NOx和HC兩項(xiàng)在改進(jìn)前超標(biāo)的 指標(biāo)，改進(jìn)后均達(dá)到了相關(guān)法規(guī)的排放要求，取得了較好的改進(jìn)效果。


圖1為改進(jìn)前的燃燒室結(jié)構(gòu)示意圖(正視)； 圖2為本發(fā)明燃燒室的結(jié)構(gòu)示意圖(正視)； 圖3為圖1中B-B向剖視圖4為圖1中A-A向剖視圖； 圖5為圖1中C-C向剖視圖。其中，1為汽缸頭，2為燃燒室，21為燃燒室斜面，22,23為燃燒室進(jìn)、排氣側(cè)壁，3為
進(jìn)氣門(mén)，4為排氣門(mén)，5為火花塞，M為汽缸頭的端面。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明
如圖2-圖5所示，本發(fā)明的通用汽油機(jī)汽缸頭上的燃燒室結(jié)構(gòu)，燃燒室2在汽缸頭1上 呈楔形，燃燒室2的室壁上設(shè)有進(jìn)、排氣門(mén)3，4和火花塞5，燃燒室2的室壁由斜面21、進(jìn)、 排氣側(cè)壁22，23組成，斜面21 —端遠(yuǎn)離火花塞并靠近汽缸頭1的端面M，另一端向火花塞5 傾斜，進(jìn)、排氣側(cè)壁22，23起于斜面21與汽缸頭1的端面M的最近點(diǎn)d，止于斜面21靠近火 花塞5 —端的h、f點(diǎn)及k、f點(diǎn)附近，并沿汽缸頭1的端面M及斜面21的邊緣之間形成，進(jìn) 氣側(cè)壁大致范圍為點(diǎn)d、e、f、h、i所圍成的區(qū)域，排氣側(cè)壁大致范圍為點(diǎn)d、g、f、k、j所圍 成的區(qū)域。本發(fā)明的要點(diǎn)在于進(jìn)、排氣側(cè)壁22，23中至少進(jìn)氣側(cè)壁22的形狀為漸開(kāi)線形 狀。作為優(yōu)選方案，本實(shí)施例中，進(jìn)氣側(cè)壁22即點(diǎn)d、e、f、h、i所圍成的區(qū)域的正投影和排 氣側(cè)壁23即點(diǎn)d、g、f、k、j所圍成的區(qū)域的正投影，其形狀均為漸開(kāi)線形狀。如圖3-圖5所示，本發(fā)明的通用汽油機(jī)汽缸頭上的燃燒室結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步的要點(diǎn)是 進(jìn)、排氣側(cè)壁22，23中至少進(jìn)氣側(cè)壁22其從斜面21向汽缸頭1的端面M之間為漸開(kāi)線過(guò) 渡，使其導(dǎo)流通道的截面也是漸開(kāi)線形狀。作為優(yōu)選方案，本實(shí)施例中，進(jìn)、排氣側(cè)壁22，23 其截面均為漸開(kāi)線形狀。如圖4、圖5所示，本發(fā)明的通用汽油機(jī)汽缸頭上的燃燒室結(jié)構(gòu)，其要點(diǎn)更在于所 述進(jìn)、排氣側(cè)壁22，23的漸開(kāi)線形狀的曲率不相同。以使進(jìn)、排氣側(cè)的主要作用在于各自形 成進(jìn)氣渦流、進(jìn)氣滾流及排氣渦流、排氣滾流。如圖2所示，本發(fā)明的通用汽油機(jī)汽缸頭上的燃燒室結(jié)構(gòu)，其汽缸頭1的端面M為 一圓形，其在靠近火花塞5 —端收縮為弦狀。這樣的布置，使火花塞到d點(diǎn)的水平距離相對(duì) 較短，有利于縮短混合燃?xì)獾狞c(diǎn)燃時(shí)間，使燃燒更充分，減少?gòu)U氣中有害物質(zhì)的含量。如圖3、圖4所示，本發(fā)明的通用汽油機(jī)汽缸頭上的燃燒室結(jié)構(gòu)，其火花塞5的中軸 線與垂直于汽缸頭1的端面M的水平方向(圖1中)的面的偏轉(zhuǎn)角α為4度到14度，與 垂直于汽缸頭1的端面M的垂直方向(圖1中)的面的夾角β為8度到18度。
權(quán)利要求
1.一種通用汽油機(jī)汽缸頭上的燃燒室結(jié)構(gòu)，燃燒室(2)在汽缸頭(1)上呈楔形，燃燒室 (2)的室壁上設(shè)有進(jìn)、排氣門(mén)(3，4)和火花塞(5)，燃燒室(2)的室壁由斜面(21)、進(jìn)、排氣 側(cè)壁(22，23)組成，斜面(21) —端遠(yuǎn)離火花塞并靠近汽缸頭(1)的端面(M)，另一端向火花 塞(5)傾斜，進(jìn)、排氣側(cè)壁(22，23)起于斜面(21)與汽缸頭(1)的端面(M)的最近點(diǎn)，止于 斜面(21)靠近火花塞(5) —端，并沿汽缸頭(1)的端面(M)及斜面(21)的邊緣之間形成， 其特征在于所述進(jìn)、排氣側(cè)壁(22，23)中至少進(jìn)氣側(cè)壁(22)的形狀為漸開(kāi)線形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用汽油機(jī)汽缸頭上的燃燒室結(jié)構(gòu)，其特征在于所述進(jìn)、排 氣側(cè)壁(22，23)中至少進(jìn)氣側(cè)壁(22)其從斜面(21)向汽缸頭(1)的端面(M)之間為漸開(kāi) 線過(guò)渡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用汽油機(jī)汽缸頭上的燃燒室結(jié)構(gòu)，其特征在于所述進(jìn)、排 氣側(cè)壁(22，23)的漸開(kāi)線形狀的曲率不相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3的任一通用汽油機(jī)汽缸頭上的燃燒室結(jié)構(gòu)，其特征在于所述 汽缸頭(1)的端面(M)為一圓形，其在靠近火花塞(5) —端收縮為弦狀。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種在保持現(xiàn)有技術(shù)燃燒室容積、發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能的條件下，能進(jìn)一步降低HC及NOx排放的通用汽油機(jī)汽缸頭上的燃燒室結(jié)構(gòu)。一種通用汽油機(jī)汽缸頭上的燃燒室結(jié)構(gòu)，燃燒室(2)在汽缸頭(1)上呈楔形，燃燒室(2)的室壁上設(shè)有進(jìn)、排氣門(mén)(3,4)和火花塞(5)，燃燒室(2)的室壁由斜面(21)、進(jìn)、排氣側(cè)壁(22，23)組成，斜面(21)一端遠(yuǎn)離火花塞并靠近汽缸頭(1)的端面(M)，另一端向火花塞(5)傾斜，進(jìn)、排氣側(cè)壁(22,23)起于斜面(21)與汽缸頭(1)的端面(M)的最近點(diǎn)，止于斜面(21)靠近火花塞(5)一端，并沿汽缸頭(1)的端面(M)及斜面(21)的邊緣之間形成，其特征在于所述進(jìn)、排氣側(cè)壁(22，23)中至少進(jìn)氣側(cè)壁(22)的形狀為漸開(kāi)線形狀。
文檔編號(hào)F02M23/08GK102003304SQ20101060027
公開(kāi)日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者朱西亞, 羅偉, 羅愛(ài)平, 胡編 申請(qǐng)人:重慶潤(rùn)通動(dòng)力有限公司