專利名稱：4缸天然氣燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及2. 8升的4缸天然氣燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
汽車發(fā)動(dòng)機(jī)由機(jī)體，曲柄連桿機(jī)構(gòu)，配氣機(jī)構(gòu)，冷卻系，潤滑系，燃料系和點(diǎn)火系等 組成。發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過程是利用活塞往復(fù)移動(dòng)來完成一個(gè)工作循環(huán)，包括進(jìn)氣、壓縮、作功、 排氣四個(gè)過程?，F(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)按燃料分有汽油和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)兩種。而隨著社會(huì)的進(jìn)一步發(fā)展， 天然氣相較于汽油、柴油已成為一種安全環(huán)保、質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的綠色清潔能源。且隨著大氣污染 的日益加劇，石油資源的日漸枯竭，汽油價(jià)格的居高不下，成本相對(duì)低廉的天然氣作為清潔 替代燃料，日益受到人們的廣泛關(guān)注，然而現(xiàn)有適用于汽油的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)若直接使用天然 氣，則存在有以下問題1、改用天然氣后，由于天然氣屬氣態(tài)干燃料，沒有潤滑特性，導(dǎo)致進(jìn)氣門與氣門口 之間為干摩擦，從而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣門和氣門口的早期磨損嚴(yán)重。2、改用天然氣后，由于天然氣是氣態(tài)燃料，燃料本身在氣缸中占有一定容積比例， 導(dǎo)致吸入氣缸的空氣量減少，充氣效率下降，吸入氣缸的空氣量減少了，與之反應(yīng)的燃料也 相應(yīng)減少，因此導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)功率扭矩下降，下降幅度在15%到20%左右。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種能有效解決上述問題的4缸天然氣燃 料發(fā)動(dòng)機(jī)，本實(shí)用新型的發(fā)動(dòng)機(jī)在現(xiàn)有4缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上對(duì)其結(jié)構(gòu)加經(jīng)改進(jìn)，使其 適用于天然氣原料。本實(shí)用新型中的4缸天然氣燃料發(fā)動(dòng)機(jī)是在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋的進(jìn)氣門口內(nèi)周緣設(shè) 置一層硬度為HRC43士3、深度為0. 6-1. 5mm淬火層，同時(shí)在與所述氣缸蓋進(jìn)氣門口配合的 進(jìn)氣門外周緣設(shè)置一層硬度為30-40HRC、深度為0. 8mm的斯特來合金層，所述發(fā)動(dòng)機(jī)的活 塞頂部設(shè)置有深度為2. 95毫米的導(dǎo)流凹坑，該導(dǎo)流凹坑的容積相應(yīng)為13. 33毫升。所述發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋的排氣門口內(nèi)鑲有耐磨耐高溫合金座圈，在與所述氣缸蓋排氣 門口配合的排氣門外周緣設(shè)置一層硬度為30-40HRC、深度為0. 8mm的斯特來合金層。所述進(jìn)氣門與排氣門的外周緣加工有用于堆焊所述斯特來合金層的凹槽。所述淬火層經(jīng)由高頻淬火頭直接淬火成形。所述斯特來合金層位于所述進(jìn)氣門或排氣門外周緣的環(huán)形密封帶處。本實(shí)用新型中的4缸天然氣燃料發(fā)動(dòng)機(jī)不僅保持了較高的動(dòng)力性能，功率扭矩 下降幅度基本控制在10%以內(nèi)，而且耐久性能則得到大幅度提高，平均連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)壽命超過 6000小時(shí)。

圖1是本實(shí)用新型中4缸發(fā)動(dòng)機(jī)的主視示意圖；[0013]圖2為本實(shí)用新型中發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸位于進(jìn)氣門口處的剖視示意圖；圖3為圖2中A所示部分的放大示意圖；圖4為本實(shí)用新型中進(jìn)氣門或排氣門的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本實(shí)用新型中節(jié)溫器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本實(shí)用新型中節(jié)溫器的剖視示意圖；圖7為本實(shí)用新型中活塞的部分剖視示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型中的具體實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1所示，本實(shí)用新型中的4缸發(fā)動(dòng)機(jī)與現(xiàn)有4缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原 理相同，由于4缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)是成熟技術(shù)，因此對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的每個(gè)部件及工作原理不再詳細(xì) 描述，下面僅對(duì)針對(duì)4缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)所作的改進(jìn)之處作詳細(xì)描述。首先，由于天然氣屬氣態(tài)干燃料，沒有潤滑特性，容易導(dǎo)致氣門與氣門口之間發(fā)生 干摩擦，為此，如圖2和圖3所示，在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋1的進(jìn)氣門口 2內(nèi)周緣設(shè)置一層硬度為 HRC43士3、深度為0. 6-1. 5mm淬火層3，同時(shí)在與氣缸蓋1進(jìn)氣門口 2配合的進(jìn)氣門4外周 緣設(shè)置一層硬度為30-40HRC、深度為0. 8mm的斯特來合金層5，如圖4所示。氣缸蓋1的淬 火層3是利用高頻淬火頭對(duì)各進(jìn)氣門2依次進(jìn)行淬火，淬火層3的金相組織主要是馬氏體。 進(jìn)氣門4的外周緣即環(huán)形密封帶處先通過機(jī)械加工形成凹槽，再在凹槽內(nèi)填入堆焊的斯特 來合金層5，該堆焊的深度為0. 8mm。由于斯特來合金是一種耐高溫、耐磨損的高強(qiáng)材料，堆 焊斯特萊合金后，使得進(jìn)氣門密封帶的耐磨性能得到大幅提高。同樣，在氣缸蓋1的排氣門的外周緣也與進(jìn)氣門作同樣處理，以配合發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸 蓋排氣門口內(nèi)鑲有的耐磨耐高溫合金座圈。其次，如圖7所示，為保留原有氣缸蓋、缸體和曲軸機(jī)加工線不做變動(dòng)，對(duì)各活塞8 的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，即將活塞8頂部的導(dǎo)流凹坑9的深度減為2. 95毫米，使導(dǎo)流凹坑9的容 積為13. 33毫升。由于活塞8頂部導(dǎo)流凹坑9的容積減小后，整個(gè)燃燒室容積相應(yīng)減小，壓 縮比由原來的9. 0提高到現(xiàn)在的9. 5?？梢杂行Ы档透挠锰烊粴夂蠊β?、扭矩的下降程度。另外，為了進(jìn)一步提高功率與扭矩，可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪型線和配氣相位做進(jìn)一 步優(yōu)化，也就是使進(jìn)排氣的凸輪夾角由104. 5改為103. 5度，相當(dāng)于進(jìn)排氣門開啟重疊角減 小2度曲軸轉(zhuǎn)角。發(fā)動(dòng)機(jī)的定位銷與第一缸排氣凸輪夾角由3. 25度改為4. 83度，相當(dāng)于 排氣門早開角推遲3. 2度曲軸轉(zhuǎn)角，整個(gè)配氣相位也整體推遲3. 2度曲軸轉(zhuǎn)角。配氣相位 調(diào)整后，最大扭矩所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速點(diǎn)向低速方向進(jìn)一步偏移，使原有汽油機(jī)型的中低速的充 氣效率和最大扭矩值得到進(jìn)一步提高，從而部分抵消汽油改天然氣后因充氣效率降低而導(dǎo) 致的扭矩下降幅度；同時(shí)，適當(dāng)提高發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比，通過提高發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒熱效率，全面提升 原有汽油機(jī)型的功率、扭矩，從而部分補(bǔ)償因充氣效率下降而帶來的功率、扭矩?fù)p失。除上述必要的強(qiáng)化改進(jìn)外，改用天然氣為原料的發(fā)動(dòng)機(jī)還可以進(jìn)一步對(duì)以下內(nèi)容 進(jìn)行改進(jìn)，但由于這些改進(jìn)都是市場(chǎng)成熟產(chǎn)品，因此僅作簡單說明1、采用白金火花塞，采用白金火花塞后，所需點(diǎn)火電壓降低，但火花卻比普通火花 塞強(qiáng)烈，而且點(diǎn)火性能穩(wěn)定，基本消除了失火現(xiàn)象。2、用復(fù)合齒形鏈條取代原有的滾子鏈條，降低了傳動(dòng)噪音，延長鏈條的使用壽命。[0028]3、發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系一般由水箱、水泵、散熱器、風(fēng)扇、節(jié)溫器、水溫表和放水開關(guān)組 成，將節(jié)溫器的節(jié)流孔直徑由原來的27mm增加到33mm，如圖5和圖6所示，從而可以使流量 增大約50%，使發(fā)動(dòng)機(jī)的初開溫度由原來的87°C，降至80°C ；全開溫度由原來的100°C，降 至93°C，冷氣效果得到明顯改善。經(jīng)過上述強(qiáng)化改進(jìn)，采用天然氣原料后，不僅保持了較高的動(dòng)力性能，功率扭矩 下降幅度基本控制在10 %以內(nèi)，而且耐久性能則得到大幅度提高，平均連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)壽命超過 6000小時(shí)。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳具體實(shí)施例，并非用來局限本實(shí)用新型的專利范 圍，凡運(yùn)用本實(shí)用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變化，均同理包含于本實(shí)用新型 的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種4缸天然氣燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋的進(jìn)氣門口內(nèi)周緣設(shè)置一層硬度為HRC43±3、深度為0.6 1.5mm淬火層，同時(shí)在與所述氣缸蓋進(jìn)氣門口配合的進(jìn)氣門外周緣設(shè)置一層硬度為30 40HRC、深度為0.8mm的斯特來合金層，所述發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞頂部設(shè)置有深度為2.95毫米的導(dǎo)流凹坑，該導(dǎo)流凹坑的容積相應(yīng)為13.33毫升。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的4缸天然氣燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋的排 氣門口鑲有耐磨耐高溫合金座圈，在與所述氣缸蓋排氣門口配合的排氣門外周緣設(shè)置一層 硬度為30-40HRC、深度為0. 8mm的斯特來合金層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的4缸天然氣燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述進(jìn)氣門與排氣門的 外周緣加工有用于堆焊所述斯特來合金層的凹槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的4缸天然氣燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述淬火層經(jīng)由高頻淬 火頭直接淬火成形。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的4缸天然氣燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述斯特來合金層位于 所述進(jìn)氣門或排氣門外周緣的環(huán)形密封帶處。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種4缸天然氣燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，是在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋的進(jìn)氣門口內(nèi)周緣設(shè)置一層硬度為HRC43±3、深度為0.6-1.5mm淬火層，同時(shí)在與所述氣缸蓋進(jìn)氣門口配合的進(jìn)氣門外周緣設(shè)置一層硬度為30-40HRC、深度為0.8mm的斯特來合金層，所述發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞頂部設(shè)置有深度為2.95毫米的導(dǎo)流凹坑，該導(dǎo)流凹坑的容積相應(yīng)為13.33毫升。該發(fā)動(dòng)機(jī)不僅保持了較高的動(dòng)力性能，功率扭矩下降幅度基本控制在10％以內(nèi)，而且耐久性能則得到大幅度提高，平均連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)壽命超過6000小時(shí)。
文檔編號(hào)F02B43/00GK201751549SQ20102026105
公開日2011年2月23日 申請(qǐng)日期2010年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日
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