專利名稱：風冷型通用汽油機缸頭及其汽油機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種動力機部件及其應用，特別涉及一種汽油機部件及其應用。
背景技術(shù)：
汽油機是用汽油作燃料的一種動力機械。由氣缸、曲柄連桿機構(gòu)、配氣系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)和點火系統(tǒng)等部分組成；氣缸頭設(shè)置有進氣通道和排氣通道，并與氣缸共同組成燃燒室，因而，屬于汽油機較為重要的部件。汽油作為燃料與空氣的混合物在燃燒室內(nèi)燃燒，產(chǎn)生大量的熱量，用于作為驅(qū)動能量。熱量不可避免的影響著缸頭的力學性能，特別是對于進氣門和排氣門周圍的局部區(qū)域來說，如果不能及時散熱，則會導致該區(qū)域發(fā)生熱變形，影響進氣門和排氣門的密封，從而影響正常進氣和排氣，導致汽油機工作狀態(tài)變差， 降低動力功率和影響排放。現(xiàn)有技術(shù)中，缸頭的散熱措施普遍采用在外表面設(shè)有散熱片，燃燒室內(nèi)的熱量通過缸頭傳導至散熱片，利用空氣對流帶走熱量，達到散熱的目的。由于進排氣門之間位于燃燒室面形成的鼻梁區(qū)距離缸頭表面較遠，散熱片并不能及時帶走大部分熱量，汽油機長時間運行后，會發(fā)生上述提到的熱變形，影響汽油機功率和排放。因此，需要對汽油機缸頭進行改進，使鼻梁區(qū)和進排氣門具有較好的散熱效果，從而保證進排氣門和鼻梁區(qū)附近區(qū)域的物理性能而不發(fā)生變形，保證進排氣門的密封，從而使汽油機能夠長時間穩(wěn)定運行，有效地降低排放、提高功率。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種風冷型通用汽油機缸頭及其汽油機，使鼻梁區(qū)和進排氣門具有較好的散熱效果，從而保證進排氣門和鼻梁區(qū)附近區(qū)域的物理性能而不發(fā)生變形，保證進排氣門的密封，從而使汽油機能夠長時間穩(wěn)定運行，有效地降低排放、提高功率。本發(fā)明的風冷型通用汽油機缸頭，包括缸頭本體和設(shè)置于缸頭本體的進氣通道及排氣通道，缸頭本體外表面設(shè)有散熱片，缸頭本體內(nèi)側(cè)形成燃燒室面，所述缸頭本體上與進氣通道對應設(shè)有進氣門，與排氣通道對應設(shè)有排氣門，其特征在于所述燃燒室面位于進氣門和排氣門之間形成鼻梁區(qū)，缸頭本體上位于鼻梁區(qū)外側(cè)設(shè)有貫通的風冷通道。進一步，所述進氣門頂部向進氣通道側(cè)傾斜，排氣門頂部向排氣通道側(cè)傾斜；所述風冷通道位于進氣門和排氣門之間；傾斜設(shè)置的進氣門和排氣門，可使進氣門和排氣門之間的距離增大，不但增大了鼻梁區(qū)之間的距離，使鼻梁區(qū)更寬，利于冷卻，增加抗變形能力， 極大的提高了鼻梁區(qū)的冷卻效果，減小了缸頭在高溫下的變形，提高了可靠性；同時，還使風冷通道的橫截面積更大，更利于冷卻風的通過，從而使冷卻效果更佳。進一步，所述風冷通道內(nèi)與缸頭本體一體成型設(shè)有肋狀散熱橋，所述肋狀散熱橋沿縱向設(shè)置于風冷通道內(nèi)且垂直于缸頭本體的安裝平面；散熱橋結(jié)構(gòu)利于在開通大橫截面風冷通道后保證缸頭的強度，特別是寬度較大的情況下，提高缸頭的抗變形能力；同時，散熱橋增加了散熱時的熱輻射和傳導面積，進一步利于散熱。
進一步，所述燃燒室面為球面結(jié)構(gòu)或者平滑曲面結(jié)構(gòu)；具有較小的面容比，增加擠氣區(qū)域，從而增大氣流擾動，提高汽油機工作效率，達到降低燃油消耗和排放的目的。進一步，所述進氣門軸線和排氣門軸線分別垂直于燃燒室面與其相交點的切面， 與燃燒室的進排氣方向相適應，減小阻力，提高汽油機效率，增加汽油機的動力性；進氣門的座圈內(nèi)側(cè)端部和排氣門的座圈內(nèi)側(cè)端部與燃燒室面相適形；減小對進氣和排氣的干擾， 降低阻力，消除死角和形狀突變，保證混合氣體的充分燃燒，提高汽油機效率。進一步，進氣門對應設(shè)置進氣搖臂和進氣推桿，排氣門對應設(shè)置排氣搖臂和排氣推桿，所述進氣門軸線和排氣門軸線的連線與進氣推桿軸線和排氣推桿軸線的連線相交于進氣推桿軸線和排氣推桿軸線之間且夾角為90° 士20° ；在缸頭本體上形成三角形安裝區(qū)域，占有較小的布置面積，便于其它部件的布置，并不改變現(xiàn)有的推桿的布置，特別是對于垂直軸汽油機來說，能夠?qū)崿F(xiàn)下置凸輪軸的斜置氣門結(jié)構(gòu)，進排氣門與進排氣氣道之間的夾角比現(xiàn)有結(jié)構(gòu)燃燒室面小，便于在氣缸內(nèi)組織進氣滾流和進氣渦流，提高進氣效率，增加缸內(nèi)氣流擾動，加快燃燒，提高汽油機功率；減小進排氣的阻力，使進排氣更順暢，利于提高汽油機功率，降低燃油消耗，降低尾氣排放；特別是具有較大的夾角，最大化的減小占用面積，使化油器的部件更容易布置，并使缸頭輕量化；本結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，制作容易實現(xiàn)標準化， 進氣門軸線和排氣門軸線的連線位于進氣推桿和排氣推桿之間，便于布置進氣通道，實現(xiàn)進氣、排氣的阻力最小化，提高汽油機性能；便于布置化油器/空濾器等零件，降低改造成本。進一步，所述汽油機為垂直軸汽油機，所述進氣門軸線和排氣門軸線的連線水平， 所述風冷通道沿上下貫通；利于進排氣的順暢并使缸頭氣道布置更為規(guī)則，且利于氣流進入氣缸，形成滾流，加快燃燒，提高汽油機工作效率；上下貫通的風冷通道符合垂直軸發(fā)動機冷卻風從上向下吹的流向，不需設(shè)置單獨的導風，可達到較好的冷卻效果。進一步，所述進氣通道的進氣方向和排氣通道的排氣方向均位于水平面，進氣門頂部沿水平方向向進氣通道側(cè)傾斜，排氣門頂部沿水平方向向排氣通道側(cè)傾斜；水平方向進氣和排氣，避免進氣和排氣相互錯開，更利于進排氣的順暢并使缸頭氣道布置更為規(guī)則， 且利于氣流進入氣缸，形成滾流，加快燃燒，提高汽油機工作效率。所述進氣通道位于進氣推桿和排氣推桿之間，進氣搖臂的長度短于排氣搖臂的長度，所述排氣搖臂的阻力臂在豎直平面內(nèi)向進氣門軸線和排氣門軸線的連線傾斜；該結(jié)構(gòu)采用斜置氣門并不需改變原有推桿的布置結(jié)構(gòu)，排氣搖臂的阻力臂向內(nèi)傾斜能夠適應于呈水平布置的進排氣門；并且，阻力臂傾斜，使得排氣推桿驅(qū)動排氣搖臂不產(chǎn)生附加力矩，保證其靈活性。進一步，所述進氣門軸線和排氣門軸線之間的夾角小于等于30° ；保證具有足夠的傾斜角度，保證進氣和排氣的順暢，同時，也保證鼻梁區(qū)具有足夠的寬度；所述進氣搖臂通過進氣搖臂軸設(shè)置于進氣搖臂座，排氣搖臂通過排氣搖臂軸設(shè)置于排氣搖臂座；所述進氣搖臂通過進氣搖臂軸設(shè)置于進氣搖臂座，排氣搖臂通過排氣搖臂軸設(shè)置于排氣搖臂座； 所述進氣門搖臂軸軸線與排氣門搖臂軸軸線在豎直平面呈45° 士20°的夾角；便于布置， 且能夠適應于搖臂布置的需求，避免推桿驅(qū)動搖臂產(chǎn)生附加力矩，利于保證搖臂帶動氣門動作的協(xié)調(diào)性、密封性和靈活驅(qū)動；可以根據(jù)進排氣門的位置來合理布置搖臂，更利于保證氣門正時，保證配氣相位，從而提高性能和降低排放。本發(fā)明還公開了一種應用風冷型通用汽油機缸頭的汽油機，所述風冷型通用汽油機缸頭安裝于汽油機。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的風冷型通用汽油機缸頭及其汽油機，在缸頭本體上靠近鼻梁區(qū)設(shè)置風冷通道，且位于進氣門和排氣門之間，使鼻梁區(qū)和進排氣門具有較好的散熱效果，保證進排氣門和鼻梁區(qū)附近區(qū)域的物理性能而不發(fā)生變形，從而保證進排氣門的密封性，使汽油機能夠長時間穩(wěn)定運行，有效地降低排放、提高功率，排放的HC+NOx達到甚至超過美國EPA標準，以最大功率(轉(zhuǎn)速3600rpm) 3. Okff的汽油機為例，功率可提高到 3. 5kW，排放由9. Og/kff. h降低到8. lg/kff. h ；以最大功率由3. 5kff的汽油機為例，功率可提高到τ 4. Okff,排放由9. Og/kff. h降低到8. lg/kff. h，均滿足EPA3階段10g/kff. h的標準；由此可見，本發(fā)明的汽油機功率提高和排放降低較為明顯，利于保護環(huán)境。本發(fā)明的缸頭用于汽油機，節(jié)約能源、降低消耗。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述。圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1沿A-A向剖視圖。
具體實施例方式圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為圖1沿A-A向剖視圖，如圖所示本實施例的風冷型通用汽油機缸頭，包括缸頭本體1和設(shè)置于缸頭本體的進氣通道12及排氣通道11， 缸頭本體1外表面設(shè)有散熱片，缸頭本體1內(nèi)側(cè)形成燃燒室面，所述缸頭本體1上與進氣通道12對應設(shè)有進氣門5，與排氣通道11對應設(shè)有排氣門9，所述燃燒室面12位于進氣門5 和排氣門9之間形成鼻梁區(qū)14，缸頭本體1上位于鼻梁區(qū)14外側(cè)設(shè)有貫通的風冷通道10。本實施例中，所述進氣門5頂部向進氣通道12側(cè)傾斜，排氣門9頂部向排氣通道 11側(cè)傾斜；所述風冷通道10位于進氣門5和排氣門9之間；傾斜設(shè)置的進氣門9和排氣門 5，可使進氣門和排氣門之間的距離增大，不但增大了鼻梁區(qū)之間的距離，使鼻梁區(qū)更寬，利于冷卻，增加抗變形能力，極大的提高了鼻梁區(qū)的冷卻效果，減小了缸頭在高溫下的變形， 提高了可靠性；同時，還使風冷通道的橫截面積更大，更利于冷卻風的通過，從而使冷卻效果更佳；傾斜的氣門還縮短進氣和排氣長度，進一步降低總阻力，增加汽油機功率和動力， 降低排放。本實施例中，所述風冷通道10內(nèi)與缸頭本體1 一體成型設(shè)有肋狀散熱橋10a，所述肋狀散熱橋IOa沿縱向設(shè)置于風冷通道10內(nèi)且垂直于缸頭本體1的安裝平面；散熱橋結(jié)構(gòu)利于在開通大橫截面風冷通道后保證缸頭的強度，特別是寬度較大的情況下，提高缸頭的抗變形能力；同時，散熱橋增加了散熱時的熱輻射和傳導面積，進一步利于散熱。本實施例中，所述燃燒室面13為球面結(jié)構(gòu)或者平滑曲面結(jié)構(gòu)；本實施例中為拱形平滑曲面結(jié)構(gòu)，由拋物面或雙曲面組成，具有較小的面容比，增加擠氣區(qū)域，相對于球面來說，能增大氣流擾動，提高汽油機工作效率，達到降低燃油消耗和排放的目的；所述進氣門軸線和排氣門軸線分別垂直于燃燒室面與其相交點的切面；與燃燒室的進排氣方向相適應，減小阻力，提高汽油機效率，增加汽油機的動力性。本實施例中，所述進氣門5軸線和排氣門9軸線分別垂直于燃燒室面13與其相交點的切面，與燃燒室的進排氣方向相適應，減小阻力，提高汽油機效率，增加汽油機的動力性；進氣門5的座圈fe內(nèi)側(cè)端部和排氣門9的座圈9a內(nèi)側(cè)端部與燃燒室面13相適形；適形即適應形狀，進氣門的座圈內(nèi)側(cè)端部和排氣門的座圈內(nèi)側(cè)端部的端面形狀與燃燒室面形狀相適應，消除臺階，減小對進氣和排氣的干擾，降低阻力，消除死角和形狀突變，保證混合氣體的充分燃燒，提高汽油機效率。本實施例中，進氣門5對應設(shè)置進氣搖臂8和進氣推桿(圖中沒有標識)，排氣門 9對應設(shè)置排氣搖臂2和排氣推桿(圖中沒有標識)，所述進氣門5軸線和排氣門9軸線的連線與進氣推桿軸線和排氣推桿軸線的連線相交于進氣推桿軸線和排氣推桿軸線之間且夾角α為90° 士20° ；本實施例中采用90° ；由于進氣推桿和排氣推桿均垂直頂在進氣搖臂和排氣搖臂上，因而，進氣搖臂和排氣搖臂與進氣推桿和排氣推桿的接觸點即能反映出進氣推桿和排氣推桿的軸線位置；圖中進氣搖臂和排氣搖臂與進氣推桿和排氣推桿的接觸點的連線與進氣門5軸線和排氣門9軸線的連線的夾角α，即為進氣門5軸線和排氣門 9軸線的連線與進氣推桿軸線和排氣推桿軸線的連線的夾角；該結(jié)構(gòu)在缸頭本體上形成三角形安裝區(qū)域，占有較小的布置面積，便于其它部件的布置，并不改變現(xiàn)有的推桿的布置， 特別是對于垂直軸汽油機來說，能夠?qū)崿F(xiàn)下置凸輪軸的斜置氣門結(jié)構(gòu)，進排氣門與進排氣氣道之間的夾角比現(xiàn)有結(jié)構(gòu)燃燒室面小，便于在氣缸內(nèi)組織進氣滾流和進氣渦流，提高進氣效率，增加缸內(nèi)氣流擾動，加快燃燒，提高汽油機功率；減小進排氣的阻力，使進排氣更順暢，利于提高汽油機功率，降低燃油消耗，降低尾氣排放；特別是具有較大的夾角，最大化的減小占用面積，使化油器的部件更容易布置，并使缸頭輕量化；本結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，制作容易實現(xiàn)標準化，進氣門軸線和排氣門軸線的連線位于進氣推桿和排氣推桿之間，便于布置進氣通道，實現(xiàn)進氣、排氣的阻力最小化，提高汽油機性能；便于布置化油器/空濾器等零件， 降低改造成本。由于進氣推桿和排氣推桿分別垂直頂在進氣搖臂8和排氣搖臂2上，因而，進氣搖臂8和排氣搖臂2與進氣推桿和排氣推桿的接觸點即能反映出進氣推桿和排氣推桿的軸線位置；圖中進氣搖臂8和排氣搖臂2與進氣推桿和排氣推桿的接觸點的連線與進氣門5軸線和排氣門9軸線的連線的夾角，即為進氣門5軸線和排氣門9軸線的連線與進氣推桿軸線和排氣推桿軸線的連線的夾角。本實施例中，所述汽油機為垂直軸汽油機，所述進氣門5軸線和排氣門9軸線的連線水平，所述風冷通道10沿上下貫通；利于進排氣的順暢并使缸頭氣道布置更為規(guī)則，且利于氣流進入氣缸，形成滾流，加快燃燒，提高汽油機工作效率；上下貫通的風冷通道符合垂直軸發(fā)動機冷卻風從上向下吹的流向，不需設(shè)置單獨的導風，可達到較好的冷卻效果。本實施例中，所述進氣通道12的進氣方向和排氣通道11的排氣方向均位于水平面，進氣門5頂部沿水平方向向進氣通道12側(cè)傾斜，排氣門9頂部沿水平方向向排氣通道 11側(cè)傾斜；水平方向進氣和排氣，避免進氣和排氣相互錯開，更利于進排氣的順暢并使缸頭氣道布置更為規(guī)則，且利于氣流進入氣缸，形成滾流，加快燃燒，提高汽油機工作效率；所述進氣通道12位于進氣推桿和排氣推桿之間，進氣搖臂8的長度短于排氣搖臂 2的長度，所述排氣搖臂2的阻力臂在豎直平面內(nèi)向進氣門5軸線和排氣門9軸線的連線傾斜；由于(進氣或者排氣)搖臂為杠桿結(jié)構(gòu)，以搖臂軸為支點，用于驅(qū)動氣門的部分為阻力臂，與推桿配合的部分為動力臂；該結(jié)構(gòu)采用斜置氣門并不需改變原有推桿的布置結(jié)構(gòu)，排
6氣搖臂的阻力臂向內(nèi)傾斜能夠適應于呈水平布置的進排氣門；并且，阻力臂傾斜，使得排氣推桿驅(qū)動排氣搖臂不產(chǎn)生附加力矩，保證其靈活性。本實施例中，所述進氣門5軸線和排氣門9軸線之間的夾角β小于等于30°，本實施例中為30° ；保證具有足夠的傾斜角度并利于布置，保證進氣和排氣的順暢，同時，也保證鼻梁區(qū)14具有足夠的寬度；所述進氣搖臂8通過進氣搖臂軸7設(shè)置于進氣搖臂座6， 排氣搖臂2通過排氣搖臂軸3設(shè)置于排氣搖臂座4 ；所述進氣門搖臂軸7軸線與排氣門搖臂軸3軸線在豎直平面呈45° 士20°的夾角δ，本實施例中采用45° ；便于布置，且能夠適應于搖臂布置的需求，避免推桿驅(qū)動搖臂產(chǎn)生附加力矩，利于保證搖臂帶動氣門動作的協(xié)調(diào)性、密封性和靈活驅(qū)動；可以根據(jù)進排氣門的位置來合理布置搖臂，更利于保證氣門正時，保證配氣相位，從而提高性能和降低排放。本發(fā)明還公開了一種應用風冷型通用汽油機缸頭的汽油機，該風冷型通用汽油機缸頭安裝于汽油機，該汽油機為水平軸時，可應用于摩托車；其他結(jié)構(gòu)形式可用于通用機械，通用機械包括割草機、泵、風機、壓縮機、減變速機、發(fā)電機等等。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。
權(quán)利要求
1.一種風冷型通用汽油機缸頭，包括缸頭本體和設(shè)置于缸頭本體的進氣通道及排氣通道，缸頭本體外表面設(shè)有散熱片，缸頭本體內(nèi)側(cè)形成燃燒室面，所述缸頭本體上與進氣通道對應設(shè)有進氣門，與排氣通道對應設(shè)有排氣門，其特征在于所述燃燒室面位于進氣門和排氣門之間形成鼻梁區(qū)，缸頭本體上位于鼻梁區(qū)外側(cè)設(shè)有貫通的風冷通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風冷型通用汽油機缸頭，其特征在于所述進氣門頂部向進氣通道側(cè)傾斜，排氣門頂部向排氣通道側(cè)傾斜；所述風冷通道位于進氣門和排氣門之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風冷型通用汽油機缸頭，其特征在于所述風冷通道內(nèi)與缸頭本體一體成型設(shè)有肋狀散熱橋，所述肋狀散熱橋沿縱向設(shè)置于風冷通道內(nèi)且垂直于缸頭本體的安裝平面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風冷型通用汽油機缸頭，其特征在于所述燃燒室面為球面結(jié)構(gòu)或者平滑曲面結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風冷型通用汽油機缸頭，其特征在于所述進氣門軸線和排氣門軸線分別垂直于燃燒室面與其相交點的切面，且進氣門的座圈內(nèi)側(cè)端部和排氣門的座圈內(nèi)側(cè)端部與燃燒室面相適形。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的風冷型通用汽油機缸頭，其特征在于進進氣門對應設(shè)置進氣搖臂和進氣推桿，排氣門對應設(shè)置排氣搖臂和排氣推桿，所述進氣門軸線和排氣門軸線的連線與進氣推桿軸線和排氣推桿軸線的連線相交于進氣推桿軸線和排氣推桿軸線之間且夾角為90° 士20°。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的風冷型通用汽油機缸頭，其特征在于所述汽油機為垂直軸汽油機，所述進氣門軸線和排氣門軸線的連線水平，所述風冷通道沿上下貫通。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的風冷型通用汽油機缸頭，其特征在于所述進氣通道的進氣方向和排氣通道的排氣方向均位于水平面，進氣門頂部沿水平方向向進氣通道側(cè)傾斜，排氣門頂部沿水平方向向排氣通道側(cè)傾斜；所述進氣通道位于進氣推桿和排氣推桿之間，進氣搖臂的長度短于排氣搖臂的長度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的風冷型通用汽油機缸頭，其特征在于所述進氣門軸線和排氣門軸線之間的夾角小于等于30° ；所述進氣搖臂通過進氣搖臂軸設(shè)置于進氣搖臂座，排氣搖臂通過排氣搖臂軸設(shè)置于排氣搖臂座；所述進氣門搖臂軸軸線與排氣門搖臂軸軸線在豎直平面呈45° 士20°的夾角。
10.一種應用權(quán)利要求1至9任一權(quán)利要求所述的風冷型通用汽油機缸頭的汽油機，其特征在于風冷型通用汽油機缸頭安裝于汽油機。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種風冷型通用汽油機缸頭及其汽油機，缸頭本體的燃燒室面位于進氣門和排氣門之間形成鼻梁區(qū)，缸頭本體上位于鼻梁區(qū)外側(cè)設(shè)有貫通的風冷通道，本發(fā)明使鼻梁區(qū)和進排氣門具有較好的散熱效果，保證進排氣門和鼻梁區(qū)附近區(qū)域的物理性能而不發(fā)生變形，從而保證進排氣門的密封性，使汽油機能夠長時間穩(wěn)定運行，有效地降低排放、提高功率，排放的HC+NOx達到甚至超過美國EPA標準，以最大功率(轉(zhuǎn)速3600rpm)3.0kW的汽油機為例，功率可提高到3.5kW，排放由9.0g/kW·h降低到8.1g/kW·h；以最大功率由3.5kW的汽油機為例，功率可提高到了4.0kW，排放由9.0g/kW·h降低到8.1g/kW·h，均滿足EPA3階段10g/kW·h的標準；由此可見，本發(fā)明的汽油機功率提高和排放降低較為明顯，利于保護環(huán)境。
文檔編號F02B23/08GK102305145SQ20111006120
公開日2012年1月4日 申請日期2011年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月14日
發(fā)明者車畢波 申請人:隆鑫通用動力股份有限公司