專利名稱：通用汽油機缸頭及其汽油機的制作方法
技術(shù)領域：
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；氣缸頭設置有進氣道和排氣道，并與氣缸共同組成燃燒室面，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。汽油機的配氣系統(tǒng)是保證汽油機正常運行的必要部件，般包括所述缸頭上設有的進氣門和排氣門，進氣門和排氣門的開啟和關(guān)閉是由搖臂組件等傳動件分別加以控制的； 所述進氣門和排氣門分別設有驅(qū)動其開閉的搖臂總成。進氣門和排氣門用于開啟、關(guān)閉進氣通道和排氣通道，與燃燒室內(nèi)的吸氣、燃燒做功和排氣相適應，維持汽油機的正常運轉(zhuǎn)。因此，進排氣門以及進排氣通道的布置對于燃燒室的正常進氣、燃燒和排氣起到至關(guān)重要的作用。進氣門和排氣門的開啟和關(guān)閉一般通過回位彈簧和搖臂驅(qū)動總成的共同作用實現(xiàn)，搖臂的動力來自于凸輪軸，根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)，通過推桿或者直接驅(qū)動實現(xiàn)。無論何種驅(qū)動結(jié)構(gòu)，最終都是通過進氣搖臂和排氣搖臂實現(xiàn)驅(qū)動；現(xiàn)有技術(shù)中，搖臂的生產(chǎn)趨近于標準化，進氣搖臂和排氣搖臂的結(jié)構(gòu)基本相同，因而動作半徑(也就是圍繞支點轉(zhuǎn)動的半徑) 也相同，搖臂布置于缸頭也顯得較為整齊。但是，該結(jié)構(gòu)會導致?lián)u臂和氣門呈矩形排列，占有較大的空間，且不能與進氣通道和排氣通道的進排氣方向，降低汽油機的功率，并影響排放；特別是對于斜置氣門的結(jié)構(gòu)，會進一步增加占用空間，影響到其它部件(如化油器/空濾器等零件)的布置。因此，需要對汽油機氣門缸頭的搖臂結(jié)構(gòu)進行改進，改變搖臂和氣門布置后的矩形區(qū)域結(jié)構(gòu)，節(jié)約搖臂總成和氣門的占用空間，具有較強的適應性，可以根據(jù)進排氣需要布置進排氣通道，便于組織進氣，減小進排氣阻力。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種通用汽油機缸頭及其汽油機，改變搖臂和氣門布置后的矩形區(qū)域結(jié)構(gòu)，節(jié)約搖臂總成和氣門的占用空間，具有較強的適應性，可以根據(jù)進排氣需要布置進排氣通道，便于組織進氣，減小進排氣阻力，并可實現(xiàn)在小型汽油機上便于其它部件布置的前提下采用斜置氣門。本發(fā)明的通用汽油機缸頭，包括缸頭本體和設置于缸頭本體的進氣通道及排氣通道，所述缸頭本體上與進氣通道對應設有進氣門，與排氣通道對應設有排氣門，進氣門對應設置進氣搖臂和進氣推桿，排氣門對應設置排氣搖臂和排氣推桿，所述進氣搖臂和排氣搖臂的動作半徑不同。進一步，進氣搖臂和排氣搖臂其中較長搖臂的的阻力臂在缸頭安裝平面內(nèi)向進氣門軸線和排氣門軸線的連線傾斜；便于使較長搖臂向進氣門軸線和排氣門軸線的連線靠攏，使得搖臂安裝更為緊湊，便于小型汽油機的氣門布置和其它部件的布置。進一步，所述進氣通道位于進氣推桿和排氣推桿之間，所述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缸頭安裝平面內(nèi)向進氣門軸線和排氣門軸線的連線傾斜；該結(jié)構(gòu)可采用斜置氣門并不需改變原有推桿的布置結(jié)構(gòu)，排氣搖臂的阻力臂的傾斜能夠適應于任何結(jié)構(gòu)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，所述汽油機為垂直軸結(jié)構(gòu)，所述進氣門軸線和排氣門軸線的連線水平，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；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。進一步，所述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)的氣門結(jié)構(gòu)，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；斜置氣門結(jié)構(gòu)，還可以縮短進排氣道長度，減小進排氣阻力，可以使進排氣通道中間的鼻梁區(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。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；進一步，所述進氣搖臂通過進氣搖臂軸設置于進氣搖臂座，排氣搖臂通過排氣搖臂軸設置于排氣搖臂座；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；45°最佳，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。進一步，所述進氣搖臂座和排氣搖臂座均為開口結(jié)構(gòu)，所述進氣搖臂軸兩端對應穿入進氣搖臂座的開口兩側(cè)并以可繞自身軸線轉(zhuǎn)動的方式單自由度配合，所述進氣搖臂位于進氣搖臂座的開口內(nèi)固定設置于進氣搖臂軸；所述排氣搖臂軸兩端對應穿入排氣搖臂座的開口兩側(cè)并以可繞自身軸線轉(zhuǎn)動的方式單自由度配合，所述排氣搖臂位于排氣搖臂座的開口內(nèi)固定設置于排氣搖臂軸；固定式搖臂在運行過程中，其各個方向的竄動或晃動量小， 能有效的降低搖臂的故障率，降低維護成本；適應于進排氣的位置來合理布置搖臂，還利于保證氣門正時，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通用汽油機缸頭的汽油機，所述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)明的通用汽油機缸頭及其汽油機，采用不同運動半徑 (在運動方向上的長度)的進氣搖臂和排氣搖臂，改變搖臂和氣門布置后的矩形區(qū)域結(jié)構(gòu)， 節(jié)約搖臂總成和氣門的占用空間，具有較強的適應性，可以根據(jù)進排氣需要布置進排氣通道，便于組織進氣，減小進排氣阻力，提高汽油機動力，降低排放；并可實現(xiàn)在小型汽油機上便于其它部件布置的前提下采用斜置氣門，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，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. 6kff,排放由9. Og/kff. h降低到 8. Og/kff. h ；以最大功率由3. 5kff的汽油機為例，功率可提高到了 4. 2kW，排放由9. Og/kff. h 降低到8. lg/kff. 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。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通用汽油機缸頭，包括缸頭本體1和設置于缸頭本體1的進氣通道12及排氣通道11，缸頭本體1內(nèi)側(cè)形成燃燒室面13，所述缸頭本體1上與進氣通道12對應設有進氣門5，與排氣通道11對應設有排氣門9，進氣門5對應設置進氣搖臂8和進氣推桿(圖中沒有標識)，排氣門9對應設置排氣搖臂2和排氣推桿(圖中沒有標識)，所述進氣搖臂8和排氣搖臂2的動作半徑不同。本實施例中，進氣搖臂8和排氣搖臂2其中較長搖臂(進氣搖臂8和排氣搖臂2 較長的一個)的的阻力臂在缸頭安裝平面內(nèi)向進氣門5軸線和排氣門9軸線的連線傾斜； 便于使較長搖臂向進氣門軸線和排氣門軸線的連線靠攏，使得搖臂安裝更為緊湊，便于小型汽油機的氣門布置和其它部件的布置；如圖所示，進氣門5軸線和排氣門9軸線的連線和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，呈夾角 α，使該區(qū)域呈三角形結(jié)構(gòu)，大大減小占地面積。本實施例中，所述進氣通道12位于進氣推桿和排氣推桿之間，所述進氣搖臂8的長度短于排氣搖臂2的長度；所述排氣搖臂2的阻力臂在缸頭安裝平面內(nèi)向進氣門5軸線和排氣門9軸線的連線傾斜；該結(jié)構(gòu)可采用斜置氣門并不需改變原有推桿的布置結(jié)構(gòu)，排氣搖臂的阻力臂的傾斜能夠適應于任何結(jié)構(gòu)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，所述汽油機為垂直軸結(jié)構(gòu)，所述進氣門5軸線和排氣門9軸線的連線水平，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；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。
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本實施例中，所述進氣門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；所述排氣搖臂2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)的氣門結(jié)構(gòu)，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；斜置氣門結(jié)構(gòu)，還可以縮短進排氣道長度，減小進排氣阻力，可以使進排氣通道中間的鼻梁區(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。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° ；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)具有足夠的寬度；本實施例中，所述進氣搖臂8通過進氣搖臂軸7設置于進氣搖臂座6，排氣搖臂2 通過排氣搖臂軸3設置于排氣搖臂座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。本實施例中，所述進氣搖臂座6和排氣搖臂座4均為開口結(jié)構(gòu)，所述進氣搖臂軸7 兩端對應穿入進氣搖臂座6的開口兩側(cè)并以可繞自身軸線轉(zhuǎn)動的方式單自由度配合，所述進氣搖臂8位于進氣搖臂座6的開口內(nèi)固定設置于進氣搖臂軸7 ；所述排氣搖臂軸3兩端對應穿入排氣搖臂座4的開口兩側(cè)并以可繞自身軸線轉(zhuǎn)動的方式單自由度配合，所述排氣搖臂2位于排氣搖臂座4的開口內(nèi)固定設置于排氣搖臂軸3。以可繞自身軸線轉(zhuǎn)動的方式單自由度配合可以采用現(xiàn)有技術(shù)的配合方式，包括軸肩限制軸向自由度等等；固定式搖臂在運行過程中，其各個方向的竄動或晃動量小，能有效的降低搖臂的故障率，降低維護成本； 適應于進排氣的位置來合理布置搖臂，還利于保證氣門正時，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通用汽油機缸頭的汽油機，該通用汽油機缸頭安裝于汽油機，該汽油機為水平軸時，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
1.一種通用汽油機缸頭，包括缸頭本體和設置于缸頭本體的進氣通道及排氣通道，所述缸頭本體上與進氣通道對應設有進氣門，與排氣通道對應設有排氣門，進氣門對應設置進氣搖臂和進氣推桿，排氣門對應設置排氣搖臂和排氣推桿，其特征在于所述進氣搖臂和排氣搖臂的動作半徑不同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用汽油機缸頭，其特征在于進氣搖臂和排氣搖臂其中較長搖臂的的阻力臂在缸頭安裝平面內(nèi)向進氣門軸線和排氣門軸線的連線傾斜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通用汽油機缸頭，其特征在于所述進氣通道位于進氣推桿和排氣推桿之間，所述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缸頭安裝平面內(nèi)向進氣門軸線和排氣門軸線的連線傾斜。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通用汽油機缸頭，其特征在于所述汽油機為垂直軸結(jié)構(gòu)，所述進氣門軸線和排氣門軸線的連線水平，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。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的通用汽油機缸頭，其特征在于所述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。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的通用汽油機缸頭，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°。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的通用汽油機缸頭，其特征在于所述進氣搖臂通過進氣搖臂軸設置于進氣搖臂座，排氣搖臂通過排氣搖臂軸設置于排氣搖臂座；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。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的通用汽油機缸頭，其特征在于所述進氣搖臂座和排氣搖臂座均為開口結(jié)構(gòu)，所述進氣搖臂軸兩端對應穿入進氣搖臂座的開口兩側(cè)并以可繞自身軸線轉(zhuǎn)動的方式單自由度配合，所述進氣搖臂位于進氣搖臂座的開口內(nèi)固定設置于進氣搖臂軸；所述排氣搖臂軸兩端對應穿入排氣搖臂座的開口兩側(cè)并以可繞自身軸線轉(zhuǎn)動的方式單自由度配合，所述排氣搖臂位于進氣搖臂座的開口內(nèi)固定設置于排氣搖臂軸。
9.一種應用權(quán)利要求1至8任一權(quán)利要求所述的通用汽油機缸頭的汽油機，其特征在于通用汽油機缸頭安裝于汽油機。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種通用汽油機缸頭及其汽油機，缸頭本體上與進排氣通道對應設有進氣門和排氣門，進氣門對應設置進氣搖臂和進氣推桿，排氣門對應設置排氣搖臂和排氣推桿，進氣搖臂和排氣搖臂的動作半徑不同，本發(fā)明節(jié)約搖臂氣門的布置空間，占有較小的布置面積，不需改變現(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)，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，提高汽油機功率并降低排放；以最大功率(轉(zhuǎn)速3600rpm)3.0kW的汽油機為例，功率可提高到3.6kW，排放由9.0g/kW·h降低到8.0g/kW·h；以最大功率由3.5kW的汽油機為例，功率可提高到了4.2kW，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。
文檔編號F02F1/42GK102305148SQ20111006120
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