CN102312749B - 汽油机风冷火花塞缸头及其汽油机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽油机风冷火花塞缸头及其汽油机，包括缸头本体和设置于缸头本体的进气通道、排气通道及火花塞安装孔，缸头本体外表面设有散热片，缸头本体内侧形成燃烧室面，缸头本体上位于火花塞安装孔侧设有贯通的火花塞风冷通道，火花塞风冷通道避开缸头本体上的功能孔；本发明的火花塞在长时间运行后依然能提供准时、强劲的火花，避免出现现有技术中火花塞由于高温而降低使用寿命的问题；增加了燃烧室传导和对流面积，降低排放，提高功率，以最大功率(转速3060rpm)7.5kW的汽油机为例，功率可提高到7.9kW，排放由8.0g/kW.h降低到6.1g/kW.h，满足并超过EPA3阶段8g/kW.h的标准。

Description

汽油机风冷火花塞缸头及其汽油机
技术领域
本发明涉及一种动力机部件及其应用，特别涉及一种汽油机部件及其应用。
背景技术
汽油机是用汽油作燃料的一种动力机械。由气缸、曲柄连杆机构、配气系统、供油系统、润滑系统和点火系统等部分组成；火花塞是汽油机重要部件，作用是把高压导线送来的脉冲高压电放电，击穿火花塞两电极间空气，产生电火花以此引燃气缸内的混合气体。因而，火花塞属于汽油机较为重要的部件。汽油机气缸在工作时，混合气压缩、燃烧产生极高的温度和压力，使火花塞电极温度高达900℃左右，而且还要火花塞点火，电极上的温度较高。并且长时间运行，温度逐渐升高，导致火花塞极有可能发出不稳定、不准时的火花，甚至有可能“失火”，汽油机的工作效率以及工作稳定性会受到不良影响。
现有技术中，为了火花塞能够在汽油机长时间运行依然具有较好的稳定性，普遍采用化学特性比较稳定是稀有金属如铂金、铱金，虽然在极高转速的高温、高压下，依然能提供准时、强劲的火花，但是成本较高。
因此，需要一种能够降低现有火花塞工作环境温度的方式，使工作中的火花塞能够较好的降温，在长时间运行后依然能提供准时、强劲的火花，避免出现现有技术中火花塞由于高温而降低使用寿命的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种汽油机风冷火花塞缸头及其汽油机，使工作中的火花塞能够较好的降温，在长时间运行后依然能提供准时、强劲的火花，避免出现现有技术中火花塞由于高温而降低使用寿命的问题。
本发明的汽油机风冷火花塞缸头，包括缸头本体和设置于缸头本体的进气通道、排气通道及火花塞安装孔，缸头本体外表面设有散热片，缸头本体内侧形成燃烧室面，所述缸头本体上位于火花塞安装孔侧设有贯通的火花塞风冷通道，所述火花塞风冷通道避开缸头本体上的功能孔。
进一步，所述缸头本体上的散热片延伸至排气通道外壁；能够有效降低排气温度，利于保护排气系统内的尾气处理部件，进一步降低排放，利于环保。
进一步，所述缸头本体上与进气通道对应设有进气门，与排气通道对应设有排气门，所述进气门由底部至顶部向进气通道侧倾斜，排气门由底部至顶部向排气通道侧倾斜；进排气门与进排气气道之间的夹角比现有结构燃烧室面小，便于组织进气，提高进气效率，便于在气缸内组织进气滚流和进气涡流，增加缸内气流扰动，加快燃烧；减小进排气的阻力，使进排气更顺畅，利于提高汽油机功率，利于降低燃油消耗率和排放，降低尾气排放，保护环境；同时，由于气门斜置，可以使进排气通道中间的鼻梁区更宽，利于冷却，增加抗变形能力，配合以完全畅通的火花塞风冷通道，极大的提高了缸头的冷却效果，减小了缸头在高温下的变形，提高了可靠性。
进一步，述进气通道轴线和排气通道轴线共面；所述燃烧室面位于进气门和排气门之间形成鼻梁区，所述鼻梁区位于燃烧室面的宽度大于8mm；适当增加鼻梁区厚度，增加其抵抗热变形量的能力，有效改善气门密封性能，能有效避免气门出现漏气现象；
进一步，所述进气门的座圈外圆和排气门的座圈外圆与燃烧室面底部边缘相切；进一步增大鼻梁区位于燃烧室的宽度，改善冷却效果，避免进排气之间出现的瞬间干扰，保证充分燃烧，提高汽油机动力。
进一步，所述燃烧室面为复合球面结构，由底部到顶部依次为球面I、平滑曲面和球面II，所述球面II的半径大于球面I的半径；球面I和球面II之间通过平滑曲面平滑过渡；由于具有较好的由于球面燃烧室面容比最小，提高汽油机工作效率，但是由于采用球形结构不利于燃烧气体的充分混合，则会降低混合率，影响燃烧和排放；采用复合球面结构，不但进一步减小面容比，还因为曲面过渡利于燃烧气的混合，从而更利于燃烧和降低排放，增加汽油机动力。
进一步，所述进气门的座圈内侧端部和排气门的座圈内侧端部与燃烧室面相适形；减小对进气和排气的干扰，降低阻力，消除死角和形状突变，保证混合气体的充分燃烧，提高汽油机效率。
进一步，所述进气门轴线和排气门轴线分别垂直于燃烧室面与其相交点的切面；也就是进气门和排气门的轴线相交于燃烧室的中心，与燃烧室的进排气方向相适应，减小阻力，增加汽油机的动力性。
本发明还公开了一种应用汽油机风冷火花塞缸头的汽油机，所述汽油机风冷火花塞缸头安装于汽油机。
本发明的有益效果：本发明的汽油机风冷火花塞缸头及其汽油机，缸头上位于火花塞安装孔侧设有贯通的火花塞风冷通道，冷却空气经过燃烧室壁外表面以及火花塞侧，使工作中的火花塞能够较好的降温，在长时间运行后依然能提供准时、强劲的火花，避免出现现有技术中火花塞由于高温而降低使用寿命的问题；同时，增加了燃烧室传导和对流面积，使燃烧室温度降低，从而使缸头具有较好的散热效果，降低缸温，利于汽油机能够长时间稳定运行；由于具有散热效果好的优点，则有效保证缸头的抗变形等物理性能，可以适当减小缸头重量，并采用面容比较小的燃烧室，利于实现汽油机的轻量化并利于提高汽油机效率，降低排放；以最大功率(转速3600rpm)3.0kW的汽油机为例，功率可提高到3.4kW，排放由9.0g/kW.h降低到8.2g/kW.h；以最大功率由3.5kW的汽油机为例，功率可提高到了3.9kW，排放由9.0g/kW.h降低到8.3g/kW.h，均满足EPA3阶段10g/kW.h的标准；由此可见，本发明的汽油机功率提高和排放降低较为明显。
本发明的缸头用于汽油机，用于摩托车能够加速风冷通道内空气的流动，更有利于火花塞散热；用于普通通用机械，暴露于空气中，利用外界强制空气对流，利于火花塞散热。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的A-A向剖视图；
图3为图1沿B向视图。
具体实施方式
图1为本发明的结构示意图，图2为图1的A-A向剖视图，图3为图1沿B向视图，如图所示：本实施例的汽油机风冷火花塞缸头，包括缸头本体1和设置于缸头本体1的进气通道3、排气通道2及火花塞安装孔6，缸头本体1外表面设有散热片4，缸头本体1内侧形成燃烧室面7，所述缸头本体1上位于火花塞安装孔6侧设有贯通的火花塞风冷通道5，所述火花塞风冷通道5避开缸头本体1上的功能孔，功能孔是指用于安装部件的孔，包括火花塞孔、进气门孔、排气门孔以及螺栓孔等。
本实施例中，所述缸头本体1上的散热片4延伸至排气通道2外壁；能够有效降低排气温度，利于保护排气系统内的尾气处理部件，进一步降低排放，利于环保。
本实施例中，所述缸头本体1上与进气通道3对应设有进气门31，与排气通道2对应设有排气门21，所述进气门31由底部至顶部向进气通道3侧倾斜，排气门21由底部至顶部向排气通道2侧倾斜；进排气门与进排气气道之间的夹角比现有结构燃烧室面小，便于组织进气，提高进气效率，便于在气缸内组织进气滚流和进气涡流，增加缸内气流扰动，加快燃烧；减小进排气的阻力，使进排气更顺畅，利于提高汽油机功率，利于降低燃油消耗率和排放，降低尾气排放，保护环境；同时，由于气门斜置，可以使进排气通道中间的鼻梁区更宽，利于冷却，增加抗变形能力，配合以完全畅通的火花塞风冷通道，极大的提高了缸头的冷却效果，减小了缸头在高温下的变形，提高了可靠性。
本实施例中，进气通道3轴线和排气通道2轴线共面；所述燃烧室面7位于进气门31和排气门21之间形成鼻梁区，所述鼻梁区位于燃烧室面的宽度L大于8mm；适当增加鼻梁区厚度，增加其抵抗热变形量的能力，有效改善气门密封性能，能有效避免气门出现漏气现象；
本实施例中，所述进气门31的座圈31a外圆和排气门21的座圈21a外圆与燃烧室面7底部边缘相切；进一步增大鼻梁区位于燃烧室的宽度，改善冷却效果，避免进排气之间出现的瞬间干扰，保证充分燃烧，提高汽油机动力。
本实施例中，所述燃烧室面7为复合球面结构，由底部到顶部依次为球面Ia、平滑曲面b和球面IIc，所述球面IIc的半径大于球面Ia的半径；球面Ia和球面IIc之间通过平滑曲面b平滑过渡；由于具有较好的由于球面燃烧室面容比最小，提高汽油机工作效率，但是由于采用球形结构不利于燃烧气体的充分混合，则会降低混合率，影响燃烧和排放；采用复合球面结构，不但进一步减小面容比，还因为曲面过渡利于燃烧气的混合，从而更利于燃烧和降低排放，增加汽油机动力；以最大功率(转速3060rpm)7.5kW的汽油机为例，功率可提高到7.9kW，排放由8.0g/kW.h降低到6.1g/kW.h，满足并超过EPA3阶段8g/kW.h的标准，由此可见，本发明的汽油机功率提高和排放降低较为明显；同时，进排气门与进排气气道之间的夹角比其它结构燃烧室面小，有效的减小进排气的阻力，使进排气更顺畅，有效地提高汽油机功率，进一步利于降低燃油消耗率和排放。
本实施例中，所述进气门31的座圈31a内侧端部和排气门21的座圈21a内侧端部与燃烧室面7相适形；相适形是指形状相适应，燃烧室面7为复合球面，进气门31的座圈31a内侧端部和排气门21的座圈21a内侧端部则为与燃烧室面7相配合处相同的形状，减小对进气和排气的干扰，降低阻力，消除死角和形状突变，保证混合气体的充分燃烧，提高汽油机效率。
本实施例中，所述进气门31轴线和排气门21轴线分别垂直于燃烧室面5与其相交点的切面，即进气门31轴线和排气门21轴线分别与燃烧室面5相交，该交点的切面，也就是进气门和排气门的轴线相交于燃烧室的中心，与燃烧室的进排气方向相适应，减小阻力，增加汽油机的动力性。
本发明还公开了一种应用汽油机风冷火花塞缸头的汽油机，所述汽油机风冷火花塞缸头安装于汽油机，所述汽油机应用于摩托车或通用机械，通用机械包括泵、风机、压缩机、减变速机、发电机等等。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种汽油机风冷火花塞缸头，包括缸头本体和设置于缸头本体的进气通道、排气通道及火花塞安装孔，缸头本体外表面设有散热片，缸头本体内侧形成燃烧室面，其特征在于：所述缸头本体上位于火花塞安装孔侧设有贯通的火花塞风冷通道，所述火花塞风冷通道避开缸头本体上的功能孔；
所述缸头本体上与进气通道对应设有进气门，与排气通道对应设有排气门，所述进气门由底部至顶部向进气通道侧倾斜，排气门由底部至顶部向排气通道侧倾斜；
所述燃烧室面为复合球面结构，由底部到顶部依次为球面Ⅰ、平滑曲面和球面Ⅱ，所述球面Ⅱ的半径大于球面Ⅰ的半径；球面Ⅰ和球面Ⅱ之间通过平滑曲面平滑过渡；所述缸头本体上的散热片延伸至排气通道外壁；所述进气通道轴线和排气通道轴线共面；所述燃烧室面位于进气门和排气门之间形成鼻梁区，所述鼻梁区位于燃烧室面的宽度大于8mm。
2.根据权利要求1所述的汽油机风冷火花塞缸头，其特征在于：所述进气门的座圈外圆和排气门的座圈外圆与燃烧室面底部边缘相切。
3.根据权利要求2所述的汽油机风冷火花塞缸头，其特征在于：所述进气门的座圈内侧端部和排气门的座圈内侧端部与燃烧室面相适形。
4.根据权利要求3所述的汽油机风冷火花塞缸头，其特征在于：所述进气门轴线和排气门轴线分别垂直于燃烧室面与其相交点的切面。
5.一种应用权利要求1至4任一权利要求所述的汽油机风冷火花塞缸头的汽油机，其特征在于：所述汽油机风冷火花塞缸头安装于汽油机。
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