CN102943716A

CN102943716A - 一种通用小型汽油机高功率用气缸盖

Info

Publication number: CN102943716A
Application number: CN2012104958684A
Authority: CN
Inventors: 刘胜吉; 陈玉炜; 朱建春; 胡金松; 王建
Original assignee: HENAN CHUANGSHI MOTOR TECHNOLOGY Co Ltd; Jiangsu University
Current assignee: HENAN CHUANGSHI MOTOR TECHNOLOGY Co Ltd; Jiangsu University
Priority date: 2012-11-29
Filing date: 2012-11-29
Publication date: 2013-02-27

Abstract

本发明公开了一种通用小型汽油机高功率用气缸盖，包括气缸盖实体，气缸盖实体上有进气道和排气道，进气道呈渐缩形进入气缸盖实体内，转弯后穿出气缸盖实体底面，在进气道的出口处有进气门座，进气喉口位于进气门座处，排气道从气缸盖实体底面进入气缸盖实体内，转弯后呈渐扩形穿出气缸盖实体表面，在排气道的进口处有排气门座，排气喉口位于排气门座处，进气喉口处的进气道为圆柱形，该圆柱的轴心线与气缸盖实体的底面垂直，排气喉口处的排气道也为圆柱形，该圆柱的轴心线与气缸盖实体的底面垂直。这种气缸盖，与原有的压铸型气缸盖相比，进气道、排气道最小截面积都有较大增加，能使汽油机进气量增加，排气更为干净。

Description

一种通用小型汽油机高功率用气缸盖

技术领域

本发明属于通用小型汽油机制造领域，尤其涉及一种通用小型汽油机高功率用气缸盖。

背景技术

21世纪以来，我国内燃机行业得到迅速发展，经过近几年的产品结构调整和经营机制转换，生产企业已逐步适应了市场发展的要求。其中通用小型汽油机产品是近10年来增长速度最快的产品。我国加入WTO以后，我国已经成为世界通用小型汽油机的生产基地，年产量从2001年的55万台发展到2011年的2200万台，约占世界的40%。目前仅次于美国，位列全球第二，同时产品的技术水平也在大幅度提升。通用小型汽油机的用途非常广泛，二十世纪九十年代国产通用小型汽油机在国内销售的产品主要作为植保机械的动力。迈入二十一世纪至今，由于国产小型汽油机出口量加大，根据国外客户的需要，产品出口以发电机组和园林机械为主，占总产量的80%以上。从通用小型汽油机的配套机具来看，可用于水泵、发电机组、弥雾喷粉机、弥雾机、喷淋机、油锯、打枝机、绿篱机、割草机、割灌机、风力灭火机、夯实机、破拆工具、羊毛剪、沙滩车、高尔夫球车、雪撬、舷外机、滑板车、航模、艇模等涉及工业、农业、管保业、娱乐业、交通运输业、抢险救灾、园林机械等多个与经济发展及人们生活密切相关的领域。

通用小型汽油机的性能很大程度依赖其换气过程。在进、排气过程中缸内形成的流场状态直接影响发动机的进气量、油气混合的浓度、燃烧过程中火焰的传播速度、燃烧的稳定性和燃烧的彻底性，进而影响着发动机的性能和排放水平。气体在进、排气道的流动特性在很大程度上决定着缸内的气流运动状况、燃料的混合、循环结束废气的排出等情况。为了提高发动机的动力性、经济性和排放指标，需要研究减少进排气流动阻力损失、提高充量系数和降低残余废气系数的措施。影响进排气能力的主要原因是流动阻力。按照进排气系统流动阻力的性质可把阻力分为两类，一类是沿程阻力，即管道摩擦阻力，它与流速、管长、流动管道的形状变化、管壁表面质量等有关；另一类是局部阻力，它是流动中的主要损失，主要发生在空气滤清器、流道转弯处和进气门座圈处。在通用小型汽油机进气流动中，由于进气的管道粗短，壁面比较光滑，其沿程阻力并不大。因而局部阻力损失是流动过程中的主要损失，它由一系列的局部阻力叠加而成，尤其是在空气滤清器、流道转弯处和进气门座圈处，因此降低这些部位的局部阻力损失，对降低进气系统的流动阻力，提高充量系数有显著的作用。

通用小型汽油机排量大于100mL的多为四冲程结构，进排气流动阻力与气道的结构关系很大，四冲程气缸盖多为压铸铝合金制造，压铸气缸盖气道受压铸工艺及模具制造的制约，目前小型汽油机气缸盖的进排气道阻力较大，影响汽油机功率提高，因此需研究内燃机进排气流动特性提高流通能力，减少流动阻力，实现汽油机的高功率输出。

发明内容

本发明的目的是提供一种通用小型汽油机高功率用气缸盖。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种通用小型汽油机高功率用气缸盖，包括气缸盖实体，气缸盖实体上有进气道和排气道，进气道呈渐缩形进入气缸盖实体内，转弯后穿出气缸盖实体底面，在进气道的出口处有进气门座，进气喉口位于进气门座处，排气道从气缸盖实体底面进入气缸盖实体内，转弯后呈渐扩形穿出气缸盖实体表面，在排气道的进口处有排气门座，排气喉口位于排气门座处，进气喉口处的进气道为圆柱形，该圆柱的轴心线与气缸盖实体的底面垂直，排气喉口处的排气道也为圆柱形，该圆柱的轴心线与气缸盖实体的底面垂直。

进气道最小流通截面的面积是进气道进口处截面积的73%~81 %，进气喉口处截面积是进气道进口处截面积的82%~ 95%；排气道最小流通截面的面积是排气道出口处截面积的73%~81%，排气喉口处截面积是排气道出口处截面积的82%~95%。

渐缩形进气道的轴心线与圆柱形进气道的轴心线相交；渐扩形排气道的轴心线与圆柱形排气道的轴心线相交。

采用上述技术方案的通用小型汽油机高功率用气缸盖，与原有的压铸型气缸盖相比，进气道、排气道最小截面积都有较大增加，经气道试验台稳流试验，进气道、排气道的流通能力提高了12～17%，能使汽油机进气量增加，排气更为干净。使用本发明经调试发动机功率提高10%以上，汽油机比油耗、排放都有所改善。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是现有的188F通用小型汽油机气缸盖结构示意图。

图3是图1中进气道的截面积和图2中进气道的截面积随坐标轴变化的对比示意图。

图4是图1中排气道的截面积和图2中排气道的截面积随坐标轴变化的对比示意图。

图中，1、进气道，2、进气门座，3、气缸盖实体，4、排气门座，5、排气道，6、进气道进口，7、进气道最小流通截面，8、进气喉口，9、排气道最小流通截面，10、排气道出口，11、排气喉口。

具体实施方式

如图1所示的通用小型汽油机高功率用气缸盖，包括气缸盖实体3，气缸盖实体3上有进气道1和排气道5，进气道1呈渐缩形进入气缸盖实体3内，转弯后向下穿出气缸盖实体底面，在进气道的出口处有进气门座2，进气喉口8位于进气门座处，进气喉口处的进气道为圆柱形，该圆柱的轴心线与气缸盖实体的底面垂直，渐缩形进气道的轴心线与圆柱形进气道的轴心线相交；排气道5从气缸盖实体3底面向上进入气缸盖实体3内，转弯后呈渐扩形穿出气缸盖实体3表面，在排气道的进口处有排气门座4，排气喉口11位于排气门座处，排气喉口处的排气道也为圆柱形，该圆柱的轴心线与气缸盖实体的底面垂直，渐扩形排气道的轴心线与圆柱形排气道的轴心线相交。

进气道最小流通截面7的面积是进气道进口6处截面积的73%~81 %，进气喉口8处截面积是进气道进口6处截面积的82%~95%；排气道最小流通截面9的面积是排气道出口10处截面积的73%~81%，排气喉口11处截面积是排气道出口10处截面积的82%~ 95%。

以188F汽油机气缸盖为例说明如下：进气道1为渐缩型，其截面为直径33mm的圆形，截面沿轴心线从进口处到转弯之前处截面直径变为31mm，逐渐减小有利于拔模，进气门座2处喉口直径为30mm，从气缸盖底面向气门导管孔处为加工的30mm圆柱体，加工的圆柱体深度与渐缩的进气道相交使转弯处流通截面最大为宜，经计算进气道最小流通截面7与进口截面6的面积比达76.5%，进气道喉口截面8与进口截面6的面积比为82.6%。排气喉口直径为26mm，从气缸盖底面向气门导管孔处为加工的26mm圆柱体，从转弯处到排气道出口处为渐扩型，转弯处开始直径为26.5mm到出口处是直径28mm的圆形，其截面积沿轴心线向出口处逐渐增大，同进气道一样，控制加工深度使截面积变化尽可能均匀和最大，经计算排气道最小流通截面9与排气道出口截面10的面积比达75.2%，排气喉口11截面与排气道出口10截面的面积比为86.2%。进排气道截面沿气道轴心线变化见图3、图4。

从图3、图4中可以看出，本发明气缸盖与原压铸型气缸盖相比，进排气道最小截面积都有较大增加，经气道试验台稳流试验，进排气道的流通能力提高了12～17%，能使汽油机进气量增加，排气更为干净。使用该发明的气缸盖经调试发动机功率提高10%以上，汽油机比油耗、排放都有所改善。

通用小型汽油机进气无需在气缸中产生旋转运动以帮助混合气形成，进、排气道的形状以达到最大流量设计为目标。为此进入气缸盖的入口截面积要比气门喉口截面大20%左右。由入口截面起，进气道截面应逐渐减小，以保证气流向气门方向不断加速，但气道截面的突然变化是有害的。由气道至气门座之间的过渡部分要经过机械加工，紧靠气门座之前的气道可以适当收缩。同时为了保证气门导管伸入长度足够导向与密封，一般会有台阶突出在气道中影响气道截面，砂型铸造的气道（如车用发动机气道）在遇到气道截面突变时可以在缸盖实体的一侧相应去掉一部分来保证流通面积予以补偿，以减少气道截面的突变，而通用小型汽油机气道由于是压铸成型的，受工艺技术限制，在截面突变的部位无法像砂型铸造的气道一样进行补偿，从而导致了气道流通性能的降低，如188F汽油机气缸盖进排气道在与气缸盖底面垂直的部分是铸造后机械加工成型，且用成型刀加工为锥体，如图2所示，与空滤器相连的与气缸盖底面倾斜的一段气道是未加工的，按图样尺寸及实物解剖计算得出气道流通截面变化见图3、图4，说明排气道最小截面与排气出口截面比仅64%，进气道最小截面与进口截面比仅68%，在转弯处流通截面小，加上转弯处流线变化，实际流通能力下降更多，是引起汽油机功率不能增大的原因之一。因此对压铸气缸盖的进排气道，需精心设计，在铸造模具制作时对拔模满足工艺要求条件下满足内燃机流动性能要求，经试验验证要求进排气道最小流通截面积与进口截面比要不小于75%，气道喉口截面积与进口截面比要不小于80%，本发明对气道按此原则进行了优化设计，对气道的截面积与气门喉口、进口截面进行了匹配设计，并保证了气道的截面没有突变，从而提高了气道的流通性能，汽油机台架试验表明通用小型汽油机的动力性、经济性和排放性能得到了改善。

Claims

1.一种通用小型汽油机高功率用气缸盖，包括气缸盖实体，气缸盖实体上有进气道和排气道，进气道呈渐缩形进入气缸盖实体内，转弯后穿出气缸盖实体底面，在进气道的出口处有进气门座，进气喉口位于进气门座处，排气道从气缸盖实体底面进入气缸盖实体内，转弯后呈渐扩形穿出气缸盖实体表面，在排气道的进口处有排气门座，排气喉口位于排气门座处，其特征在于：进气喉口处的进气道为圆柱形，该圆柱的轴心线与气缸盖实体的底面垂直，排气喉口处的排气道也为圆柱形，该圆柱的轴心线与气缸盖实体的底面垂直。

2.如权利要求1所述的通用小型汽油机高功率用气缸盖，其特征在于：进气道最小流通截面的面积是进气道进口处截面积的73%~81 %，进气喉口处截面积是进气道进口处截面积的82%~ 95%；排气道最小流通截面的面积是排气道出口处截面积的73%~81%，排气喉口处截面积是排气道出口处截面积的82%~95%。

3.如权利要求1所述的通用小型汽油机高功率用气缸盖，其特征在于：渐缩形进气道的轴心线与圆柱形进气道的轴心线相交；渐扩形排气道的轴心线与圆柱形排气道的轴心线相交。