CN104937249B - 气缸盖及发动机 - Google Patents

Abstract

一种气缸盖，其具备：气缸盖本体，该气缸盖本体在气缸中心轴线的周向上隔开间隔地配置有朝向燃烧室开口并分别通过进气门及排气门进行开闭的进气口及排气口，在进气口及排气口的朝向燃烧室的开口部形成有以气门轴线为中心的座面、比该座面更靠燃烧室侧配置且朝向该燃烧室侧逐渐扩径的锥形面，该锥形面的中心轴线相对于气门轴线向气缸中心轴线偏心。

Description

气缸盖及发动机

技术领域

本发明涉及气缸盖及发动机。

背景技术

目前，作为发动机，已知有例如使用天然气、城市燃气等气体燃料(燃料气体)进行燃烧运转的燃气发动机。由于效率高且输出高，因此，该燃气发动机被广泛用于主要搭载于常用、非常用发电用发动机或工程机械用发动机、船舶、铁道等的发动机等。

在燃气发动机中，通过将燃料气体供给至从进气管导入的空气中，生成由这些空气和燃料气体构成的混合气体。该混合气体被增压器的压缩器压缩并由节气门进行流量调节后，经由进气口供给至燃烧室。然后，通过在燃烧室对混合气体进行点火而进行燃烧运转，排气经排气口排出。此外，进气口及排气口分别形成于气缸盖上。

作为燃气发动机，已知有在气缸盖上具备点火用预燃室的燃气发动机(例如参照专利文献1)。在该燃气发动机中，燃气发动机本体的气缸接近压缩上死点时，通过预燃室内的点火用火花塞的电火花对预燃室气体进行点火。由此，产生的火焰向主燃烧室内喷出，该主燃烧室内的混合气体被点火，从而进行燃烧运转。

在此，图4表示燃气发动机1的局部纵剖面图。在该燃气发动机1的气缸盖2上形成有朝向燃烧室3开口的进气口4。在进气口4的开口部5形成有进气门6的外周面所抵接的座面5a。另外，在比该进气口4的开口部5上的座面5a更靠燃烧室3侧的部分，形成有随着朝向燃烧室3而扩径的锥形面5b，用于确保流量系数。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:(日本)特开2004－251213号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在这样的燃气发动机1中，为了确保大的进气门6的直径，进气门6紧靠着限定燃烧室3的缸体7的内壁面8的内侧。因此，比进气门6所抵接的座面5a位于更靠燃烧室3侧的锥形面5b的开口缘部，其一部分比缸体7的内壁面8更靠该内壁面8的径方向外侧。

因此，进气口4的开口部5中锥形面5b的内侧的空间的一部分成为与燃烧室3隔离的隔离空间9。由于燃烧室3的火焰不能到达该隔离空间9，因此，该隔离空间9的容积对燃烧无贡献，存在导致燃烧效率降低的问题。

本发明是鉴于上述问题而做出的，其目的在于，提供一种能提高燃烧效率的气缸盖、及具备该气缸盖的发动机。

用于解决课题的技术方案

本发明为了解决上述问题，采用如下技术方案。

即，本发明第一方面提供一种气缸盖，其特征在于，其具备气缸盖本体，所述气缸盖本体在气缸中心轴线的周向上隔开间隔地配置有朝向燃烧室开口并分别通过气门进行开闭的进气口及排气口，在所述进气口及排气口中至少一方的朝向所述燃烧室的开口部上形成有以气门轴线为中心的座面、比该座面更靠所述燃烧室侧配置且朝向该燃烧室侧逐渐扩径的锥形面，该锥形面的中心轴线相对于所述气门轴线向所述气缸中心轴线侧偏心。

根据这种特征的气缸盖，锥形面的中心轴线比座面位于更靠气缸中心轴线侧，因此，能够抑制在进气口或者排气口的开口部生成对燃烧无贡献的无用容积。

本发明第二方面提供一种发动机，优选具备：上述气缸盖、具有与该气缸盖一同限定所述燃烧室的内壁面的缸体。

根据这样的发动机，即使不增大缸体的内壁面的内径，也能够抑制进气口或者排气口的开口部形成无用容积。能够实现紧凑化并提高燃烧效率。

在所述气缸轴线方向上看，在上述发动机，优选地，所述锥形面配置为向所述缸体的内壁面的径方向内侧收敛。

因此，能够可靠地防止在进气口或者排气口的开口部上的锥形面的内侧的空间生成对燃烧无贡献的无用容积。

发明效果

根据本发明的气缸盖及发动机，能够抑制在进气口或排气口的开口部生成于燃烧无益的无用容积，因此，能够实现燃烧效率的提高。

附图说明

图1是本发明实施方式的燃气发动机的纵剖面图；

图2是图1的燃气发动机中的进气口的开口部的放大图；

图3是从气缸中心轴线方向观察图1的燃气发动机中的气缸盖的图；

图4是以往的燃气发动机的纵剖面图。

具体实施方式

下面，参照图1～图3对本发明实施方式的燃气发动机(发动机)100进行详细说明。

如图1所示，燃气发动机100具备缸体10、活塞20、气缸盖30、预燃室嵌块80、进气门60、排气门70。

缸体10是沿气缸中心轴线O1方向延伸的筒状的部件。就该缸体10的内壁面11来说，与气缸中心轴线O1正交的剖面为圆形，且形成在气缸中心轴线O1方向上以相同的内径延伸的圆筒面状。

活塞20配置于该缸体10的内侧，堵塞缸体10的一端侧(图1中的下侧)。活塞20可往复移动地配置于气缸中心轴线O1方向上。该活塞20与连杆(省略图示)的一端连接，该连杆的另一端与曲轴(省略图示)连接。由此，活塞20的往复移动经由连杆以旋转运动的方式传递给曲轴。

气缸盖30是配置于缸体10的另一端(图1中的上侧)的部件。该气缸盖30具有堵塞缸体10的另一端侧的形成为盖状的气缸盖本体31。气缸盖本体31的朝向缸体10侧的面作为与气缸中心轴线O1正交的平坦状的顶盖面32。气缸盖本体31的顶盖面32与缸体10的端面12抵接。由此，气缸盖本体31与缸体10一体地固定。

通过气缸盖30的顶盖面32、缸体10的内壁面11及活塞20，在缸体10内限定出燃烧室15。

在该气缸盖30的顶盖面32上，以贯通该气缸盖30的方式形成有朝向燃烧室15开口的进气口40及排气口50。在本实施方式中，如图3所示，进气口40及排气口50分别成对形成。这些进气口40及排气口50在气缸中心轴线O1的周向上隔开间隔配置。一对进气口40在气缸中心轴线O1的周向上彼此相邻地配置，一对排气口50也在气缸中心轴线O1的周向上彼此相邻地配置。

进气口40中与燃烧室15侧相反一侧的端部(省略图示)与混合气体流路(省略图示)连接，经由该混合气体流路向进气口40内供给空气和燃烧气体的混合气体。

排气口50中与燃烧室15侧相反一侧的端部(省略图示)与排气流路(省略图示)连接，燃烧室15中供燃烧用的混合气体的排放气体经由排气流路排出至外部。

预燃室嵌块80以埋设于气缸盖30上的顶盖面32的中央的方式配置，其一部分向燃烧室15内突出。该预燃室嵌块80以气缸中心轴线O1为中心形成，其内侧的中空部分成为预燃室81。另外，在预燃室嵌块80上形成有连通预燃室81和燃烧室15的多个喷出孔83。

经由预燃室气体流路(省略图示)向预燃室嵌块80的预燃室81供给预燃室气体。另外，在预燃室81设有产生火花的火花塞82。由火花塞82的火花对预燃室81内的预燃室气体进行点火，从而产生火焰，火焰经由喷出孔83喷出至燃烧室15。

进气门60及排气门70是分别在气门轴线O2方向上进行往复移动，从而对进气口40及排气门70进行开闭的气门。进气门60设于进气口40内，对该进气口40进行开闭。排气门70设于排气口50内，对该排气口50进行开闭。此外，在本实施方式中，进气门60及排气门70各自的气门轴线O2分别设置于进气口40、排气口50内，与气缸中心轴线O1平行。

这些进气门60及排气门70具有分别以气门轴线O2为中心而形成的气门杆61、71、气门面62、72。

气门杆61、71是沿气门轴线O2延伸的形成杆状的部件，可沿在气缸盖30内形成的杆引导部(省略图示)在气门轴线O2方向上往复移动。

另外，气门面62、72一体地设于气门杆61、71的气门轴线O2方向一侧的端部、即燃烧室15侧的端部，其外周面成为随着朝向气门轴线O2方向的一侧逐渐扩径的正面63、73。

在此，在进气门60及排气门70的朝向燃烧室15的开口部41、51分别形成有座面46、56和锥形面43、53。此外，图2表示进气口40的开口部41的放大图，排气口50也形成同样的结构。

座面46、56是进气门60及排气门70的正面63、73在气门轴线O2周向的整个区域抵接的面。本实施方式的座面46、56形成于嵌入开口部41、51的气门座45、55上。

即，在进气口40及排气口50的开口部41、51形成有圆筒面42、52，该圆筒面42、52的与气门轴线O2正交的剖面形状分别形成以该气门轴线O2为中心的圆形，且该圆筒面42、52在气门轴线O2方向上以同样的内径延伸。形成为环状的气门座45、55嵌入该圆筒面42、52并一体地固定。由此，气门座45、55的内周面可作为随着朝向气门轴线O2方向的一侧而弯曲地逐渐扩径的座面46、56。

进气门60及排气门70的正面63、73从燃烧室15侧即从气门轴线O2方向的一侧在周向整个区域与座面46、56抵接。这样，在正面63、73和座面46、56抵接的状态下，燃烧室15内和进气口40内、及燃烧室15内和排气口50内被进气门60或者排气门70隔开。即，通过正面63、73抵接于进气口40及排气口50的座面46、56上，进气口40及排气口50成为闭状态。

另一方面，如果进气门60及排气门70从该状态向气门轴线O2方向的一侧离开，经由进气门60及排气门70与各座面46、56之间的间隙，燃烧室15内和进气口40内、及燃烧室15内和排气口50内分别成为连通状态。即，通过使正面63、73从进气口40及排气口50的座面46、56离开，进气口40及排气口50成为开状态。

锥形面43、53形成于比正面63、73更靠燃烧室15侧的位置，形成随着朝向该燃烧室15侧逐渐扩径的圆锥状。该锥形面43、53的中心轴线O3相对于气门轴线O2朝向气缸中心轴线O1侧偏心配置。即，锥形面43、53的中心轴线O3位于比气门轴线O2更靠气缸中心轴线O1侧的位置。

如图3所示，锥形面43、53的最大内径，即锥形面43、53和顶盖面32的交叉棱线的内径被设定成比圆筒面42、52大。另外，就该交叉棱线即锥形面43、53的开口缘部的内径来说，从气缸中心轴线O1方向上看时，距气缸中心轴线O1最远的一侧的部分(气缸中心轴线O1的径方向外侧的端部)与圆筒面42、52相接。

进而，从气缸中心轴线O1方向上看，向缸体10的内壁面11的径方向内侧收敛地配置有锥形面43、53。

这样的锥形面43、53可通过在作为该锥形面43、53的中心轴线O3的轴线上、即在从气门轴线O2向气缸中心轴线O1侧偏心的轴线上固定切削工具，并使该切削工具旋转而容易地形成。

下面，对以上述方式构成的燃气发动机100及气缸盖30的作用进行说明。

燃气发动机100运转时，在进气行程时进气口40成为开状态，从而混合气体被导入燃烧室15。然后，在压缩行程利用进气门60堵塞进气口40，同时活塞20向气缸盖30侧移动，由此，燃烧室15的混合气体被压缩。之后，在燃烧行程对预燃室81内的预燃室气体进行点火，由此产生的火焰经由喷出孔83喷出至燃烧室15，使燃烧室15的混合气体燃烧。通过该混合气体的燃烧，活塞20朝向远离气缸盖30的一侧被按压。然后，在排气行程排气口50成为开状态，燃烧室15的排气向燃气发动机100外部排出。

通过反复进行这样的进气行程、压缩工程、燃烧行程及排气行程，可持续地进行活塞20的往复移动。

根据具备上述的气缸盖30的燃气发动机100，进气口40及排气口50的开口部41、51的锥形面43、53的中心轴线O3相对于气门轴线O2向气缸中心轴线O1侧偏心配置，因此，能够抑制燃气发动机100内产生对燃烧无贡献的无用容积。

即，例如在锥形面43、53的开口缘部的一部分比缸体10的内壁面11更向径方向外侧突出的情况下，在锥形面43、53和缸体10的端面12之间会形成空间。在进气门60及排气门70成为闭状态时，由于这些进气门60及排气门70，该空间与燃烧空间隔离。因此，即使该空间存在混合气体，该混合气体也不能用于燃烧。

相比之下，在本实施方式中，由于锥形面43、53的中心轴线O3的偏心，能够抑制锥形面43、53比缸体10的内壁面11向径方向外侧突出，因此，在燃烧行程时，能够减小因进气门60及排气门70而与燃烧室15隔离的空间的体积。

由此，能够将对燃烧无贡献的空间，即无论是否存在混合气体都不会被点火的空间的容积抑制为最小，因此，能够避免燃烧效率的降低。

在此，如果扩大缸体10的内壁面11的内径，则即使不使锥形面43、53偏心，也能够抑制产生对燃烧无贡献的无用容积。但是，在这种情况下，燃烧室15扩大的结果会导致燃气发动机100的大型化，因此不优选。本实施方式中，通过使锥形面43、53的中心轴线O3向气缸中心轴线O1侧偏心，即使不增大缸体10的内壁面11的内径，也能够降低无用容积。因此，能够保持燃气发动机100的紧凑性，并实现燃烧效率的提高。

进而，如本实施方式所述，通过在缸体10的内壁面11的径方向内侧配置锥形面43、53，能够可靠地防止上述无用容积的产生。由此，能够将燃烧空间内的全部混合气体都用于燃烧，实现燃烧效率的最大化。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限于此，在不脱离本发明的技术思想的范围内可进行适当变更。

例如，在本实施方式中，使进气口40及排气口50的开口部41、51各自的锥形面43、53朝向气缸中心轴线O1偏心，但也可使进气口40及排气口50的锥形面43、53的中心轴线O3的任意一方偏心。由此，也能够降低对燃烧无贡献的无用容积。

此外，在实施方式中，对形成了气门座45、55的座面46、56的例子进行了说明，但座面46、56也可以直接形成于进气口40及排气口50的内壁面11上。

另外，在实施方式中，对在具备预燃室81的燃气发动机100上应用本发明的例子进行了说明，但也可以是不具备预燃室81的燃气发动机100，另外，也可以在汽油发动机等燃气发动机100以外的其它发动机中应用本发明。

附图标记说明

1 燃气发动机

2 气缸盖

3 燃烧室

4 进气口

5 开口部

5a 座面

5b 锥形面

6 进气门

7 缸体

8 内壁面

10 缸体

11 内壁面

12 端面

15 燃烧室

20 活塞

30 气缸盖

31 气缸盖本体

32 顶盖面

40 进气口

41 开口部

42 圆筒面

43 锥形面

45 气门座

46 座面

50 排气口

51 开口部

52 圆筒面

53 锥形面

55 气门座

56 座面

60 进气门(气门)

61 气门杆

62 气门面

63 正面

70 排气门(气门)

71 气门杆

72 气门面

73 正面

100 燃气发动机

O1 气缸中心轴线

O2 气门轴线

O3 中心轴线

Claims (3)

1.一种气缸盖，用于燃气发动机，其特征在于，具备：

气缸盖本体，所述气缸盖本体具有顶盖面，并且在所述顶盖面沿气缸中心轴线的周向上隔开间隔地配置有朝向燃烧室开口并分别通过气门进行开闭的进气口及排气口；

预燃室嵌块，其配置于该气缸盖本体的所述顶盖面的中央，通过对向其内侧的中空部分供给的预燃室气体进行点火而产生火焰，所述火焰经由喷出孔向所述燃烧室喷出；

在所述气缸盖本体的所述顶盖面开口的所有的所述进气口及排气口中的朝向所述燃烧室的开口部分别形成有以气门轴线为中心且在所述气门轴线方向上以同样的内径延伸的圆筒面，并且，

还具备环状的气门座，其嵌入各个所述圆筒面，且内周面作为以所述气门轴线为中心的座面，

在各个所述开口部分别形成有锥形面，该锥形面比所述座面更靠所述燃烧室侧配置且朝向该燃烧室侧逐渐扩径，

所述锥形面与所述顶盖面的交叉棱线即所述锥形面的开口缘部的内径被设定成比所述圆筒面的内径大，

从所述气缸中心轴线方向上看时，在距所述气缸中心轴线最远的位置，所述锥形面的开口缘部与所述圆筒面相接，

所述锥形面具有中心轴线，

所述气门轴线和所述中心轴线相对于所述气缸中心轴线平行，

所述中心轴线相对于所述气门轴线朝所述气缸中心轴线侧偏心。

2.一种燃气发动机，其特征在于，具备：

权利要求1所述的气缸盖、

缸体，其具有与该气缸盖一同限定所述燃烧室的内壁面。

3.如权利要求2所述的燃气发动机，其特征在于，

从所述气缸中心轴线方向上观察时，所述锥形面被配置成向所述缸体的内壁面的径方向内侧收敛。