CN111691941A - 气门座圈及包括其的汽油机 - Google Patents

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付光琦
刘捷
祖炳峰
徐玉梁
杜建秋
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Tianjin Terruijie Power Technology Co ltd
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00—Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L3/06—Valve members or valve-seats with means for guiding or deflecting the medium controlled thereby, e.g. producing a rotary motion of the drawn-in cylinder charge
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

一种气门座圈及包括其的汽油机，所述气门座圈包括内壁；所述内壁依次包括气道口部、密封带部和出气导向部；所述气道口部、密封带部和出气导向部的壁面分别为沿气流方向内径逐渐变大的锥状面。本发明提出的气门座圈既有效加大进气道出气口面积，在保证进气道滚流比的情况下，最大程度加大流量系数；同时气门座圈又采用非规则形状截面，确保其工作过程中的稳定性。

Description

气门座圈及包括其的汽油机
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种气门座圈及包括其的汽油机。
背景技术
气门座圈是气缸盖上与气门锥面相贴合的部分，该部分承受气缸内高温作用，同时承受频率极高的气门冲击载荷，因此极易磨损。铝制气缸盖和大多数铸铁气缸盖均采用安装合金铸铁或是粉末冶金等材料的气门座圈，以延长气缸盖的使用寿命。气门座圈位于气道进入气缸的最后位置，对于气道流量系数以及在缸内形成的滚流比有很大的影响，因此气门座圈的结构和尺寸非常重要。
随着汽油机压缩比的提高，对于气道的滚流比要求越来越高。传统的直口座圈，如图1所示，该结构的气门座圈与气道内壁连接的部分圆柱的母线垂直于座圈的端面。该直口座圈的缺点在于这种直口结构会导致气流直接进入气缸内，加大流量系数，减小滚流比。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种气门座圈及包括其的汽油机，以期至少部分地解决上述提及的技术问题的至少之一。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
作为本发明的一个方面，提供一种气门座圈，包括内壁；
所述内壁依次包括气道口部、密封带部和出气导向部；所述气道口部、密封带部和出气导向部的壁面分别为沿气流方向内径逐渐变大的锥状面。
作为本发明的另一个方面，还提供一种汽油机，包括如上述的气门座圈。
基于上述技术方案，本发明相较于现有技术至少具有以下有益效果的其中之一或其中一部分：
(1)有效加大进气道出气口面积，在保证进气道滚流比的情况下，最大程度加大流量系数；
(2)气门座圈采用异形截面，确保气门座圈工作过程中的稳定性。
附图说明
图1是现有技术中带有直口结构的气门座圈剖面示意图；
图2是本发明实施例1的气门座圈安装状态示意图；
图3是图2中局部A放大示意图；
图4是图2中α角放大示意图；
图5是气门座圈α＝0°时结构示意图；
图6是本发明实施例1的气门座圈轴向截面尺寸示意图；
图7是本发明实施例2的气门座圈示意图；
图8是本发明实施例2的气门座圈局部结构示意图。
以上附图中，附图标记含义如下：
1-进气道；2-气门座圈；3-燃烧室；4-座圈主顶平面；5-座圈副顶平面；6-座圈顶斜面；7-出气导向部；8-密封带部；9-气道口部。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
作为本发明的一个方面，提供一种气门座圈，包括内壁；
内壁依次包括气道口部、密封带部和出气导向部；气道口部、密封带部和出气导向部的壁面分别为沿气流方向内径逐渐变大的锥状面。
值得一提的是，该气流方向为进气道的气流方向，为先经过气道口部向，再经过密封带部，最后经过出气导向部的走向。
在本发明的实施例中，气道口部的处于同一轴心面的锥面母线夹角为60°～70°。
在本发明的实施例中，本发明提供的都是锥口气门座圈，即气门座圈与缸盖组合加工的气道口部的圆锥的母线，同一轴心面上呈锐角。更为优选的夹角为60°～70°，以使锥口气门座圈能够有效增大气道滚流比。
在本发明的实施例中，密封带部的处于同一轴心面的锥面母线夹角为80°～100°。
在本发明的实施例中，密封带部是指气门关闭后，气门与气门座圈接触的部分。其中，密封带部的处于同一轴心面的锥面母线夹角适宜为80°～100°。这是因为，该角度过大会阻挡气流的流动，角度过小，气道的滚流比会降低。
在本发明的实施例中，出气导向部包括两段壁面，两段壁面分别为沿气流方向内径逐渐变大的锥状面，且两段壁面的处于同一轴心面的锥面母线夹角不同。
在本发明的一实施例中，气门座圈还包括外壁顶部和外壁侧部；
外壁顶部、外壁侧部和内壁围绕形成截面为异形的结构；
其中，外壁顶部包括多段阶梯壁面。
在本发明的实施例中，采用外壁顶部、外壁侧部和内壁围绕形成截面为异形的结构，主要是最大程度加大气门座圈的横截面积，保证出口形状的前提下，确保气门座圈的稳定性。
在本发明的实施例中，外壁顶部包括三段阶梯壁面，分别为两个平壁面和与两个平壁面连接的斜壁面；两个平壁面相对于外壁侧部与内壁连接处的高度不同。
在本发明的实施例中，气门座圈的轴向截面的最大高度与最大宽度比为1.3～1.5。
在本发明的实施例中，气门座圈安装于一座圈安装孔内，其中一平壁面与座圈安装孔过盈配合以进行定位，另一平壁面和斜壁面分别与座圈安装孔间隙配合。
在本发明的实施例中，外壁顶部的斜壁面的延伸面与外壁侧部的延伸面夹角为50°～60°。
在本发明的实施例中，外壁顶部的斜壁面的延伸面与外壁侧部的延伸面夹角适宜为50°～60°。这是因为，在发动机工作过程中，气门座圈和缸盖受到热负荷，缸盖和气门座圈在受热的情况下膨胀，由于材料不同，线膨胀系数不同，缸盖和气门座圈的膨胀量不同，为确保气门座圈不会出现脱落，因此必须设计较大的过盈量。但如果气门座圈过盈接触面(即气门座圈外壁侧部)长度较小，过盈量较大的情况下，会造成气门座圈压溃的情况，因此需要尽可能加大过盈接触面长度，减小接触面压。
在本发明的另一实施例中，气门座圈还包括外壁顶部和外壁侧部；
外壁顶部、外壁侧部和内壁围绕形成截面为类三角状的结构。
在本发明的实施例中，气门座圈的轴向截面的最大高度与最大宽度比为1.0～1.2。
作为本发明的另一个方面，还提供一种汽油机，包括如上述的气门座圈。
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明，但需要注意的是，下述的实施例仅用于说明本发明的技术方案，但本发明并不限于此。
实施例1
如图2所示，实施例1的气门座圈2的轴向截面为非规则形状，其中，气门座圈2轴向截面包括外壁顶部、外壁侧部和内壁形成的非规则形状结构；
如图3所示，气门座圈2的外壁顶部有两个高低不同的平壁面，定义为座圈主顶平面4和座圈副顶平面5，两个平壁面之间通过斜壁面连接，即座圈顶斜面6。
气门座圈2通过座圈主顶平面4定位，座圈副顶平面5和座圈顶斜面6为间隙配合，或是通过座圈副顶平面5定位，座圈主顶平面4和座圈顶斜面6为间隙配合，气门座圈2最大程度加大气门座圈2横截面积，保证出口形状的前提下，确保气门座圈2稳定性。
气门座圈2上的座圈顶斜面6与外壁侧部圆锥面母线之间夹角α为50°～60°，如图4所示。
当α为0°时，座圈顶斜面6与外壁侧部平行，气门座圈2即出现一圈小的凸起，气门座圈2加工废品率增加，同时在气门座圈2安装过程中易出现凸起断裂的情况，如图5所示。
当α为90°时，如果仍保持截面高度L1与宽度L2比为1.3～1.5，加工时会加工到对气道滚流比影响较大的气道口，影响气道性能。
因此选择d为50°～60°，既能够保证气门座圈2强度，又不会干涉进气道1。
如图2-4所示，密封带部8的处于同一轴心面的锥面母线夹角为80°～100°。
如图2所示，气门座圈2安装到缸盖的座圈安装孔上后，与缸盖组合加工气道口形状，缸盖与气道组合加工处角度β(即气道口部9的处于同一轴心面的锥面母线夹角)为60°～70°。
其作用是：有效加大进气道1出气口面积，在保证进气道1滚流比的情况下，最大程度加大流量系数。
当β角度过小时，相当于加工出来后为圆柱形(形成类似图1的情况)，会将气流引导从气门侧面直接竖直进入气缸内，无法形成滚流。当β角过大时，在加工过程中会加工到气门座圈2或是进气道1。
此外，如图6所示，实施例1的气门座圈2轴向截面高度L1与宽度L2比为1.3～1.5。
实施例2
如图7和图8所示，本实施例2与实施例1中的气门座圈2结构相同，其不同之处在于，本实施例2的气门座圈2的外壁顶部、外壁侧部和内壁围绕形成截面为类三角状的结构。
实施例2的气门座圈2通过外壁顶部进行定位，外壁侧部过盈配合，保证气门座圈2的稳定性。
另外，如图8所示，实施例2的气门座圈2轴向截面高度L1与宽度L2比为1.0～1.2。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种气门座圈，其特征在于，包括内壁；
所述内壁依次包括气道口部、密封带部和出气导向部；所述气道口部、密封带部和出气导向部的壁面分别为沿气流方向内径逐渐变大的锥状面。
2.如权利要求1所述的气门座圈，其特征在于，所述气道口部的处于同一轴心面的锥面母线夹角为60°～70°；
所述密封带部的处于同一轴心面的锥面母线夹角为80°～100°；
所述出气导向部包括两段壁面，所述两段壁面分别为沿气流方向内径逐渐变大的锥状面，且所述两段壁面的处于同一轴心面的锥面母线夹角不同。
3.如权利要求1所述的气门座圈，其特征在于，所述气门座圈还包括外壁顶部和外壁侧部；
所述外壁顶部、外壁侧部和内壁围绕形成截面为异形的结构；
其中，所述外壁顶部包括多段阶梯壁面。
4.如权利要求3所述的气门座圈，其特征在于，所述外壁顶部包括三段阶梯壁面，分别为两个平壁面和与两个平壁面连接的斜壁面；所述两个平壁面相对于外壁侧部与内壁连接处的高度不同。
5.如权利要求3所述的气门座圈，其特征在于，所述气门座圈的轴向截面的最大高度与最大宽度比为1.3～1.5。
6.如权利要求3所述的气门座圈，其特征在于，所述气门座圈安装于一座圈安装孔内，其中一所述平壁面与所述座圈安装孔过盈配合以进行定位，另一所述平壁面和斜壁面分别与所述座圈安装孔间隙配合。
7.如权利要求3所述的气门座圈，其特征在于，所述外壁顶部的斜壁面的延伸面与外壁侧部的延伸面夹角为50°～60°。
8.如权利要求1所述的气门座圈，其特征在于，所述气门座圈还包括外壁顶部和外壁侧部；
所述外壁顶部、外壁侧部和内壁围绕形成截面为类三角状的结构。
9.如权利要求8所述的气门座圈，其特征在于，所述气门座圈的轴向截面的最大高度与最大宽度比为1.0～1.2。
10.一种汽油机，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的气门座圈。
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CN113482765A (zh) * 2021-08-11 2021-10-08 安徽江淮汽车集团股份有限公司 一种天然气发动机

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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