CN113404569B - 一种进气门、气缸盖及燃气发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种进气门、气缸盖及燃气发动机，包括进气门杆和进气门盘，进气门盘的底面边沿的局部向下凸起形成阻流凸起部，且当进气门安装至气缸盖的进气喉口时，阻流凸起部位于靠近该进气喉口所对应的排气喉口的一侧，进气门杆的外周设有用于与气门导管滑动配合并限制进气门与气门导管相对转动的限位部。本发明通过在进气门盘的底面设置阻流凸起部，在进气过程中能够使更多进气气流向排气喉口方向运动，同时能够避免进气气流在进气门盘边缘处产生的局部卷流作用，从而有利于气流在气缸内形成大尺度的滚流运动，同时，在压缩中后期，能够利用阻流凸起部形成更多的湍流运动，提高火花塞附近的湍动能，加快火焰传播速度，提升燃气发动机的热效率。

Description

一种进气门、气缸盖及燃气发动机

技术领域

本发明涉及发动机进气技术领域，尤其涉及一种进气门、气缸盖及燃气发动机。

背景技术

随着燃气发动机技术的发展，目前，越来越多的燃气发动机是在柴油发动机的基础上改造而成的。对于柴油机而言，其燃烧模式为扩散燃烧，一定程度的涡流有助于油束与空气混合，从而改善燃烧过程，因此，需要发动机气缸盖中的进气道在进气的过程中组织气流产生足够的涡流比。其中，涡流是指气体绕气缸轴向有组织的旋流运动。

然而，燃气发动机的燃烧模式为预混燃烧，对涡流强度要求不高，而需要小尺度的湍流运动来形成火焰褶皱面，从而加快火焰传播速度，提升热效率，其中，湍流是指气流速度较高时在流场中产生的许多方向不固定的小旋流，区别于层流运动。对于燃气发动机而言，并不需要提高涡流强度，而提高气缸内的滚流强度可以有利于在压缩末期形成湍流，在活塞上行到上止点时产生足够的湍动能，进而达到优化燃烧的目的。其中，滚流是指旋转中心轴线与缸套轴向垂直的气体旋流运动。

由此可见，对于现有由柴油机气缸盖集成改造设计而成的燃气发动机气缸盖，很难在气缸内产生燃气发动机所需要的滚流。

综上所述，如何提升柴油发动机的基础上改进开发的燃气发动机的燃烧室内的滚流效果已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种进气门、气缸盖及燃气发动机，以提升柴油发动机的基础上改进开发的燃气发动机的燃烧室内的滚流效果。

为了实现上述目的，本发明提供了一种进气门，所述进气门包括进气门杆和进气门盘，所述进气门盘的底面边沿的局部向下凸起形成阻流凸起部，且当所述进气门安装至气缸盖的进气喉口时，所述阻流凸起部位于靠近该进气喉口所对应的排气喉口的一侧，所述进气门杆的外周设有用于与气门导管滑动配合并限制所述进气门与所述气门导管相对转动的限位部。

优选地，所述阻流凸起部在所述进气门盘的底面投影为弓形投影，且所述弓形投影的凸起侧沿所述进气门盘的径向朝外，所述弓形投影的中部的宽度大于其两端的宽度。

优选地，所述弓形投影至少部分位于所述进气门盘的底部端面的内侧；或所述弓形投影至少部分位于所述进气门盘的底部端面的外侧。

优选地，所述阻流凸起部相对所述进气门盘的底面下凸的高度H，满足关系： 0＜H≤0.2D，其中，D为所述进气门的进气门盘的底部端面的直径。

优选地，所述弓形投影沿所述进气门盘的周向边沿布置，且所述弓形投影在所述进气门盘的周向覆盖角度θ，满足关系： 0＜θ≤240°。

优选地，所述阻流凸起部朝向所述进气门盘的中心的一面与所述进气门盘的底部端面的衔接位置为平滑曲面。

优选地，所述平滑曲面为所述衔接位置倒圆角而成的内凹弧形面，且所述内凹弧形面的倒圆角半径R，满足关系： 0＜R≤0.2D，其中，D为所述进气门的进气门盘的底部端面的直径。

优选地，所述限位部为设置于所述进气门杆的外周的限位凸起或限位槽。

相比于背景技术介绍内容，上述进气门，包括进气门杆和进气门盘，进气门盘的底面边沿的局部向下凸起形成阻流凸起部，且当进气门安装至气缸盖的进气喉口时，阻流凸起部位于靠近该进气喉口所对应的排气喉口的一侧，进气门杆的外周设有用于与气门导管滑动配合并限制进气门与气门导管相对转动的限位部。该进气门在安装至发动机的气缸盖上后，气门开启时，气流通过进气喉口进入气缸，由于阻流凸起部位于靠近该进气喉口所对应的排气喉口的一侧，同时，限位部能够避免进气门与气门导管之间相对转动，从而保证阻流凸起部始终朝向排气喉口一侧布置，因此，气流在气缸内流动时，阻流凸起部能够阻挡部分气流向进气喉口一侧运动，使得更多的气流向排气喉口方向运动，气流在气缸内更容易形成大尺度的滚流运动，也即能够提升柴油发动机的基础上改进开发的燃气发动机的燃烧室内的滚流效果。同时，当进气气流流经进气门盘朝向排气喉口一侧的边缘时，阻流凸起部还能够减少进气气流在该侧边缘处产生的局部卷流作用，即，阻流凸起部能够使得大部分进气气流向排气喉口方向流动，避免进气气流在该侧边缘处产生剧烈的朝向进气门盘中心的小尺度卷绕运动，这有利于减少进气气流的能量损失，从而能够继续在气缸内形成大尺度的滚流运动。另外，在压缩中后期，当大尺度滚流运动被不断压缩后，快速流经进气门盘下方的气流会被阻流凸起部剧烈扰动，从而形成更多的湍流运动，提高火花塞附近的湍动能，同时加快了进气门附近以及排气门附近的火焰传播速度，进而能够提升燃气发动机的热效率。

另外，本发明还提供一种气缸盖，应用于柴油发动机的基础上改造而成的燃气发动机，包括进气喉口和排气喉口，所述进气喉口内安装有进气门座圈和用于与所述进气门座圈配合开闭实现进气的开关控制的进气门，该进气门为上述任一方案所描述的进气门。由于该进气门具有上述技术效果，因此安装有该进气门的气缸盖也应具有相应的技术效果，在此不再赘述。

优选地，所述进气喉口包括第一进气喉口和第二进气喉口，所述第一进气喉口和所述第二进气喉口内均安装有所述进气门，所述排气喉口包括与所述第一进气喉口相对布置的第一排气喉口和与所述第二进气喉口相对布置的第二排气喉口。

优选地，所述第一进气喉口所对应的进气门中心和其对应的所述进气门的进气门盘上的阻流凸起部中心的连线与曲轴的轴线之间的夹角为θ₁，所述第一进气喉口所对应的进气门中心和所述第一排气喉口所对应的排气门中心的连线与所述曲轴的轴线之间的夹角为θ₂，其中θ₁与θ₂之间满足关系：0≤θ₁≤2θ₂。

优选地，所述第二进气喉口所对应的进气门中心和其对应的所述进气门的进气门盘上的阻流凸起部中心的连线与曲轴的轴线之间的夹角为θ₃，所述第二进气喉口所对应的进气门中心和所述第二排气喉口所对应的排气门中心的连线与所述曲轴的轴线之间的夹角为θ₄，其中θ₃与θ₄之间满足关系：0≤θ₃≤2θ₄。

优选地，所述进气门座圈包括设置于所述第一进气喉口内的第一进气门座圈和设置于所述第二进气喉口内的第二进气门座圈，且所述第一进气门座圈距气缸盖底面的高度H₁大于所述第二进气门座圈距所述气缸盖底面的高度H₂。

优选地，所述第一进气门座圈距所述气缸盖底面的高度H₁与所述第二进气门座圈距所述气缸盖底面的高度H₂的高度差H₃满足关系：0＜H₃≤0.2D，其中，D为所述进气门的进气门盘的底部端面的直径。

优选地，H₃满足关系为： 0＜H₃≤6mm。

优选地，所述第一进气喉口与缸盖进气口的距离小于所述第二进气喉口与所述缸盖进气口的距离，所述第一进气喉口对应所述第一进气座圈的下方形成有第一进气倒角，所述第二进气喉口对应所述第二进气座圈的下方形成有第二进气倒角。

优选地，所述第一进气倒角的中心相对所述第一进气喉口的中心向所述第一排气喉口方向偏移第一预设距离；所述第二进气倒角的中心相对所述第二进气喉口的中心向所述第二排气喉口方向偏移第二预设距离。

优选地，所述第一预设距离与所述第二预设距离相等或不等。

优选地，所述第一进气倒角与所述第二进气倒角的结构形状相同或不同。

优选地，所述进气门座圈内远离所述排气喉口的一侧设有滚流尖角，所述滚流尖角在所述进气门座圈的上端面的轴向投影为尖角投影，所述尖角投影形成由所述进气门座圈内侧边缘沿径向向所述进气门座圈的中心凸出的凸出区域，所述尖角投影在沿进气门座圈周向方向上的中部的宽度大于其两端的宽度。

优选地，所述尖角投影为内凹侧朝向所述进气门座圈的中心布置的月牙形区域。

此外，本发明还提供了一种燃气发动机，包括气缸盖，该气缸盖为上述任一方案所描述的气缸盖，由于该气缸盖具有上述技术效果，因此具有该气缸盖的燃气发动机也应具有相应的技术效果，在此不再赘述。

附图说明

图1为本发明实施例中提供的进气门的结构示意图；

图2为本发明实施例中提供的进气门盘的底面视角的结构示意图；

图3为本发明实施例中提供的进气门盘的底部边沿设置阻流凸起部的特征结构示意图；

图4为传统进气门的进气门盘上未设置阻流凸起部的燃烧室内气流运动模拟仿真示意图；

图5为本发明实施例中提供的进气门盘底部设置阻流凸起部的燃烧室内气流运动模拟仿真示意图；

图6为本发明实施例中提供的两个进气喉口处安装的进气门的阻流凸起部的布置结构示意图；

图7为本发明实施例中提供的气缸盖上两个进气门座圈一高一低的布置结构示意图；

图8为本发明实施例中提供的进气门座圈上设置滚流尖角的结构示意图；

图9为本发明实施例中提供的两个进气门座圈上均设置滚流尖角的结构示意图；

图10为本发明方案与现有方案的滚流比的对比曲线图。

图1-图9中，

进气门杆1、进气门盘2、阻流凸起部3、进气喉口4、第一进气喉口41、第二进气喉口42、第一排气喉口51、第二排气喉口52、进气门座圈6、第一进气门座圈61、第二进气门座圈62、曲轴的轴线7、第一进气倒角81、第二进气倒角82、滚流尖角9、进气道10、第一进气道11、第二进气道12、缸盖进气口13。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种进气门、气缸盖及燃气发动机，以提升柴油发动机的基础上改进开发的燃气发动机的燃烧室内的滚流效果。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明提供的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1-图3所示，本发明实施例提供了一种进气门，包括进气门杆1和进气门盘2，进气门盘2的底面边沿的局部向下凸起形成阻流凸起部3，且当进气门安装至气缸盖的进气喉口时，阻流凸起部3位于靠近该进气喉口4所对应的排气喉口的一侧，进气门杆1的外周设有用于与气门导管滑动配合并限制进气门与气门导管相对转动的限位部。

该进气门在安装至发动机的气缸盖上后，发动机气缸吸气时，气门开启，气流通过进气喉口进入气缸，由于阻流凸起部位于靠近该进气喉口所对应的排气喉口的一侧，同时，限位部能够避免进气门与气门导管之间相对转动，从而保证阻流凸起部始终朝向排气喉口一侧布置，因此，气流在气缸内流动时，阻流凸起部能够阻挡部分气流向进气喉口一侧运动，使得更多的气流向排气喉口方向运动，气流在气缸内更容易形成大尺度的滚流运动，也即能够提升柴油发动机的基础上改进开发的燃气发动机的燃烧室内的滚流效果。同时，当进气气流流经进气门盘2朝向排气喉口一侧的边缘时，阻流凸起部3还能够减少进气气流在该侧边缘处产生的局部卷流作用，即，阻流凸起部3能够使得大部分进气气流向排气喉口方向流动，避免进气气流在该侧边缘处产生剧烈的朝向进气门盘2中心的小尺度卷绕运动，这有利于减少进气气流的能量损失，从而能够继续在气缸内形成大尺度的滚流运动。另外，在压缩中后期，当大尺度滚流运动被不断压缩后，快速流经进气门盘2下方的气流会被阻流凸起部3剧烈扰动，从而形成更多的湍流运动，提高火花塞附近的湍动能，同时加快了进气门附近以及排气门附近的火焰传播速度，进而能够提升燃气发动机的热效率。

请参照图10，与现有方案（即现有技术中没有在进气门盘下方设计阻流凸起部的方案）相比较，在气门升程较小时，进气气流主要靠缸内的负压作用进入气缸，由于本方案利用阻流凸起部3避免了进气气流在进气门盘2朝向排气喉口一侧边缘处产生的局部卷流作用，因此，能够维持较高的进气能量，从而可以使滚流运动更加稳定并且强度更高。

为了本领域技术人员更好的理解本发明技术方案所达到的技术效果，如图4所示对传统进气门的进气门盘上未设置阻流凸起部的燃烧室内气流运动进行模拟仿真，如图5所示对本发明所采用的进气门盘底部设置阻流凸起部的燃烧室内气流运动进行模拟仿真，通过仿真计算可以观察到，在采用进气门盘底部设置阻流凸起部的设置后，从气缸内气流呈现明显的大尺度滚流效果。

在一些具体的实施方案中，上述阻流凸起部3在进气门盘2的底面投影具体可以为弓形投影，且该弓形投影的凸起侧沿进气门盘2的径向朝外，弓形投影的中部的宽度大于其两端的宽度，比如可以设计成月牙形投影结构，但不限于月牙形结构。

需要说明的是，该弓形投影至少部分位于进气门盘2的底部端面的内侧；或弓形投影至少部分位于进气门盘2的底部端面的外侧，实际应用过程中，可以根据实际需求进行选择布置。

在一些更具体的实施方案中，为了适应不同型号的发动机，上述阻流凸起部3相对进气门盘2的底面下凸的高度H，具体可以选择满足关系：0＜H≤0.05D；或0＜H≤0.1D；或0＜H≤0.2D。其中，D为所述进气门的进气门盘的底部端面的直径。实际应用过程中可以根据具体机型选择对应的设计参数。

进一步的实施方案中，该弓形投影具体可以沿进气门盘2的周向边沿布置，且为了适应不同型号的发动机，该弓形投影在进气门盘2的周向覆盖角度θ，具体可以选择满足关系：0＜θ≤60°；或0＜θ≤120°；或0＜θ≤240°。实际应用过程中可以根据具体机型及设计需求选择对应的设计参数。

在一些具体的实施方案中，上述阻流凸起部3朝向进气门盘2的中心的一面与进气门盘2的底部端面的衔接位置一般优选设计为平滑曲面。通过设计成平滑曲面更加便于气流导向，需要说明的是，平滑曲面具体可以为形成于衔接位置的倒圆角，也即内凹弧形面，且为了适应不同机型及设计需求，该内凹弧形面的倒圆角半径R，具体可以选择满足关系：0＜R≤0.05D；或0＜R≤0.1D；或0＜R≤0.2D，其中，D为所述进气门的进气门盘的底部端面的直径。实际应用过程中可以根据具体机型及设计需求选择对应的设计参数。

在一些具体的实施方案中，限位部为设置于进气门杆1的外周的限位凸起或限位槽。气门导管是设置于气缸盖内的用于引导气门往复运动的部件，为了限制进气门与气门导管之间的相对转动，本发明可以在气门导管中设置有限位导条或限位槽道，且限位导条和限位槽道的延伸方向均平行于进气门杆1的轴线，相应地，进气门杆1的外周则配置有与之滑动配合的限位部，限位部具体可以设计为限位槽或限位凸起。当然，本发明还可以将进气门杆1的外周面设计为椭圆柱面或棱柱面等非回转体柱面，即，进气门杆1的横截面为非圆形结构，相应地，将气门导管的内孔设计为与之配合的椭圆孔或多边形孔结构，如此布置，也可以起到限制进气门与气门导管相对转动的功能。

另外，本发明还提供了一种气缸盖，应用于柴油发动机的基础上改造而成的燃气发动机，包括进气喉口4和排气喉口，进气喉口4内安装有进气门座圈6和用于与进气门座圈6配合开闭实现进气的开关控制的进气门，其中，该进气门为上述任一方案所描述的进气门。由于该进气门具有上述技术效果，因此具有该进气门的气缸盖也应具有相应的技术效果，在此不再赘述。

需要说明的是，本领域技术人员都应该能够理解的是，发动机气缸盖一般具有进气道10和排气道，进排气道分别位于气缸盖长度方向上的两侧，在发动机进气过程中进气道负责组织气流，

进一步的实施方案中，该进气门结构具有可以应用于两进气门和两排气门的气缸盖，其中，进气喉口4包括第一进气喉口41和第二进气喉口42，第一进气喉口41和第二进气喉口42内均安装有进气门，排气喉口5包括与第一进气喉口41相对布置的第一排气喉口51和与第二进气喉口42相对布置的第二排气喉口52。

进一步的实施方案中，第一进气喉口41所对应的进气门中心和其对应的进气门的进气门盘上的阻流凸起部3中心的连线与曲轴的轴线7之间的夹角为θ₁，第一进气喉口41所对应的进气门中心和第一排气喉口51所对应的排气门中心的连线与曲轴的轴线7之间的夹角为θ₂，为了达到更好的滚流效果，同时也为了满足不同机型及设计需求，θ₁与θ₂之间具体可以选择满足关系：0≤θ₁≤2θ₂；或0.5θ₂≤θ₁≤1.5θ₂；或0.8θ₂≤θ₁≤1.2θ₂；或0.9θ₂≤θ₁≤1.1θ₂。

同样地，第二进气喉口42所对应的进气门中心和其对应的进气门的进气门盘上的阻流凸起部3中心的连线与曲轴的轴线7之间的夹角为θ₃，第二进气喉口42所对应的进气门中心和第二排气喉口52所对应的排气门中心的连线与曲轴的轴线7之间的夹角为θ₄，为了达到更好的滚流效果，同时也为了满足不同机型及设计需求，θ₃与θ₄之间具体可以选择满足关系：0≤θ₃≤2θ₄；或0.5θ₄≤θ₃≤1.5θ₄；或0.8θ₄≤θ₃≤1.2θ₄；或0.9θ₄≤θ₃≤1.1θ₄。

另外需要说明的是，本领域技术人员都应该能够理解的是，两进气两排气的气缸盖中，第一进气喉口41通过气缸盖内的第一进气道11与气缸盖外侧的缸盖进气口13连通，第二进气喉口42通过气缸盖内的第二进气道12与缸盖进气口13连通，其中第一进气道11与第二进气道12主要用于引导气流。第一进气喉口41内安装有第一进气门座圈61，用于与进气门配合开闭以实现进气的开关控制；第二进气喉口42内安装有第二进气门座圈62，用于与其对应的进气门配合开闭以实现进气的开关控制。

此外，一般对于柴油发动机来说，两个进气门中心的连线和发动机曲轴中心的连线成一定的角度α，这就必然导致两个进气门中的一个距离进气侧距离更小，另一个气门到进气侧的距离更大。由于进气门到进气侧的距离不同，距离进气侧近的进气道一般会设计的更加短粗，由于该进气道的空间有限，仅通过更改进气道的内壁形状来增加滚流比受到一定的限制。

因此，对于两进气两排气的气缸盖来说，本发明优选设计成如图7所示，其中，进气门座圈6包括设置于第一进气喉口41内的第一进气门座圈61和设置于第二进气喉口42内的第二进气门座圈62，且第一进气门座圈61距气缸盖底面的高度H₁大于第二进气门座圈62距气缸盖底面的高度H₂。由于两个进气门中心连线方向上的对冲气流为一上一下的非对称结构，相比于传统的两个进气门座圈对称布置的方式而言，能够有效降低两个进气门中心连线方向上的气流对冲干扰，继而减少气流动能损失，更加有利于提升燃烧室内的滚流效果。此外这样布置能够在保证气道滚流比的前提下最大程度地提高气道的流通能力。其基本原理是，由于第一进气门座圈61相对气缸盖底面的高度较高，因此，第一进气门在开启的过程中，第一进气门座圈61下方的导向壁的导流长度能够得到进一步延长，从而更有利于产生滚流。与此同时，由于气流通过导向壁的引导，并且随着第一进气门座圈的增高，该进气门开启时，对应进气门的阀盘更加靠近气缸盖底面，使得气流更有利于向目标方向（朝向第一排气喉口51的方向）运动，同时减小两个进气门中心连线方向上的气流干扰。其中，进气座圈下方的导流结构的具体形式，可以为第一进气喉口41对应第一进气座圈61的下方形成有第一进气倒角81，第二进气喉口42对应第二进气座圈62的下方形成有第二进气倒角82。

在一些具体的实施方案中，上述第一进气门座圈61距气缸盖底面的高度H₁与第二进气门座圈62距气缸盖底面的高度H₂的高度差H₃具体可以满足关系：0＜H₃≤0.2D，其中，D为第一进气门座圈61处所安装的进气门的进气门盘底部端面的直径，或第二进气门座圈62处所安装的进气门的进气门盘的底部端面的直径。通过模拟仿真测试发现将H₃设定为上述关系，可以使得大部分发动机机型均能够产生较好的滚流效果。

当然可以理解的是，上述关系式仅仅是本发明通过对主流发动机机型模拟仿真后所给出的优选取值方式，实际应用过程中，还可以根据具体的发动机机型选择对应的其他数值取值范围，比如，H₃还可以根据不同的机型的配置需求选择满足关系为：0＜H₃≤1mm；或0＜H₃≤2mm；或0＜H₃≤3mm；或0＜H₃≤4mm；或0＜H₃≤5mm；或0＜H₃≤6mm等。实际应用过程中，可以根据实际需求进行选择，在此不做具体的限定。

在一些具体的实施方案中，第一进气倒角81和第二进气倒角82具体可以设计成如下结构形式：第一进气倒角81的中心相对第一进气喉口41的中心向第一排气喉口51方向偏移第一预设距离；第二进气倒角82的中心相对第二进气喉口42的中心向第二排气喉口52方向偏移第二预设距离。由于第一/第二进气倒角具有明显的导流作用，由于本发明中将第一进气倒角81设计为向第一排气喉口51方向偏移，使得靠近第一排气喉口51一侧的缝隙宽度较大，因此，大部分进气气流从靠近第一排气喉口51一侧的缝隙中进入气缸，而远离第一排气喉口51一侧的气流则减小，这两侧气流在进入气缸后更容易形成大尺度的滚流运动。同理，将第二进气倒角82设计为向第二排气喉口52方向偏移，也具有类似效果，在此不再赘述。

由此可见，本发明在现有柴油机的基础上，通过在第一/第二进气倒角设计成偏心倒角，实现了对进气气流的有效导流，有利于增强滚流强度，有利于在压缩末期形成湍流，提升燃气发动机的热效率。

需要说明的是，实际应用过程中，前述第一预设距离与第二预设距离可以设计成相等的，也可以设计成不等的，可以根据实际需求进行选择。

另外需要说明的是，上述第一进气倒角81和第二进气倒角82具体可以均为回转倒角，也可以为非回转倒角结构，实际应用过程中，可以根据实际需求进行选择，一般来说，为了便于加工，优选采用回转倒角的结构，即，回转倒角为回转特征去除气缸盖材料后加工所得的倒角结构。

进一步的实施方案中，根据不同的回转加工面，可以得到纵截面形状不同的倒角结构，例如，采用圆锥形回转加工面去除气缸盖材料后，得到的倒角结构的导向壁面的纵截面为直线形结构。实际应用过程中，该倒角结构的导向壁面的纵截面可以为直线或曲线。

进一步，该倒角结构的导向壁面的纵截面优选为朝气缸内部方向凸出的曲线，在该方案中，向气缸内凸出的倒角面可以防止气流在流经倒角时发生流动分离，有利于提升气流的滚流效果。

需要说明的是，第一进气倒角81的回转中心线相对第一进气喉口41的轴线可以选择平行布置，也可以选择倾斜布置；同理，第二进气倒角82的回转中心线相对第二进气喉口42的轴线同样可以选择平行布置，也可以选择倾斜布置。实际应用过程中，可以根据具体需求进行配置，本发明中优选采用第一进气倒角与第二进气倒角选用相同的布置方式进行布置。

比如，第一进气倒角81的回转中心线相对第一进气喉口41的轴线倾斜布置并且使第一进气倒角81的下端开口朝向其对应的第一排气喉口51方向布置；同样地，第二进气倒角82的回转中心线相对第二进气喉口42的轴线倾斜布置并且使第二进气倒角82的下端开口朝向其对应的第二排气喉口52方向布置。如此设置，可以使进气喉口靠近排气喉口一侧的边缘加工出更宽的倒角面，同时，该侧的倒角面与气缸盖底面以及进气喉口的壁面之间的过渡也更加平滑，从而减小了气流流经进气倒角时的动能损失。

需要说明的是，第一进气倒角的回转中心线相对于第一进气喉口轴线的倾斜角度，与第二进气倒角的回转中心线相对于第二进气喉口轴线的倾斜角可以设计为相等或不等。进一步的实施方案中，针对不同的发动机机型，第一进气倒角81的回转中心线相对第一进气喉口41的轴线倾斜的可选取值范围设定会有所不同，比如，可以是0~30°或0~20°或0~10°或0~5°；与第一进气倒角回转中心线的倾斜角度类似，第二进气倒角82的回转中心线相对第二进气喉口42的轴线倾斜的可选取值范围设定，可以是0~30°或0~20°或0~10°或0~5°。

还需要说明的是，第一进气倒角81与第二进气倒角82可以设计成相同的结构及尺寸；也可以设计成不同的结构及尺寸，实际应用过程中，可以根据实际需求进行选择。比如，第一进气倒角81的导向壁面的长度大于第二进气倒角82的导向壁面长度的结构形式，当第一进气喉口41与缸盖进气口的距离小于第二进气喉口42与缸盖进气口的距离时，这样布置有利于增加导流长度，从而更有利于产生滚流。

在一些具体的实施方案中，进气门座圈6内远离排气喉口的一侧设有滚流尖角9，滚流尖角9在进气门座圈6的上端面的轴向投影为尖角投影，尖角投影形成由进气门座圈6内侧边缘沿径向向进气门座圈6的中心凸出的凸出区域，尖角投影在沿进气门座圈6的周向方向上的中部的宽度大于其两端的宽度。

采用滚流尖角的工作原理如下：

发动机气缸吸气时，进气门打开，如图8所示，进气气流由进气门座圈6和进气门之间的缝隙进入气缸内，进气门座圈6内侧设置的滚流尖角9使进气气流向排气喉口的方向挤压抛射，从而使大部分进气气流从靠近排气喉口一侧的缝隙中进入气缸，而远离排气喉口一侧的气流则被减小，这两侧的气流在进入气缸后更容易形成大尺度的滚流运动。

本发明在现有柴油机的基础上，通过在进气门座圈6内设置滚流尖角9结构，使得进气气流在经过进气门座圈6时能够向排气喉口方向抛射，从而有利于增强气缸内的滚流强度，有利于在压缩末期形成湍流，进而提升燃气发动机的热效率。

需要说明的是，本方案中的滚流尖角9可以与进气门座圈6一体加工成型，例如一体铸造、锻造或机加工形成等。通过在进气门座圈6的远离排气喉口一侧的内壁上加工滚流尖角9，可以使得进气气流在进气路径的最末端实现导流抛射作用，从而最大限度地将进气气流向排气侧引导，有利于在气缸内形成滚流运动。

需要说明的是，本方案中的滚流尖角9的作用是将进气气流在射入气缸之前，将大部分气流向排气喉口一侧挤压，能够实现上述功能的滚流尖角9可以设计为多种结构形状，例如将滚流尖角9朝向进气门座圈6的中心的一侧边缘设计为弧线形、直线形、折线形或其他曲线形结构。优选地，本方案中的尖角投影为月牙形区域，且月牙形区域的内凹侧朝向进气门座圈6的中心布置，即，滚流尖角9朝向进气门座圈6的中心的一侧边缘设计为内凹的弧形。

优选地，尖角投影朝向进气门座圈6的中心一侧的边缘为尖角特征线，尖角特征线的中点与进气门座圈6的中心的连线为尖角方向线，尖角方向线与曲轴轴线的夹角为尖角方向角，进气喉口的中心与排气喉口的中心的连线与曲轴轴线的夹角为进排气喉口连线方向角。在一种具体实施例方案中，气缸盖具有两个进气门座圈和两个排气门座圈，两个进气门座圈上均可以布置滚流尖角如图9所示。

另外，第一进气门座圈的中心（即第一进气喉口中心）和第一排气门座圈的中心（即第一排气喉口中心）的连线与曲轴轴线的夹角为第一进排气喉口连线方向角，第二进气门座圈的中心（即第二进气喉口中心）和第二排气门座圈的中心（即第二排气喉口的中心）的连线与曲轴轴线的夹角为第二进排气喉口连线方向角，第一进气门座圈内的尖角特征线的中点与第一进气门座圈的中心的连线与曲轴轴线的夹角为第一尖角方向角，第二进气门座圈内的尖角特征线的中点与第二进气门座圈的中心的连线与曲轴轴线的夹角为第二尖角方向角，优选地，进排气喉口连线方向角为尖角方向角的0~2倍或0.5~1.5倍或0.8~1.2倍或0.9~1.1倍。

优选地，如图8所示，滚流尖角9与进气门座圈6的中心线（进气门座圈中心线）的最小距离L₀为进气门座圈内径D₀（进气门座圈2与进气门密封锥面的最小直径）的0~0.1倍或0~0.2倍或0~0.3倍或0~0.4倍或0~0.5倍，滚流尖角4与气缸盖底面3的距离H₀为进气门座圈内径D₀的0~0.5倍或0~0.8倍或0~1倍或0~1.5倍或0~2倍或0~2.5倍或0~3倍。

需要说明的是，滚流尖角9具体包括上侧导流面和下侧加工面，上侧导流面和下侧加工面的交界处即为滚流尖角9朝向进气门座圈6的中心凸出的边缘，滚流尖角9可以设计为不同结构，下侧加工面具体可以设计为回转加工面、或多个顺序相接的平面、或其他曲面结构等。优选地，本方案中滚流尖角9的下侧加工面为环绕加工轴线的回转加工面，加工轴线可以设计为与进气门座圈中心线重合、平行、或相对倾斜布置，回转加工面的母线为直线、折线或曲线。

需要说明的是，根据不同的母线形状，上述回转加工面具体可以设计为多种不同的锥形面结构，优选地，本方案中的回转加工面为圆锥形加工面，圆锥形加工面的加工轴线与进气门座圈轴线重合，且圆锥形加工面的顶点位于进气门座圈的上方。滚流尖角9的具体形状取决于圆锥形加工面的圆锥角的大小，圆锥角越大时，滚流尖角9越尖。优选地，本方案中的圆锥形加工面的圆锥角的取值范围为60°~160°，在此范围内，可以保证滚流尖角9具有足够尖锐的角度，从而进一步强化对进气气流产生的流速突变和挤压效果。

进一步的实施方案中，上述缸盖进气口具体可以布置于气缸盖的侧面或顶面或底面，实际应用过程中，可以根据实际需求进行选择布置，从而实现不同型号的发动机的安装布置。

另外，本发明还提供了一种燃气发动机，包括气缸盖，该气缸盖为上述任一方案所描述的气缸盖，由于该气缸盖具有上述技术效果，因此具有该气缸盖的燃气发动机也应具有相应的技术效果，在此不再赘述。

以上对本发明所提供的进气门、气缸盖及燃气发动机进行了详细介绍。需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (19)

1.一种进气门，所述进气门包括进气门杆（1）和进气门盘（2），其特征在于，所述进气门盘（2）的底面边沿的局部向下凸起形成阻流凸起部（3），且当所述进气门安装至气缸盖的进气喉口时，所述阻流凸起部（3）位于靠近该进气喉口（4）所对应的排气喉口的一侧，所述进气门杆（1）的外周设有用于与气门导管滑动配合并限制所述进气门与所述气门导管相对转动的限位部；

所述阻流凸起部（3）在所述进气门盘（2）的底面投影为弓形投影，且所述弓形投影的凸起侧沿所述进气门盘（2）的径向朝外，所述弓形投影的中部的宽度大于其两端的宽度；

所述阻流凸起部（3）朝向所述进气门盘（2）的中心的一面与所述进气门盘（2）的底部端面的衔接位置为平滑曲面；

所述平滑曲面为所述衔接位置倒圆角而成的内凹弧形面，且所述内凹弧形面的倒圆角半径R，满足关系： 0＜R≤0.2D，其中，D为所述进气门的进气门盘的底部端面的直径。

2.如权利要求1所述的进气门，其特征在于，所述弓形投影至少部分位于所述进气门盘（2）的底部端面的内侧；或所述弓形投影至少部分位于所述进气门盘（2）的底部端面的外侧。

3.如权利要求1所述的进气门，其特征在于，所述阻流凸起部（3）相对所述进气门盘（2）的底面下凸的高度H，满足关系： 0＜H≤0.2D，其中，D为所述进气门的进气门盘的底部端面的直径。

4.如权利要求1所述的进气门，其特征在于，所述弓形投影沿所述进气门盘（2）的周向边沿布置，且所述弓形投影在所述进气门盘（2）的周向覆盖角度θ，满足关系： 0＜θ≤240°。

5.如权利要求1-4中任一项所述的进气门，其特征在于，所述限位部为设置于所述进气门杆（1）的外周的限位凸起或限位槽。

6.一种气缸盖，应用于柴油发动机的基础上改造而成的燃气发动机，包括进气喉口（4）和排气喉口，所述进气喉口（4）内安装有进气门座圈（6）和用于与所述进气门座圈（6）配合开闭实现进气的开关控制的进气门，其特征在于，所述进气门为如权利要求1-5中任一项所述的进气门。

7.如权利要求6所述的气缸盖，其特征在于，所述进气喉口（4）包括第一进气喉口（41）和第二进气喉口（42），所述第一进气喉口（41）和所述第二进气喉口（42）内均安装有所述进气门，所述排气喉口包括与所述第一进气喉口（41）相对布置的第一排气喉口（51）和与所述第二进气喉口（42）相对布置的第二排气喉口（52）。

8.如权利要求7所述的气缸盖，其特征在于，所述第一进气喉口（41）所对应的进气门中心和其对应的所述进气门的进气门盘上的阻流凸起部（3）中心的连线与曲轴的轴线（7）之间的夹角为θ₁，所述第一进气喉口（41）所对应的进气门中心和所述第一排气喉口（51）所对应的排气门中心的连线与所述曲轴的轴线（7）之间的夹角为θ₂，其中θ₁与θ₂之间满足关系：0≤θ₁≤2θ₂。

9.如权利要求7所述的气缸盖，其特征在于，所述第二进气喉口（42）所对应的进气门中心和其对应的所述进气门的进气门盘上的阻流凸起部（3）中心的连线与曲轴的轴线（7）之间的夹角为θ₃，所述第二进气喉口（42）所对应的进气门中心和所述第二排气喉口（52）所对应的排气门中心的连线与所述曲轴的轴线（7）之间的夹角为θ₄，其中θ₃与θ₄之间满足关系：0≤θ₃≤2θ₄。

10.如权利要求7所述的气缸盖，其特征在于，所述进气门座圈（6）包括设置于所述第一进气喉口（41）内的第一进气门座圈（61）和设置于所述第二进气喉口（42）内的第二进气门座圈（62），且所述第一进气门座圈（61）距气缸盖底面的高度H₁大于所述第二进气门座圈（62）距所述气缸盖底面的高度H₂。

11.如权利要求10所述的气缸盖，其特征在于，所述第一进气门座圈（61）距所述气缸盖底面的高度H₁与所述第二进气门座圈（62）距所述气缸盖底面的高度H₂的高度差H₃满足关系：0＜H₃≤0.2D，其中，D为所述进气门的进气门盘的底部端面的直径。

12.如权利要求11所述的气缸盖，其特征在于，H₃满足关系为： 0＜H₃≤6mm。

13.如权利要求10所述的气缸盖，其特征在于，所述第一进气喉口（41）与缸盖进气口的距离小于所述第二进气喉口（42）与所述缸盖进气口的距离，所述第一进气喉口（41）对应所述第一进气门 座圈（61）的下方形成有第一进气倒角（81），所述第二进气喉口（42）对应所述第二进气门 座圈（62）的下方形成有第二进气倒角（82）。

14.如权利要求13所述的气缸盖，其特征在于，所述第一进气倒角（81）的中心相对所述第一进气喉口（41）的中心向所述第一排气喉口（51）方向偏移第一预设距离；所述第二进气倒角（82）的中心相对所述第二进气喉口（42）的中心向所述第二排气喉口（52）方向偏移第二预设距离。

15.如权利要求14所述的气缸盖，其特征在于，所述第一预设距离与所述第二预设距离相等或不等。

16.如权利要求14所述的气缸盖，其特征在于，所述第一进气倒角（81）与所述第二进气倒角（82）的结构形状相同或不同。

17.如权利要求6所述的气缸盖，其特征在于，所述进气门座圈（6）内远离所述排气喉口的一侧设有滚流尖角（9），所述滚流尖角（9）在所述进气门座圈（6）的上端面的轴向投影为尖角投影，所述尖角投影形成由所述进气门座圈（6）内侧边缘沿径向向所述进气门座圈（6）的中心凸出的凸出区域，所述尖角投影的中部的宽度大于其两端的宽度。

18.如权利要求17所述的气缸盖，其特征在于，所述尖角投影为内凹侧朝向所述进气门座圈（6）的中心布置的月牙形区域。

19.一种燃气发动机，包括气缸盖，其特征在于，所述气缸盖为如权利要求6-18中任一项所述的气缸盖。

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