CN113404606A - 一种气缸盖与一种燃气发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种气缸盖与一种燃气发动机，其中，气缸盖包括至少两个进气喉口和至少两个排气喉口，相邻两个进气喉口之间的气缸盖底面上设置有向下凸出的第一导流凸起，相邻两个排气喉口之间的气缸盖底面上设置有向下凸出的第二导流凸起。第一导流凸起可以避免相邻两个进气喉口流出的高速进气射流相互冲撞，使得大部分进气气流从进气喉口周向其他部位流向燃烧室，从而使得进气能量得以维持。第一导流凸起还能引导进气气流生成大尺度滚流，有利于压缩末期湍动能的提升，有利于燃气发动机的快速燃烧。同时，排气门之间的第二导流凸起特征也可以起到维持滚流的作用，还可以增大排气道流通能力，从而降低泵气损失，提升热效率。

Description

一种气缸盖与一种燃气发动机
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种气缸盖与一种燃气发动机。
背景技术
随着燃气发动机技术的发展，目前越来越多的发动机制造商开始在柴油发动机的基础上设计开发燃气发动机。由于柴油发动机的燃烧方式的特殊性，需要发动机气缸盖中的进气道在进气的过程组织气流产生足够的涡流比。但是，燃气发动机并不需要过多的涡流，而是需要组织气流更多的形成旋转中心轴线和缸套中心轴线垂直的滚流。也就是说，对于燃气发动机，只有有效的产生足够的滚流，才能达到优化燃烧的目的。
对于四气门发动机，现有技术方案中，气缸盖下方在两个进气门中间的区域是通过两个进气道支路流出的高速射流相互冲撞的区域，即，两股进气气流在该区域会相互干扰，合成的高速射流区来回摆动，导致进气气流的流动能量大幅损失，在压缩冲程的末期，大尺度流动破碎成小尺度流动，从而使得湍动能处于较低水平，很难达到加速燃烧的效果。
因此，如何避免进气气流相互干扰、维持进气能量，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种气缸盖与一种燃气发动机，本发明在现有柴油机气缸盖结构基础上通过结构改进，能够避免两个进气门中间区域的气流干扰，维持较高的进气能量，有利于维持大尺度滚流运动，进而有利于燃气发动机的快速燃烧。
为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种气缸盖，包括至少两个进气喉口和至少两个排气喉口，相邻两个所述进气喉口之间的气缸盖底面上设置有向下凸出的第一导流凸起，相邻两个所述排气喉口之间的所述气缸盖底面上设置有向下凸出的第二导流凸起。
优选地，每个所述排气喉口连接有对应的分支排气道，相邻的两个所述分支排气道之间的冷却水套包括向所述第二导流凸起方向延伸的水套延伸部，所述排气喉口的内周壁面加工有与排气门直接接触的密封面。
优选地，所述密封面为经过淬火处理的热处理密封面。
优选地，所述第一导流凸起在所述气缸盖底面上的投影的延伸方向与相邻两个所述进气喉口的中心连线方向垂直布置或呈锐角夹角。
优选地，所述第一导流凸起在所述气缸盖底面上的投影的延伸方向的长度为所述进气喉口的直径的0.8~1.2倍。
优选地，所述第一导流凸起相对所述气缸盖底面凸出的高度为进气门的全升程的0.7~1.3倍。
优选地，所述进气喉口的底孔边缘设有偏心倒角，所述偏心倒角的回转中心相对所述进气喉口的中心向靠近所述排气喉口的方向偏离布置。
优选地，所述偏心倒角的回转中心与其所在的所述进气喉口的中心的连线为偏心倒角方向线，所述偏心倒角方向线与曲轴垂直方向线的夹角为20°~90°。
优选地，所述进气喉口的数量为两个，所述偏心倒角的回转中心相对所述进气喉口的中心向远离所述第一导流凸起的方向偏离布置。
本发明提供的气缸盖，包括至少两个进气喉口和至少两个排气喉口，相邻两个所述进气喉口之间的气缸盖底面上设置有向下凸出的第一导流凸起，相邻两个所述排气喉口之间的所述气缸盖底面上设置有向下凸出的第二导流凸起。第一导流凸起可以避免相邻两个进气喉口流出的高速进气射流相互冲撞，使得大部分进气气流从进气喉口周向其他部位流向燃烧室，从而使得进气能量得以维持。对于具有两个进气喉口的气缸盖来说，进气气流从其他方向射入燃烧室后，再通过第一导流凸起的引导作用，可以在气缸内形成旋转方向相反的两股大尺度滚流运动，有利于压缩末期湍动能的提升，有利于燃气发动机的快速燃烧。同时，排气门之间的第二导流凸起特征也可以起到维持滚流的作用，还可以增大排气道流通能力，从而降低泵气损失，提升热效率。
本发明还提供了一种包括上述气缸盖的燃气发动机。该燃气发动机产生的有益效果的推导过程与上述气缸盖带来的有益效果的推导过程大体类似，故本文不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明具体实施例中的气缸盖的结构示意图；
图2为本发明具体实施例中的气缸盖的分支排气道及冷却水套的结构示意图；
图3为本发明具体实施例中的排气喉口及冷却水套的放大示意图；
图4为本发明具体实施例中的偏心倒角布置方向示意图。
图1至图4中的各项附图标记的含义如下：
1-进气喉口、2-排气喉口、3-第一导流凸起、4-第二导流凸起、5-气缸盖底面、6-冷却水套、7-排气门、8-分支排气道、21-密封面、61-水套延伸部、9-偏心倒角、10-偏心倒角方向线、11-曲轴垂直方向线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
请参照图1至图4，图1为本发明具体实施例中的气缸盖的结构示意图；图2为本发明具体实施例中的气缸盖的分支排气道及冷却水套的结构示意图；图3为本发明具体实施例中的排气喉口及冷却水套的放大示意图；图4为本发明具体实施例中的偏心倒角布置方向示意图。
本发明提供了一种气缸盖，包括至少两个进气喉口1和至少两个排气喉口2，相邻两个进气喉口1之间的气缸盖底面5上设置有向下凸出的第一导流凸起3，相邻两个排气喉口2之间的气缸盖底面5上设置有向下凸出的第二导流凸起4。第一导流凸起3可以避免相邻两个进气喉口1流出的高速进气射流相互冲撞，使得大部分进气气流从进气喉口1周向其他部位流向燃烧室，从而使得进气能量得以维持。对于具有两个进气喉口1的气缸盖来说，进气气流从其他方向射入燃烧室后，再通过第一导流凸起3的引导作用，可以在气缸内形成旋转方向相反的两股大尺度滚流运动，有利于压缩末期湍动能的提升，有利于燃气发动机的快速燃烧。同时，排气门7之间的第二导流凸起4特征也可以起到维持滚流的作用，还可以增大排气道流通能力，从而降低泵气损失，提升热效率。
优选地，每个排气喉口2连接有对应的分支排气道8，两个排气门7之间的缸盖温度最高，叠加第二导流凸起4特征后，带来缸盖热裂风险。因此，两个分支进气道8之间的冷却水套6需要进一步向下延伸。但是，受限于排气门座圈结构，冷却水套6的下移量不能太大，限制了冷却水套6向下进一步延伸。因此，本发明中采用无排气门座圈的方案，通过在气缸盖的排气喉口2内圈加工出与排气门7配合的密封面21，并进行热处理工艺以增强其耐磨性，排气门7就可以直接与气缸盖的排气喉口2接触落座。如此设置，就可以将相邻的两个分支进气道8之间的冷却水套6设置进一步向下延伸的水套延伸部61，如图3所示，降低缸盖热裂风险。
进一步优选地，上述密封面21为经过淬火处理的热处理密封面。
优选地，第一导流凸起3在气缸盖底面5上的投影的延伸方向与相邻两个进气喉口1的中心连线方向垂直布置或呈锐角夹角，锐角夹角范围可选70°~90°或80°~90°之间。本方案中优选采用垂直布置的方式布置第一导流凸起3。另外，第二导流凸起4的布置方式与第一导流凸起3的布置方式类似，本文不再赘述。
优选地，第一导流凸起3在气缸盖底面5上的投影的延伸方向的长度（如图1所示的长度B）为进气喉口1的直径（如图1所示的直径D）的0.8~1.2倍，即，B＝（0.8~1.2）D。
优选地，第一导流凸起3相对气缸盖底面5凸出的高度（如图2所示的高度C）为进气门的全升程（记为LF）的0.7~1.3倍，即，C＝（0.7~1.3）LF。
优选地，进气喉口1的底孔边缘设有偏心倒角9，偏心倒角9的回转中心相对进气喉口1的中心向靠近排气喉口2的方向偏离布置，从而使得进气门在开启时与进气喉口1的底孔之间形成的环形间隙在靠近排气喉口2的一侧的宽度较大，从而有利于将大部分气流引导向排气侧流动。当进气气流进入气缸时，偏心倒角9可以引导气流向排气喉口2方向移动，进而有利于在气缸内形成大尺度滚流运动，有利于压缩末期破碎成小尺度湍流，加快燃烧。
优选地，偏心倒角9的回转中心与其所在的进气喉口1的中心的连线为偏心倒角方向线10，如图4所示，偏心倒角方向线10与曲轴垂直方向线11的夹角θ为20°~90°。其中，曲轴垂直方向线11是指与曲轴轴线延伸方向垂直的方向线。
优选地，进气喉口1的数量为两个，偏心倒角9的回转中心相对进气喉口1的中心向远离第一导流凸起3的方向偏离布置，如此布置，就可以使得两个进气喉口1的进气气流向相互远离的方向射入气缸内，在气缸内壁和活塞凹坑的进一步引导作用下，就可以形成两股大尺度的滚流运动，这也有利于维持进气能量。
本发明还提供了一种包括上述气缸盖的燃气发动机。该燃气发动机产生的有益效果的推导过程与上述气缸盖带来的有益效果的推导过程大体类似，故本文不再赘述。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种气缸盖，包括至少两个进气喉口和至少两个排气喉口，其特征在于，相邻两个所述进气喉口之间的气缸盖底面上设置有向下凸出的第一导流凸起，相邻两个所述排气喉口之间的所述气缸盖底面上设置有向下凸出的第二导流凸起。
2.根据权利要求1所述的气缸盖，其特征在于，每个所述排气喉口连接有对应的分支排气道，相邻的两个所述分支排气道之间的冷却水套包括向所述第二导流凸起方向延伸的水套延伸部，所述排气喉口的内周壁面加工有与排气门直接接触的密封面。
3.根据权利要求2所述的气缸盖，其特征在于，所述密封面为经过淬火处理的热处理密封面。
4.根据权利要求1所述的气缸盖，其特征在于，所述第一导流凸起在所述气缸盖底面上的投影的延伸方向与相邻两个所述进气喉口的中心连线方向垂直布置或呈锐角夹角。
5.根据权利要求4所述的气缸盖，其特征在于，所述第一导流凸起在所述气缸盖底面上的投影的延伸方向的长度为所述进气喉口的直径的0.8~1.2倍。
6.根据权利要求1所述的气缸盖，其特征在于，所述第一导流凸起相对所述气缸盖底面凸出的高度为进气门的全升程的0.7~1.3倍。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的气缸盖，其特征在于，所述进气喉口的底孔边缘设有偏心倒角，所述偏心倒角的回转中心相对所述进气喉口的中心向靠近所述排气喉口的方向偏离布置。
8.根据权利要求7所述的气缸盖，其特征在于，所述偏心倒角的回转中心与其所在的所述进气喉口的中心的连线为偏心倒角方向线，所述偏心倒角方向线与曲轴垂直方向线的夹角为20°~90°。
9.根据权利要求7所述的气缸盖，其特征在于，所述进气喉口的数量为两个，所述偏心倒角的回转中心相对所述进气喉口的中心向远离所述第一导流凸起的方向偏离布置。
10.一种燃气发动机，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的气缸盖。
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