CN114562361A - 汽油发动机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种汽油发动机,于该汽油发动机上设有涡轮增压器,汽油发动机的排气部分具有分别连接各气缸燃烧室与涡轮增压器的多个排气道,各排气道包括集成于缸盖内的缸盖排气道,以及集成于涡轮增压器内的增压器排气道,缸盖排气道和增压器排气道直接连通,且缸盖排气道的长度与增压器排气道的长度的比值为1.4‑2。本发明的汽油发动机通过将排气道一部分集成于缸盖内,另一部分集成于涡轮增压器内,不仅可提升暖机速度和降低排温,而且还可使得足够的废气能量被增压器利用,以提升增压压力,从而可提升增压器的性能及发动机的功率密度,并有着较好的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及发动机技术领域,特别涉及一种汽油发动机。
背景技术
随着汽油油耗法规的日益严苛,以及消费者对车辆动力性要求的不断提高,当前发动机主要采用高压缩比,以提高发动机效率,降低燃油消耗率,同时,也通过提升增压器压力来提升发动机功率密度,以获得更好的经济性。
但是,汽油发动机压缩比的提升,会使得发动机气缸内温度升高,缸内流动强度减弱,降低燃烧火焰在气缸燃烧室内的传递速度,而会造成发动机爆震倾向的增加。
另外,采用高压缩比的增压器增加了发动机的排气背压,不利于缸内废气的排出,并且导致缸内残余废气增加,使得缸内温度升高,亦会造成发动机爆震倾向增加。此外,缸盖上的排气歧管使一部分废气能量通过缸盖水套传递到冷却液中,降低了涡轮可利用的废气能量,使增压器压比无法进一步提升。
发明内容
有鉴于此,本发明旨在提出一种汽油发动机,以利于提升增压器的性能。
为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
一种汽油发动机,所述汽油发动机上设有涡轮增压器,所述汽油发动机的排气部分具有分别连接各气缸燃烧室与所述涡轮增压器的多个排气道,各所述排气道包括集成于缸盖内的缸盖排气道,以及集成于所述涡轮增压器内的增压器排气道,所述缸盖排气道和所述增压器排气道直接连通,且所述缸盖排气道的长度与所述增压器排气道的长度的比值为1.4-2。
进一步的,所述缸盖内设有对应于所述缸盖排气道布置的冷却水套。
进一步的,各所述排气道的由排气道喉口至增压器涡道的长度L在260-320mm之间。
进一步的,各所述排气道的由排气道喉口至增压器涡道的长度L之间的偏差在0.1L均以内,其中,L均为各所述排气道的由排气道喉口至增压器涡道的长度L的平均值。
进一步的,所述汽油发动机具有并排布置的四个气缸,两侧的所述气缸对应的所述缸盖排气道分别与相应的所述增压器排气道相连,中间的两个所述气缸对应的所述缸盖排气道汇合形成组合气道,并与相应的所述增压器排气道相连,且各所述增压器排气道汇合后与所述增压器涡道相连。
进一步的,各所述缸盖排气道的与所述气缸燃烧室相连的一端分叉形成有两个排气管支管。
进一步的,所述汽油发动机的进气部分具有进气歧管,以及分别连接所述进气歧管和各气缸燃烧室的多个集成于缸盖内的缸盖进气道,且所述进气歧管包括进气歧管稳压腔,以及分别连接各所述缸盖进气道与所述进气歧管稳压腔的进气歧管支管,所述进气歧管支管的长度在0-50mm之间。
进一步的,各所述缸盖进气道的与所述气缸燃烧室相连的一端分叉形成两个进气道支管,且各所述进气道支管的自分叉点Q至进气道喉口之间的长度在40-55mm之间。
进一步的,所述汽油发动机的进气门与气缸轴向之间的夹角γ在20°-23°之间。
进一步的,于所述汽油发动机的活塞头部的端面上构造有呈纺锤型的凹坑,且所述凹坑的宽度方向与所述活塞上的活塞销孔平行设置,所述凹坑的深度在2-4mm之间。
相对于现有技术,本发明具有以下优势:
本发明所述的汽油发动机,通过设置集成于缸盖内的缸盖排气道和集成于涡轮增压器内的增压器排气道,也即是排气道一部分集成于缸盖内,另一部分集成于涡轮增压器内,如此,不仅可提升暖机速度和降低排温,而且还可使得足够的废气能量被增压器利用,以提升增压压力,从而可提升增压器的性能及发动机的功率密度。
此外,本发明的汽油发动机通过设置进气歧管支管的长度,使其长度较短,由此可降低进气阻力和热传导面积,增加进气量以及降低进气温度,而有利于降低发动机爆震倾向。通过对进气道支管的长度进行设置,使其长度较短,也能够进一步降低进气阻力和热传导面积,增加进气量以及降低进气温度,以利于降低发动机爆震倾向。
另外,本发明使得进气门与气缸轴向之间的夹角为较大范围,也能够提高进气量和进气滚比,以有利于抑制爆震。而通过活塞头部端面上纺锤型凹坑的设置,可在压缩冲程中通过凹坑对缸内气流进行引导、促进气流翻滚,能够使缸内混合气体在活塞上止点附近有较大的滚流比,并使滚流中心位于火花塞附近以加速火焰传播速度,而有利于抑制爆震。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为本发明实施例所述的汽油发动机的结构示意图;
图2为本发明实施例所述的汽油发动机的进排气结构的示意图;
图3为本发明实施例所述的汽油发动机的进排气结构的立体图;
图4为本发明实施例所述的进气道支管的示意图;
图5为本发明实施例所述的汽油发动机内部的部分结构的示意图;
图6为本发明实施例所述的活塞的结构示意图;
附图标记说明:
1、进气歧管;101、进气歧管稳压腔;102、进气歧管支管;
2、缸盖进气道;201、进气道支管;202、进气道喉口;203、排气道喉口;
3、活塞;301、活塞销孔;302、凹坑;
4、缸盖排气道;401、排气管支管;
5、进气门;6、排气门;7、喷油器;8、火花塞;9、气缸燃烧室;
10、缸体;20、缸盖;30、增压器排气道;50、组合气道;100、涡轮增压器;1001、增压器涡道;
11、第一增压器排气道;12、第二增压器排气道;13、第三增压器排气道;14、第一缸盖排气道;15、第二缸盖排气道;16、第三缸盖排气道;17、第四缸盖排气道。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中,需要说明的是,若出现“上”、“下”、“内”、“外”等指示方位或位置关系的术语,其为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,若出现“第一”、“第二”等术语,其也仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外,在本发明的描述中,除非另有明确的限定,术语“安装”、“相连”、“连接”“连接件”应做广义理解。例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以结合具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本实施例涉及一种汽油发动机,如图1至图4所示,其包括进气部分和排气部分,且该汽油发动机上也设有涡轮增压器100。下面对该汽油发动机的进气部分和排气部分分别进行详细描述。
其中,本实施例的排气部分具有分别连接各气缸燃烧室9与涡轮增压器100的多个排气道,各排气道包括集成于缸盖20内的缸盖排气道4,以及集成于涡轮增压器100内的增压器排气道30,缸盖排气道4和增压器排气道30直接连通。
在此需说明的是,本实施例的增压器排气道30具体构造于增压器蜗壳内。另外,除了上述中的涡轮增压器100及气缸燃烧室9,与目前一般发动机结构类似的,在本实施例中还具有位于缸盖20下端的发动机缸体10,活塞3以及进气门5、排气门6、喷油器7和火花塞8等。而且除了本实施例中特别说明的,以上各结构在发动机中的设置也参考现有汽油发动机中的相关部分便可。
本实施例中,在具体设置上,上述的缸盖排气道4的长度与增压器排气道30的长度的比值为1.4-2,且其例如可为1.4、1.6、1.8或2。
其中,需说明的是,本实施中所述的缸盖排气道4的长度和增压器排气道30的长度,以及下面将要述及的进气歧管支管102的长度和进气道支管201的长度,其均是指“管道”中心的长度,且此处的“管道”也即代表缸盖排气道4、增压器排气道30、进气歧管支管102或进气道支管201。
通过设置集成于缸盖20内的缸盖排气道4和集成于涡轮增压器100内的增压器排气道30,也即是排气道一部分集成于缸盖20内,另一部分集成于涡轮增压器100内,如此可使得排气道平滑过渡,并可降低排气阻力,而利于缸内废气的排出,同时可降低发动机爆震的倾向。
除了对缸盖排气道4的长度及增压器排气道30的长度进行设置,如图2所示,本实施例中,各排气道的由排气道喉口203至增压器涡道1001的长度L在260-320mm之间,且其在具体设置上,例如可为260mm、270mm、280mm、290mm、300mm、310mm或320mm。
同时,进一步的,各排气道的由排气道喉口203至增压器涡道1001的长度L之间的偏差在0.1L均以内,其中,L均为各排气道的由排气道喉口203至增压器涡道1001的长度L的平均值。如此设置,可使得各排气道的长度基本相等,从而可提升涡轮增压器100的瞬态响应性,进而可提升发动机的动力性。
由图2及图3所示,本实施例的汽油发动机具有并排布置的四个气缸,两侧的气缸对应的缸盖排气道4分别与相应的增压器排气道30相连,中间的两个气缸对应的缸盖排气道4汇合形成组合气道50,并与相应的增压器排气道30相连,且各增压器排气道30汇合后与增压器涡道1001相连。且进一步的,各缸盖排气道4的与气缸燃烧室9相连的一端分叉形成有两个排气管支管401。
具体的,如图3中所示出的,缸盖排气道4具体包括第一缸盖排气道14、第二缸盖排气道15、第三缸盖排气道16和第四缸盖排气道17。而增压器排气道30具体包括第一增压器排气道11、第二增压器排气道12和第三增压器排气道13。位于两侧的第一缸盖排气道14和第四缸盖排气道17分别对应与第一增压排气道11和第三增压器排气道13相连,而位于中间的第二缸盖排气道15和第三缸盖排气道16汇合形成组合气道50,并与第二增压器排气道12相连。
设置上述的排气道,也即是缸盖内气道由4条气道变为3条气道,3条气道在涡轮增压器100上最终汇合为1条,由此形成4-3-1式的排气道结构形式,该排气道结构可利于使得各排气道的由排气道喉口203至增压器涡道1001的长度基本相等。
另外,本实施例中,缸盖20内设有对应于缸盖排气道4布置的冷却水套,以用于对缸盖排气道4进行冷却。在此需说明的是,该冷却水套可参照现有结构。
本实施例的汽油发动机通过将排气道一部分集成于缸盖20上,另一部分集成于涡轮增压器100内,如此,在暖机阶段能够通过缸盖20内部的排气道加热周围水套中的冷却液,进而加快暖机速度,减少发动机摩擦功,实现节油功能。
另外,在发动机处于高速大负荷工况时,又可利用排气道周围的冷却水套来冷却排气,降低排气温度,避免燃油加浓,降低油耗。由于缸盖20只集成了部分排气道,冷却水套并未对排气道进行过度冷却,而使得排气具有足够的能量,此时该能量被涡轮增压器100利用,以增加增压压力,从而可提升发动机功率密度。
而本实施例的汽油发动机的进气部分,如图2至图5所示的,其具有进气歧管1,以及分别连接进气歧管1和各气缸燃烧室9的多个集成于缸盖20内的缸盖进气道2,且进气歧管1包括进气歧管稳压腔101,以及分别连接各缸盖进气道2与进气歧管稳压腔101的进气歧管支管102。
本实施例中,在具体设置上,上述进气歧管支管102的长度在0-50mm之间,且其例如可为0mm、5mm、10mm、15mm、18mm、20mm、22mm、25mm、30mm、35mm、40mm、42mm、45mm或50mm。其中,需要说明的是,当进气歧管支管102的长度为0mm时,其也即进气歧管稳压腔101将直接与缸盖进气道2的一端连接。
通过对进气歧管支管102的长度进行设置,使其长度相比于目前一般长度较短,本实施例即可降低进气歧管1处的进气阻力和热传导面积,并由此可增加进气量以及降低进气温度,而有利于降低汽油发动机爆震倾向。
除了上述对进气歧管1的设置,再如图3和图5中所示的,本实施例的各缸盖进气道2与气缸燃烧室9相连的一端也分叉形成两个进气道支管201,并且本实施例中各进气道支管201的自图5中分叉点Q至进气道喉口202之间的长度也设置在40-55mm之间。
此时,以上进气道支管201的被限定的长度例如可为40mm、42mm、45mm、48mm、50mm、51mm、52mm或55mm。而且同样的,通过对进气道支管201的长度进行设置,也使其长度较短,其亦能够进一步降低进气阻力和热传导面积,增加进气量以及降低进气温度,而利于降低发动机爆震倾向。
本实施例中进一步的,参见图4中所示的,所述的汽油发动机中的进气门5与气缸轴向之间的夹角γ也为设置在20°-23°之间。具体实施时,其例如可为20°、21°、22°或23°,并且通过对上述角度γ数值区间的设置,相较于一般设计,可使得进气门5与气缸轴向之间的夹角处于较大范围,由此也能够达到提高进气量和进气滚比,利于抑制爆震的效果。
如图6中所示的,对于本实施例的汽油发动机,在其内的活塞3头部的端面上也构造有呈纺锤型的凹坑302。而且在具体设置上,该凹坑302的宽度方向与活塞3上的活塞销孔301平行设置,同时,凹坑302的深度设置在2-4mm之间。而凹坑302的宽度W与活塞3头部的直径D之间的比值为0.55-0.6,凹坑302的长度L1与活塞头3部的直径D之间的比值则为0.6-0.7。
具体来说,凹坑302的深度例如可采用2mm、2.5mm、3mm、3.2mm、3.5mm或4mm。上述宽度W与直径D之间的比值例如可为0.55、0.56、0.58或0.6,上述长度L1与直径D之间的比值例如可为0.6、0.62、0.65、0.68或0.7。
而本实施例通过活塞3上凹坑302的设置,能够在发动机压缩冲程中通过该凹坑302对缸内气流进行引导、促进气流翻滚,由此可使缸内混合气体在活塞3的上止点附近有较大的滚流比,并使得滚流中心位于火花塞8附近以加速火焰传播速度,进而亦能够达到抑制爆震的作用。
本实施例的汽油发动机通过以上将排气道一部分集成于缸盖内,另一部分集成于涡轮增压器100内,不仅可提升暖机速度和降低排温,而且还可使得足够的废气能量被增压器利用,以提升增压压力,从而可提升增压器的性能及发动机的功率密度。
另外,通过上述中对进气歧管支管102和进气道支管201长度的设置,以及对进气门5倾角的设置,并在活塞3上设置纺锤型的凹坑302,能够减少发动机的爆震,而有着很好的实用性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种汽油发动机,其特征在于:所述汽油发动机上设有涡轮增压器(100),所述汽油发动机的排气部分具有分别连接各气缸燃烧室(9)与所述涡轮增压器(100)的多个排气道,各所述排气道包括集成于缸盖(20)内的缸盖排气道(4),以及集成于所述涡轮增压器(100)内的增压器排气道(30),所述缸盖排气道(4)和所述增压器排气道(30)直接连通,且所述缸盖排气道(4)的长度与所述增压器排气道(30)的长度的比值为1.4-2。
2.根据权利要求1所述的汽油发动机,其特征在于:所述缸盖(20)内设有对应于所述缸盖排气道(4)布置的冷却水套。
3.根据权利要求1所述的汽油发动机,其特征在于:各所述排气道的由排气道喉口(203)至增压器涡道(1001)的长度L在260-320mm之间。
4.根据权利要求3所述的汽油发动机,其特征在于:各所述排气道的由排气道喉口(203)至增压器涡道(1001)的长度L之间的偏差在0.1L均以内,其中,L均为各所述排气道的由排气道喉口(203)至增压器涡道(1001)的长度L的平均值。
5.根据权利要求3所述的汽油发动机,其特征在于:所述汽油发动机具有并排布置的四个气缸,两侧的所述气缸对应的所述缸盖排气道(4)分别与相应的所述增压器排气道(30)相连,中间的两个所述气缸对应的所述缸盖排气道(4)汇合形成组合气道(50),并与相应的所述增压器排气道(30)相连,且各所述增压器排气道(30)汇合后与所述增压器涡道(1001)相连。
6.根据权利要求5所述的汽油发动机,其特征在于:各所述缸盖排气道(4)的与所述气缸燃烧室(9)相连的一端分叉形成有两个排气管支管(401)。
7.根据权利要求1所述的汽油发动机,其特征在于:所述汽油发动机的进气部分具有进气歧管(1),以及分别连接所述进气歧管(1)和各气缸燃烧室(9)的多个集成于缸盖(20)内的缸盖进气道(2),且所述进气歧管(1)包括进气歧管稳压腔(101),以及分别连接各所述缸盖进气道(2)与所述进气歧管稳压腔(101)的进气歧管支管(102),所述进气歧管支管(102)的长度在0-50mm之间。
8.根据权利要求7所述的汽油发动机,其特征在于:各所述缸盖进气道(2)的与所述气缸燃烧室(9)相连的一端分叉形成两个进气道支管(201),且各所述进气道支管(201)的自分叉点Q至进气道喉口(202)之间的长度在40-55mm之间。
9.根据权利要求1所述的汽油发动机,其特征在于:所述汽油发动机的进气门(5)与气缸轴向之间的夹角γ在20°-23°之间。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的汽油发动机,其特征在于:于所述汽油发动机的活塞(3)头部的端面上构造有呈纺锤型的凹坑(302),且所述凹坑(302)的宽度方向与所述活塞(3)上的活塞销孔(301)平行设置,所述凹坑(302)的深度在2-4mm之间。
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2021
- 2021-03-05 CN CN202110246344.0A patent/CN114562361A/zh active Pending
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