CN117569942B - 一种发动机缸盖以及发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机缸盖以及发动机，该发动机缸盖包括进气道及进气门座圈，进气门座圈的底面平行于发动机缸盖的底面，进气门座圈的底面与发动机缸盖的底面的距离为进气门座圈的底面高度H，进气门座圈的底面高度H与发动机缸盖的底板厚度K满足0≤K‑H≤5mm，使进气道的导流段的延伸方向与发动机缸盖底面的夹角θ满足30°≤θ≤45°。上述发动机缸盖的进气门座圈抬高，使进气道的导流段的延伸方向与发动机缸盖的底面的夹角更小，达到增强滚流形成，提高滚流强度，从而增加火焰传播速度，提升发动机热效率，同时也在进气道远离排气道的一侧的壁面与发动机缸盖的底面之间留出更多空间给水套，使水套工艺性好，提高水套冷却效果。

Description

一种发动机缸盖以及发动机

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，特别涉及一种发动机缸盖以及发动机。

背景技术

基于柴油机压燃平台进行适应性开发的点燃式发动机上，一般采用垂直气门结合平顶式缸盖的结构形式，以尽可能保证与同平台柴油机结构通用。然而，平顶式缸盖与垂直气门的组合限制了点燃式发动机中滚流的形成，使得滚流强度较低，对于点燃式燃烧，降低了火焰传播速度，进而影响了发动机热效率的提升，增加了碳氢化合物（CH）排放的控制难度。

发明内容

有鉴于此，本发明第一个目的在于提供一种发动机缸盖，以使其能够增强平顶式缸盖与垂直气门的组合形态下的滚流的强度，提高滚流强度，从而增加火焰传播速度，提升发动机热效率。

本发明的第二个目的在于提供一种包括上述发动机缸盖的发动机。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种发动机缸盖，包括进气道以及设置于所述进气道的进气道喉口的进气门座圈，所述进气门座圈的底面平行于所述发动机缸盖的底面，所述进气门座圈的底面与所述发动机缸盖的底面之间的距离为所述进气门座圈的底面高度H，所述进气门座圈的底面高度H与所述发动机缸盖的底板厚度K满足0≤K-H≤5mm，以使所述进气道与所述进气道喉口连接的导流段的延伸方向，与所述发动机缸盖的底面的夹角θ满足30°≤θ≤45°。

可选地，所述发动机缸盖的底板厚度K满足10mm≤K≤15mm。

可选地，所述进气道靠近所述发动机缸盖的底面的一侧设置有水套，所述水套的顶部边界与底部边界之间的距离为所述水套的高度Φ，所述水套的高度Φ满足Φ≥12mm。

可选地，所述进气道包括连接于所述导流段远离所述进气道喉口的一端的引流段，所述引流段远离所述导流段的一端为所述进气道的进气口，所述进气口的中心至所述发动机缸盖的底面之间的距离为所述进气口的高度L，所述进气口的高度L、所述水套的高度Φ以及所述发动机缸盖的底板厚度K满足L-Φ-K≥35mm。

可选地，同时经过所述进气道喉口的轴线以及所述发动机缸盖的排气道喉口的轴线的平面为竖向特征面，所述进气道靠近所述排气道喉口的一侧的壁面为第一壁面，所述进气道远离所述排气道喉口的一侧的壁面为第二壁面，所述第二壁面在所述导流段内的部分与所述竖向特征面的交线为壁面特征线，所述壁面特征线为向远离所述第一壁面方向凹陷的曲线。

可选地，所述进气道喉口的底孔靠近所述发动机缸盖的排气道的一侧向所述发动机缸盖的排气道方向倾斜。

可选地，所述进气道喉口的底孔靠近所述发动机缸盖的排气道的一侧与所述竖向特征面的交线为底孔特征线，所述底孔特征线与所述发动机缸盖的底面的夹角不大于所述导流段的延伸方向与所述发动机缸盖的底面的夹角θ。

可选地，所述进气道喉口的底孔远离所述发动机缸盖的排气道的一侧沿垂直于所述发动机缸盖的底面的方向向所述发动机缸盖的底面延伸。

可选地，所述发动机缸盖的排气道喉口的底孔靠近所述进气道的一侧与所述发动机缸盖的底面的燃烧室表面平滑过渡连接，所述发动机缸盖的排气道喉口的底孔远离所述进气道的一侧沿着所述排气道喉口至所述发动机缸盖的底面的方向，向远离所述进气道的方向倾斜。

一种发动机，包括如上任意一项所述的发动机缸盖。

由上述技术方案可以看出，本发明实施例提供了一种发动机缸盖，该发动机缸盖包括进气道以及设置于进气道的进气道喉口的进气门座圈，进气门座圈的底面平行于发动机缸盖的底面，进气门座圈的底面与发动机缸盖的底面之间的距离为进气门座圈的底面高度H，进气门座圈的底面高度H与发动机缸盖的底板厚度K满足0≤K-H≤5mm，以使进气道与进气道喉口连接的导流段的延伸方向，与发动机缸盖的底面的夹角θ满足30°≤θ≤45°。

上述发动机缸盖通过对进气门座圈的底面高度与发动机缸盖的底板厚度K的关系进行限定，可以将进气门座圈抬高，从而使进气道的导流段的延伸方向与发动机缸盖的底面的夹角更小，进气道的导流段相对于垂直于发动机缸盖的底面的方向来说更为倾斜，从而增强平顶式缸盖与垂直气门的组合形态下的滚流的形成，提高滚流强度，增加火焰传播速度，提升发动机热效率，同时进气门座圈抬高也可以使进气道远离排气道的一侧的壁面抬高，从而在进气道远离排气道的一侧的壁面与发动机缸盖的底面之间留出更多空间给水套，使水套工艺性好，提高水套冷却效果。

本发明还提供了一种发动机，该发动机包括上述发动机缸盖，由于该发动机采用了上述发动机缸盖，因此该发动机理应具有与该发动机缸盖相同的有益效果，在此不再赘述。

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为本发明实施例中的发动机缸盖的剖视图；

图2为本发明实施例中的发动机缸盖的仰视图；

图3为本发明实施例中的发动机缸盖与现有发动机缸盖的流量系数曲线对比图；

图4为本发明实施例中的发动机缸盖与现有发动机缸盖的滚流比曲线对比图。

图示中，1为发动机缸盖；2为进气道；201为引流段；202为导流段；3为发动机缸盖1的底面；4为进气门座圈；5为排气门座圈；6为水套；7为进气道喉口的底孔靠近发动机缸盖1的排气道11的一侧；8为进气道喉口的底孔远离发动机缸盖1的排气道11的一侧；9为排气道喉口的底孔靠近进气道2的一侧；10为排气道喉口的底孔远离进气道2的一侧；11为排气道；12为燃烧室表面。

具体实施方式

本发明公开了一种发动机缸盖，该发动机缸盖的结构设计使其能够增强平顶式缸盖与垂直气门的组合形态下的滚流的形成，提高滚流强度，从而增加火焰传播速度，提升发动机热效率。

本发明还公开了一种包括上述发动机缸盖的发动机。

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。

请参阅图1，图1为本发明实施例中的发动机缸盖的剖视图。

本发明实施例公开的一种发动机缸盖1，该发动机缸盖1包括进气道2以及设置于进气道2的进气道喉口的进气门座圈4，当然还设置有排气道11以及设置于排气道11的排气道喉口的排气门座圈5，进气门座圈4的底面以及排气门座圈5的底面平行于发动机缸盖1的底面3，并且从图1中可以看出，发动机缸盖1的底面3的燃烧室表面12为平顶式结构，因此本发明实施例提供的发动机缸盖1为具有垂直气门的平顶式缸盖。

如图1所示，进气道2包括引流段201以及导流段202，其中，引流段201与导流段202沿气流方向依次连接，引流段201与导流段202之间圆滑连接，导流段202远离引流段201的一端设置进气道喉口，并且导流段202相对于发动机缸盖1的底面3倾斜布置，引流段201则平行于发动机缸盖1的底面3或者引流段201与发动机缸盖1的底面3之间的夹角小于导流段202与发动机缸盖1的底面3之间的夹角。

进气门座圈4的底面与发动机缸盖1的底面3之间的距离为进气门座圈4的底面高度H，从图1中可以看出，在本发明实施例中，进气门座圈4的底面高度明显高于排气门座圈5的底面高度，进气门座圈4的底面高度H与发动机缸盖1的底板厚度K满足0≤K-H≤5mm，以使进气道2与进气道喉口连接的导流段202的延伸方向，与发动机缸盖1的底面3的夹角θ满足30°≤θ≤45°，上述发动机缸盖1的底板厚度K为水套6的下边界与发动机缸盖1的底面3之间的距离。

与现有技术相比，本发明实施例提供的发动机缸盖1通过对进气门座圈4的底面高度与发动机缸盖1的底板厚度K的关系进行限定，可以将进气门座圈4抬高，从而使进气道2的导流段202的延伸方向与发动机缸盖1的底面3的夹角更小，进气道2的导流段202相对于垂直于发动机缸盖1的底面3的方向来说更为倾斜，从而增强平顶式缸盖与垂直气门的组合形态下的滚流的形成，提高滚流强度，增加火焰传播速度，提升发动机热效率，同时进气门座圈4抬高也可以使进气道2远离排气道11的一侧的壁面抬高，从而在进气道2远离排气道11的一侧的壁面与发动机缸盖1的底面3之间留出更多空间给水套6，使水套6工艺性好，提高水套6冷却效果。

不难了解的是，进气流量系数的大小对发动机的动力有影响，在满足发动机需求流量的前提下，进气流量系数小会导致发动机的动力降低，耗能大，磨损度高，滚流比是发动机燃烧室内滚动的混合气转动速率和发动机的转速的比率，数值越大说明燃烧效果越好，发动机动力越强，当前的大多数进气系统方案中，往往不能使流量系数和滚流比都达到较高的水平，要么达到了大流量系数但滚流比小，要么滚流强度大但牺牲了流量系数，但在本发明实施例中的发动机缸盖1很好的解决上上述问题，如图3和图4所示，随着气门开度的增加，本发明实施例中的发动机缸盖1的流量系数相对于现有的发动机缸盖的流量系数有明显增加，流量系数具体可提升13.4%左右，滚流比也有明显增加，高升程滚流比提升10%左右，可见本发明实施例同时增加了流量系数和滚流比，兼顾了滚流比和流量系数。

为保证发动机缸盖1的可靠性，如图1所示，在本发明实施例中，发动机缸盖1的底板厚度K满足10mm≤K≤15mm，当然上述数值仅仅是本发明实施例提供的优选实施方案，实际上发动机缸盖1的底板厚度K并不局限于此，可以根据需要进行适当调整，在此不做限定。

如图1所示，进气道2靠近发动机缸盖1的底面3的一侧设置有水套6，水套6的顶部边界与底部边界之间的距离为水套6的高度Φ，水套6的高度Φ满足Φ≥12mm，由于进气门座圈4抬高，使得水套6的高度可以适当增加，从而增加水套6的容积以及表面积，提高水套6的降温冷却能力。

进一步优化上述技术方案，进气道2的引流段201远离导流段202的一端为进气道2的进气口，进气口的中心至发动机缸盖1的底面3之间的距离为进气口的高度L，进气口的高度L、水套6的高度Φ以及发动机缸盖1的底板厚度K满足L-Φ-K≥35mm，通过上述设计可以保证进气道2满足使用要求及设计要求，并保证导流段202的长度，对进气起到良好的导流效果。

如图1所示，同时经过进气道喉口的轴线以及发动机缸盖1的排气道喉口的轴线的平面为竖向特征面，进气道2靠近排气道喉口的一侧的壁面为第一壁面，进气道2远离排气道喉口的一侧的壁面为第二壁面，第二壁面在导流段202内的部分与竖向特征面的交线为壁面特征线，壁面特征线为向远离第一壁面方向凹陷的曲线，由于进气门座圈4被抬高，使得进气道2远离排气道11一侧与发动机缸盖1底面之间的空间增加，有充分的空间布置水套6，因此，通过将第二壁面的壁面特征线设计为向远离第一壁面方向凹陷的曲线可以有效的提高进气道2性能，利用第二壁面在导流段202内的部分将进气气流甩向第一壁面在导流段202内的部分，从而保证进气角度，增强滚流。

如图1和图2所示，在本发明实施例中，进气道喉口的底孔靠近发动机缸盖1的排气道11的一侧7向发动机缸盖1的排气道11方向倾斜，即进气道喉口的底孔从靠近进气门座圈4的一端开始向发动机缸盖1的排气道11方向倾斜，这样可以避免进气道喉口的底孔靠近发动机缸盖1的排气道11的一侧7阻挡进气。

进一步优化上述技术方案，如图1所示，进气道喉口的底孔靠近发动机缸盖1的排气道11的一侧7与竖向特征面的交线为底孔特征线，底孔特征线与发动机缸盖1的底面3的夹角不大于导流段202的延伸方向与发动机缸盖1的底面3的夹角θ，这样通过使底孔特征线与进气方向平行或者使底孔特征线与进气方向之间的间隙沿进气方向渐扩，从而避免进气道喉口的底孔靠近发动机缸盖1的排气道11的一侧7阻挡进气。

为了更好地形成滚流，应当保证进气沿统一的方向进入燃烧室内，避免不同方向的进气相互作用影响滚流的形成，为达到这一目的，如图1和图2所示，在本发明实施例中，进气道喉口的底孔远离发动机缸盖1的排气道11的一侧8沿垂直于发动机缸盖1的底面3的方向向发动机缸盖1的底面3延伸，这样进气道喉口的底孔远离发动机缸盖1的排气道11的一侧8可以在进气门打开时，与进气门配合形成挡气结构，即进气门与进气道喉口的底孔远离发动机缸盖1的排气道11的一侧8之间没有间隙或者间隙极小，阻挡进气从进气道喉口的底孔远离发动机缸盖1的排气道11的一侧8进入气缸内，促使进气均从进气道喉口的底孔靠近发动机缸盖1的排气道11的一侧7流入气缸，以便形成滚流。

除了需要保证进气的顺畅外，还需要保证排气的顺畅，如图1和图2所示，发动机缸盖1的排气道喉口的底孔靠近进气道2的一侧9与发动机缸盖1的底面3的燃烧室表面12平滑过渡连接，避免形成尖角或凸起结构，发动机缸盖1的排气道喉口的底孔远离进气道2的一侧10沿着排气道喉口至发动机缸盖1的底面3的方向，向远离进气道2的方向倾斜，以保证排气门在打开时，其四周都能够进行排气，防止发动机缸盖1的排气道喉口的底孔对排气造成阻碍。

本发明实施例还提供了一种发动机，该发动机包括如上述实施例所述的发动机缸盖1，由于该发动机采用了上述实施例中的发动机缸盖1，因此该发动机的技术效果请参考上述实施例。

本说明书中各个实施例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部分互相参见即可。

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，而是要负荷与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种发动机缸盖，包括进气道以及设置于所述进气道的进气道喉口的进气门座圈，所述进气门座圈的底面平行于所述发动机缸盖的底面，其特征在于，所述进气门座圈的底面与所述发动机缸盖的底面之间的距离为所述进气门座圈的底面高度H，所述进气门座圈的底面高度H与所述发动机缸盖的底板厚度K满足0≤K-H≤5mm，以使所述进气道与所述进气道喉口连接的导流段的延伸方向，与所述发动机缸盖的底面的夹角θ满足30°≤θ≤45°，所述进气门座圈的底面高度高于所述发动机缸盖的排气道喉口的排气门座圈的底面高度；

同时经过所述进气道喉口的轴线以及所述发动机缸盖的排气道喉口的轴线的平面为竖向特征面，所述进气道喉口的底孔靠近所述发动机缸盖的排气道的一侧向所述发动机缸盖的排气道方向倾斜，所述进气道喉口的底孔靠近所述发动机缸盖的排气道的一侧与所述竖向特征面的交线为底孔特征线，所述底孔特征线与所述发动机缸盖的底面的夹角不大于所述导流段的延伸方向与所述发动机缸盖的底面的夹角θ。

2.根据权利要求1所述的发动机缸盖，其特征在于，所述发动机缸盖的底板厚度K满足10mm≤K≤15mm。

3.根据权利要求1所述的发动机缸盖，其特征在于，所述进气道靠近所述发动机缸盖的底面的一侧设置有水套，所述水套的顶部边界与底部边界之间的距离为所述水套的高度Φ，所述水套的高度Φ满足Φ≥12mm。

4.根据权利要求3所述的发动机缸盖，其特征在于，所述进气道包括连接于所述导流段远离所述进气道喉口的一端的引流段，所述引流段远离所述导流段的一端为所述进气道的进气口，所述进气口的中心至所述发动机缸盖的底面之间的距离为所述进气口的高度L，所述进气口的高度L、所述水套的高度Φ以及所述发动机缸盖的底板厚度K满足L-Φ-K≥35mm。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的发动机缸盖，其特征在于，所述进气道靠近所述排气道喉口的一侧的壁面为第一壁面，所述进气道远离所述排气道喉口的一侧的壁面为第二壁面，所述第二壁面在所述导流段内的部分与所述竖向特征面的交线为壁面特征线，所述壁面特征线为向远离所述第一壁面方向凹陷的曲线。

6.根据权利要求1-4任意一项所述的发动机缸盖，其特征在于，所述进气道喉口的底孔远离所述发动机缸盖的排气道的一侧沿垂直于所述发动机缸盖的底面的方向向所述发动机缸盖的底面延伸。

7.根据权利要求1所述的发动机缸盖，其特征在于，所述发动机缸盖的排气道喉口的底孔靠近所述进气道的一侧与所述发动机缸盖的底面的燃烧室表面平滑过渡连接，所述发动机缸盖的排气道喉口的底孔远离所述进气道的一侧沿着所述排气道喉口至所述发动机缸盖的底面的方向，向远离所述进气道的方向倾斜。

8.一种发动机，其特征在于，包括如权利要求1-7任意一项所述的发动机缸盖。