CN220036800U - 一种发动机缸盖以及气体发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种发动机缸盖以及气体发动机，该发动机缸盖包括进气道、进气喉口、排气喉口及进气门座圈，进气道远离发动机缸盖底面的壁面包括相对的第一壁面及第二壁面，进气道靠近进气喉口的一段为滚流导向气道，同时经过进气喉口和排气喉口轴线的平面为竖向特征面，第一壁面在滚流导向气道内的部分与竖向特征面的交线为第一壁面特征线，第一壁面特征线为倾斜且向远离第二壁面方向拱起的第一弧线；进气喉口的过渡锥面与第二壁面之间形成滚流尖角，第一壁面连接过渡锥面的端部的切线与过渡锥面所夹的锐角≤10°；上述发动机缸盖可以更好地在气缸内形成滚流，增加滚流强度，加强气缸内的气流混合能力与压缩期末混合气的湍动能，从而加速燃烧。

Description

一种发动机缸盖以及气体发动机

本申请要求于2022年10月14日提交中国专利局、申请号为202211259963.4、实用新型名称为“一种发动机缸盖以及气体发动机”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本实用新型涉及发动机技术领域，特别涉及一种发动机缸盖以及气体发动机。

背景技术

随着石油价格的提升以及对环境保护意识的加强，越来越多的天然气发动机开始投入使用。与柴油机燃烧需要涡流不同，气体发动机需要在进气的过程组织气流产生足够的滚流比，只有有效的产生滚流，才能达到优化燃烧的目的。

强滚流进气方式在汽油发动机上已经应用的相当普遍，其缸盖也大都采用蓬顶缸盖的形式。气体发动机与汽油发动机相比，有很多相似的地方，比如气流的运动形式都是滚流，缸盖都是蓬顶等。在汽油发动机的基础上，气体发动机又有很多不同点，主要体现在：

1、气体发动机转速低，如图1所示，气体发动机的气缸01的行程L与缸径B的比值大于1，是一个在竖直方向上细长的气缸；汽油发动机转速高，汽油发动机的气缸的行程L与缸径B的比值小于1，在竖直方向上是一个短粗的气缸，这使得气体发动机的进气方向不同于汽油发动机，需要在竖直方向上产生一个细长的滚流；

2、气体发动机为当量燃烧，汽油发动机多为稀薄燃烧，在相同的燃料下，汽油发动机可以进入足够多的空气，而气体发动机则只能进入与燃料相当的空气，这就使得气体发动机的进气量相对汽油发动机要少。

基于上述不同点，体现在进气上的差别就是：

1、气体发动机细长的气缸使得其气缸内的空气更多，同时形状的差异也使得气体的运动难度增加；

2、气体发动机的当量燃烧使得进气量有限，较少的进气量使得气流滚动的难度大大增加。

实用新型内容

本实用新型的第一个目的在于提供一种发动机缸盖，以使其进气道能够在气体发动机的气缸内形成滚流，加强气缸内的气流混合能力，加强混合气的湍动能，从而达到加速燃烧的目的。

本实用新型的第二个目的在于提供一种包括上述发动机缸盖的气体发动机。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种发动机缸盖，所述发动机缸盖包括进气道、进气喉口、排气喉口以及进气门座圈，所述进气道远离所述发动机缸盖的底面的一侧壁面为第一壁面，所述进气道内与所述第一壁面相对的另一侧壁面为第二壁面，所述进气道靠近所述进气喉口的一段为滚流导向气道，同时经过所述进气喉口的轴线和所述排气喉口的轴线的平面为竖向特征面，所述第一壁面在所述滚流导向气道内的部分与所述竖向特征面的交线为第一壁面特征线，所述第一壁面特征线为相对所述发动机缸盖的底面倾斜的第一弧线，所述第一弧线向远离所述第二壁面的方向拱起；

所述进气喉口在所述进气门座圈远离所述发动机缸盖的底面的一侧设置过渡锥面，所述过渡锥面与所述第二壁面连接形成滚流尖角，所述第一壁面和所述过渡锥面连接的端部的切线，与所述过渡锥面所夹的锐角小于或等于10°。

可选地，所述进气喉口在所述过渡锥面与所述进气门座圈之间还设置有过渡圆柱面。

可选地，所述过渡圆柱面的高度小于或等于1mm。

可选地，所述发动机缸盖设置有用于安装进气门的安装孔，所述安装孔与所述进气道连通，所述安装孔与所述进气道的连通口位于所述第一壁面，所述安装孔内设置用于与所述进气门滑动配合的导管，所述导管朝向所述进气喉口的一端与所述第一壁面齐平，或者，所述导管朝向所述进气喉口的一端置于所述安装孔内。

可选地，所述第二壁面在所述滚流导向气道内的部分与所述竖向特征面的交线为第二壁面特征线，所述第二壁面特征线为相对所述发动机缸盖的底面倾斜的第二弧线，所述第二弧线向远离所述第一壁面的方向拱起。

可选地，所述发动机缸盖设置有与所述进气道连通的进气口，所述进气口位于所述发动机缸盖的侧面或顶面或底面。

可选地，所述发动机缸盖设置至少两个所述进气道，且各个所述进气道分隔布置。

一种气体发动机，所述气体发动机包括如上任意一项所述的发动机缸盖。

可选地，所述气体发动机包括与所述发动机缸盖的进气道对应设置的气缸，所述气缸的行程L与所述气缸的缸径B的比值满足L：B≥1.2。

可选地，所述进气道的第一壁面特征线靠近所述发动机缸盖的底面的一端的切线与所述气缸的内壁的交点为进气撞缸点，所述进气撞缸点与所述气缸的顶部的距离为L’，所述进气撞缸点与所述气缸的顶部的距离L’以及所述气缸的行程L满足L’＝(0.2～0.25)×L。

由以上技术方案可以看出，本实用新型中公开了一种发动机缸盖，该发动机缸盖包括进气道、进气喉口、排气喉口以及进气门座圈，其中，进气道远离发动机缸盖的底面的一侧壁面为第一壁面，进气道内与第一壁面相对的另一侧壁面为第二壁面，进气道靠近进气喉口的一段为滚流导向气道，同时经过进气喉口的轴线和排气喉口的轴线的平面为竖向特征面，第一壁面在滚流导向气道内的部分与竖向特征面的交线为第一壁面特征线，第一壁面特征线为相对发动机缸盖的底面倾斜的第一弧线，第一弧线向远离第二壁面的方向拱起；进气喉口在进气门座圈远离发动机缸盖的底面的一侧设置过渡锥面，过渡锥面与第二壁面连接形成滚流尖角，第一壁面和过渡锥面连接的端部的切线，与过渡锥面所夹的锐角小于或等于10°。

上述发动机缸盖的进气道的第一壁面特征线为连续平滑的弧线，且该弧线相对发动机缸盖的底面倾斜设置并向远离第二壁面的方向拱起，可以引导进气气流形成俯冲进气，同时进气受滚流尖角的作用，可以将第二壁面一侧的进气推向第一壁面，减少第二壁面一侧的进气气流，除此之外第一壁面和过渡锥面连接的端部的切线，与过渡锥面所夹的锐角小于或等于10°，可以减少第一壁面一侧的进气阻力，这种结构可以更好地引导进气气流在气体发动机细长的气缸内形成滚流，增加滚流强度，加强气缸内的气流混合能力，加强压缩期末混合气的湍动能，从而达到加速燃烧的目的。

本实用新型还公开了一种气体发动机，该气体发动机包括上述发动机缸盖，由于该气体发动机采用了上述发动机缸盖，因此气体发动机理应具有与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实用新型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实用新型的一些实施例，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为发动机缸径行程示意图；

图2为本实用新型实施例提供的发动机缸盖的剖视图；

图3为本实用新型实施例提供的发动机缸盖在进气喉口处的局部放大示意图；

图4为本实用新型实施例提供的发动机缸盖与气缸配合示意图。

图1中：

01为气缸；

图2至图4中：

1为发动机缸盖；2为进气道；201为第一壁面；202为第二壁面；3为排气道；4为进气门座圈；5为进气门；6为导管；7为气缸；8为过渡锥面；9为过渡圆柱面。

具体实施方式

本实用新型的核心之一是提供一种发动机缸盖，该发动机缸盖的结构设计使其进气道能够在气体发动机的气缸内形成滚流，加强气缸内的气流混合能力，加强混合气的湍动能，从而达到加速燃烧的目的。

本实用新型的另一核心在于提供一种包括上述发动机缸盖的气体发动机。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图2和图3，图2为本实用新型实施例提供的发动机缸盖的剖视图，图3为本实用新型实施例提供的发动机缸盖在进气喉口处的局部放大示意图。

本实用新型实施例中公开了一种发动机缸盖1，该发动机缸盖1包括进气道2、排气道3、进气喉口、排气喉口以及进气门座圈4。

其中，进气喉口位于进气道2内，进气门座圈4设置于进气喉口内，排气喉口位于排气道3内，进气道2远离发动机缸盖1的底面的一侧壁面为第一壁面201，进气道2内与第一壁面201相对的另一侧壁面为第二壁面202。

进气道2靠近进气喉口的一段为滚流导向气道，同时经过进气喉口的轴线和排气喉口的轴线的平面为竖向特征面，第一壁面201在滚流导向气道内的部分与竖向特征面的交线为第一壁面特征线，第一壁面特征线为相对发动机缸盖1的底面倾斜的第一弧线，第一弧线向远离第二壁面202的方向拱起；进气喉口在进气门座圈4远离发动机缸盖1的底面的一侧设置过渡锥面8，过渡锥面8与第二壁面202连接形成滚流尖角，第一壁面201和过渡锥面8连接的端部的切线，与过渡锥面8所夹的锐角小于或等于10°。

可以看出，与现有技术相比，本实用新型实施例提供的发动机缸盖1的进气道2的第一壁面特征线为连续平滑的弧线，可以减少进气阻力，且该弧线相对发动机缸盖1的底面倾斜设置并向远离第二壁面202的方向拱起，可以使滚流导向气道形成俯冲向下的结构，可以引导进气气流形成俯冲进气；同时，进气受滚流尖角的作用，可以将第二壁面202一侧的进气推向第一壁面201，减少第二壁面202一侧的进气气流，除此之外，第一壁面201和过渡锥面8连接的端部的切线，与过渡锥面8所夹的锐角θ小于或等于10°，可以减少第一壁面201一侧的进气阻力，这种结构可以更好地引导进气气流在气体发动机细长的气缸7内形成滚流，增加滚流强度，加强气缸7内的气流混合能力，加强压缩期末混合气的湍动能，从而达到加速燃烧的目的。

作为优选的方案，在本实用新型实施例中，进气喉口在过渡锥面8与进气门座圈4之间还设置有过渡圆柱面9，该过渡圆柱面9的高度h小于或等于1mm，通过使过渡圆柱面9的高度尽量的小，有利于使第一壁面201和过渡锥面8连接的端部的切线，与过渡锥面8所夹的锐角尽量变小，从而减小对进气气流的阻力。

作为优选的方案，在本实用新型实施例中，如图2所示，发动机缸盖1设置有用于安装进气门5的安装孔，安装孔与进气道2连通，避免在安装孔与进气道2的连通位置形成台阶结构，保证第一壁面201的平滑，安装孔与进气道2的连通口位于第一壁面201，安装孔内设置用于与进气门5滑动配合的导管6，导管6朝向进气喉口的一端与第一壁面201齐平，或者，导管6朝向进气喉口的一端置于安装孔内，从而避免在进气道2内形成突出部，防止对于进气气流的阻力增加。

如图2所示，在本实用新型实施例中，上述第二壁面202在滚流导向气道内的部分与竖向特征面的交线为第二壁面特征线，第二壁面特征线为相对发动机缸盖1的底面倾斜的第二弧线，第二弧线向远离第一壁面201的方向拱起，通过使第二壁面202的第二壁面特征线为倾斜且向远离第一壁面201的方向拱起的第二弧线，配合滚流尖角能够使第二壁面202一侧的进气气流更好地向第一壁面201一侧靠拢，使进气气流尽可能从第一壁面201一侧进入发动机的气缸7。

发动机缸盖1设置有与进气道2连通的进气口，进气口位于发动机缸盖1的侧面或顶面或底面，在本实用新型实施例中，如图2所示，进气道2的进气口设置于发动机缸盖1的侧面。

如图4所示，在本实用新型实施例中，上述发动机缸盖1设置至少两个进气道2，且各个进气道2分隔布置，即每个进气道2都为独立设置的滚流进气道。

本实用新型实施例还提供了一种气体发动机，该气体发动机包括如上述实施例所述的发动机缸盖1，由于该气体发动机采用了上述发动机缸盖1，因此该气体发动机的技术效果请参考上述实施例。

如图2所示，在本实用新型实施例中，上述气体发动机包括与发动机缸盖1的进气道2对应设置的气缸7，气缸7的行程L与气缸7的缸径B的比值满足L：B≥1.2，从上述气缸7的行程L与气缸7的缸径B的比值可以看出，本实用新型实施例中的气缸7为较细长的结构，通过配合上述的发动机缸盖1的进气道2，可以使该种类型的气缸7也能够有效的形成竖直方向上较为细长的滚流，从而满足气体发动机的要求。

进一步优化上述技术方案，如图2所示，在本实用新型实施例中，上述进气道2的第一壁面特征线靠近发动机缸盖1的底面的一端的切线与气缸7的内壁的交点为进气撞缸点，进气撞缸点与气缸7的顶部的距离为L’，进气撞缸点与气缸7的顶部的距离L’以及气缸7的行程L满足L’＝(0.2～0.25)×L，即L’为L的0.2倍～0.25倍。

本领域技术人员可以了解的是，气体发动机为当量燃烧，汽油发动机多为稀薄燃烧，在相同的燃料下，汽油发动机可以进入足够多的空气，而气体发动机则只能进入与燃料相当的空气，这就使得气体发动机的进气量相对汽油发动机要少，较少的进气量增加了形成滚流的难度，为此，在本实用新型实施例中，进气道2采用沿第二壁面202至第一壁面201方向渐缩，即进气道2的横截面上，第二壁面202一侧的尺寸大于第一壁面201一侧的尺寸，且进气道2的横截面积沿进气方向渐缩的结构，这样可以使靠近第一壁面201的进气气流在流入过程中不断加速，通过调整进气道2第一壁面201与第二壁面202的尺寸，可以达到调节流速，平滑气流，减小流动损失的目的；同时，缩口的进气道2可以提高进气速度，滚流导向气道倾斜布置可以使气流向下旋转，从而使得该发动机缸盖1的进气道2能够匹配细长气缸7及当量燃烧的特点，进而将气流定向、高速地送至气缸7中，加强气缸7内的气流混合能力，加强混合气的湍动能，从而达到加速燃烧的目的。

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。

应当理解，本申请中如若使用了“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”，仅是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换该词语。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

其中，在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，A/B可以表示A或B；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，在本申请实施例的描述中，“多个”是指两个或多于两个。

以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

本申请中如若使用了流程图，则该流程图是用来说明根据本申请的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。

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实用新型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实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种发动机缸盖，所述发动机缸盖包括进气道、进气喉口、排气喉口以及进气门座圈，其特征在于，所述进气道远离所述发动机缸盖的底面的一侧壁面为第一壁面，所述进气道内与所述第一壁面相对的另一侧壁面为第二壁面，所述进气道靠近所述进气喉口的一段为滚流导向气道，同时经过所述进气喉口的轴线和所述排气喉口的轴线的平面为竖向特征面，所述第一壁面在所述滚流导向气道内的部分与所述竖向特征面的交线为第一壁面特征线，所述第一壁面特征线为相对所述发动机缸盖的底面倾斜的第一弧线，所述第一弧线向远离所述第二壁面的方向拱起；

所述进气喉口在所述进气门座圈远离所述发动机缸盖的底面的一侧设置过渡锥面，所述过渡锥面与所述第二壁面连接形成滚流尖角，所述第一壁面和所述过渡锥面连接的端部的切线，与所述过渡锥面所夹的锐角小于或等于10°。

2.根据权利要求1所述的发动机缸盖，其特征在于，所述进气喉口在所述过渡锥面与所述进气门座圈之间还设置有过渡圆柱面。

3.根据权利要求2所述的发动机缸盖，其特征在于，所述过渡圆柱面的高度小于或等于1mm。

4.根据权利要求1所述的发动机缸盖，其特征在于，所述发动机缸盖设置有用于安装进气门的安装孔，所述安装孔与所述进气道连通，所述安装孔与所述进气道的连通口位于所述第一壁面，所述安装孔内设置用于与所述进气门滑动配合的导管，所述导管朝向所述进气喉口的一端与所述第一壁面齐平，或者，所述导管朝向所述进气喉口的一端置于所述安装孔内。

5.根据权利要求1所述的发动机缸盖，其特征在于，所述第二壁面在所述滚流导向气道内的部分与所述竖向特征面的交线为第二壁面特征线，所述第二壁面特征线为相对所述发动机缸盖的底面倾斜的第二弧线，所述第二弧线向远离所述第一壁面的方向拱起。

6.根据权利要求1所述的发动机缸盖，其特征在于，所述发动机缸盖设置有与所述进气道连通的进气口，所述进气口位于所述发动机缸盖的侧面或顶面或底面。

7.根据权利要求1所述的发动机缸盖，其特征在于，所述发动机缸盖设置至少两个所述进气道，且各个所述进气道分隔布置。

8.一种气体发动机，其特征在于，所述气体发动机包括如权利要求1-7任意一项所述的发动机缸盖。

9.根据权利要求8所述的气体发动机，其特征在于，所述气体发动机包括与所述发动机缸盖的进气道对应设置的气缸，所述气缸的行程L与所述气缸的缸径B的比值满足L：B≥1.2。

10.根据权利要求9所述的气体发动机，其特征在于，所述进气道的第一壁面特征线靠近所述发动机缸盖的底面的一端的切线与所述气缸的内壁的交点为进气撞缸点，所述进气撞缸点与所述气缸的顶部的距离为L’，所述进气撞缸点与所述气缸的顶部的距离L’以及所述气缸的行程L满足L’＝(0.2～0.25)×L。