WO2020140484A1 - 一种新型天然气发动机气缸盖 - Google Patents

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cylinder head
plug mounting
natural gas
mounting hole
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张雷
罗威
石峰
李壮
朱赞
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广西玉柴机器股份有限公司
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24—Cylinder heads
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24—Cylinder heads
    • F02F1/242—Arrangement of spark plugs or injectors

Definitions

  • Chinese patent CN103573459A discloses a natural gas engine cylinder head , Including: intake and exhaust passages, which are located in the middle of the cavity and communicate with the combustion chamber through the valve; valve seat ring holes, which are located between the intake and exhaust passages and the combustion chamber, are used to install the valve seat ring And forming a sealing band for the valve head; shallow disc combustion chamber, which is an inverted disc shape, the outer edge of the shallow disc combustion chamber and the piston bowl combustion chamber are adapted, and the two form an apple-type combustion chamber; The spark plug mounting hole is located between the location of the intake and exhaust passages and intersects with the shallow disc combustion chamber.
  • the spark plug mounting hole is a stepped hole structure, and the wall thickness of the water channel in each segment of the spark plug mounting hole to the cylinder head is the same.
  • the wall thickness of the spark plug installation sheath is uniform, which avoids local heat accumulation caused by uneven wall thickness, and the cooling effect of the spark plug installation thread part is better, and the problem of high temperature thread seizure is avoided.
  • the spark plug mounting holes are arranged in a vertical direction; the structure is simple, the processing is convenient, and it is favorable for the arrangement of the water channels on the left and right sides.
  • the arc-shaped rotary cavity is conducive to the improvement of the fluidity of the mixed gas of air and natural gas around the spark plug, the mixing effect is better, the squeeze flow ratio is reduced, the residual exhaust gas around the spark plug is reduced, which is beneficial to diffusion combustion and gas consumption; gas mobility Increase and then reduce the temperature of the firepower surface to avoid the risk of cracking of the bottom plate of the cylinder head.
  • the transition plane is used to connect the inside of the arc-shaped rotary cavity, the structure is simple, and the manufacturability is good.
  • FIG. 4 is a schematic structural diagram of a cylinder head, a piston, and a cylinder in a mated state according to another embodiment of the present invention.
  • a new type natural gas engine cylinder head 1 includes a cylinder head 1 and a spark plug mounting jacket 2 integrally formed with the cylinder head 1.
  • the spark plug mounting jacket 2 is provided with a spark plug mounting hole 3 for mounting the spark plug 5 ,
  • the bottom surface of the cylinder head 1 is provided with an arc-shaped slewing cavity 101, and the inner side of the arc-shaped slewing cavity 101 is connected by a transition plane 102;
  • the spark plug mounting hole 3 is a stepped hole structure, each of the spark plug mounting holes 3
  • the wall thickness of the water channel 4 from one segment to the cylinder head 1 is the same; the spark plug mounting hole 3 is provided at the center of the transition plane 102;

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

一种新型天然气发动机气缸盖，包括气缸盖（1），和气缸盖（1）一体成型的火花塞安装护套（2），火花塞安装护套（2）内设置用于安装火花塞（5）的火花塞安装孔（3），气缸盖（1）底面向上设置有弧形回转腔（101），弧形回转腔（101）的内侧采用过渡平面（102）连接；火花塞安装孔（3）为阶梯孔结构，火花塞安装孔（3）的每一个节段到气缸盖（1）内的水道（4）的壁厚均相同。该结构有利于火花塞（5）周围空气与天然气的混合气体流动性提高，减少火花塞（5）周围的残余废气，利于扩散燃烧，减少气耗；气缸盖底板气体流动增强降低了火力面的温度，避免气缸盖底板开裂风险。火花塞安装护套（2）壁厚均匀，避免了壁厚不均引起的局部热量聚集，火花塞安装螺纹部位冷却效果更佳，避免了高温螺纹咬死问题。

Description

一种新型天然气发动机气缸盖 技术领域
本发明属于天然气发动机技术领域，具体是一种新型天然气发动机气缸盖。
背景技术
传统的天然气发动机采用较低的压缩比，因此需要设计比较大体积的燃烧室来实现小压缩比，通常把燃烧室的一部分布置在气缸盖底部，如中国专利CN103573459A公开了一种天然气发动机气缸盖，包括：进、排气道，其设于腔体中部并通过气门分别与燃烧室相连通；气门座圈孔，其分别位于进、排气道与燃烧室之间，用于安装气门座圈并形成针对气门头部的密封带；浅盘式燃烧室，其为倒扣盘状，浅盘式燃烧室与活塞碗状燃烧室的外沿尺寸相适配且两者组成苹果式燃烧室；火花塞安装孔，其位于进、排气道所在位置之间并与浅盘式燃烧室相贯通。该结构通过气缸盖底部的浅盘式燃烧室的结构设计，既可提高气缸盖的散热性能，又可有效提高活塞的可靠性。但该结构仍存在一些问题，天然气发动机采用与汽油机相同的点燃方式，爆发压力较低，但热负荷增加，气缸盖底部的浅盆型燃烧室顶面比较平，没有形成气体流动，不利于混合气的充分混合，燃烧效率不高，气耗较高，不利于气缸盖火力面的散热；气缸盖底板的气流运动较弱，容易积聚热量，气缸盖底板开裂风险较大。
此外，火花塞的安装也是一个难题，现有技术中已有采用一体铸造火花塞护套的结构，如中国专利CN207018099U，公开了一种天然气发动机用上凸弧形底板气缸盖，火花塞套的壁厚为3mm～5.5mm火花塞套与气缸盖一体铸造。但该结构仍存在不足，该结构火花塞套的壁厚不均匀，火花塞套内侧面到冷却水道的距离长短不一，火花塞螺纹部位太厚，容易产生热量聚集，冷却效果差，易造成火花塞螺纹咬死，难以拆除更换火花塞。
发明内容
本发明提供一种新型天然气发动机气缸盖，提高气缸盖底部的燃烧室的气体流动进而提高燃烧效率同时避免气缸盖底板开裂风险；提高火花塞螺纹部位及其他部位的冷却效果，避免了火花塞安装螺纹容易受热咬死的问题。
本发明的技术方案如下：一种新型天然气发动机气缸盖，包括气缸盖，和气缸盖一体成型的火花塞安装护套，火花塞安装护套内设置用于安装火花塞的火花塞安装孔，所述气缸盖底面向上设置有弧形回转腔，所述弧形回转腔的内侧采用过渡平面连接；所述弧形回转腔有利于火花塞周围空气与天然气的混合气体流动性提高，减少火花塞周围的残余废气，利于扩散燃烧，减少气耗；气缸盖的底板处的气体流动增强，降低缸盖底板的火力面的温度，避免气缸盖底板开裂风险。
所述火花塞安装孔为阶梯孔结构，所述火花塞安装孔的每一个节段到气缸盖内的水道的壁厚均相同。火花塞安装护套壁厚均匀，避免了壁厚不均引起的局部热量聚集，火花塞安装螺纹部位冷却效果更佳，避免了高温螺纹咬死问题。
优选的，所述火花塞安装孔设置在所述过渡平面中心位置，有利于减少火花塞周围的残余废气，点火效果更好。
优选的，所述火花塞安装孔由下到上依次包括：与火花塞螺纹连接的第一节段，与火花塞拧紧螺母配合的第二节段，与所述点火线圈配合的第三节段；火花塞的每一个关键部位都能得到较好的冷却，保证了火花塞的工作稳定性和耐久性。
优选的，所述火花塞安装孔采用垂直方向设置；结构简单，加工方便，有利于左右两侧的水道的布置。
优选的，所述弧形回转腔沿所述火花塞安装孔的轴线对称设置，同时所述 弧形回转腔也沿活塞的轴线对称设置，便于加工，有利于与活塞顶部的凹陷部形成配合，增强气流运动，提高混合和燃烧效率。
本发明的有益效果：
1、所述弧形回转腔有利于火花塞周围空气与天然气的混合气体流动性提高，混合效果更好，提高挤流比，减少火花塞周围的残余废气，利于扩散燃烧，减少气耗；气体流动性增强进而降低火力面的温度，避免气缸盖底板开裂风险。采用过渡平面连接所述弧形回转腔的内侧，结构简单，工艺性好。
2、火花塞安装护套壁厚均匀，避免了壁厚不均引起的局部热量聚集，火花塞安装螺纹部位冷却效果更佳，避免了高温螺纹咬死问题；采用火花塞安装护套和气缸盖一体成型结构，减少了加工工序，降低了成本，不会因受到冷热冲击产生变形而与气缸盖之间出现连接间隙，密封可靠性不受影响，避免了采用火花塞衬套的冷却液渗漏问题。
附图说明
图1是本发明所述的一种新型天然气发动机气缸盖的结构示意图。
图2是本发明所述的一种新型天然气发动机气缸盖安装火花塞后的结构示意图。
图3是本发明所述的一种新型天然气发动机气缸盖、活塞和气缸在配合状态下的结构示意图。
图4是本发明的另一实施方式的气缸盖、活塞和气缸在配合状态下的结构示意图。
图中：1、气缸盖；101、弧形回转腔；102、过度平面；2、火花塞安装护套；3、火花塞安装孔；301、第一节段；302、第二节段；303、第三节段；4、水道；5、火花塞；6、活塞；601、凹陷部；7、气缸。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明：
如图1所示，一种新型天然气发动机气缸盖1，包括气缸盖1，和气缸盖1一体成型的火花塞安装护套2，火花塞安装护套2内设置用于安装火花塞5的火花塞安装孔3，所述气缸盖1底面向上设置有弧形回转腔101，所述弧形回转腔101的内侧采用过渡平面102连接；所述火花塞安装孔3为阶梯孔结构，所述火花塞安装孔3的每一个节段到气缸盖1内的水道4的壁厚均相同；所述火花塞安装孔3设置在所述过渡平面102中心位置；
如图2所示，火花塞5安装在火花塞安装护套2完成后，所述火花塞安装孔3由下到上依次包括：与火花塞螺纹连接的第一节段301，与火花塞拧紧螺母配合的第二节段302，与所述点火线圈配合的第三节段303；第一节段301、第二节段302和第三节段303到水道的壁厚相同，保证了火花塞螺纹、火花塞拧紧螺母和点火线圈的冷却效果；所述火花塞安装孔3采用垂直方向设置；所述弧形回转腔101沿所述火花塞安装孔3的轴线对称设置，同时所述弧形回转腔101也沿活塞6的轴线对称设置。
图3是气缸盖1、活塞6和气缸7配合结构示意图，活塞6向下设置有凹陷部601，所述凹坑3为哑铃型回转结构，与气缸盖1底部的弧形回转腔101和过渡平面102相配合，天然气和空气的混合物可在活塞内更好的流动进行充分混合，有利于发动机的燃烧。
如图4所示，在本发明的另一实施方式中，本实施方式与上述实施方式不同之处在于：所述凹陷部601的形状为圆柱形，凹陷部601的底部开设有圆形倒角，在活塞6上加工圆柱形凹陷结构成本更低，工艺性更好，有利于降低成本。

Claims (5)

  1. 一种新型天然气发动机气缸盖，包括气缸盖(1)，和气缸盖(1)一体成型的火花塞安装护套(2)，火花塞安装护套(2)内设置用于安装火花塞(5)的火花塞安装孔(3)，其特征在于：所述气缸盖(1)底面向上设置有弧形回转腔(101)，所述弧形回转腔(101)的内侧采用过渡平面(102)连接；所述火花塞安装孔(3)为阶梯孔结构，所述火花塞安装孔(3)的每一个节段到气缸盖(1)内的水道(4)的壁厚均相同。
  2. 根据权利要求1所述一种新型天然气发动机气缸盖，其特征在于：所述火花塞安装孔(3)设置在所述过渡平面(102)中心位置。
  3. 根据权利要求1或2所述的一种新型天然气发动机气缸盖，其特征在于：所述火花塞安装孔(3)由下到上依次包括：与火花塞螺纹连接的第一节段(301)，与火花塞拧紧螺母配合的第二节段(302)，与所述点火线圈配合的第三节段(303)。
  4. 根据权利要求1或2所述的一种新型天然气发动机气缸盖，其特征在于：所述火花塞安装孔(3)采用垂直方向设置。
  5. 根据权利要求4所述的一种新型天然气发动机气缸盖，其特征在于：所述弧形回转腔(101)沿所述火花塞安装孔(3)的轴线对称设置。
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