[发明专利]汽油机复合球形燃烧室缸头及其汽油机

说明书

技术领域

本发明涉及一种动力机部件及其应用，特别涉及一种汽油机部件及其应用。

背景技术

汽油机是用汽油作燃料的一种动力机械。由气缸、曲柄连杆机构、配气系统、供油系统、润滑系统和点火系统等部分组成；气缸头设置有进气通道和排气通道，并与气缸共同组成燃烧室面，因而，属于汽油机较为重要的部件。汽油作为燃料与空气的混合物在燃烧室内燃烧，产生大量的热量，用于作为驱动能量。燃烧室的参数是保证汽油机高效运行的必要条件。

现有技术中，缸头的燃烧室面普遍采用楔形结构，具有较大的面容同比，但是该结构有利于其它附属结构的安装，比如气门组件；如果改变燃烧室面结构，则会影响进、排气门组件的布置。现有的进、排气门组件结构不能适用于不同结构燃烧室的安装，否则会出现关闭不严、不准和动作不顺畅的问题，影响汽油机的正常运行。为解决以上问题，出现了一种球形燃烧室结构，具有较小的面容比，对汽油机的性能具有较好的影响；然而，球形燃烧室由于表面平滑，不利于燃烧气的混合，并且为了适应气门的安装会在燃烧室面出现形状突变，影响混合、进气和排气，从而使球形燃烧室的优势得不到充分发挥。

因此，需要对汽油机缸头的燃烧室进行改进，具有更小面容比的燃烧室结构，提高汽油机的运行效率，节约燃料，降低排放。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种汽油机复合球形燃烧室缸头及其汽油机，采用面容比较小的燃烧室结构，提高汽油机的运行效率，节约燃料，降低排放。

本发明的汽油机复合球形燃烧室缸头，包括缸头本体和设置于缸头本体的进气通道、排气通道及火花塞安装孔，缸头本体外表面设有散热片，缸头本体内侧形成燃烧室面，所述燃烧室面为复合球面结构，由底部到顶部依次为球面I、平滑曲面和球面II，所述球面II的半径大于球面I的半径；球面I和球面II之间通过平滑曲面平滑过渡。

进一步，所述平滑曲面为双曲面或抛物面，所述球面I、平滑曲面和球面II所占燃烧室面比例按宽度为3∶1∶2；为最佳比例，该比例的燃烧室面的汽油机动力试验效率最高，排放最低，降低燃油消耗超过5％，汽油机功率提升比现有的的单一球面燃烧室超过200W。

进一步，所述缸头本体上与进气通道对应设有进气门，与排气通道对应设有排气门，所述进气门由底部至顶部向进气通道侧倾斜，排气门由底部至顶部向排气通道侧倾斜；由于气门斜置，可以使进排气通道中间的鼻梁区更宽，利于冷却，增加抗变形能力，配合以完全畅通的冷却风道II，极大的提高了鼻梁区的冷却效果，减小了缸头在高温下的变形，提高了可靠性；同时适应于复合球面燃烧室，进排气门与进排气气道之间的夹角比现有结构燃烧室面小，便于组织进气，提高进气效率，便于在气缸内组织进气滚流和进气涡流，增加缸内气流扰动，加快燃烧；减小进排气的阻力，使进排气更顺畅，利于提高汽油机功率，利于提高功率，降低燃油消耗，降低尾气排放，保护环境。

进一步，所述进气门的座圈内侧端部和排气门的座圈内侧端部与燃烧室面相适形；适形即适应形状，气门的座圈内侧端部和排气门的座圈内侧端部的端面形状与燃烧室面形状相适应，消除台阶，减小对进气和排气的干扰，降低阻力，消除死角和形状突变，保证混合气体的充分燃烧，提高汽油机效率。

进一步，所述进气通道轴线和排气通道轴线共面；所述燃烧室面位于进气门和排气门之间形成鼻梁区，所述鼻梁区位于燃烧室面的宽度大于8mm；适当增加鼻梁区厚度，增加其抵抗热变形量的能力，有效改善气门密封性能，能有效避免气门出现漏气现象；同时，避免进排气之间出现的瞬间干扰，保证充分燃烧，提高汽油机动力；进气通道轴线和排气通道轴线处于同一平面，利于气门以及摇臂的布置。

进一步，所述进气门的座圈外圆和排气门的座圈外圆与燃烧室面底部边缘相切；增大进气门和排气门之间的距离，并且均与进排气流线相适应，使进排气互不干扰，保证汽油机的动力性和经济性。

进一步，所述进气门和排气门分别设有摇臂，所述缸头本体上与摇臂对应设置有摇臂座，所述摇臂固定设置有摇臂轴，所述摇臂轴以可绕自身轴线转动的方式单自由度设置于摇臂座，两个摇臂轴沿径向向内相对于缸头本体安装面向顶部倾斜设置，所述摇臂轴的倾斜角度与进气门和排气门的倾斜角度对应相同；所述摇臂形成以摇臂轴为支点的杠杆结构；倾斜设置的摇臂轴能够适应于斜置气门结构且适应于复合球面燃烧室的几何形状，利于保证摇臂带动气门动作的协调性和密封性，固定式摇臂在运行过程中，其各个方向的窜动或晃动量小，能有效的降低摇臂的故障率，降低维护成本；适应于进排气的位置来合理布置摇臂，还利于保证气门正时，保证配气相位，从而提高性能和降低排放。