发动机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车领域，尤其是涉及一种发动机。
【背景技术】
[0002]发动机的机体组包括气缸盖、气缸盖衬垫、气缸体和油底壳。气缸体内形成有多个气缸，活塞可以在气缸内作往复直线运动。传统汽油发动机热效率差，不如柴油发动机燃烧效率高，而柴油发动机排放较高，特别对于低温起动时，有害气体排放成倍增加，且存在低温起动困难的问题。
【发明内容】
[0003]本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种发动机，特别是一种双燃料发动机，该发动机具有适宜的压缩比和涡流比，燃烧效率高、动力性强且燃油经济性好。
[0004]根据本发明实施例的发动机，包括:曲柄连杆机构，所述曲柄连杆机构包括机体组、活塞连杆组以及曲轴飞轮组，所述机体组的气缸体内具有至少一个气缸，所述机体组的气缸盖内形成有与每个所述气缸对应的进气道和排气道；火花塞，每个所述气缸对应设置至少一个所述火花塞；柴油喷油器，每个所述气缸对应设置至少一个所述柴油喷油器；用于喷射汽油燃料的汽油喷油器；以及配气机构，所述配气机构包括对应每个所述气缸的进气门和排气门，所述进气门和所述排气门中的每一个均用于打开或关闭对应的燃烧室，其中所述燃烧室的涡流比在1-6之间，压缩比在13-17之间。
[0005]根据本发明实施例的发动机，通过合理地控制压缩比和涡流比，从而能够获得较佳的燃烧效果，利于提高发动机的燃烧效率、动力输出性能和燃油经济性。
[0006]另外，根据本发明实施例的发动机，还可以具有如下附加技术特征:
[0007]根据本发明的一些实施例，所述燃烧室内的涡流比为1.5-5之间。
[0008]根据本发明的一些实施例，所述压缩比为14.8-15.5。
[0009]根据本发明的一些实施例，所述火花塞位于对应气缸的排气侧，所述火花塞的第一端伸入到对应的气缸内且第二端穿过该气缸对应的排气道并向外延伸，所述火花塞的中心线与对应气缸的中心线的夹角在20° -30°之间。
[0010]根据本发明的一些实施例，所述进气门的中心线与通过所述发动机的纵向中心线的竖直平面的夹角在0° -6°之间，所述排气门的中心线与所述竖直平面的夹角在0° -6°之间；以及所述进气门的中心线与所述排气门的中心线之间的夹角在10°内。
[0011 ] 根据本发明的一些实施例，所述柴油喷油器的中心线与对应的气缸的中心线重合，所述柴油喷油器的喷雾锥角在70° -85°之间。
[0012]根据本发明的一些实施例，所述气缸盖的底面为平面，所述活塞的顶面上形成有凹坑，所述凹坑为回转体形状，所述回转体具有缩口结构，其中所述活塞的口径比保持在0.7-0.8之间，所述活塞的缩口比保持在0.8-0.9之间。
[0013]根据本发明的一些实施例，所述回转体的回转母线包括用于形成所述凹坑的侧壁的侧壁曲线段以及用于形成所述凹坑的底壁的底壁混合线段，所述侧壁曲线段包括依次相连的侧壁过渡段、侧壁缩口段和侧壁圆弧段，所述底壁混合线段包括依次相连的底壁第一直线段、底壁第一圆弧段、底壁第二直线段、底壁第二圆弧段和底壁第三直线段。
[0014]根据本发明的一些实施例,所述侧壁过渡段的曲率半径为18_22mm，所述侧壁缩口段的曲率半径在1.5-2mm,所述侧壁圆弧段的曲率半径在3.5-4.5mm之间,所述底壁第一圆弧段的曲率半径为11_15_，所述底壁第二圆弧段的曲率半径为23-27_ ;以及所述底壁第一直线段和所述底壁第三直线段分别与所述气缸盖的底面平行，所述底壁第二直线段相对所述气缸盖的底面倾斜设置，其中所述底壁第一直线段的长度为3.5-4.5mm，所述底壁第二直线段与所述气缸盖的底面的夹角在20° -24°，所述底壁第三直线段在所述活塞处在上止点时与所述气缸盖的底面的距离为2.5-3.5_。
[0015]根据本发明的一些实施例，所述活塞的顶面与所述活塞的侧壁之间通过倒角过渡，所述倒角的长度为0.5-2mm，所述活塞的压缩余隙为1-2.5mm。
【附图说明】
[0016]图1是根据本发明实施例的机体组的气缸体的俯视图；
[0017]图2是根据本发明实施例的机体组的气缸体的主视图；
[0018]图3是图1中所示的气缸体的简化示意图；
[0019]图4是气缸截面的示意图；
[0020]图5是螺纹紧固件的分布示意图；
[0021]图6是水套深度与活塞在上、下止点时一环行程的比值与气缸壁所受压力的曲线关系图；
[0022]图7是根据本发明实施例的气缸盖的示意图；
[0023]图8是进气道和排气道的示意图；
[0024]图9是进气门和排气门的不意图；
[0025]图10是火花塞的设置位置示意图；
[0026]图11活塞与气缸盖的局部示意图；
[0027]图12是活塞的局部之意图；
[0028]图13是凹坑的任意一个通过回转轴线的竖直截面的示意图；
[0029]图14是活塞的立体图；
[0030]图15是发动机的立体图；
[0031]图16-图18是根据本发明实施例的发动机采用不同压缩比的对比图；
[0032]图19-图20是根据本发明实施例的发动机在两个工况下，采用不同喷射锥角的对比图；
[0033]图21-图22是根据本发明实施例的发动机的活塞与传统活塞的HC、N0x排放的对比图；
[0034]图23是根据本发明实施例的发动机燃烧室的涡流比示意图。
【具体实施方式】
[0035]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0036]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系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。
[0037]此外，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。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0038]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0039]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0040]下面参考图1-图23详细描述根据本发明实施例的发动机1000,发动机1000的特点是液体或气体燃料和空气混合后直接输入机器内部燃烧而产生能量，然后再转变成机械能。对于车辆而言，其发动机1000 —般可采用四冲程形式，发动机1000 —般可以包括配气机构、曲柄连杆机构、供给系统、点火系统、冷却系统和润滑系统等。
[0041]其中，曲柄连杆机构的功用是把燃气作用在活塞109上的力转变为曲轴的转矩，以向工作机械输出机械能。一般地，曲柄连杆机构主要包括活塞连杆组、曲轴飞轮组以及机体组。
[0042]活塞连杆组将活塞109的往复运动转变为曲轴的旋转运动，同时将作用于活塞109上的力转变为曲轴对外输出的转矩，从而驱动车辆的车轮转动。一般地，活塞连杆组包括活塞109、活塞环(包括第一活塞环114)、活塞销和连杆等，活塞销用于连接活塞与连杆。曲轴飞轮组主要由曲轴与飞轮构成。
[0043]机体组是发动机的支架，是活塞连杆组、曲轴飞轮组、配气机构和发动机1000各系统主要零件的装配基体。机体组主要包括气缸盖101、气缸盖衬垫、气缸体201和油底壳301 (如图15所示)，气缸盖101设在气缸体201的顶面，气缸盖衬垫夹设在气缸盖101的底面Ml (底面Ml如图9所示)与气缸体201的顶面之间，用于密封气缸盖101与气缸体201之间的缝隙，油底壳301设置在气缸体201的底部。在本发明的描述中，发动机1000(或机体组)的纵向指的是发动机1000的长度方向，发动机1000 (或机体组)的横向指的是发动机1000的厚度(宽度)方向，发动机1000(或机体组)的高度方向指的是平行于气缸203的中心线的方向。
[0044]如图1且结合图11所示，气缸体201具有至少一个气缸203，气缸203是为活塞109在其中运动进行导向的圆柱形空腔，气缸203 —般形成在气缸体201的上半部，而气缸体201的下半部一般可以是曲轴箱，但不限于此。对于直列发动机1000而言，如图1所示，其多个气缸203是沿发动机1000的纵向中心线200并置的(纵向中心线200如图3和图4所示)，即多个气缸203沿发动机1000的纵向排列成一条直线。对于V形发动机1000而言，其一般分为两组气缸203，该两组气缸203之间的夹角一般在30° -60°之间，但不限于此。
[0045]如图7和图8所示，气缸盖101内形成有与每个气缸203对应的进气道103和排气道104，进气道103用于向燃烧室输送油气混合物(或者空气)，排气道104用于排出废气。一般地，可以采用两进两出气道形式，即进气道103和排气道104均为两个，但不限于此，例如还可以采用三进两出或一进一出，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据实际需要以及气缸盖101的内部构造而适应性设定。
[0046]配气机构设置在气缸盖101上，配气机构的作用是按照发动机1000每一气缸203内进行的工作循环和点火次序的要求，定时开启和关闭进气门108以及排气门110，使新鲜冲量(例如油气混合物或空气)及时进去气缸203内，而废气及时从气缸203排出。
[0047]配气机构主要包括气门组和气门传动组零件，气门组一般包括进气侧气门(简称进气门108)以及排气侧气门(简称排气门110)，进气门108和排气门110可以分别通过单独的凸轮轴驱动其定时打开、关闭。凸轮轴可以与发动机1000的曲轴联动，凸轮轴与发动机1000之间可以采用齿轮传动、链传动或带传动等多种方式。
[0048]其中，对于四冲程发动机1000而言，每个气缸203至少对应一个进气门108和一个排气门110，一般地，进气门108的数量与进气道103的数量是相同的，排气门110的数量与排气道104的数量是相同的。例如，可以采用两进两出四气门结构，或者三进两出五气门结构，当然也可以采用一进一出两气门结构。每个燃烧室内的进气门108和排气门110通过对应凸轮轴的驱动从而按照一定规律循环打开，从而及时地向燃烧室内补入油气混合物(或新鲜空气)，并在燃烧作功后及时将废气排出。
[0049]火花塞105的功用是将点火线圈产生的高压电引入燃烧室，并在两个电极之间产生电火花，从而点燃可燃混合气，火花塞105主要可以由中心电极、侧电极、壳体和绝缘体等组成。在本发明的一些实施例中，每个气缸203都对应设置至少一个火花塞105，该火花塞105可以采用螺纹连接的方式固定在气缸盖101的相应位置处。