专利名称：汽油机斜置气门缸头及其汽油机的制作方法
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；气缸头设置有中有进气道和排气道，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。气门组件是缸头上的重要部件，用于为燃烧室提供燃气混合器并排出废气。气门组件的气门设置于缸头，用于开启和关闭进排气通道与燃烧室之间的联系。现有技术中，气门设置主要考虑缸头布置的方便，一般垂直于进气道和排气道，增大进排气阻力并影响进排气效率；从而影响燃烧室内的混合燃气的充分燃烧，降低汽油机效率，影响排放。因此，需要对汽油机缸头的气门组件进行改进，减小进排气阻力，提高汽油机的运行效率，节约燃料，降低排放；同时，对于缸头上其他组件的安装具有较好的适应性。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种汽油机斜置气门缸头及其汽油机，减小进排气阻力，提高汽油机的运行效率，节约燃料，降低排放；同时，对于缸头上其他组件的安装具有较好的适应性。本发明的汽油机斜置气门缸头，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；所述进气门轴线和排气门轴线分别垂直于燃烧室面与其相交点的切面。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。进一步，所述进气通道轴线和排气通道轴线共面；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，所述进气门和排气门与燃烧室面垂直中心线的夹角分别为22. 5°，所述进气通道和排气通道分别由内向外相对于缸头本体的安装面向顶部倾斜；进一步减小进排气门与进排气通道之间的夹角，减小进排气阻力，同时，方便进排气通道的布置。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。进一步，所述摇臂座为向上的开口结构，所述摇臂轴两端对应穿入摇臂座的开口两侧并以可绕自身轴线转动的方式配合，所述摇臂位于摇臂座的开口内固定设置于摇臂轴；所述摇臂座开口结构向外的一侧为分体式轴承座结构，包括压盖和座体，所述压盖和座体之间可拆卸式固定连接；采用分体式轴承座结构，利于摇臂轴的安装，并减小摩擦面积， 增加摇臂运动的灵活性，结构简单紧凑，节约空间。本发明还公开了一种应用汽油机斜置气门缸头的汽油机，所述汽油机斜置气门缸头安装于汽油机。本发明的有益效果本发明的汽油机斜置气门缸头及其汽油机，由于气门斜置，且进气门轴线和排气门轴线分别垂直于燃烧室面与其相交点的切面，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，提高汽油机功率；进排气气门与燃烧室的进排气方向相适应，利于较大程度的减小阻力，提高汽油机效率，增加汽油机的动力性，使进排气更顺畅，利于提高汽油机功率，降低燃油消耗，降低尾气排放，保护环境；以最大功率 (转速3060rpm) 7. 5kff的汽油机为例，功率可提高到8. Okff,排放由8. Og/kff. h降低到6. Og/ kff. h，满足并超过EPA3阶段8g/kW. h的标准；由此可见，本发明的汽油机功率提高和排放降低较为明显。斜置气门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，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。本发明的缸头用于摩托车或普通通用机械，节约能源、降低消耗。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。图1为本发明的剖面结构示意图；图2为本发明立体图；图3为摇臂轴与摇臂座的配合截面图。
具体实施方式
图1为本发明的剖面结构示意图，图2为本发明立体图，图3为摇臂轴与摇臂座的配合截面图，如图所示本实施例的汽油机斜置气门缸头，包括缸头本体1和设置于缸头本体1的进气通道3、排气通道2及火花塞安装孔6，缸头本体1外表面设有散热片4，缸头本体1内侧形成燃烧室面5，所述缸头本体1上与进气通道3对应设有进气门31，与排气通道 2对应设有排气门21，所述进气门31由底部至顶部向进气通道3侧倾斜，排气门21由底部至顶部向排气通道2侧倾斜；所述进气门31轴线和排气门21轴线分别垂直于燃烧室面5 与其相交点的切面，即进气门31轴线和排气门21轴线分别与燃烧室面5相交，该交点的切面，与燃烧室的进排气方向相适应，减小阻力，增加汽油机的动力性。本实施例中，所述进气门31的座圈31a内侧端部和排气门21的座圈21a内侧端部与燃烧室面相适形；适形即适应形状，进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。本实施例中，所述燃烧室面5位于进气门31和排气门21之间形成鼻梁区，所述鼻梁区位于燃烧室面的宽度L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；本实施例中，所述进气通道3轴线和排气通道2轴线共面；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。本实施例中，所述进气门31和排气门21与燃烧室面5垂直中心线的夹角分别为 22. 5°，所述进气通道3和排气通道2分别由内向外相对于缸头本体1的安装面向顶部倾斜；进一步减小进排气门与进排气通道之间的夹角，减小进排气阻力，同时，方便进排气通道的布置。本实施例中，所述进气门31的座圈31a外圆和排气门21的座圈21a外圆与燃烧室面5底部边缘相切；增大进气门31和排气门21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。本实施例中，所述进气门31和排气门21分别设有摇臂，如图所示进气门31的摇臂13，排气门21的摇臂11 ；所述缸头本体1上与摇臂(摇臂13和摇臂11)对应设置有摇臂座(图中为摇臂座8和摇臂座12)，所述摇臂(摇臂13和摇臂11)分别固定设置有摇臂轴(摇臂轴9和摇臂轴10)，所述摇臂轴(摇臂轴14和摇臂轴10)以可绕自身轴线转动的方式单自由度对应设置于摇臂座(摇臂座8和摇臂座12)，两个摇臂轴(摇臂轴9和摇臂轴10)沿径向向内相对于缸头本体安装面向顶部倾斜设置，径向是指缸头本体的径向；所述摇臂轴(摇臂轴9和摇臂轴10)的倾斜角度与进气门31和排气门21的倾斜角度对应相同；所述摇臂(摇臂13和摇臂11)形成以摇臂轴(摇臂轴94和摇臂轴10)为支点的杠杆结构，与摇臂轴一起形成斜置固定式摇臂；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。
本实施例中，所述摇臂座(摇臂座8和摇臂座12)为向上的开口结构，所述摇臂轴 (摇臂轴9和摇臂轴10)两端对应穿入摇臂座(摇臂座8和摇臂座12)的开口两侧并以可绕自身轴线转动的方式配合(单自由度配合指的是摇臂轴9和摇臂轴10轴向自由度被限制，可采取在摇臂轴上设置分别靠在摇臂座开口两侧的周肩的结构，还可以是现有技术中任何能够限制轴向移动且圆周方向可滑动的方式)，所述摇臂(摇臂13和摇臂11)位于摇臂座(摇臂座8和摇臂座12)的开口内固定设置于摇臂轴(摇臂轴9和摇臂轴10)；所述摇臂座(摇臂座8和摇臂座12)开口结构向外的一侧为分体式轴承座结构，如图3所示，摇臂座8的开口结构向外的一侧包括压盖81a和座体81，所述压盖81a和座体81之间可拆卸式固定连接，图中采用螺钉连接，还可设置用于减小摩擦的轴瓦101 (摇臂座8和摇臂座12 开口结构向内的一侧也设置轴瓦)；摇臂座12的开口结构向外的一侧与摇臂座8的开口结构向外的一侧结构相同；采用分体式轴承座结构，利于摇臂轴的安装，并减小摩擦面积，增加摇臂运动的灵活性，结构简单紧凑，节约空间。本发明还公开了一种应用汽油机斜置气门缸头的汽油机，汽油机斜置气门缸头安装于汽油机，所述汽油机应用于摩托车或通用机械，通用机械包括泵、风机、压缩机、减变速机、发电机等等。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种汽油机斜置气门缸头，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，其特征在于 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；所述进气门轴线和排气门轴线分别垂直于燃烧室面与其相交点的切面。
2.根据权利要求1所述的汽油机斜置气门缸头，其特征在于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。
3.根据权利要求2所述的汽油机斜置气门缸头，其特征在于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。
4.根据权利要求3所述的汽油机斜置气门缸头，其特征在于所述进气通道轴线和排气通道轴线共面。
5.根据权利要求4所述的汽油机斜置气门缸头，其特征在于所述进气门和排气门与燃烧室面垂直中心线的夹角分别为22. 5°，所述进气通道和排气通道分别由内向外相对于缸头本体的安装面向顶部倾斜。
6.根据权利要求5所述的汽油机风冷缸头，其特征在于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。
7.根据权利要求6所述的汽油机风冷缸头，其特征在于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。
8.根据权利要求7所述的汽油机风冷缸头，其特征在于所述摇臂座为向上的开口结构，所述摇臂轴两端对应穿入摇臂座的开口两侧并以可绕自身轴线转动的方式配合，所述摇臂位于摇臂座的开口内固定设置于摇臂轴；所述摇臂座开口结构向外的一侧为分体式轴承座结构，包括压盖和座体，所述压盖和座体之间可拆卸式固定连接。
9.一种应用权利要求1至8任一权利要求所述的汽油机斜置气门缸头的应汽油机，其特征在于汽油机斜置气门缸头安装于汽油机。
全文摘要
本发明公开了一种汽油机斜置气门缸头及其汽油机，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；本发明便于组织进气，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，提高汽油机功率；减小进排气的阻力，利于提高功率，降低燃油消耗和排放，以最大功率(转速3060rpm)7.5kW的汽油机为例，功率可提高到8.0kW，排放由8.0g/kW·h降低到6.0g/kW·h，满足并超过EPA3阶段8g/kW·h的标准，利于保护环境；增加抗变形能力，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。
文档编号F02F1/30GK102305126SQ201110061268
公开日2012年1月4日 申请日期2011年3月14日 优先权日2011年3月14日
发明者刘兵, 谢育明, 陈宏波 申请人:隆鑫通用动力股份有限公司