一种气缸盖以及燃气发动机的制作方法

1.本发明涉及燃气发动机技术领域，特别涉及一种气缸盖以及燃气发动机。


背景技术：

2.随着燃气发动机技术的发展，目前，越来越多的燃气发动机是在柴油发动机的基础上改造而成的。对于柴油机而言，其燃烧模式为扩散燃烧，一定程度的涡流有助于油束与空气混合，从而改善燃烧过程，因此，需要燃气发动机气缸盖中的进气道在进气的过程中组织气流产生足够的涡流比。其中，涡流是指气体绕气缸轴向有组织的旋流运动。
3.然而，燃气发动机的燃烧模式为预混燃烧，对涡流强度要求不高，而需要小尺度的湍流运动来形成火焰褶皱面，从而加快火焰传播速度，提升热效率，其中，湍流是指气流速度较高时在流场中产生的许多方向不固定的小旋流，区别于层流运动。对于燃气发动机而言，并不需要提高涡流强度，而提高气缸内的滚流强度可以有利于在压缩末期形成湍流，在活塞上行到上止点时产生足够的湍动能，进而达到优化燃烧的目的。其中，滚流是指旋转中心轴线与缸套轴向垂直的气体旋流运动。
4.可见，对于现有由柴油机气缸盖集成改造设计而成的燃气发动机气缸盖，很难在气缸内产生燃气发动机所需要的滚流。
5.因此，如何提高燃气发动机气缸内的滚流强度，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种气缸盖，以使进入气缸内的气体产生燃气发动机所需的滚流运动，进而提升燃气发动机的热效率。本发明的另一个目的在于提供一种包括上述气缸盖的燃气发动机。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种气缸盖，包括进气喉口以及排气喉口，所述进气喉口的底孔设有进气倒角，所述进气倒角包括圆弧回转倒角部，所述圆弧回转倒角部的回转中心线相对所述进气喉口的轴线倾斜布置并且使所述进气倒角的下端开口朝向所述排气喉口方向布置。
8.优选地，所述进气倒角的纵截面为直线或曲线。
9.优选地，所述进气倒角的纵截面为朝气缸内部方向凸出的曲线。
10.优选地，所述圆弧回转倒角部的回转中心线相对所述进气喉口的轴线倾斜角度θ满足0
°
＜θ≤30
°
。
11.优选地，所述进气倒角还包括导向倒角部，所述导向倒角部连接于所述圆弧回转倒角部靠近所述排气喉口的一侧，所述导向倒角部相对所述圆弧回转倒角部向所述排气喉口方向凸出。
12.优选地，所述导向倒角部与所述气缸盖底面的交线为导向倒角轮廓线，所述导向倒角轮廓线包括折线和/或圆滑曲线。
13.优选地，所述圆弧回转倒角部与所述导向倒角部沿所述进气倒角周向的两端之间通过圆弧过渡倒角面相接，且所述圆弧过渡倒角面的曲率中心位于所述进气倒角的外侧。
14.优选地，所述圆弧回转倒角部与气缸盖底面的交线为圆弧回转倒角轮廓线，所述导向倒角部与所述气缸盖底面的交线为导向倒角轮廓线，所述圆弧过渡倒角面与所述气缸盖底面的交线为圆弧过渡倒角轮廓线，所述圆弧回转倒角部的回转中心线与所述气缸盖底面的交点为参考点，所述圆弧回转倒角轮廓线的直径为进气门座圈内径的1.28~1.47倍，所述导向倒角轮廓线的两端间距为所述进气门座圈内径的0.5~0.6倍，所述导向倒角轮廓线距离所述参考点的最远距离为所述进气门座圈内径的0.55~0.65倍，所述圆弧过渡倒角轮廓线的半径为2~8mm。
15.优选地，所述气缸盖设置有多个所述进气喉口，各所述进气喉口分别连接有进气道，各个所述进气道分隔布置或者各个所述进气道在远离所述进气喉口的一端连接为一体。
16.优选地，所述气缸盖设置有多个所述进气喉口，且至少两个所述进气喉口的所述进气倒角不同。
17.优选地，上述气缸还包括缸盖进气口，所述缸盖进气口布置于所述气缸盖的侧面或顶面或底面。
18.为实现上述目的，本发明提供了一种气缸盖，该气缸盖包括进气喉口以及排气喉口，其中，进气喉口的底孔设有进气倒角，进气倒角包括圆弧回转倒角部，圆弧回转倒角部的回转中心线相对进气喉口的轴线倾斜布置并且使进气倒角的下端开口朝向排气喉口方向布置。
19.本发明的工作原理如下：燃气发动机气缸吸气时，进气门打开，进气气流依次流经进气道、进气门、进气门座圈和进气倒角后进入气缸，由于进气倒角的圆弧回转倒角部的回转中心线相对进气喉口的轴线倾斜布置并且使进气倒角的下端开口朝向排气喉口方向布置，可以使进气喉口靠近排气喉口一侧的边缘加工出更宽的倒角面，同时，该侧的倒角面与气缸盖底面以及进气喉口的壁面之间的过渡也更加平滑，从而减小了气流流经进气倒角时的动能损失，有利于将进气气流向排气喉口方向进行导流，在气缸内形成有效的滚流。
20.由此可见，本发明在现有柴油机的基础上，通过使圆弧回转倒角部的回转中心线相对进气喉口的轴线倾斜布置并且使进气倒角的下端开口朝向排气喉口方向布置，可以使进气气流的大部分可以从进气喉口靠近排气喉口的一侧斜向下进入气缸，有利于增强滚流强度，有利于在压缩末期形成湍流，提升燃气发动机的热效率。
21.本发明具有以下有益效果：1）本发明在加工进气倒角时只需将回转中心线倾斜布置，就可以获得向排气喉口方向偏置的倒角结构，相对于现有技术，本发明进一步简化了偏心倒角的加工方式，降低了加工难度；2）本发明可以使进气倒角靠近排气喉口一侧的倒角面更宽，并且使进气倒角与气缸盖底面之间的过渡更加平缓，从而更加有利于减小气流动能损失，有助于气流形成滚流。
22.本发明还提供了一种燃气发动机，该燃气发动机包括如上所述的气缸盖，由于该气缸盖具有上述技术效果，则应用该气缸盖的燃气发动机也应具备上述技术效果，在此不
再赘述。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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。
24.图1为本发明实施例提供的进气倒角的示意图；图2为本发明实施例提供的进气倒角处的局部剖视图；图3为本发明实施例提供的进气喉口与排气喉口的分布结构示意图；图4为本发明实施例提供的两个进气喉口与缸盖进气口不同间距布置示意图；图5为本发明实施例提供的设有导向倒角部的进气倒角轮廓线示意图；图6为本发明实施例提供的第一种导向倒角轮廓线形状示意图；图7为本发明实施例提供的第二种导向倒角轮廓线形状示意图；图8为本发明实施例提供的第三种导向倒角轮廓线形状示意图。
25.图1
‑
图8中：1为气缸盖；2为进气喉口；3为进气倒角；4为进气门座圈；5为进气喉口轴线；6为圆弧回转倒角部回转中心线；7为排气喉口；8为缸盖进气口；9为气缸盖底面；21为第一进气喉口；22为第二进气喉口；23为第一进气道；24为第二进气道；31为圆弧回转倒角轮廓线；32为导向倒角轮廓线、33为圆弧过渡倒角轮廓线。
具体实施方式
26.本发明的核心之一在于提供一种气缸盖，该气缸盖的结构设计能够使进入气缸内的气体产生燃气发动机所需的滚流运动，进而提升燃气发动机的热效率。
27.本发明的另一核心在于提供一种基于上述气缸盖的燃气发动机。
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
29.请参阅图1，图1为本发明实施例提供的进气倒角的示意图。
30.本发明实施例提供的一种气缸盖1包括进气喉口2以及排气喉口7。
31.其中，进气喉口2的底孔设有进气倒角3，进气倒角3包括圆弧回转倒角部，即，圆弧回转倒角部为回转特征去除气缸盖1材料后加工所得的倒角结构。圆弧回转倒角部的回转中心线（即图1中的圆弧回转倒角部回转中心线6）相对进气喉口2的轴线（即图1中的进气喉口轴线5）倾斜布置并且使进气倒角3的下端开口朝向排气喉口7方向布置。如图1所示，圆弧回转倒角部回转中心线6相对进气喉口轴线5倾斜夹角θ，需要说明的是，圆弧回转倒角回转中心线6与进气喉口轴线5的交点位于进气喉口2的底孔的上侧，优选位于进气门座圈4的上端口与进气喉口2的底孔之间的区域。
32.本发明提供的气缸盖1可以适用于两气门发动机或多气门发动机，即，进气喉口2
的数量可以为一个或两个或三个或更多个，排气喉口7的数量也可以为一个或两个或更多个，本文不再一一赘述，若气缸盖1的进气喉口2设置有多个，则各个气缸盖1的进气喉口2的圆弧回转倒角部回转中心线6相对进气喉口轴线5倾斜的角度可以全部相同，也可以不同，或者部分相同。
33.本发明的工作原理如下：燃气发动机气缸吸气时，进气门打开，进气气流依次流经进气道、进气门、进气门座圈4和进气倒角3后进入气缸，由于进气倒角3的圆弧回转倒角部回转中心线6相对进气喉口轴线5倾斜布置并且使进气倒角3的下端开口朝向排气喉口7方向布置，可以使进气喉口2靠近排气喉口7一侧的边缘加工出更宽的倒角面，从而将进气气流向排气喉口7方向导流，同时，该侧的倒角面与气缸盖底面9以及进气喉口2的壁面之间的过渡也更加平滑，从而减小了气流流经进气倒角3时的动能损失，更加有利于将进气气流向排气喉口7方向进行导流，在气缸内形成有效的滚流。
34.由此可见，本发明在现有柴油机的基础上，通过使圆弧回转倒角部回转中心线6相对进气喉口轴线5倾斜布置并且使进气倒角3的下端开口朝向排气喉口7方向布置，可以使进气气流的大部分从进气喉口2靠近排气喉口7的一侧斜向下进入气缸，有利于增强滚流强度，有利于在压缩末期形成湍流，提升燃气发动机的热效率。
35.根据不同的回转加工面，可以得到纵截面形状不同的倒角结构，例如，采用圆锥形回转加工面去除气缸盖1材料后，得到的倒角结构的纵截面为直线形结构。优选地，进气倒角3的纵截面为直线或曲线。进一步优选地，本方案将进气倒角3的纵截面设计为曲线形状，如图2所示，可以有效防止气流在流经进气倒角3时发生的流动分离现象。
36.进一步优选地，进气倒角3的纵截面为朝气缸内部方向凸出的曲线，如图2所示，在该方案中，向气缸内凸出的倒角面可以防止气流在流经倒角时发生流动分离。
37.优选地，在本发明实施例中，如图1所示，圆弧回转倒角部回转中心线6相对进气喉口轴线5倾斜的角度θ满足0
°
＜θ≤30
°
，具体地，圆弧回转倒角部回转中心线6相对进气喉口轴线5倾斜的角度θ取值可以为5
°
或10
°
或20
°
或30
°
。
38.在一种优选方案中，进气倒角3还包括导向倒角部，导向倒角部连接于圆弧回转倒角部靠近排气喉口7的一侧，导向倒角部相对圆弧回转倒角部向排气喉口7方向凸出。本方案通过在圆弧回转倒角部靠近排气喉口7的一侧边缘处再加工一个导向倒角部，可以将进气气流沿导向倒角部进一步汇聚导流，从而精确导向气流向排气喉口7方向流动。
39.优选地，导向倒角部与气缸盖底面9的交线为导向倒角轮廓线32，导向倒角轮廓线32包括折线和/或圆滑曲线，圆弧回转倒角部与气缸盖底面9的交线为圆弧回转倒角轮廓线31，如图6至图8所示，图6中的导向倒角轮廓线32为圆滑曲线，图7中的导向倒角轮廓线32为几条线段组成的折线形状，图8中的导向倒角轮廓线32为线段与圆滑曲线共同组合形成的折线曲线形状。
40.进一步优选地，圆弧回转倒角部与导向倒角部沿进气倒角3周向的两端之间通过圆弧过渡倒角面相接，且圆弧过渡倒角面的曲率中心位于进气倒角3的外侧。如此设置，进气气流在由圆弧回转倒角部边缘流向导向倒角部时受到圆弧过渡倒角面的圆滑引导作用，可以减小气流能量损失。
41.请参照图5，圆弧回转倒角部与气缸盖底面9的交线为圆弧回转倒角轮廓线31，导
向倒角部与气缸盖底面9的交线为导向倒角轮廓线32，圆弧过渡倒角面与气缸盖底面9的交线为圆弧过渡倒角轮廓线33，圆弧回转倒角部回转中心线6与气缸盖底面9的交点为参考点o，圆弧回转倒角轮廓线31的直径d1为进气门座圈内径dv的1.28~1.47倍，其中，进气门座圈内径dv为进气门座圈4和进气门密封锥面的最小直径；导向倒角轮廓线32的两端间距d2为进气门座圈内径dv的0.5~0.6倍，导向倒角轮廓线32距离参考点o的最远距离h为进气门座圈内径dv的0.55~0.65倍，圆弧过渡倒角轮廓线33的半径r为2~8mm。
42.作为优选地，当气缸盖1设置有多个进气喉口2，各进气喉口2可分别连接有进气道，且各个进气道分隔布置，即各个进气道内的进气气流相互独立互不干涉。或者，当气缸盖1设置有多个进气喉口2，各进气喉口2分别连接有进气道，且各个进气道在远离进气喉口2的一端连接为一体，即进气气流首先进入前端总的进气道，在接近进气喉口2时通过各分支气道流向各个进气喉口2。
43.当气缸盖1设置有多个进气喉口2，各进气喉口2分别连接有进气道，且各个进气道在远离进气喉口2的一端连接为一体时，各个进气喉口2与缸盖进气口8的距离可以相同或不同，如图4所示实施例中，气缸盖1包括第一进气喉口21以及第二进气喉口22，第一进气喉口21连接有第一进气道23，第二进气喉口22连接有第二进气道24，第一进气道23以及第二进气道24在远离第一进气喉口21以及第二进气喉口22的一端连接于一体且第一进气道23与第二进气道24共用一个缸盖进气口8，第一进气喉口21与该缸盖进气口8之间的距离l1小于第二进气喉口22与该缸盖进气口8之间的距离l2。
44.进一步优化上述技术方案，在本发明实施例中，气缸盖1设置有多个进气喉口2，且至少两个进气喉口2的进气倒角3不同，此处的不同包括进气倒角3的形状、圆弧回转倒角部回转中心线6相对于进气喉口轴线5的倾斜角度θ等特征。
45.需要说明的是，缸盖进气口8一般布置于气缸盖1的侧面，当然，本发明实施例提供的气缸盖1也可以将缸盖进气口8布置于气缸盖1的顶面或底面，从而便于不同型号的发动机的安装布置。
46.基于上述气缸盖1，本发明实施例还提供了一种燃气发动机，该燃气发动机包括如上述实施例所述的气缸盖1，由于燃气发动机采用了上述实施例中的气缸盖1，因此该燃气发动机的技术效果请参考上述实施例。
47.本说明书中各个实施例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部分互相参见即可。
48.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。