专利名称：风冷型通用汽油机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；气缸头设置有进气通道和排气通道，并与气缸共同组成燃烧室，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。热量不可避免的影响着缸头的力学性能，特别是对于进气门和排气门周围的局部区域来说，如果不能及时散热，则会导致该区域发生热变形，影响进气门和排气门的密封，从而影响正常进气和排气，导致汽油机工作状态变差， 降低动力功率和影响排放。现有技术中，缸头的散热措施普遍采用在外表面设有散热片，燃烧室内的热量通过缸头传导至散热片，利用空气对流带走热量，达到散热的目的。由于进排气门之间位于燃烧室面形成的鼻梁区距离缸头表面较远，散热片并不能及时带走大部分热量，汽油机长时间运行后，会发生上述提到的热变形，影响汽油机功率和排放。因此，需要对汽油机缸头进行改进，使鼻梁区和进排气门具有较好的散热效果，从而保证进排气门和鼻梁区附近区域的物理性能而不发生变形，保证进排气门的密封，从而使汽油机能够长时间稳定运行，有效地降低排放、提高功率。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种风冷型通用汽油机缸头及其汽油机，使鼻梁区和进排气门具有较好的散热效果，从而保证进排气门和鼻梁区附近区域的物理性能而不发生变形，保证进排气门的密封，从而使汽油机能够长时间稳定运行，有效地降低排放、提高功率。本发明的风冷型通用汽油机缸头，包括缸头本体和设置于缸头本体的进气通道及排气通道，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，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，缸头本体上位于鼻梁区外侧设有贯通的风冷通道。进一步，所述进气门顶部向进气通道侧倾斜，排气门顶部向排气通道侧倾斜；所述风冷通道位于进气门和排气门之间；倾斜设置的进气门和排气门，可使进气门和排气门之间的距离增大，不但增大了鼻梁区之间的距离，使鼻梁区更宽，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；同时，还使风冷通道的横截面积更大，更利于冷却风的通过，从而使冷却效果更佳。进一步，所述风冷通道内与缸头本体一体成型设有肋状散热桥，所述肋状散热桥沿纵向设置于风冷通道内且垂直于缸头本体的安装平面；散热桥结构利于在开通大横截面风冷通道后保证缸头的强度，特别是宽度较大的情况下，提高缸头的抗变形能力；同时，散热桥增加了散热时的热辐射和传导面积，进一步利于散热。
进一步，所述燃烧室面为球面结构或者平滑曲面结构；具有较小的面容比，增加挤气区域，从而增大气流扰动，提高汽油机工作效率，达到降低燃油消耗和排放的目的。进一步，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， 与燃烧室的进排气方向相适应，减小阻力，提高汽油机效率，增加汽油机的动力性；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；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，进气门对应设置进气摇臂和进气推杆，排气门对应设置排气摇臂和排气推杆，所述进气门轴线和排气门轴线的连线与进气推杆轴线和排气推杆轴线的连线相交于进气推杆轴线和排气推杆轴线之间且夹角为90° 士20° ；在缸头本体上形成三角形安装区域，占有较小的布置面积，便于其它部件的布置，并不改变现有的推杆的布置，特别是对于垂直轴汽油机来说，能够实现下置凸轮轴的斜置气门结构，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，便于在气缸内组织进气滚流和进气涡流，提高进气效率，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，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；特别是具有较大的夹角，最大化的减小占用面积，使化油器的部件更容易布置，并使缸头轻量化；本结构结构简单，制作容易实现标准化， 进气门轴线和排气门轴线的连线位于进气推杆和排气推杆之间，便于布置进气通道，实现进气、排气的阻力最小化，提高汽油机性能；便于布置化油器/空滤器等零件，降低改造成本。进一步，所述汽油机为垂直轴汽油机，所述进气门轴线和排气门轴线的连线水平， 所述风冷通道沿上下贯通；利于进排气的顺畅并使缸头气道布置更为规则，且利于气流进入气缸，形成滚流，加快燃烧，提高汽油机工作效率；上下贯通的风冷通道符合垂直轴发动机冷却风从上向下吹的流向，不需设置单独的导风，可达到较好的冷却效果。进一步，所述进气通道的进气方向和排气通道的排气方向均位于水平面，进气门顶部沿水平方向向进气通道侧倾斜，排气门顶部沿水平方向向排气通道侧倾斜；水平方向进气和排气，避免进气和排气相互错开，更利于进排气的顺畅并使缸头气道布置更为规则， 且利于气流进入气缸，形成滚流，加快燃烧，提高汽油机工作效率。所述进气通道位于进气推杆和排气推杆之间，进气摇臂的长度短于排气摇臂的长度，所述排气摇臂的阻力臂在竖直平面内向进气门轴线和排气门轴线的连线倾斜；该结构采用斜置气门并不需改变原有推杆的布置结构，排气摇臂的阻力臂向内倾斜能够适应于呈水平布置的进排气门；并且，阻力臂倾斜，使得排气推杆驱动排气摇臂不产生附加力矩，保证其灵活性。进一步，所述进气门轴线和排气门轴线之间的夹角小于等于30° ；保证具有足够的倾斜角度，保证进气和排气的顺畅，同时，也保证鼻梁区具有足够的宽度；所述进气摇臂通过进气摇臂轴设置于进气摇臂座，排气摇臂通过排气摇臂轴设置于排气摇臂座；所述进气摇臂通过进气摇臂轴设置于进气摇臂座，排气摇臂通过排气摇臂轴设置于排气摇臂座； 所述进气门摇臂轴轴线与排气门摇臂轴轴线在竖直平面呈45° 士20°的夹角；便于布置， 且能够适应于摇臂布置的需求，避免推杆驱动摇臂产生附加力矩，利于保证摇臂带动气门动作的协调性、密封性和灵活驱动；可以根据进排气门的位置来合理布置摇臂，更利于保证气门正时，保证配气相位，从而提高性能和降低排放。本发明还公开了一种应用风冷型通用汽油机缸头的汽油机，所述风冷型通用汽油机缸头安装于汽油机。本发明的有益效果本发明的风冷型通用汽油机缸头及其汽油机，在缸头本体上靠近鼻梁区设置风冷通道，且位于进气门和排气门之间，使鼻梁区和进排气门具有较好的散热效果，保证进排气门和鼻梁区附近区域的物理性能而不发生变形，从而保证进排气门的密封性，使汽油机能够长时间稳定运行，有效地降低排放、提高功率，排放的HC+NOx达到甚至超过美国EPA标准，以最大功率(转速3600rpm) 3. Okff的汽油机为例，功率可提高到 3. 5kW，排放由9. Og/kff. h降低到8. lg/kff. h ；以最大功率由3. 5kff的汽油机为例，功率可提高到τ 4. Okff,排放由9. Og/kff. h降低到8. lg/kff. h，均满足EPA3阶段10g/kff. 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，利于保护环境。本发明的缸头用于汽油机，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为本发明的结构示意图；图2为图1沿A-A向剖视图。
具体实施例方式图1为本发明的结构示意图，图2为图1沿A-A向剖视图，如图所示本实施例的风冷型通用汽油机缸头，包括缸头本体1和设置于缸头本体的进气通道12及排气通道11， 缸头本体1外表面设有散热片，缸头本体1内侧形成燃烧室面，所述缸头本体1上与进气通道12对应设有进气门5，与排气通道11对应设有排气门9，所述燃烧室面12位于进气门5 和排气门9之间形成鼻梁区14，缸头本体1上位于鼻梁区14外侧设有贯通的风冷通道10。本实施例中，所述进气门5顶部向进气通道12侧倾斜，排气门9顶部向排气通道 11侧倾斜；所述风冷通道10位于进气门5和排气门9之间；倾斜设置的进气门9和排气门 5，可使进气门和排气门之间的距离增大，不但增大了鼻梁区之间的距离，使鼻梁区更宽，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；同时，还使风冷通道的横截面积更大，更利于冷却风的通过，从而使冷却效果更佳；倾斜的气门还缩短进气和排气长度，进一步降低总阻力，增加汽油机功率和动力， 降低排放。本实施例中，所述风冷通道10内与缸头本体1 一体成型设有肋状散热桥10a，所述肋状散热桥IOa沿纵向设置于风冷通道10内且垂直于缸头本体1的安装平面；散热桥结构利于在开通大横截面风冷通道后保证缸头的强度，特别是宽度较大的情况下，提高缸头的抗变形能力；同时，散热桥增加了散热时的热辐射和传导面积，进一步利于散热。本实施例中，所述燃烧室面13为球面结构或者平滑曲面结构；本实施例中为拱形平滑曲面结构，由抛物面或双曲面组成，具有较小的面容比，增加挤气区域，相对于球面来说，能增大气流扰动，提高汽油机工作效率，达到降低燃油消耗和排放的目的；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；与燃烧室的进排气方向相适应，减小阻力，提高汽油机效率，增加汽油机的动力性。本实施例中，所述进气门5轴线和排气门9轴线分别垂直于燃烧室面13与其相交点的切面，与燃烧室的进排气方向相适应，减小阻力，提高汽油机效率，增加汽油机的动力性；进气门5的座圈fe内侧端部和排气门9的座圈9a内侧端部与燃烧室面13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，进气门5对应设置进气摇臂8和进气推杆(图中没有标识)，排气门 9对应设置排气摇臂2和排气推杆(图中没有标识)，所述进气门5轴线和排气门9轴线的连线与进气推杆轴线和排气推杆轴线的连线相交于进气推杆轴线和排气推杆轴线之间且夹角α为90° 士20° ；本实施例中采用90° ；由于进气推杆和排气推杆均垂直顶在进气摇臂和排气摇臂上，因而，进气摇臂和排气摇臂与进气推杆和排气推杆的接触点即能反映出进气推杆和排气推杆的轴线位置；图中进气摇臂和排气摇臂与进气推杆和排气推杆的接触点的连线与进气门5轴线和排气门9轴线的连线的夹角α，即为进气门5轴线和排气门 9轴线的连线与进气推杆轴线和排气推杆轴线的连线的夹角；该结构在缸头本体上形成三角形安装区域，占有较小的布置面积，便于其它部件的布置，并不改变现有的推杆的布置， 特别是对于垂直轴汽油机来说，能够实现下置凸轮轴的斜置气门结构，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，便于在气缸内组织进气滚流和进气涡流，提高进气效率，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，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；特别是具有较大的夹角，最大化的减小占用面积，使化油器的部件更容易布置，并使缸头轻量化；本结构结构简单，制作容易实现标准化，进气门轴线和排气门轴线的连线位于进气推杆和排气推杆之间，便于布置进气通道，实现进气、排气的阻力最小化，提高汽油机性能；便于布置化油器/空滤器等零件， 降低改造成本。由于进气推杆和排气推杆分别垂直顶在进气摇臂8和排气摇臂2上，因而，进气摇臂8和排气摇臂2与进气推杆和排气推杆的接触点即能反映出进气推杆和排气推杆的轴线位置；图中进气摇臂8和排气摇臂2与进气推杆和排气推杆的接触点的连线与进气门5轴线和排气门9轴线的连线的夹角，即为进气门5轴线和排气门9轴线的连线与进气推杆轴线和排气推杆轴线的连线的夹角。本实施例中，所述汽油机为垂直轴汽油机，所述进气门5轴线和排气门9轴线的连线水平，所述风冷通道10沿上下贯通；利于进排气的顺畅并使缸头气道布置更为规则，且利于气流进入气缸，形成滚流，加快燃烧，提高汽油机工作效率；上下贯通的风冷通道符合垂直轴发动机冷却风从上向下吹的流向，不需设置单独的导风，可达到较好的冷却效果。本实施例中，所述进气通道12的进气方向和排气通道11的排气方向均位于水平面，进气门5顶部沿水平方向向进气通道12侧倾斜，排气门9顶部沿水平方向向排气通道 11侧倾斜；水平方向进气和排气，避免进气和排气相互错开，更利于进排气的顺畅并使缸头气道布置更为规则，且利于气流进入气缸，形成滚流，加快燃烧，提高汽油机工作效率；所述进气通道12位于进气推杆和排气推杆之间，进气摇臂8的长度短于排气摇臂 2的长度，所述排气摇臂2的阻力臂在竖直平面内向进气门5轴线和排气门9轴线的连线倾斜；由于(进气或者排气)摇臂为杠杆结构，以摇臂轴为支点，用于驱动气门的部分为阻力臂，与推杆配合的部分为动力臂；该结构采用斜置气门并不需改变原有推杆的布置结构，排
6气摇臂的阻力臂向内倾斜能够适应于呈水平布置的进排气门；并且，阻力臂倾斜，使得排气推杆驱动排气摇臂不产生附加力矩，保证其灵活性。本实施例中，所述进气门5轴线和排气门9轴线之间的夹角β小于等于30°，本实施例中为30° ；保证具有足够的倾斜角度并利于布置，保证进气和排气的顺畅，同时，也保证鼻梁区14具有足够的宽度；所述进气摇臂8通过进气摇臂轴7设置于进气摇臂座6， 排气摇臂2通过排气摇臂轴3设置于排气摇臂座4 ；所述进气门摇臂轴7轴线与排气门摇臂轴3轴线在竖直平面呈45° 士20°的夹角δ，本实施例中采用45° ；便于布置，且能够适应于摇臂布置的需求，避免推杆驱动摇臂产生附加力矩，利于保证摇臂带动气门动作的协调性、密封性和灵活驱动；可以根据进排气门的位置来合理布置摇臂，更利于保证气门正时，保证配气相位，从而提高性能和降低排放。本发明还公开了一种应用风冷型通用汽油机缸头的汽油机，该风冷型通用汽油机缸头安装于汽油机，该汽油机为水平轴时，可应用于摩托车；其他结构形式可用于通用机械，通用机械包括割草机、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
1.一种风冷型通用汽油机缸头，包括缸头本体和设置于缸头本体的进气通道及排气通道，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，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，缸头本体上位于鼻梁区外侧设有贯通的风冷通道。
2.根据权利要求1所述的风冷型通用汽油机缸头，其特征在于所述进气门顶部向进气通道侧倾斜，排气门顶部向排气通道侧倾斜；所述风冷通道位于进气门和排气门之间。
3.根据权利要求2所述的风冷型通用汽油机缸头，其特征在于所述风冷通道内与缸头本体一体成型设有肋状散热桥，所述肋状散热桥沿纵向设置于风冷通道内且垂直于缸头本体的安装平面。
4.根据权利要求3所述的风冷型通用汽油机缸头，其特征在于所述燃烧室面为球面结构或者平滑曲面结构。
5.根据权利要求4所述的风冷型通用汽油机缸头，其特征在于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，且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。
6.根据权利要求5所述的风冷型通用汽油机缸头，其特征在于进进气门对应设置进气摇臂和进气推杆，排气门对应设置排气摇臂和排气推杆，所述进气门轴线和排气门轴线的连线与进气推杆轴线和排气推杆轴线的连线相交于进气推杆轴线和排气推杆轴线之间且夹角为90° 士20°。
7.根据权利要求6所述的风冷型通用汽油机缸头，其特征在于所述汽油机为垂直轴汽油机，所述进气门轴线和排气门轴线的连线水平，所述风冷通道沿上下贯通。
8.根据权利要求7所述的风冷型通用汽油机缸头，其特征在于所述进气通道的进气方向和排气通道的排气方向均位于水平面，进气门顶部沿水平方向向进气通道侧倾斜，排气门顶部沿水平方向向排气通道侧倾斜；所述进气通道位于进气推杆和排气推杆之间，进气摇臂的长度短于排气摇臂的长度。
9.根据权利要求8所述的风冷型通用汽油机缸头，其特征在于所述进气门轴线和排气门轴线之间的夹角小于等于30° ；所述进气摇臂通过进气摇臂轴设置于进气摇臂座，排气摇臂通过排气摇臂轴设置于排气摇臂座；所述进气门摇臂轴轴线与排气门摇臂轴轴线在竖直平面呈45° 士20°的夹角。
10.一种应用权利要求1至9任一权利要求所述的风冷型通用汽油机缸头的汽油机，其特征在于风冷型通用汽油机缸头安装于汽油机。
全文摘要
本发明公开了一种风冷型通用汽油机缸头及其汽油机，缸头本体的燃烧室面位于进气门和排气门之间形成鼻梁区，缸头本体上位于鼻梁区外侧设有贯通的风冷通道，本发明使鼻梁区和进排气门具有较好的散热效果，保证进排气门和鼻梁区附近区域的物理性能而不发生变形，从而保证进排气门的密封性，使汽油机能够长时间稳定运行，有效地降低排放、提高功率，排放的HC+NOx达到甚至超过美国EPA标准，以最大功率(转速3600rpm)3.0kW的汽油机为例，功率可提高到3.5kW，排放由9.0g/kW·h降低到8.1g/kW·h；以最大功率由3.5kW的汽油机为例，功率可提高到了4.0kW，排放由9.0g/kW·h降低到8.1g/kW·h，均满足EPA3阶段10g/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，利于保护环境。
文档编号F02B23/08GK102305145SQ20111006120
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
发明者车毕波 申请人:隆鑫通用动力股份有限公司