专利名称：一种用于发动机的进气道连通型缸盖装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及机动车辆发动机领域，具体来说涉及一种用于发动机的进气道连通型 缸盖装置。
背景技术：
众所周知，发动机的缸盖安装在缸体的上方，从上部密封气缸并构成燃烧室。缸盖 上还装有进、排气门座，气门导管孔，用于安装进、排气门，以及进气通道和排气通道等，其 中进气通道能够将新鲜工质分配到各缸。以自然进气发动机来说，进气道位于节气门之后， 当发动机节气门开度逐渐减小时，进气道内的真空度会随之升高，将导致泵气损失增加，发 动机效率降低；当发动机节气门开度逐渐增大时，进气道内的压力会逐渐升高，进气流通面 积将会成为限制发动机进气流量的主要因素。传统缸盖一般采用灰铸铁或合金铸铁铸成，铝合金的导热性好，有利于提高压缩 比，所以近年来铝合金气缸盖被采用得越来越多。目前国内外关于发动机缸盖的研究主要 集中在缸盖内部润滑油道结构的设计，如专利CN200820006928、CN200620080690等；缸盖 内部相关零部件的安装孔工艺设计，如专利CN200720022583，、US20090084340等；以及进 排气系统流道形式的设计，如专利 CN201010132315. 3、US20080110431、US20050103303 等。 这些措施能够在一定程度上降低成本或提高发动机的进气充量，但是不能避免进气回流作 用产生的不利影响，这是因为在发动机设计过程中，为匹配高转速、大负荷工况下发动机的 工作性能，进气门关闭角(intake valve closing，以下简称IVC)较大，导致发动机低速工 况对应的进气门关闭角过大，存在缸内混合气回流至进气道中的现象，这在一定程度上导 致了进气充量的下降；另外由于发动机小负荷工况下进气道内的真空度较高，会导致进气 行程中泵气损失的较大，因此，上述针对缸盖的专利研究在改善进气回流现象产生的不利 影响方面得到的有益效果十分有限。本发明提出的一种用于发动机的进气道连通型缸盖装置，能够有效利用进气回流 现象提高发动机的效率及动力性能，同时能够改善发动机的燃油经济性，具有重大实用价值。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术所存在的上述问题，提供一种结构合理、工作稳定 性高的进气道连通型缸盖装置。该发明能够有效提高发动机的工作效率，同时在部分负荷， 特别是小负荷工况下能够显著降低发动机的燃油消耗率。本发明的目的可以通过下列技术方案来实现一种用于发动机的进气道连通型缸 盖装置，包括缸盖本体，以及用于将各缸进气道互相连通的连接通道。所述的连接通道位于 缸盖进气道入口与进气门之间，以缸盖进气道入口端面沟槽或缸盖内部通孔的方式实现， 能够使发动机获得最佳的动力性能和经济性能。优选的是，所述进气道连通型缸盖装置中，由于各缸进气道彼此之间通过一定直径的通道相连，从而使每缸的进气过程都能够得到相邻缸进气道的协同。优选的是，所述进气道连通型缸盖装置中，连接通道的截面积与进气道截面积的 比值在5% 60%之间，能够得到最佳的发动机燃油经济性和动力性能。优选的是，所述进气道连通型缸盖装置中，连接通道的位置位于缸盖进气道入口 与进气门之间，以缸盖进气道入口端面沟槽或缸盖内部通孔的方式实现。发动机工作在低速工况下，进气行程后期会存在进气回流现象，利用本发明所述 的进气道连通型缸盖装置，缸内回流气体能够借助进气道之间的连接通道流入其它缸进气 道中，从而最大限度的利用进气回流现象增大发动机的进气量。发动机工作在部分负荷，特别是小负荷工况下，本发明所述的进气道连通型缸盖 装置能够利用进气回流降低相邻气缸进气道的真空度，从而在一定程度上降低泵气损失， 提高发动机的效率。发动机工作在高转速、大负荷工况下，利用本发明所述的进气道连通型缸盖装置 能够通过进气道之间的连接通道增加每缸的进气流通面积，从而增加了进气流量，提高了 发动机的动力性能。另外进气道之间的连接通道存在最优直径，连接通道的截面积与进气道截面积的 比值在5% 60%之间，通过匹配合适的管径能够获得最佳的发动机扭矩水平，从而获得 最佳的动力性能。综上所述，一种用于发动机的进气道连通型缸盖装置能够有效降低发动机部分负 荷，特别是小负荷工况下的燃油消耗率，同时能够提高发动机的效率及动力性能。
图1显示了本发明涉及的一种用于发动机的进气道连通型缸盖装置原理图。图2显示了在不同的节气门开度下，利用本发明给出的进气道连通型缸盖装置得 到的发动机进气回流量的变化规律与传统缸盖的对比。图3显示了在发动机转速为3000r/min，在不同节气门开度下，利用本发明给出的 进气道连通型缸盖装置得到的扭矩的变化规律与传统缸盖的对比。图4显示了在不同缸内平均有效压力下，利用本发明给出的进气道连通型缸盖装 置得到的发动机有效燃油消耗率的变化规律与传统缸盖的对比。图5显示了通过匹配不同进气道连接通道直径，在不同转速下发动机扭矩的变化 规律。
具体实施例方式附图1显示了根据本发明的、应用在一款四缸汽油发动机上的进气道连通型缸盖 装置。该装置包括缸盖本体1，进、排气门2和3，进、排气道4和5，缸盖进气道表面6，以及 用于将新鲜工质引入各缸的进气道7a、7b、7c和7d，用于将各进气道相互连通的连接通道 8a、8b和Sc。连接通道位于缸盖进气道入口与进气门之间，以缸盖进气道入口端面沟槽或 缸盖内部通孔的方式实现，能够使发动机获得最佳的动力性能和经济性能。整个系统的工作过程是当发动机工作在小负荷工况时，由于节气门开度较小，进 气道的真空度较高，在某一缸的进气过程中，相邻缸的进气道能够通过各缸进气道之间的 4连接通道向该气缸输送工质，从而在很大程度上提高了进气的进气压力，减小了泵气损失， 提高了发动机的效率。当发动机工作在低转速工况时，由于存在缸内混合气回流到进气道中的现象，特 别是按高速匹配的发动机配气相位会造成低速对应的IVC更大，缸内混合气回流量增加。 利用本发明提供的进气道连通型缸盖装置，回流气体能够及时补充到其它缸的进气道中， 从而提高了发动机低速工况下的进气充量，增大了发动机的低速动力性能。当发动机工作在高转速、大负荷工况时，由于进气流通截面积成为限制发动机进 气流量的主要因素，本发明所述的进气道连通型缸盖装置能够利用进气道之间的连接通道 增加每缸的进气流通面积，从而能够有效增加进气流量，提高发动机的动力性能。利用本发明给出的进气道连通型缸盖装置，通过计算可以得到不同节气门开度时 发动机进气回流量的变化规律，如附图2所示，可以看出利用本发明给出的进气道连通型 缸盖装置相比传统缸盖能够显著降低发动机的进气回流量，从而改善了发动机在部分负荷 工况下的动力性，如附图3所示，尤其在小负荷工况下，发动机的扭矩能够得到显著地提 尚ο利用本发明给出的进气道连通型缸盖装置，通过计算可以得到不同缸内平均有效 压力下发动机有效燃油消耗率的变化规律，如附图4所示，可以看出利用本发明给出的进 气道连通型缸盖装置能够有效降低发动机的有效燃油消耗率，提高发动机的燃油经济性。另外，通过匹配不同的进气道间连接通道直径，如附图5，可以发现，当连接通道直 径为b时，发动机的扭矩水平最高，动力性能最佳。因此针对不同发动机采用本发明提出的 进气道连通型缸盖装置需要进行最佳连接通道直径的匹配。通过计算可知，连通进气道中的连接通道的最优直径需要满足连接通道的截面积 与进气道截面积的比值在5% 60%之间，发动机能够获得最佳的扭矩，即发动机的动力 性能最佳。本发明的优点在于在原机缸盖基础上进行很小的改动，就能够有效提高发动机 在部分负荷，特别是小负荷工况时的燃油经济性及效率，同时能够提高发动机在低速工况 和高速、大负荷工况时的动力性能，并且具有较低的改造成本，具有重大实用价值。另外，通 过匹配最佳的进气道间连接通道直径，发动机能够获得最佳的动力性能和经济性能。尽管结合上述优选实施例来描述了本发明，但是应该知道，本发明不局限于所公 开的四缸汽油机用进气道连通型缸盖装置例，本发明还可以覆盖各种改进和落入本发明要 求保护的精神实质和范围内(各种形式的自然进气、四冲程往复式汽油机)的等同布置。附图标记说明1.缸盖本体，2.进气门，3.排气门，4.进气道，5.排气道，6.缸盖进气道表面， 7a-7d.进气道端面，8a_8c.连接通道。
权利要求
一种用于发动机的进气道连通型缸盖装置，包括缸盖本体，以及用于将缸盖进气道相互连通的连接通道。
2.根据权利要求1所述的进气道连通型缸盖装置，其特征在于该连接通道的截面积 与进气道截面积的比在5% 60%之间。
3.根据权利要求1所述的进气道连通型缸盖装置，其特征在于该连接通道位于缸盖 进气道入口与进气门之间，以缸盖进气道入口端面沟槽或缸盖内部通孔的方式实现。
全文摘要
本发明涉及一种用于发动机的进气道连通型缸盖装置，其特征在于在发动机缸盖中，各缸进气道7a-7d彼此互相连通，连接通道8a-8c位于缸盖进气道入口与进气门之间，以缸盖进气道入口端面沟槽或缸盖内部通孔的方式实现。本发明可以实现发动机部分负荷工况，特别是小负荷工况下，能够有效降低泵气损失，提高发动机的燃油经济性；低速工况下，能够充分利用进气行程后期缸内回流气体来增加发动机的进气量，从而提高发动机的低速动力性能；高速、大负荷工况下，由于各缸进气道之间的互相连通，增大了进气流通截面，因此发动机的动力性及燃油经济性可得到进一步的改善。
文档编号F02F1/24GK101979856SQ201010558210
公开日2011年2月23日 申请日期2010年11月22日 优先权日2010年11月22日
发明者孙柏刚, 张冬生 申请人:北京理工大学