三气门发动机的燃烧室、燃烧室结构、气道布置结构论文和设计-殷贵良

全文摘要

本实用新型公开了一种三气门发动机的燃烧室、燃烧室结构及气道布置形式，燃烧室的顶部设有用于安装进气门的进气楔形面、用于安装排气门的排气楔形面和用于安装火花塞的火花塞楔形面，除进气楔形面、排气楔形面和火花塞楔形面之外均采用球形面。本实用新型通过重新设计燃烧室结构进行，结合进气喉口、出气喉口与进气道、出气道的设计，既简化了燃烧室的结构与制作工艺、成本，也使其具有高滚流比、高涡流强度、热损失小、充分燃烧等特点，还可以有效减小发动机进、排气的阻力损失，从而提高发动机外性能及燃油经济性能。

主设计要求

1.一种三气门发动机的燃烧室，其特征在于：燃烧室的顶部为半球形，其设有用于安装进气门的进气楔形面、用于安装排气门的排气楔形面和用于安装火花塞的火花塞楔形面，除进气楔形面、排气楔形面和火花塞楔形面之外均采用球形面。

设计方案

2.如权利要求1所述的三气门发动机的燃烧室，其特征在于：进气楔形面、排气楔形面与火花塞楔形面靠近燃烧室中心的一侧为内侧并相接。

3.如权利要求1或2所述的三气门发动机的燃烧室，其特征在于：进气楔形面、排气楔形面与火花塞楔形面三者的外侧低于内侧。

4.如权利要求3所述的三气门发动机的燃烧室，其特征在于：球形面有两个，分别位于进气楔形面与排气楔形面之间和进气楔形面与火花塞楔形面之间。

5.如权利要求1、2或4所述的三气门发动机的燃烧室，其特征在于：进气楔形面与排气楔形面的相接处偏离中心线并靠向排气楔形面所在侧设置。

6.三气门发动机的燃烧室结构，其特征在于：包括有如权利要求1至5任一项权利要求所述的燃烧室，进气楔形面上贯通连接有两个进气喉口、排气楔形面上贯通连接有一个排气喉口；进气喉口和\/或排气喉口与进气楔形面\/排气楔形面垂直。

7.如权利要求6所述的三气门发动机的燃烧室结构，其特征在于：两个进气喉口并排设置；最好的，两个进气喉口大小、结构均相同。

8.三气门发动机的气道布置结构，其特征在于：包括有如权利要求6或7所述的燃烧室结构，两个进气喉口与进气道连通、排气喉口与排气道连通。

9.如权利要求8所述的三气门发动机的气道布置结构，其特征在于：两个进气喉口共同连接于一个进气道上。

10.如权利要求8或9所述的三气门发动机的气道布置结构，其特征在于：进气道与气缸盖安装平面之间存在5°~25°的夹角和\/或排气道与气缸盖安装平面之间存在5°~20°的夹角。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于发动机领域，具体地讲是一种三气门发动机的燃烧室、燃烧室结构、气道布置结构。

背景技术

有三气门发动机的进、排气道和燃烧室的成形一般采用以下两种方式: 一、采用砂型模使三者成型为整体沙芯作为成型中介，在气缸盖压铸后使用外力或超声波使沙芯碎裂，最终得到含有完整进、排气道和燃烧室的气缸盖毛坯。

该方式每次压铸都需要一个沙芯，进、排气道的形状通常为圆形或近圆形、且进气道与气缸盖的衔接处（喉口位置）的截面为异形，设计难度与CFD分析难度较大。

并且，受制于型砂本身的成型性与理论尺寸偏差，气缸盖毛坯需要通过机加工的方式重新调整，导致气缸盖的加工工艺复杂性、制造难度以及二次成本都有所增加。

二、气缸盖的进、排气道和燃烧室由进气道、排气道和燃烧室（由燃烧室主体、进气喉口、排气喉口组合而成）三个部分模型组合构成。气缸盖压铸时，只需要将上述三个模具固定在正确的位置，并在压铸完成后将其抽离，便可得到完整的气缸盖毛坯。

该种方式中，进、排气道的布置气缸盖底部安装面平行。此种进、排气道设计进气与排气的阻力较大，进、排气效率偏低；并且由于燃烧室表面设计的关系，燃烧室顶部用于容纳三气门发动机的进、排气门布置空间非常有限，致使火花塞的位置远离燃烧室中心，影响油气点燃与燃烧。上述问题都严重影响着发动机性能、并会降低燃油经济性和提高排放。

基于此，提出本案申请。

发明内容

为解决现有技术中三气门燃烧室结构设计不合理导致的加工不便与发动机性能、经济性存在影响的问题，本实用新型提供一种重新设计结构的三气门发动机的燃烧室、燃烧室结构和气道布置结构。

为实现上述目的，本实用新型采用的方案如下：一种三气门发动机的燃烧室，燃烧室的顶部为半球形，其上设有用于安装进气门的进气楔形面、用于安装排气门的排气楔形面和用于安装火花塞的火花塞楔形面，即，除进气楔形面、排气楔形面和火花塞楔形面之外均采用球形面。

进气楔形面为用于安装进气门（或理解为与进气道连通）的一个倾斜的平面，由于其与气缸盖的安装平面或燃烧室上的其他面形成一定夹角，故称为楔形面。排气楔形面、火花塞楔形面的定义与进气楔形面近似。本实用新型中，活塞位于上止点时，活塞顶面以上、气缸盖底面以下所形成的空间称为燃烧室。

为便于加工，上述燃烧室进一步设置如下：进气楔形面、排气楔形面与火花塞楔形面靠近燃烧室中心的一侧为内侧并相接。本实用新型中，以靠近燃烧室顶部中心的一侧为内侧，与之相反的为外侧。

上述燃烧室进一步设置如下：进气楔形面、排气楔形面与火花塞楔形面三者的外侧低于内侧。

上述燃烧室进一步设置如下：进气楔形面、排气楔形面与火花塞楔形面的大小分别与进气门、排气门与火花塞的大小相适应。

上述燃烧室进一步设置如下：进气楔形面与排气楔形面的相接处偏离中心线并靠向排气楔形面所在侧设置。上述结构能够扩大进气面积、提高进气效率，并使进入燃烧室内的油气与火花塞喷出的火焰充分接触。

本实用新型还提供一种三气门发动机的燃烧室结构，包括有上述燃烧室，进气楔形面上贯通连接有两个进气喉口、排气楔形面上贯通连接有一个排气喉口。通过设置进气喉口与排气喉口，能够避免进气道或排气道为与燃烧室连通而弯曲、挤压，从而避免因该弯曲、挤压的结构导致的阻力损失，从而提高进气效率。并且，通过设置合理的喉口，还能够降低燃烧室的加工难度，使模具\/砂芯能够重复使用。

其中，进气喉口和\/或排气喉口与进气楔形面\/排气楔形面最好垂直。一方面，其能够使气门与楔形面充分贴合，确保气门的密封性；另一方面，有利于降低模具\/砂芯的设计难度与加工难度。

上述燃烧室结构进一步设置如下：两个进气喉口并排设置，使进气一侧结构紧凑，避免因角度或进气速度影响进气效率。

其中，两个进气喉口最好大小、结构均相同，该结构既便于加工、设计、又能够确保两个进气喉口进气流量、速度相近，确保进气均匀，使燃烧室内的油气能够充分燃烧。

本实用新型还提供一种三气门发动机的气道布置结构，包括上述燃烧室结构，两个进气喉口与进气道连通、排气喉口与排气道连通。

上述气道布置结构进一步设置如下：两个进气喉口共同连接于一进气道上，能够简化结构、减少连接。

为减小进气阻力、提高进气效率，上述气道布置结构进一步设置如下：进气道与气缸盖安装平面之间存在5°~25°的夹角和\/或排气道与气缸盖安装平面之间存在5°~20°的夹角。

本实用新型技术效果如下：本实用新型对燃烧室及燃烧室结构、气道的布置均进行了重新设计，大大简化了燃烧室的结构，使其砂芯模的制作难度降低并可实现气缸盖压铸时，进、排气气道和燃烧室模型芯盒的重复使用，提高砂芯使用率，避免采用气道沙芯造成的模具制造难度和成本提升。

并且，本实用新型可以有效减小发动机工作过程中进、排气的沿程阻力损失，提高进、排气效率，改善油气混合效果和气流的组织使其充分、快速的燃烧，从而改善发动机外性能、燃油经济性提升和排放。

此外，本实用新型够使火花塞点火位置更靠近理论中心，有利于火焰传播和油气混合气的充分燃烧，病提升燃油经济性。

附图说明

图1为本实用新型具体实施例整体示意图。

图2为本实用新型具体实施例正视图。

图中所示：1—进气道，2—进气喉口，3—燃烧室本体，4—排气喉口，5—排气道，a—球形面Ⅰ，b—排气楔形面，c—火花塞楔形面，d—球形面Ⅱ，e—进气楔形面。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种三气门发动机的燃烧室本体3，燃烧室本体3的顶部为半球形，其上设有进气楔形面e、排气楔形面b和火花塞楔形面c，即，除进气楔形面e、排气楔形面b和火花塞楔形面c之外均采用球形面。本实施例中，进气楔形面e、火花塞楔形面c与燃烧室边缘之间通过球形面Ⅰa平滑过渡，而排气楔形面b、进气楔形面e与燃烧室边缘之间通过球形面Ⅱd平滑过渡，排气楔形面b、火花塞楔形面c与燃烧室边缘之间通过形状狭小的球形面Ⅲ平滑过渡，从而确保燃烧室本体构成一个完整的半球形或小半球形。本实施例中，小半球形是指半球形的部分。

进气楔形面e为用于安装进气门（或理解为与进气道1连通）的一个倾斜的平面。排气楔形面b为用于安装排气门（或理解为与排气道5连通）的一个倾斜的平面。火花塞楔形面c为用于安装火花塞的一个倾斜的平面。定义与进气楔形面e近似。进气楔形面e、排气楔形面b与火花塞楔形面c的大小分别与进气门、排气门与火花塞的大小相适应。

本实施例中，以靠近燃烧室本体3顶部中心的一侧为内侧，与之相反的为外侧。进气楔形面e、排气楔形面b与火花塞楔形面c靠近燃烧室本体3中心的一侧为内侧并相接。并且进气楔形面e、排气楔形面b与火花塞楔形面c三者的外侧低于内侧。

为扩大进气面积、提高进气效率，并使进入燃烧室本体3内的油气与火花塞喷出的火焰充分接触。进气楔形面e与排气楔形面b的相接处最好偏离中心线并偏向排气楔形面b所在的一侧。

实施例2

本实施例提供一种三气门发动机的燃烧室结构，包括有燃烧室本体3，燃烧室本体3的顶部为半球形，其上设有进气楔形面e、排气楔形面b和火花塞楔形面c，进气楔形面e上贯通连接有两个并排设置的进气喉口2、排气楔形面b上贯通连接有一个排气喉口4。其中，进气喉口2和\/或排气喉口4与进气楔形面e\/排气楔形面b最好垂直。

本实施例中，两个进气喉口2最好大小、结构均相同，该结构既便于加工、设计、又能够确保两个进气喉口2进气流量、速度相近，确保进气均匀，使燃烧室本体3内的油气能够充分燃烧。

实施例3

本实施例提供一种三气门发动机的气道布置结构，包括有燃烧室本体3，燃烧室本体3的顶部为半球形，其上设有进气楔形面e、排气楔形面b和火花塞楔形面c，进气楔形面e上垂直贯通连接有两个并排设置的进气喉口2、排气楔形面b上贯通连接有一个排气喉口4。两个进气喉口2共同连接于一个进气道1上，排气喉口4与一个排气道5连通。

本实施例中进气道1与气缸盖安装平面之间存在5°~25°的夹角和\/或排气道5与气缸盖安装平面之间存在5°~20°的夹角。

基于上述，本实用新型提供了一种三气门发动机的燃烧室、燃烧室结构及其气道布置结构，通过将进气门、排气门与火花塞的楔形安装面与球形面结合重新对燃烧室本体3结构进行设计，极大地简化了燃烧室本体3的结构与其制作工艺，也降低了燃烧室本体3结构的制作难度与制作成本，使其具有高滚流比、高涡流强度、热损失小等特点；并结合进气喉口2、出气喉口与进气道1、出气道的设计，可以有效减小发动机进、排气的阻力损失，使燃烧室本体3进气效率高、均匀并能够充分与火焰接触、充分燃烧，从而提高发动机外性能及燃油经济。

由技术常识可知，本实用新型可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。

设计图

三气门发动机的燃烧室、燃烧室结构、气道布置结构论文和设计

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