CN117685127B - 一种发动机缸盖以及发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机缸盖以及发动机，发动机缸盖设置有两个与蓬顶结构的进气侧表面连通的进气喉口底孔及两个与蓬顶结构的排气侧表面连通的排气喉口底孔，至少在一个进气喉口底孔的两侧分别设置有第一导流槽，第一导流槽与进气喉口底孔连通并延伸至蓬顶结构的排气侧表面，两个第一导流槽之间设置有第二导流槽，第二导流槽与进气喉口底孔连通并延伸至蓬顶结构的排气侧表面。上述第一导流槽可对进气喉口底孔两侧与滚流方向不一致的进气气流进行引导，改变其运动方向，使其沿滚流方向运动，第二导流槽可以保护与滚流方向一致的气流不受其他方向气流的影响，从而起到增强滚流的作用，最终加快燃烧，提高发动机热效率。

Description

一种发动机缸盖以及发动机

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，特别涉及一种发动机缸盖以及发动机。

背景技术

现有蓬顶燃烧室发动机的缸盖底面在燃烧室内的部分拱起呈蓬顶结构，该蓬顶结构的进气侧表面与排气侧表面通常是平滑的。从进气道流入气缸的气体，经蓬顶结构的引导，改变方向，形成自上而下的运动气流，然后与活塞接触后再向上反弹，最终形成围绕垂直于气缸轴线方向旋转的滚流，滚流越强，燃烧速度越快，发动机热效率越高。

然而，现有蓬顶结构形成的滚流强度较低，主要原因如下：

1、如图1所示，进气沿进气门360度周向分布，只有正对蓬顶结构排气侧表面的少部分气流，能够经过排气侧表面引导形成较强的滚流，其余绝大部分流经进气门的气流存在垂直于滚流方向的横向运动分量（图1中朝另一进气门方向运动），这些运动方向与蓬顶结构的排气侧表面的引导方向不符，导致产生的滚流强度低；

2、现有蓬顶结构较平滑，对于与滚流运动方向一致的气流的引导作用强（图2中朝向排气门方向运动的气流）。但是，无法引导垂直于滚流运动方向的气流（图2中朝向另一进气门运动方向的气流）。因此，现有蓬顶结构对气流的引导作用弱，导致这部分气流的垂直速度分量被浪费掉。

发明内容

有鉴于此，本发明第一个目的在于提供一种发动机缸盖，以使其能够对进气气流流向进行引导，起到加强滚流的作用。

本发明的第二个目的在于提供一种上述发动机缸盖的发动机。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种发动机缸盖，所述发动机缸盖的底面设置有用于与发动机的活塞及气缸围成燃烧室的蓬顶结构，所述发动机缸盖设置有两个与所述蓬顶结构的进气侧表面连通的进气喉口底孔以及两个与所述蓬顶结构的排气侧表面连通的排气喉口底孔，至少在一个所述进气喉口底孔的两侧分别设置有第一导流槽，所述第一导流槽的第一端与所述进气喉口底孔连通，所述第一导流槽的第二端沿所述进气喉口底孔至对应侧的所述排气喉口底孔方向延伸至所述蓬顶结构的排气侧表面，两个所述第一导流槽之间设置有至少一个第二导流槽，所述第二导流槽的第一端与所述进气喉口底孔连通，所述第二导流槽的第二端沿所述进气喉口底孔至对应侧的所述排气喉口底孔方向延伸至所述蓬顶结构的排气侧表面。

可选地，所述第一导流槽以及所述第二导流槽的第二端均延伸至所述蓬顶结构的排气侧表面的边缘。

可选地，垂直且平分所述蓬顶结构的蓬顶屋脊线的平面为所述蓬顶结构的纵向对称面，所述第一导流槽以及所述第二导流槽与垂直于所述纵向对称面的剖面的交线为导流槽特征线，所述导流槽特征线为圆滑曲线。

可选地，所述进气喉口底孔连接有两个所述第一导流槽以及一个位于两个所述第一导流槽之间的第二导流槽，经过所述进气喉口底孔的轴线，且沿所述进气喉口底孔至对应侧的所述排气喉口底孔方向延伸的平面为所述进气喉口底孔的纵向对称面，经过所述进气喉口底孔的轴线，且垂直于所述纵向对称面的平面为所述进气喉口底孔的横向对称面，两个所述第一导流槽相互远离的一侧的槽壁与所述进气喉口底孔的两个交点位于所述进气喉口底孔的横向对称面上，两个所述第一导流槽的相互靠近的一侧的槽壁与所述进气喉口底孔的两个交点关于所述进气喉口底孔的纵向对称面对称，所述第二导流槽的两侧槽壁与所述进气喉口底孔的两个交点关于所述进气喉口底孔的纵向对称面对称。

可选地，两个所述第一导流槽相互远离的一侧的槽壁通过圆弧导向面与所述进气喉口底孔连接。

可选地，所述圆弧导向面与所述进气喉口底孔连接处的切线与所述进气喉口底孔远离所述排气喉口底孔的一侧相交，所述圆弧导向面与相连接的所述第一导流槽的槽壁相切。

可选地，与其中一个所述进气喉口底孔连通的两个所述第一导流槽中远离另一个所述进气喉口底孔的一个所述第一导流槽为外侧导流槽，所述外侧导流槽的两侧槽壁与所述进气喉口底孔的两个交点之间的横向距离比所述外侧导流槽的两侧槽壁之间的横向距离小5mm～20mm。

可选地，与其中一个所述进气喉口底孔连通的两个所述第一导流槽中靠近另一个所述进气喉口底孔的一个所述第一导流槽为内侧导流槽，所述内侧导流槽的两侧槽壁与所述进气喉口底孔的两个交点之间的横向距离比所述内侧导流槽的两侧槽壁之间的横向距离小5mm～10mm。

一种发动机，包括如上任意一项所述的发动机缸盖。

由上述技术方案可以看出，本发明实施例提供了一种发动机缸盖，该发动机缸盖的底面设置有用于与发动机的活塞及气缸围成燃烧室的蓬顶结构，发动机缸盖设置有两个与蓬顶结构的进气侧表面连通的进气喉口底孔以及两个与蓬顶结构的排气侧表面连通的排气喉口底孔，至少在一个进气喉口底孔的两侧分别设置有第一导流槽，第一导流槽的第一端与进气喉口底孔连通，第一导流槽的第二端沿进气喉口底孔至对应侧的排气喉口底孔方向延伸至蓬顶结构的排气侧表面，两个第一导流槽之间设置有至少一个第二导流槽，第二导流槽的第一端与进气喉口底孔连通，第二导流槽的第二端沿进气喉口底孔至对应侧的排气喉口底孔方向延伸至蓬顶结构的排气侧表面。

上述发动机缸盖通过在进气喉口底孔的两侧分别设置第一导流槽，可以对进气喉口底孔两侧与滚流方向不一致的进气气流进行引导，改变其运动方向，使其沿滚流方向运动，同时第二导流槽可以对与滚流方向一致的气流进行导向，避免其受到其他方向的气流的影响，从而起到增强滚流的作用，最终加快燃烧，提高发动机热效率。

本发明还提供了一种发动机，该发动机包括如上所述的发动机缸盖，由于该发动机采用了上述发动机缸盖，因此该发动机理应具有与该发动机缸盖相同的有益效果，在此不再赘述。

附图说明

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。

图1为现有技术中蓬顶结构发动机缸盖的进气气流方向示意图；

图2为本发明实施例中的发动机缸盖的局部俯视图；

图3为本发明实施例中的导流槽特征线的示意图；

图4为本发明实施例中的第一导流槽以及第二导流槽与进气喉口底孔交点在进气喉口底孔圆周上的分布示意图；

图5为本发明实施例中的发动机气缸盖与现有技术中的发动机气缸盖的湍动能对比示意图。

图示中，1为进气喉口底孔；2为排气喉口底孔；3为第一导流槽；4为第二导流槽；5为导流槽特征线；6为进气喉口底孔1的纵向对称面；7为进气喉口底孔1的横向对称面。

具体实施方式

本发明公开了一种发动机缸盖，该发动机缸盖的结构设计使其能够对进气气流流向进行引导，起到加强滚流的作用。

本发明还公开了一种包括上述发动机缸盖的发动机。

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。

请参阅图2，图2为本发明实施例中的发动机缸盖的局部俯视图。

本发明实施例公开的一种发动机缸盖，该发动机缸盖的底面设置有用于与发动机的活塞及气缸围成燃烧室的蓬顶结构，发动机缸盖设置有两个与蓬顶结构的进气侧表面连通的进气喉口底孔1以及两个与蓬顶结构的排气侧表面连通的排气喉口底孔2，至少在一个进气喉口底孔1的两侧分别设置有第一导流槽3，第一导流槽3的第一端与进气喉口底孔1连通，第一导流槽3的第二端沿进气喉口底孔1至对应侧的排气喉口底孔2方向延伸至蓬顶结构的排气侧表面。

为避免与滚流方向一致的气流被其他方向的气流干扰，如图2所示，两个第一导流槽3之间设置有至少一个第二导流槽4，第二导流槽4的第一端与进气喉口底孔1连通，第二导流槽4的第二端沿进气喉口底孔1至对应侧的排气喉口底孔2方向延伸至蓬顶结构的排气侧表面，根据需要以及发动机缸径的大小，第二导流槽4可以设置一个或多个，这样通过将与滚流方向一致的气流单独引入第二导流槽4，可以有效避免其被其他方向的气流干扰。

与现有技术相比，本发明实施例提供的发动机缸盖通过在进气喉口底孔1的两侧分别设置第一导流槽3，可以对进气喉口底孔1两侧与滚流方向不一致的进气气流进行引导，改变其运动方向，使其沿滚流方向运动，从而起到增强滚流的作用，最终加快燃烧，提高发动机热效率。

第一导流槽3以及第二导流槽4可以通过挖槽的形式形成与发动机缸盖的蓬顶结构上，也可以通过在发动机缸盖的蓬顶结构设置多条凸起，使相邻的两条凸起之间围成第一导流槽3或第二导流槽4的方式实现。

如图2所示，在本发明实施例中，两个进气喉口底孔1处均设置有第一导流槽3以及第二导流槽4，以保证两个进气道进气都能够有效形成滚流。

进一步地，如图1所示，第一导流槽3以及第二导流槽4的第二端均延伸至蓬顶结构的排气侧表面的边缘。

如图3所示，在本发明实施例中，垂直且平分蓬顶结构的蓬顶屋脊线的平面为蓬顶结构的纵向对称面，第一导流槽3以及第二导流槽4与垂直于纵向对称面的剖面的交线为导流槽特征线5，导流槽特征线5为圆滑曲线，圆滑曲线可以为圆弧线、椭圆曲线的一部分或者由多种曲率的曲线圆滑连接构成。

在本发明实施例中，导流槽特征线5为半圆弧形，其宽度L与高度H相等，当然在其他实施例中，导流槽特征线5的宽度L与高度H也可以不同，在此不做限定。

具体地，在本发明实施例中，如图2所示，进气喉口底孔1连接有两个第一导流槽3以及一个位于两个第一导流槽3之间的第二导流槽4，经过进气喉口底孔1的轴线，且沿进气喉口底孔1至对应侧的排气喉口底孔2方向延伸的平面为进气喉口底孔1的纵向对称面6，经过进气喉口底孔1的轴线，且垂直于纵向对称面的平面为进气喉口底孔1的横向对称面7，两个第一导流槽3相互远离的一侧的槽壁与进气喉口底孔1的两个交点位于进气喉口底孔1的横向对称面7上，两个第一导流槽3的相互靠近的一侧的槽壁与进气喉口底孔1的两个交点关于进气喉口底孔1的纵向对称面6对称，第二导流槽4的两侧槽壁与进气喉口底孔1的两个交点关于进气喉口底孔1的纵向对称面6对称。

为减少对所引导气流的阻力，如图2所示，在本发明实施例中，两个第一导流槽3相互远离的一侧的槽壁通过圆弧导向面与进气喉口底孔1连接，利用圆弧导向面对气流进行导向，可以对气流起到良好的引导作用，进而改变其流向。

进一步优化上述技术方案，如图2所示，为优化圆弧导向面的引导作用，圆弧导向面在与进气喉口底孔1连接处的切线与进气喉口底孔1远离排气喉口底孔2的一侧相交，圆弧导向面与相连接的第一导流槽3的槽壁相切。

如图2所示，在本发明一种实施例中，与其中一个进气喉口底孔1连通的两个第一导流槽3中远离另一个进气喉口底孔1的一个第一导流槽3为外侧导流槽，外侧导流槽的两侧槽壁与进气喉口底孔1的两个交点之间的横向距离比外侧导流槽的两侧槽壁之间的横向距离L1小5mm～20mm，上述横向距离指沿平行于进气喉口底孔1的横向对称面7的方向的距离。

相应地，如图2所示，与其中一个进气喉口底孔1连通的两个第一导流槽3中靠近另一个进气喉口底孔1的一个第一导流槽3为内侧导流槽，内侧导流槽的两侧槽壁与进气喉口底孔1的两个交点之间的横向距离比内侧导流槽的两侧槽壁之间的横向距离L3小5mm～10mm。

如图4所示，在本案中两个第一导流槽3以及一个第二导流槽4与进气喉口底孔1的交点一共有四个，即第二导流槽4的两侧槽壁分别与两侧的两个第一导流槽3共用一个交点，从图4中可以看出，外侧导流槽的两侧槽壁与进气喉口底孔1的交点分别为P1和P2，P1和P2之间的横向距离比外侧导流槽的两侧槽壁之间的横向距离L1小5mm～20mm，第二导流槽4的两侧槽壁与进气喉口底孔1的交点分别为P2与P3，第二导流槽4的两侧槽壁之间的横向距离L2等于P2与P3之间的横向距离，内侧导流槽的两侧槽壁与进气喉口底孔1的交点分别为P3和P4，内侧导流槽的两侧槽壁之间的横向距离L3比P3和P4之间的横向距离大5mm～10mm。

在设计上述导流槽的过程中，首先设计发动机缸盖的蓬顶结构的三维结构。当各导流槽参数确定后，在蓬顶结构挖出导流槽，形成三维模型。

然后将上述三维模型代入搭建的三维流动仿真软件中进行计算。首先，计算未添加导流槽的三维模型，提取其生成的滚流强度参数；然后，将添加导流槽的三维模型代入相同模型中进行计算，提取滚流强度并记录；最后根据获取的添加导流槽的三维模型生成的滚流强度与未添加导流槽的三维模型生成的滚流强度进行比较，优化迭代，通过改变各导流槽设计参数，不断形成新的三维模型，将其代入三维流动仿真软件中进行迭代计算，不断记录滚流强度，最终选取滚流强度最高的结构，作为最终设计方案。

如图5所示，在本发明实施例中，开设有导流槽的发动机缸盖的湍动能，相较于没有导流槽的发动机缸盖的湍动能，与气门升程的匹配度更高，湍动能强度也更高，可有效起到增强滚流，最终加快燃烧，提高发动机热效率

本发明实施例还提供了一种发动机，该发动机包括如上述实施例所述的发动机缸盖，由于该发动机采用了上述实施例中的发动机缸盖，因此该发动机的技术效果请参考上述实施例。

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。

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，而是要负荷与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种发动机缸盖，其特征在于，所述发动机缸盖的底面设置有用于与发动机的活塞及气缸围成燃烧室的蓬顶结构，所述发动机缸盖设置有两个与所述蓬顶结构的进气侧表面连通的进气喉口底孔以及两个与所述蓬顶结构的排气侧表面连通的排气喉口底孔，至少在一个所述进气喉口底孔的两侧分别设置有第一导流槽，所述第一导流槽的第一端与所述进气喉口底孔连通，所述第一导流槽的第二端沿所述进气喉口底孔至对应侧的所述排气喉口底孔方向延伸至所述蓬顶结构的排气侧表面，两个所述第一导流槽之间设置有至少一个第二导流槽，所述第二导流槽的第一端与所述进气喉口底孔连通，所述第二导流槽的第二端沿所述进气喉口底孔至对应侧的所述排气喉口底孔方向延伸至所述蓬顶结构的排气侧表面。

2.根据权利要求1所述的发动机缸盖，其特征在于，所述第一导流槽以及所述第二导流槽的第二端均延伸至所述蓬顶结构的排气侧表面的边缘。

3.根据权利要求1或2所述的发动机缸盖，其特征在于，垂直且平分所述蓬顶结构的蓬顶屋脊线的平面为所述蓬顶结构的纵向对称面，所述第一导流槽以及所述第二导流槽与垂直于所述纵向对称面的剖面的交线为导流槽特征线，所述导流槽特征线为圆滑曲线。

4.根据权利要求1或2所述的发动机缸盖，其特征在于，所述进气喉口底孔连接有两个所述第一导流槽以及一个位于两个所述第一导流槽之间的第二导流槽，经过所述进气喉口底孔的轴线，且沿所述进气喉口底孔至对应侧的所述排气喉口底孔方向延伸的平面为所述进气喉口底孔的纵向对称面，经过所述进气喉口底孔的轴线，且垂直于所述纵向对称面的平面为所述进气喉口底孔的横向对称面，两个所述第一导流槽相互远离的一侧的槽壁与所述进气喉口底孔的两个交点位于所述进气喉口底孔的横向对称面上，两个所述第一导流槽的相互靠近的一侧的槽壁与所述进气喉口底孔的两个交点关于所述进气喉口底孔的纵向对称面对称，所述第二导流槽的两侧槽壁与所述进气喉口底孔的两个交点关于所述进气喉口底孔的纵向对称面对称。

5.根据权利要求1或2所述的发动机缸盖，其特征在于，两个所述第一导流槽相互远离的一侧的槽壁通过圆弧导向面与所述进气喉口底孔连接。

6.根据权利要求5所述的发动机缸盖，其特征在于，所述圆弧导向面与所述进气喉口底孔连接处的切线与所述进气喉口底孔远离所述排气喉口底孔的一侧相交，所述圆弧导向面与相连接的所述第一导流槽的槽壁相切。

7.根据权利要求5所述的发动机缸盖，其特征在于，与其中一个所述进气喉口底孔连通的两个所述第一导流槽中远离另一个所述进气喉口底孔的一个所述第一导流槽为外侧导流槽，所述外侧导流槽的两侧槽壁与所述进气喉口底孔的两个交点之间的横向距离比所述外侧导流槽的两侧槽壁之间的横向距离小5mm～20mm。

8.根据权利要求1或2所述的发动机缸盖，其特征在于，与其中一个所述进气喉口底孔连通的两个所述第一导流槽中靠近另一个所述进气喉口底孔的一个所述第一导流槽为内侧导流槽，所述内侧导流槽的两侧槽壁与所述进气喉口底孔的两个交点之间的横向距离比所述内侧导流槽的两侧槽壁之间的横向距离小5mm～10mm。

9.一种发动机，其特征在于，包括如权利要求1-8任意一项所述的发动机缸盖。