《多球面燃烧室的缸头及其汽油机》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。

图1为《多球面燃烧室的缸头及其汽油机》缸头燃烧室的结构示意图；

图2为该发明缸头摇臂布置结构示意图；

图3为该发明摇臂座布置结构示意图；

图4为摇臂轴与摇臂座的配合横向截面图。

多球面燃烧室的缸头及其汽油机专利目的

《多球面燃烧室的缸头及其汽油机》提供一种多球面燃烧室的缸头及其汽油机，具有更小面容比的燃烧室结构，利于燃烧气的混合，提高汽油机的运行效率，节约燃料，降低排放。

多球面燃烧室的缸头及其汽油机技术方案

《多球面燃烧室的缸头及其汽油机》的多球面燃烧室的缸头，包括缸头本体和设置于缸头本体的进气通道、排气通道及火花塞安装孔，缸头本体内侧形成燃烧室面，所述燃烧室面由三个球面依次相切形成，由底部到顶部依次为球面I、球面II和球面III，所述球面II的半径大于球面I的半径，所述球面III的半径大于球面II的半径。

进一步，所述球面I、球面II和球面III所占燃烧室面比例按宽度为1:3:2；该比例的燃烧室面的汽油机动力试验效率最高，排放最低，降低燃油消耗达到6.5％，汽油机功率提升比2011年9月前的的单一球面燃烧室超过200瓦。

进一步，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，所述进气门和排气门分别设有摇臂，所述缸头本体上与两个摇臂一一对应设置有两个摇臂座，所述两个摇臂分别设有供对应的摇臂座顶部嵌入的嵌合槽，两个摇臂分别由穿过嵌合槽两侧壁的摇臂轴单自由度铰接于与其对应的摇臂座顶部形成以摇臂轴为支点的杠杆结构；通过摇臂上设有嵌合槽的结构铰接摇臂，可以大大减小摇臂座的横向尺寸，占有较小的空间，适用于小体积、小排量发动机使用，避免因为发动机缸头面积小不适用于安装固定摇臂座铰接摇臂的结构；《多球面燃烧室的缸头及其汽油机》的摇臂在运行过程中，其各个方向的窜动或晃动量小，保证进、排气门组件关闭后密封性好，动作顺畅，从而保证汽油机的正常运行，不会出现气门开闭时受力与运行方向不一致的情况，保证密封效果，从而提高效率，节约能源，并节约布置空间，能有效的降低摇臂的故障率，降低维护成本；适应于进排气的位置来合理布置摇臂，还利于保证气门正时，保证配气相位，从而提高性能和降低排放。

进一步，所述燃烧室面上位于进气门的座圈周围和位于排气门的座圈周围分别为与进气门的座圈内端部和排气门的座圈内端部平齐的平面；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。

进一步，所述进气门由底部至顶部向进气通道侧倾斜，排气门由底部至顶部向排气通道侧倾斜；由于气门斜置，可以使进排气通道中间的鼻梁区更宽，利于冷却，增加抗变形能力，配合以完全畅通的冷却风道2，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；同时适应于多球面燃烧室，进排气门与进排气气道之间的夹角比2011年9月前结构燃烧室面小，便于组织进气，提高进气效率，便于在气缸内组织进气滚流和进气涡流，增加缸内气流扰动，加快燃烧；减小进排气的阻力，使进排气更顺畅，利于提高汽油机功率，利于提高功率，降低燃油消耗，降低尾气排放，保护环境；两个摇臂轴沿径向向内相对于缸头本体安装面向顶部倾斜设置，所述摇臂轴的倾斜角度与进气门和排气门的倾斜角度对应相同；倾斜设置的摇臂轴能够适应于斜置气门结构且适应于复合球面燃烧室的几何形状，利于保证摇臂带动气门动作的协调性和密封性。

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；也就是进气门和排气门的轴线相交于燃烧室面的径向中心线，与燃烧室的进排气方向相适应，减小阻力，增加汽油机的动力性。

进一步，所述缸头本体上位于火花塞安装孔侧设有贯通的火花塞风冷通道；通过风冷使得火花塞以及缸体本身得到较好的冷却，避免出现2011年9月前技术中火花塞由于高温而降低使用寿命的问题。

进一步，所述缸头本体外表面设有散热片，所述散热片延伸至排气通道外壁；能够有效降低排气温度，利于保护排气系统内的尾气处理部件，进一步降低排放，利于环保；

进一步，所述两个摇臂上的嵌合槽均为通槽，两个摇臂座的顶部通过与其对应的嵌合槽外露并分别设有贯通至摇臂轴的润滑油孔。

《多球面燃烧室的缸头及其汽油机》还公开了一种应用多球面燃烧室的缸头的汽油机，所述多球面燃烧室的缸头安装于汽油机。

多球面燃烧室的缸头及其汽油机有益效果

《多球面燃烧室的缸头及其汽油机》的多球面燃烧室的缸头及其汽油机，采用多球面共同构成燃烧室面，相对于球面燃烧室来说，面容比进一步减小，提高汽油机工作效率，并且消除2011年9月前的一体球形结构不利于燃烧气体的充分混合，降低混合率，影响燃烧和排放的弊端；并且多球面结构利于燃烧气的混合，进入的气流会受到不同方向的阻力，使燃油混合气能更好的形成紊流，燃烧更加充分，有效的降低燃油消耗率，利于燃烧和降低CH NO排放，增加汽油机动力；同时，采用多球面燃烧室面结构，使进排气门与进排气气道之间的夹角比其它结构燃烧室面小，有效的减小进排气的阻力，使进排气更顺畅，有效地提高汽油机功率，进一步利于降低燃油消耗率和排放，功率可提高200瓦左右，燃油消耗率降低5％左右，排放达到EPA3阶段8克/千瓦·小时的标准；由此可见，该发明的汽油机功率提高和排放降低较为明显。

《多球面燃烧室的缸头及其汽油机》的缸头用于汽油机，节约能源并降低消耗。

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面，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。燃烧室的参数是保证汽油机高效运行的必要条件。

2011年9月前技术中，缸头的燃烧室面普遍采用楔形结构，具有较大的面容同比，但是该结构有利于其它附属结构的安装，比如气门组件；如果改变燃烧室面结构，则会影响进、排气门组件的布置。为解决以上问题，出现了一种球形燃烧室结构，具有较小的面容比，对汽油机的性能具有较好的影响；然而，球形燃烧室由于表面平滑，不利于燃烧气的混合，并且为了适应气门的安装会在燃烧室面出现形状突变，影响混合、进气和排气，从而使球形燃烧室的优势得不到充分发挥。

2011年9月前的进、排气门组件的摇臂总成较普遍使用的结构为摇臂设有筒状座并外套于摇臂轴与其可绕轴线转动配合，而摇臂轴固定于摇臂座。该结构由于筒状座与摇臂轴接触面较大，且加工精度、安装精度以及长时间摩擦的影响，长时间运行后会出现多方位晃动，导致进、排气门组件关闭不严、不准和动作不顺畅的问题，特别是对于球面燃烧室，该摇臂结构影响球面燃烧室的正常工作，无法发挥其优势，不能适应于球面燃烧室的使用，影响汽油机的正常运行。

因此，需要对汽油机缸头的燃烧室进行改进，具有更小面容比的燃烧室结构，利于燃烧气的混合，提高汽油机的运行效率，节约燃料，降低排放。

1.一种多球面燃烧室的缸头，包括缸头本体和设置于缸头本体的进气通道、排气通道及火花塞安装孔，缸头本体内侧形成燃烧室面，其特征在于：所述燃烧室面由三个球面依次相切形成，由底部到顶部依次为球面I、球面II和球面III，所述球面II的半径大于球面I的半径，所述球面III的半径大于球面II的半径。

2.根据权利要求1所述的多球面燃烧室的缸头，其特征在于：所述球面I、球面II和球面III所占燃烧室面比例按宽度为1:3:2。

3.根据权利要求1或2所述的多球面燃烧室的缸头，其特征在于：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，所述进气门和排气门分别设有摇臂，所述缸头本体上与两个摇臂一一对应设置有两个摇臂座，所述两个摇臂分别设有供对应的摇臂座顶部嵌入的嵌合槽，两个摇臂分别由穿过嵌合槽两侧壁的摇臂轴单自由度铰接于与其对应的摇臂座顶部形成以摇臂轴为支点的杠杆结构。

4.根据权利要求3所述的多球面燃烧室的缸头，其特征在于：所述燃烧室面上位于进气门的座圈周围和位于排气门的座圈周围分别为与进气门的座圈内端部和排气门的座圈内端部平齐的平面。

5.根据权利要求4所述的多球面燃烧室的缸头，其特征在于：所述进气门由底部至顶部向进气通道侧倾斜，排气门由底部至顶部向排气通道侧倾斜；两个摇臂轴沿径向向内相对于缸头本体安装面向顶部倾斜设置，所述摇臂轴的倾斜角度与进气门和排气门的倾斜角度对应相同。

6.根据权利要求5所述的多球面燃烧室的缸头，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。

7.根据权利要求6所述的多球面燃烧室的缸头，其特征在于：所述缸头本体上位于火花塞安装孔侧设有贯通的火花塞风冷通道。

8.根据权利要求7所述的多球面燃烧室的缸头，其特征在于：所述缸头本体外表面设有散热片，所述散热片延伸至排气通道外壁。

9.根据权利要求8所述的多球面燃烧室的缸头，其特征在于：所述两个摇臂上的嵌合槽均为通槽，两个摇臂座的顶部通过与其对应的嵌合槽外露并分别设有贯通至摇臂轴的润滑油孔。

10.一种应用权利要求1至9任一权利要求所述的多球面燃烧室的缸头的汽油机，其特征在于：所述多球面燃烧室的缸头安装于汽油机。

如图所示：该实施例的多球面燃烧室的缸头，包括缸头本体1和设置于缸头本体的进气通道9、排气通道5及火花塞安装孔8，缸头本体1内侧形成燃烧室面7，所述燃烧室面从底部到顶部由三个球面依次相切形成，分别为球面Ia、球面IIb和球面IIIc，所述球面IIb的半径大于球面Ia的半径，所述球面IIIc的半径大于球面IIb的半径；球面半径即是球面所构成的球体的半径。

该实施例中，所述球面Ia、球面IIb和球面IIIc所占燃烧室面7比例按宽度为1:3:2；该比例的燃烧室面7的汽油机动力试验效率最高，排放最低，降低燃油消耗达到6.5％，汽油机功率提升比2011年9月前的的单一球面燃烧室超过200瓦。

该实施例中，所述缸头本体1上与进气通道9对应设有进气门11，与排气通道5对应设有排气门4，所述进气门11和排气门4分别设有摇臂（如图所示的进气门摇臂13和排气门摇臂16），所述缸头本体1上与两个摇臂（进气门摇臂13和排气门摇臂16）一一对应设置有两个摇臂座（进气门摇臂座12和排气门摇臂座17），所述两个摇臂（进气门摇臂13和排气门摇臂16）分别设有供对应的摇臂座顶部嵌入的嵌合槽，两个摇臂（进气门摇臂13和排气门摇臂16）分别由穿过嵌合槽两侧壁的摇臂轴（进气门摇臂轴14和排气门摇臂轴15）单自由度铰接于与其对应的摇臂座（进气门摇臂座12和排气门摇臂座17）顶部，形成以摇臂轴（进气门摇臂轴14和排气门摇臂轴15）为支点的杠杆结构，如图所示，两个杠杆结构的动力点由各自对应的顶杆驱动，两个杠杆结构的阻力点分别对应用于开启或关闭进气门11或排气门4，形成稳定的驱动结构，为减小转动阻力，所述两个摇臂（进气门摇臂13和排气门摇臂16）上的嵌合槽均为通槽，两个摇臂座（进气门摇臂座12和排气门摇臂座17）的顶部通过与其对应的嵌合槽外露并分别设有贯通至摇臂轴的润滑油孔（图中为进气摇臂座润滑油孔18和排气摇臂座润滑油孔19）；所述进气门摇臂座12和排气门摇臂座17上的润滑油孔（进气摇臂座润滑油孔18和排气摇臂座润滑油孔19）用于使润滑油进入进气门摇臂轴14和排气门摇臂轴15与进气门摇臂座12和排气门摇臂座17之间的摩擦面，减小摩擦系数，增大摇臂的运行精度和稳定性；通过摇臂上设有嵌合槽的结构铰接摇臂，可以大大减小摇臂座的横向尺寸，占有较小的空间，适用于小体积、小排量发动机使用，避免因为发动机缸头面积小不适用于安装固定摇臂座铰接摇臂的结构；《多球面燃烧室的缸头及其汽油机》的摇臂在运行过程中，其各个方向的窜动或晃动量小，能有效的降低摇臂的故障率，降低维护成本；适应于进排气的位置来合理布置摇臂，还利于保证气门正时，保证配气相位，从而提高性能和降低排放；

该实施例中，所述燃烧室面7上位于进气门11的座圈10周围和位于排气门4的座圈3周围分别为与进气门11的座圈10内端部和排气门4的座圈3内端部平齐的平面；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。

该实施例中，所述进气门11由底部至顶部向进气通道9侧倾斜，排气门4由底部至顶部向排气通道5侧倾斜，形成斜置气门结构；由于气门斜置，可以使进排气通道中间的鼻梁区更宽，利于冷却，增加抗变形能力，配合以完全畅通的冷却风道2，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；同时适应于多球面燃烧室，进排气门与进排气气道之间的夹角比2011年9月前结构燃烧室面小，便于组织进气，提高进气效率，便于在气缸内组织进气滚流和进气涡流，增加缸内气流扰动，加快燃烧；减小进排气的阻力，使进排气更顺畅，利于提高汽油机功率，利于提高功率，降低燃油消耗，降低尾气排放，保护环境；两个摇臂轴（进气门摇臂轴14和排气门摇臂轴15）沿径向向内相对于缸头本体安装面向顶部倾斜设置，沿径向向内是指由缸头的周围向其径向中心线的方向；所述摇臂轴（进气门摇臂轴14和排气门摇臂轴15）的倾斜角度与进气门和排气门的倾斜角度对应相同；倾斜设置的摇臂轴能够适应于斜置气门结构且适应于复合球面燃烧室的几何形状，利于保证摇臂带动气门动作的协调性和密封性。

该实施例中，所述进气门11轴线和排气门4轴线分别垂直于燃烧室面7与其相交点的切面；也就是进气门11和排气门4的轴线相交于燃烧室面的径向中心线，与燃烧室的进排气方向相适应，减小阻力，增加汽油机的动力性。

该实施例中，所述缸头本体1上位于火花塞安装孔8侧设有贯通的火花塞风冷通道2；通过风冷使得火花塞以及缸体本身得到较好的冷却，避免出现2011年9月前技术中火花塞由于高温而降低使用寿命的问题。

该实施例中，所述缸头本体1外表面设有散热片6，所述散热片6延伸至排气通道5外壁；能够有效降低排气温度，利于保护排气系统内的尾气处理部件，进一步降低排放，利于环保。

《多球面燃烧室的缸头及其汽油机》还公开了一种应用多球面燃烧室的缸头的汽油机，所述多球面燃烧室的缸头安装于汽油机，所述汽油机应用于摩托车或通用机械，通用机械包括泵、风机、压缩机、减变速机、发电机等等。

2016年12月7日，《多球面燃烧室的缸头及其汽油机》获得第十八届中国专利优秀奖。

摘要

本书主要内容有：绪论、汽油机多区燃烧模型、燃烧室几何形状的处理、气缸压力和火焰传播的测定、计算及结果分析、分形在准维燃烧模型中的应用等。

内容简介

称为多缸发动机。它如双缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸发动机。现代车用发动机多采用四缸、六缸、八缸发动机。发动机的气缸数越多，曲轴转动越均匀，振动也就越小，但制造成本增加。多缸发动机的气缸排列有直列、V形和水平对置等形式，这取决于安装、制造成本和冷却方式等因素。