一种具有涡轮增压的汽油发动机.pdf

一种具有涡轮增压的汽油发动机，包括缸体、缸套、进气门、火花塞孔、排气门、燃烧室、曲轴、连杆、活塞、进气歧管、排气歧管、涡轮增压装置，它还包括设置在所述的缸盖上方的双凸轮轴调整气门正时结构，双凸轮轴调整气门正时结构通过正时链将进气凸轮轴、排气凸轮轴和曲轴相传动连接，所述的双凸轮轴调整气门正时结构用于连续可变地调整燃烧室的进气门和排气门的开启时刻，能够提高燃料利用率及发动机的转速和输出功率。涡轮增压装置能够增加发动机的进气压力，加快发动机的燃料的燃烧，使其燃烧更加充分，从而提高发动机的输出功率，降低尾气排放。排气歧管上设置三元催化装置，能够降低有害气体的排放。

1、  一种具有涡轮增压的汽油发动机，包括缸体(1)、缸套(2)、进气门(3)、火花塞孔(4)、排气门(5)、燃烧室(8)、曲轴(9)、连杆(10)、活塞(11)、进气歧管(14)、排气歧管(15)、涡轮增压装置(18)，所述的缸体(1)上设置有缸盖(17)，其特征在于：它还包括设置在所述的缸盖(17)上方的双凸轮轴调整气门正时结构(13)，所述的双凸轮轴调整气门正时结构(13)通过正时链(6)将进气凸轮轴(7)、排气凸轮轴(12)和曲轴(9)相传动连接，所述的双凸轮轴调整气门正时结构(13)用于连续可变地调整燃烧室(8)的进气门(3)和排气门(5)的开启时刻，所述的进气歧管(14)为一体式结构，所述的排气歧管(15)上设置有三元催化装置(16)，所述的涡轮增压装置(18)包括涡轮室(19)和增压器(20)，所述的涡轮室(19)的进气口与发动机的排气歧管(15)相连接，所述的增压器(20)的排气口经中冷器(22)与发动机的进气歧管(14)相连接。

2、  根据权利要求1所述的一种具有涡轮增压的汽油发动机，其特征在于：所述的进气歧管(14)为高分子塑料一体制成，所述的排气歧管(15)为不锈钢材料制成。

3、  根据权利要求1所述的一种具有涡轮增压的汽油发动机，其特征在于：所述的缸体(1)为铝合金材料制成，所述的缸套(2)为铸铁材料制成，所述的缸套(2)与所述的缸体(1)紧密配合设置。

4、  根据权利要求1所述的一种具有涡轮增压的汽油发动机，其特征在于：所述的燃烧室(8)具有两个进气门(3)和两个排气门(5)，且所述的火花塞孔(4)位于进气门(3)与排气门(5)的中心。

一种具有涡轮增压的汽油发动机
技术领域
本发明涉及一种汽油发动机，尤其涉及一种应用于轿车上的具有涡轮增压的汽油发动机。
背景技术
汽油发动机将汽油的化学能转化为动能来驱动汽车，最简单的办法是通过在发动机内部燃烧汽油来获得动能，其通常由曲柄连杆机构，配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系等几大构件组成。其中，曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。在做功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。
配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。配气机构大多采用顶置气门式配气机构。
汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去；
润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。并对零件表面进行清洗和冷却。润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。
冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。
在汽油机中，气缸内的可燃混合气是电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系，点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。
要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转动发动机的曲轴，使活塞作往复运动，气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功，推动活塞向下运动使曲轴旋转，发动机才能自行运转，工作循环才能自动进行。因此，曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程，称为发动机的起动。完成起动过程所需的装置，称为发动机的起动系。
在发动机中，其核心部件是气缸，然而目前3缸的汽油发动机的气缸直径为68.5mm，排量为796mL，最高转速为5500r/min，缸体通常为灰铁铸造，并且每个燃烧室的气门数为2个，顶置单凸轮轴结构。采用上述结构的汽油发动机通常长度、高度尺寸较大，重量较重，因此，不宜应用在微型汽车上，且发动机转速难以再度提升，功率只能在30kW左右徘徊，废气的排放也难以达到更高的要求。因此需要增加发动机的进气压力，加快发动机的燃料的燃烧，使其燃烧更加充分，从而提高发动机的输出功率，降低尾气排放。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种体积较小、转速及输出功率较高的具有涡轮增压的汽油发动机。
本发明可以通过以下技术方案得以实施：一种具有涡轮增压的汽油发动机，包括缸体、缸套、进气门、火花塞孔、排气门、燃烧室、曲轴、连杆、活塞、进气歧管、排气歧管、涡轮增压装置，所述的缸体上设置有缸盖，它还包括设置在所述的缸盖上方的双凸轮轴调整气门正时结构，所述的双凸轮轴调整气门正时结构通过正时链将进气凸轮轴、排气凸轮轴和曲轴相传动连接，所述的双凸轮轴调整气门正时结构用于连续可变地调整燃烧室的进气门和排气门的开启时刻，所述的进气歧管为一体式结构，所述的排气歧管上设置有三元催化装置，所述的涡轮增压装置包括涡轮室和增压器，所述的涡轮室的进气口与发动机的排气歧管相连接，所述的增压器的排气口经中冷器与发动机的进气歧管相连接，中冷器将涡轮增压装置排出的压缩热空气制冷后进入发动机的进气歧管进行做功。
所述的进气歧管为高分子塑料一体制成，所述的排气歧管为不锈钢材料制成。
所述的缸体为铝合金材料制成，所述的缸套为铸铁材料制成，所述的缸套与所述的缸体紧密配合设置。
所述的燃烧室具有两个进气门和两个排气门，且所述的火花塞孔位于进气门与排气门的中心。
本发明与已有技术相比具有如下优点：
首先，由于本发明设置有涡轮增压装置，能够增加发动机的进气压力，加快发动机的燃料的燃烧，使其燃烧更加充分，从而提高发动机的输出功率，降低尾气排放。
其次，本发明具有顶置的双凸轮轴可变气门正时结构，使得进气门和排气门能够更好的根据发动机需要进行调节，能够提高燃料利用率及发动机的转速和输出功率。并且，在排气歧管上设置了三元催化装置，能够大大降低一氧化碳、碳氢化合物和氮化物等有害气体的排放，实现绿色环保。
再次，本发明大量引进塑料材质零部件，进气歧管由振动摩擦焊的工艺制成的，使得进气歧管的内壁均匀光滑，从而代替了原来内壁粗糙的铸铝材质进气歧管，并且进气歧管的重量大大减轻，加大进气量，提高燃烧效率。
第四，本发明对气缸体结构进行了优化，减小了缸径和行程，从而减小发动机排量，缩小了发动机的长度、宽度，降低了发动机的高度。并且采用铝合金的缸体和铸铁缸套，大大减轻了发动机的重量，加快发动机的散热。这些将使发动机在整车布置中更加方便，具有更好的柔性。
第五，将燃烧室的气门数改为两个进气门两个排气门，加快了进气和排气的速度，加大了进气量，能够达到提升发动机转速及增大输出功率的目的。并且将火花塞孔置于中心，使火花在混合气中心产生，能够加快燃烧速度、提高燃烧效率。
附图说明
附图1为本发明的缸体、缸套剖视结构示意图；
附图2为本发明的燃烧室四气门结构示意图；
附图3为本发明的顶置双凸轮轴可变气门正时结构示意图；
附图4为本发明的结构立体示意图；
附图5为本发明的结构示意图；
其中：
1、缸体2、缸套；3、进气门；4、火花塞孔；5、排气门；6、正时链；7、进气凸轮轴；8、燃烧室；9、曲轴；10、连杆；11、活塞；12、排气凸轮轴；13、双凸轮调整气门正时结构；14、进气歧管；15、排气歧管；16、三元催化装置；17、缸盖；18、涡轮增压装置；19、涡轮室；20、增压器；21、润滑机构；22、中冷器。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的优选实施方案进行详细说明：
如附图1至附图3所示，一种具有涡轮增压的汽油发动机，包括缸体1、缸套2、进气门3、火花塞孔4、排气门5、燃烧室8、曲轴9、连杆10、活塞11、进气歧管14、排气歧管15、涡轮增压装置18。
众所周知，发动机是靠燃料在汽缸内燃烧作功来产生功率的，由于输入的燃料量受到吸入汽缸内空气量的限制，因此发动机所产生的功率也会受到限制，如果发动机的运行性能已处于最佳状态，再增加输出功率只能通过压缩更多的空气进入汽缸来增加燃料量，从而提高燃烧作功能力。因此在目前的技术条件下，涡轮增压器是惟一能使发动机在工作效率不变的情况下增加输出功率的机械装置。
具体地说，所述的涡轮增压装置18包括涡轮室19和增压器20，所述的涡轮室19的进气口与发动机的排气歧管15相连接，涡轮室19的排气口则接在排气管上。增压器20的进气口与空气滤清器管道相连接，所述的增压器20的排气口经中冷器22与发动机的进气歧管14相连接。中冷器22用于将涡轮增压装置18排出的压缩热空气制冷后由进气歧管14进入发动机内进行做功。
增压器20将新鲜空气制成压缩空气后并经中冷器22冷却后由进气歧管14进入发动机内做功。发动机做功后排出的气体经涡轮室19再经排气管排出废气，涡轮增压装置18还具有润滑机构21。涡轮增压装置18的主要作用是增加发动机的进气压力，加快发动机的燃料的燃烧，使其燃烧更加充分，从而提高发动机的输出功率，降低尾气排放。
所述的缸体1上设置有缸盖17，它还包括设置在所述的缸盖17上方的双凸轮轴调整气门正时结构13，所述的双凸轮轴调整气门正时结构13通过正时链6将进气凸轮轴7、排气凸轮轴12和曲轴9相传动连接，曲轴9通过正时链6首先驱动排气凸轮轴12，排气凸轮轴12通过正时链6驱动进气凸轮轴12。
所述的双凸轮轴调整气门正时结构13能够连续可变地调整燃烧室8的进气门3和排气门5的开启时刻，使得进气门3和排气门5能够更好的根据发动机需要进行调节气门大小，能够提高燃料利用率及发动机的转速和输出功率，发动机的输出功率可达40.5kW以上。
所述的进气歧管14为高分子塑料制成的一体式结构，具体地说，进气歧管由振动摩擦焊的工艺制成的，使得进气歧管的内壁均匀光滑，从而代替了原来内壁粗糙的铸铝材质进气歧管，使得进气歧管的重量大大减轻，加大进气量，提高燃烧效率。
所述的排气歧管15上设置有三元催化装置16，三元催化装置16的工作原理是：当高温的汽车尾气通过三元催化装置时，三元催化装置中的净化剂将增强CO、碳氢化合物和NOx三种气体的活性，促使其进行一定的氧化-还原化学反应，其中CO在高温下氧化成为无色、无毒的二氧化碳气体；碳氢化合物在高温下氧化成水(H2O)和二氧化碳；NOx还原成氮气和氧气。三种有害气体变成无害气体，使汽车尾气得以净化。因此能够大大降低一氧化碳、碳氢化合物和氮化物等有害气体的排放，使排放可达国IV和欧IV标准，实现绿色环保。所述的排气歧管15为不锈钢材料制成。
另外，本发明还对气缸体结构进行了优化，减小了缸径和行程，将发动机缸体上的气缸孔直径改进为68.5mm，采用冲程为50～70mm，减小排量至650～700mL。从而减小了发动机排量，缩小了发动机的长度、宽度，降低了发动机的高度，使发动机更加紧凑。同时降低了油耗，提升发动机的转速至6500r/min，甚至可达7000r/min，降低了尾气排放，排放可达国IV和欧IV标准。
所述的缸套2与所述的缸体1紧密配合设置。所述的缸体1为铝合金材料制成，所述的缸套2为铸铁材料制成，大大减轻了发动机的重量，同时降低了油耗，加快发动机的散热。这些将使发动机应用在整车布置中更加方便，具有更好的柔性。
所述的燃烧室8具有两个进气门3和两个排气门5，加快了进气和排气的速度，加大了进气量，能够达到提升发动机转速及增大输出功率的目的。并且所述的火花塞孔4位于进气门3与排气门5的中心，使火花在混合气中心产生，能够加快燃烧速度、提高燃烧效率。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。