柴油机缸盖进气道出气口偏心倒角确定方法及确定装置

摘要

柴油机缸盖进气道出气口偏心倒角确定方法及确定装置，将气门座的结构与进气道出气口偏心倒角结构集中设置在模拟气门座上，然后将模拟气门座与模拟进气道出气口配合安装后与气道稳流试验台的气缸筒配合安装，使模拟气门座旋转不同的角度以使模拟气门座偏心倒角中心线位于不同位置，测试模拟气门座偏心倒角中心线位于模不同位置时的气道稳流数据；对多个具有不同偏心距离偏心倒角的模拟气门座测试后，对比不同偏心距离的模拟气门座在模拟进气道出气口不同位置的气道稳流数据，获得需要的进气道出气口偏心倒角中心线的偏心距离和周向位置。可缩短开发周期，降低开发成本，降低铸造质量对气道性能的影响，提高柴油机气道性能稳定性。

说明书

技术领域

本发明属于内燃机的设计制造领域，尤其涉及一种柴油机缸盖进气道出气口偏心倒角确定方法及确定装置。

背景技术

随着人们对环保的日益重视以及客户市场对柴油机产品低成本高收益的要求和高效节能的要求，低油耗和低排放称为新形势研发和设计柴油机的主要开发目标。

众所周知，柴油机进气道的形状直接影响到进入气缸内的进气量和涡流强度，从而影响到气缸内燃烧效果的优劣，因此很大程度上影响着柴油机的动力性、经济性和排放特性。

随着1800bar及以上高压共轨技术的应用，燃油喷雾粒径更小，太高的进气道涡流强度会使喷油油束重叠，造成燃烧恶化。因此只有根据燃油系统参数合理匹配气道涡流比，才能使发动机燃烧优化，排放降低。

为了保证柴油机进气道性能(主要指进气涡流比和流量系数)的稳定性，目前最新发动机进气道设计采用双切向进气道，在进气道出气口加工偏心倒角，通过合理设定偏心倒角的偏心距离和偏心角度，能够得到较高的进气流量系数，满足开发目标的进气涡流比。该发动机进气道结构具有流量系数大和气道性能稳定等特点。

如图1和图2所示（图2为图1的A’向视图，图1为发动机缸盖横向阶梯剖视图，发动机缸盖横向指的是与发动机缸盖宽度方向，发动机中多个气缸依此排列的方向为发动机长度方向，也为发动机缸盖的长度方向），进气道出气口偏心倒角202’通常设置在气门座201’的下方，将偏心倒角中心线204’到进气门导杆孔中心线501’之间的距离称为偏心距离a’（图2中偏心倒角中心线204’和进气门导杆孔中心线501’均显示一个点），偏心倒角中心线204’在进气道进气口周向的位置用偏心角度b’来表示，偏心角b’在图2中为偏心倒角中心线204’所在点与进气门导杆孔中心线5’所在点连线与选定的零角度线之间的夹角。对于进气道结构一定的柴油机来说，不同的偏心距离a’和不同偏心角度b’会对柴油机气缸的进气效果具有不同的影响。因此确定出合适偏心距离a’（一般在0~2mm之间选取）和对应的偏心角度b’对于柴油机的进气效果具有十分重要的意义。

现有技术中确定偏心距离a’和偏心角度b’方法需要反复手工制作和修改进气道模型形状，并通过气道稳流测试台来确定最终方案，工作量大，周期较长，同时气道性能受进气道铸造质量影响较大。严重影响了柴油机的研发效率，延长了柴油机的研发周期。

发明内容

本发明的目的是提供一种柴油机缸盖进气道出气口偏心倒角确定方法及确定装置。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：将气门座的结构与进气道出气口偏心倒角结构集中设置在同一个模拟气门座上，然后将模拟气门座与模拟进气道出气口配合安装后与气道稳流试验台的气缸筒配合安装，使模拟气门座绕自身中心线旋转不同的角度以使模拟气门座偏心倒角中心线位于模拟进气道出气口周向的不同位置，同时测试模拟气门座偏心倒角中心线位于模拟进气道出气口周向的不同位置时的气道稳流数据；通过对多个具有不同偏心距离偏心倒角的模拟气门座与模拟进气道出气口配合测试后，对比不同偏心距离的模拟气门座在模拟进气道出气口不同周向位置的气道稳流数据，从而获得需要的进气道出气口偏心倒角中心线的偏心距离和在进气道进气口的周向位置。

柴油机缸盖进气道出气口偏心倒角确定装置，包括一个用于与发动机缸体配合安装的盒体，盒体内设置有模拟同一个气缸筒进气通道的模拟进气道和进气门导杆孔，模拟进气道的形状和尺寸均与发动机缸盖中从进气总管分支开始延伸到发动机气缸筒的实际进气道相一致，模拟进气道进气口设在盒体的一个侧面；模拟进气道出气口设在与模拟进气道进气口所在侧面相垂直的另一侧面，在模拟进气道出气口处设有台阶段，台阶段设有模拟气门座，模拟气门座的一端与台阶段的阶台抵接，另一端与盒体的相应侧面相平齐，所述模拟气门座包括设置在阶台端并与发动机实际气门座内部形状尺寸相一致的实际气门座段和连接实际气门座段模拟实际进气道偏心倒角的偏心倒角段；所述偏心倒角段设有偏心距离一定的偏心倒角，在模拟气门座的外周设有环形槽，在盒体上设有与环形槽配合安装的销钉，销钉的长度方向与环形槽的径向相一致，还包括多个具有不同偏心距离的模拟气门座，所述偏心距离指的是偏心倒角段中偏心倒角的中心线距离模拟气门座中心线的偏心量。

进一步地，在盒体上位于模拟气门座外周的位置设有将模拟进气道出气口进行周向分度的角度刻度线，在模拟气门座上设置有与角度刻度线配合显示模拟气门座周向位置的指针。

进一步地，所述角度刻度线6沿着模拟进气道出气口周向均匀分布。

进一步地，所述的角度刻度线6向从零度开始，每隔30度设置一条，共有12条。

有益效果：

采用本发明，通过将气门座的结构与进气道出气口偏心倒角结构集中设置在同一个模拟气门座上，然后更换具有不同偏心距离的模拟气门座，并且使得模拟气门座在模拟进气道出气口周向旋转，从而通过测试获得不同的偏心倒角和偏心距离的组合的气道稳流测试数据，对比即可获得满足设计需要的气道性能参数所对应的进气道偏心倒角的偏心距离和偏心角度（用于表示偏心倒角中心线在进气道进气口周向的位置），与现有技术中需要反复手工制作和修改模型的方法相比，采用本发明，可缩短开发周期，降低开发成本，同时也大大降低了铸造质量对气道性能的影响，提高了柴油机气道性能稳定性。

附图说明

图1为实际柴油机缸盖的横向阶梯剖视图。

图2为图1的A’向视图。

图3为本发明的主视图。

图4为图3中的A向视图。

图5为图3中B-B视图。

图6为模拟气门座的半剖结构示意图。

图7为图6中E向视图。

图中标记：1、盒体，2、模拟气门座，201、实际气门座段，202、偏心倒角段，203、环形槽，204、模拟气门座中心线，205、偏心倒角中心线， 3、销钉，4、模拟进气道，5、进气门导杆孔，501、进气门导杆孔中心线，6、角度刻度线，7、指针，8、阶台。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不作为对发明做任何限制的依据。

参照附图4-7所示，柴油机缸盖进气道出气口偏心倒角确定装置，包括一个用于与发动机缸体配合安装的盒体1，盒体1内设置有模拟同一个气缸筒进气通道的两个模拟进气道4，在模拟进气道4与气缸筒对应位置的上方设置有进气门导杆孔5。

模拟进气道4的形状和尺寸均与发动机缸盖中从进气总管分支开始延伸到发动机气缸的实际进气道相一致，模拟进气道进气口C设在盒体的一个侧面；模拟进气道出气口D设在与模拟进气道进气口所在侧面相垂直的另一侧面。

如图1所示，本实施例中，模拟进气道4 从进气口C到出气口D走向平滑，截面过渡平缓，进气方向与气缸筒内壁相切，经增压器压缩后的空气能够通过模拟进气道导流到气缸筒内，并沿气缸筒内壁流动形成预涡流。

在模拟进气道出气口D处设有台阶段，台阶段设有模拟气门座2，模拟气门座2的一端与台阶段的阶台8贴合安装，另一端与盒体1的相应侧面相平齐。所述模拟气门座2的内孔包括设置在阶台端并与发动机实际气门座内部形状尺寸相一致的实际气门座段201和连接实际气门座段模拟实际进气道偏心倒角的偏心倒角段202；所述偏心倒角段202设置有偏心距离a一定的偏心倒角，在模拟气门座2的外周设有环形槽203。该处的偏心距离a如图7所示，为偏心倒角中心线205到模拟气门座中心线204之间的偏心量。该图中，偏心倒角中心线205与模拟气门座中心线204均显示为一个点。当模拟气门座2安装都盒体上之后，模拟气门座中心线204理论上应与进气门导杆孔中心线501重合。

本实施例中，环形槽203优选设在实际气门座段201的外周。

在盒体1上设有与环形槽203配合安装的销钉3，销钉3的长度方向与环形槽203的径向相一致。 销钉3可以采用现有技术中的弹簧销钉，需要取出模拟气门座2的时候，将销钉3退出，需要安装模拟气门座2的时候，使销钉与环形槽203配合安装，图5中销钉仅为原理示意，本处不再对销钉结构详述。

为了便于观察和记录模拟气门座2在模拟进气道出气口D位置的周向位置，在盒体1上位于模拟气门座2外周的位置设有将模拟进气道出气口进行周向分度的角度刻度线6，在模拟气门座2上设置有与角度刻度线6配合显示模拟气门座2周向位置的指针7。

具体地，可将指针7设置为一个缺口，该缺口优选设置在与偏心倒角中心线205相反的模拟气门座中心线204的另一侧。同时该缺口的还可用作拨动 模拟气门座2绕自身中心线转动的操作口。

优选使所述角度刻度线6沿着模拟进气道出气口周向均匀分布。

本实施例优选使所述的角度刻度线6向从零度开始，每隔30度设置一条，共有12条。

还包括多个具有不同偏心距离的模拟气门座，所述偏心距离指的是偏心倒角段中偏心倒角的中心线距离气门导杆孔中心线的偏心量。

利用本实施例进行进气道出气口偏心倒角的偏心距离与偏心角度的确定方法如下：

设定气门座圈2的指针7朝向图4中下方时（与实际发动机缸体长度方向相对应），气门偏心角度为0度，按顺时针方向旋转每30°设定一个测试位置，一共对12个设定点进行测试。

测试开始时，选择偏心距离为a1的模拟气门座圈2安装在盒体1的底面(也就是模拟进气道4出气口D所在的侧面)，初始安装偏心角度0°，进行气道稳流测试，获得其气道稳流测试数据。其中的气道稳流试验台为现有技术，本处不做详述。

然后按顺时针调整安装偏心角度30°，按上述过程进行测试获得气道稳流测试数据。以此类推，得到全部12个设定点的气道稳流测试数据。同理，更换气门偏心距离为a2（a3、a4、a5…可根据需要确定偏心距离数值和个数）的模拟气门座圈，按初始安装偏心角度0°安装到盒体1底面，依次进行12个设定点的气道稳流测试，并获得气道稳流测试数据。通过不同的偏心倒角和偏心距离的组合的气道稳流测试数据的对比，可获得满足设计需要的气道性能参数，即进气道出气口偏心倒角的偏心距离a’与偏心角度b’。

采用本发明进行进气道出气口偏心倒角的偏心距离与偏心角度的确定与传统气道开发相比，省去了反复手工制作和修改模型的过程，缩短了开发周期，降低了开发成本，同时也大大降低了铸造质量对气道性能的影响，提高了柴油机气道性能稳定性。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，所属领域的普通技术人员应当理解，参照上述实施例可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换均在申请待批的权利要求保护范围之内。