用于发动机的排气系统及车辆的制作方法

1.本实用新型涉及汽车发动机领域，尤其是涉及一种用于发动机的排气系统及车辆。


背景技术：

2.随着汽车行业排放及油耗法规的不断升级，发动机燃烧系统的设计也需要进一步突破来满足使用要求。点火角提前、降低泵气损失都是改善油耗的重要措施，而排气系统的设计对泵气损失的改善、残余废气的降低有重要影响，因此，如何提高排气系统的排气能力，降低缸内残余废气，成为本领域亟待解决的问题。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种用于发动机的排气系统。根据本实用新型的用于发动机的排气系统通过使得连接边缘与第一排气门轴线之间的最小距离d1、第一排气门的轴线与连接边缘之间的最大距离d2以及排气门的盘部的半径d满足d1≤d≤d2，从而使得缸盖燃烧室内废气更加顺畅地排出，减少缸内残余的废气含量，同时达到降低缸内爆震的效果。
4.本实用新型还提出一种包括上述排气系统的车辆。
5.根据本实用新型的用于发动机的排气系统，包括：缸盖，所述缸盖上形成有缸盖燃烧室，所述燃烧室内设置有第一排气门和第二排气门，所述燃烧室靠近第一排气门和所述第二排气门与所述缸盖的底面之间形成有连接边缘，所述连接边缘包括：第一边缘，所述第一边缘构造为弧形且环绕于所述第一排气门的至少部分外周；第二边缘，所述第二边缘构造为弧形且环绕于所述第二排气门的至少部分外周；第三边缘，所述第三边缘连接于所述第一边缘与所述第二边缘之间，所述第三边缘的凸出方向与所述第一边缘和所述第二边缘的凸出方向相反；所述连接边缘与所述第一排气门中心和第二排气门中心的连线之间的最小距离为d1，所述第一排气门中心和第二排气门中心的连线与所述连接边缘之间的最大距离为d2，所述排气门的盘部的半径为d且满足：d1≤d≤d2。
6.根据本实用新型的用于发动机的排气系统包括缸盖，在缸盖上形成有缸盖燃烧室，缸盖燃烧室的数量构造为多个，发动机一般具有多个燃烧室，如四缸发动机即表示在发动机行形成有四个燃烧室，各燃烧室具有独立的排气道，在每个燃烧室内设置有第一排气门和第二排气门，在燃烧室靠近第一排气门和第二排气门与缸盖地面之间形成有连接边缘，连接边缘由三段圆弧构成，包括第一边缘、第二边缘以及第三边缘，第一边缘环绕于第一排气门的至少部分外周，第二边缘环绕于第二排气门的至少部分外周，第三边缘连接于第一边缘与第二边缘之间，第三边缘的凸出方向与第一边缘和第二边缘的凸出方向相反，第三边缘向缸盖底面中心凸出，连接边缘与第一排气门中心和第二排气门中心的连线之间的最小距离为d1，即第三边缘与第一排气门中心和第二排气门中心的连线的最小距离，第一排气门中心和第二排气门中心的连线与连接边缘之间的最大距离为d2，排气门的盘部半
径为d且满足：d1≤d≤d2。这样设定可以使得排气系统的流量系数得到提升，尽可能将缸内废气排出，以减少缸内残余的废气含量，同时达到降低缸内爆震的效果。
7.根据本实用新型的一个实施例，d1与d满足：0.8≤d1/d≤1。
8.根据本实用新型的一个实施例，d2与d满足：1.1≤d2/d≤1.3。
9.根据本实用新型的一个实施例，所述燃烧室的至少部分边缘与所述排气门的盘部之间形成有间隙，所述间隙的宽度为e且满足：1mm≤e≤2mm。
10.根据本实用新型的一个实施例，所述缸盖燃烧室内还设置有第一进气门和第二进气门，所述第一进气门与所述第一排气门之间形成有过渡圆弧面；所述缸盖燃烧室内形成有设置于所述第一排气门与所述第二排气门之间的排气侧屋脊面；其中所述排气侧屋脊面背离第一排气门的边缘、所述过渡圆弧面背离所述缸盖燃烧室中心的边缘分别与所述第二排气门轴线之间夹角为α，所述α满足：110
°
≤α≤190
°
。
11.根据本实用新型的一个实施例，所述排气门的盘部凸出于所述排气侧屋脊面且所述排气门的盘部的端面在所述夹角α的范围内与所述排气侧屋脊面之间的高度差为h，所述h满足0mm≤h≤1mm。
12.根据本实用新型的一个实施例，所述缸盖燃烧室构造为在气缸延伸方向上对称布置的多个；排气系统还包括：第一排气管和第二排气管，所述第一排气管上设置有第一入口，所述第二排气管设置有第二入口，所述第一排气管出口与所述第二排气管的出口连通，所述第一入口和所述第二入口分别与在缸盖延伸方向上对称的两个缸盖燃烧室连通，所述第一排气管出口端在排气方向上的切线与所述第二排气管出口端在排气方向上的切线夹角为α1，且满足：60
°
≤α1≤120
°
；第三排气管和第四排气管，所述第三排气管上设置有第三入口，所述第四排气管设置有第四入口，所述第三排气管出口与所述第四排气管的出口连通，所述第三入口和所述第四入口分别与在缸盖延伸方向上对称的两个缸盖燃烧室连通，所述第三排气管和所述第四排气管设置于所述第一排气管与所述第二排气管之间且，所述第三排气管出口端在排气方向上的切线与所述第四排气管出口端在排气方向上的切线夹角为α2，且满足：30
°
≤α2≤40
°
。
13.根据本实用新型的一个实施例，排气系统还包括：第一排气总管和第二排气总管，所述第一排气总管分别与所述第一排气管和所述第二排气管连通，所述第二排气总管分别与所述第三排气管和所述第四排气管连通，所述第一排气总管的截面面积为s1，所述第二排气总管的截面面积为s2，所述缸盖燃烧室11的排气出口截面积为s3，且满足1≤s1/s3≤1.8，1≤s2/s3≤1.8。
14.根据本实用新型的一个实施例，所述第二排气总管位于所述第一排气总管的底部。
15.下面简单描述根据本实用新型的另一方面实施例的车辆。
16.根据本实用新型的车辆包括上述任意一项实施例所述的排气系统，由于根据本实用新型的车辆包括上述任意一项实施例所述的排气系统，因此，根据本实用新型的车辆发动机的排气性能更好。
17.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
18.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
19.图1是根据本实用新型的用于发动机的排气系统的结构图；
20.图2是根据本实用新型的用于发动机的排气系统的缸盖结构图；
21.图3是根据本实用新型的用于发动机的排气系统的局部结构图；
22.图4是根据本实用新型的用于发动机的排气系统优化前后排气性能对比图；
23.图5是根据本实用新型的用于发动机的排气系统的部分结构图。
24.附图标记：
25.排气系统1；
26.缸盖燃烧室11、第一排气门111、第二排气门112；
27.第一边缘121、第二边缘122、第三边缘123；
28.第一进气门131、第二进气门132；排气侧屋脊面141、过渡圆弧面142；
29.第一排气管151、第二排气管152、第三排气管153、第四排气管154；
30.第一排气总管161、第二排气总管162。
具体实施方式
31.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
32.随着汽车行业排放及油耗法规的不断升级，发动机燃烧系统的设计也需要进一步突破来满足使用要求。点火角提前、降低泵气损失都是改善油耗的重要措施，而排气系统的设计对泵气损失的改善、残余废气的降低有重要影响，因此，如何提高排气系统的排气能力，降低缸内残余废气，成为本领域亟待解决的问题。
33.下面参考图1-图5描述根据本实用新型实施例的用于发动机的排气系统。
34.根据本实用新型的用于发动机的排气系统包括缸盖，缸盖上形成有缸盖燃烧室11，燃烧室内设置有第一排气门111和第二排气门112，燃烧室靠近第一排气门111和第二排气门112与缸盖的底面之间形成有连接边缘，连接边缘包括：第一边缘121，第一边缘121构造为弧形且环绕于第一排气门111的至少部分外周；第二边缘122，第二边缘122构造为弧形且环绕于第二排气门112的至少部分外周；第三边缘123，第三边缘123连接于第一边缘121与第二边缘122之间，第三边缘123的凸出方向与第一边缘121和第二边缘122的凸出方向相反；连接边缘与第一排气门111中心和第二排气门112中心的连线之间的最小距离为d1，第一排气门111中心与第二排气门112中心的连线与连接边缘之间的最大距离为d2，排气门的盘部的半径为d且满足：d1≤d≤d2。
35.根据本实用新型的用于发动机的排气系统包括缸盖，在缸盖上形成有缸盖燃烧室11，缸盖燃烧室11的数量构造为多个，发动机一般具有多个燃烧室，如四缸发动机即表示在发动机行形成有四个燃烧室，各燃烧室具有独立的排气道，在每个燃烧室内设置有第一排气门111和第二排气门112，在燃烧室靠近第一排气门111和第二排气门112与缸盖地面之间
形成有连接边缘，连接边缘由三段圆弧构成，包括第一边缘121、第二边缘122以及第三边缘123，第一边缘121环绕于第一排气门111的至少部分外周，第二边缘122环绕于第二排气门112的至少部分外周，第三边缘123连接于第一边缘121与第二边缘122之间，第三边缘123的凸出方向与第一边缘121和第二边缘122的凸出方向相反，第三边缘123向缸盖底面中心凸出，连接边缘与第一排气门111中心与第二排气门112中心的连线之间的最小距离为d1，即第三边缘123与第一排气门111的中心与第二排气门112中心的连线之间的最小距离，第一排气门111中心与第二排气门112中心的连线与连接边缘之间的最大距离为d2，排气门的盘部半径为d且满足：d1≤d≤d2。这样设定可以使得排气系统的流量系数得到提升，尽可能将缸内废气排出，以减少缸内残余的废气含量，同时达到降低缸内爆震的效果。
36.根据本实用新型的一个实施例，d1与d满足：0.8≤d1/d≤1。这样可以使得排气系统的流量系数得到提升，尽可能将缸内废气排出，以减少缸内残余的废气含量，同时达到降低缸内爆震的效果。
37.根据本实用新型的一个实施例，d2与d满足：1.1≤d2/d≤1.3。这样设定可以使得排气系统的流量系数得到提升，尽可能将缸内废气排出，以减少缸内残余的废气含量，同时达到降低缸内爆震的效果。
38.根据本实用新型的一个实施例，缸盖燃烧室11的至少部分边缘与排气门的盘部之间形成有间隙，间隙的宽度为e且满足：1mm≤e≤2mm，有利于缸内废气更好地排出，以减少缸内残余的废气含量。
39.根据本实用新型的一个实施例，缸盖燃烧室11内还设置有第一进气门131和第二进气门132，第一进气门131与第一排气门111之间形成有过渡圆弧面142；缸盖燃烧室11内形成有设置于第一排气门111与第二排气门112之间的排气侧屋脊面141；其中排气侧屋脊面141背离第一排气门111的边缘、过渡圆弧面142背离缸盖燃烧室11中心的边缘分别与第二排气门112轴线之间夹角为α，α满足：110
°
≤α≤190
°
。其中，第一进气门131与第一排气门111之间形成有一个过渡圆弧面142，第二进气门132与第二排气门112之间形成有另一个过渡圆弧面142；第一排气门111与第二排气门112之间形成有排气侧屋脊面141，排气侧屋脊面141背离第一排气门111的边缘、过渡圆弧面142背离缸盖燃烧室11中心的边缘分别与第二排气门112轴线之间夹角为α，α满足：110
°
≤α≤190
°
，有利于提高第一排气门111与第二排气门112的排气效果，尽可能将缸内废气排出，以减少缸内残余的废气含量。
40.根据本实用新型的一个实施例，排气侧屋脊面141凸出于排气门的盘部且排气侧屋脊面141与排气门的盘部的端面在夹角α的范围内高度差为h，h满足0mm≤h≤1mm。有利于缸盖燃烧室11内废气的排出，减少缸内残余废气，降低缸内爆震。
41.根据本实用新型的一个实施例，缸盖燃烧室11构造为在气缸延伸方向上对称布置的多个；排气系统还包括：第一排气管151和第二排气管152，第一排气管151上设置有第一入口，第二排气管152设置有第二入口，第一排气管151出口与第二排气管152的出口连通，第一入口和第二入口分别与在缸盖延伸方向上对称的两个缸盖燃烧室11连通，第一排气管151出口端在排气方向上的切线与第二排气管152出口端在排气方向上的切线夹角为α1，且满足：60
°
≤α1≤120
°
。第三排气管153和第四排气管154，第三排气管153上设置有第三入口，第四排气管154设置有第四入口，第三排气管153出口与第四排气管154的出口连通，第三入口和第四入口分别与在缸盖延伸方向上对称的两个缸盖燃烧室11连通，第三排气管
153和第四排气管154设置于第一排气管151与第二排气管152之间且，第三排气管153出口端在排气方向上的切线与第四排气管154出口端在排气方向上的切线夹角为α2，且满足：30
°
≤α2≤40
°
。
42.具体地，缸盖燃烧室11构造为在气缸延伸方向上对称设置的多个，以四缸发动机为例，一缸、二缸、三缸和四缸为在缸盖延伸方向间隔布置，第一排气管151的第一入口与一缸上的缸盖燃烧室11连通，第二排气管152的第二入口与四缸上的缸盖燃烧室11连通，第一排气管151出口与第二排气管152出口连通，第一排气管151出口与第二排气管152出口合并为一个出口，第一排气管151出口端在排气方向上的切线与第二排气管152出口端在排气方向上的切线夹角为α1，且满足：60
°
≤α1≤120
°
，使得排气系统排气更加顺畅，减小了一缸和四缸在各自排气过程中的相互干扰，避免了第一排气管151和第二排气管152之间的排气回流现象；第三排气管153的第三入口与二缸上的缸盖燃烧室11连通，第四排气管154的第四入口与三缸上的缸盖燃烧室11连通，第三排气管153出口与第四排气管154出口连通，第三排气管153出口与第四排气管154出口合并为一个出口，第三排气管153出口端在排气方向上的切线与第四排气管154出口端在排气方向上的切线夹角为α2，且满足：30
°
≤α2≤40
°
，使得排气系统排气更加顺畅，减小了二缸和三缸在各自排气过程中的相互干扰，避免了第三排气管153和第四排气管154之间的排气回流现象。
43.根据本实用新型的一个实施例，排气系统还包括第一排气总管161和第二排气总管162，第一排气总管161分别与第一排气管151和第二排气管152连通，第二排气总管162分别与第三排气管153和第四排气管154连通，第一排气总管161的截面面积为s1，第二排气总管162的截面面积为s2，缸盖燃烧室11的排气出口截面积为s3，且满足1≤s1/s3≤1.8，1≤s2/s3≤1.8。第一排气管151出口与第二排气管152出口连通并与第一排气总管161连通，第三排气管153出口与第四排气管154出口连通并与第二排气总管162连通，根据本实用新型的排气系统通过将第一排气管151与第二排气管152合并为一个共同出口，出口截面积为s1，将第三排气管153与第四排气管154合并为一个共同出口，出口截面积为s2，并且s1、s2和s3满足：1≤s1/s3≤1.8，1≤s2/s3≤1.8，使得缸盖燃烧室11中的废气更加顺畅地排出并流入排气管中，有利于减小缸内废气，降低缸内震爆。
44.如图4所示，图中横坐标为排气门升程，纵坐标为排气道流量系数，根据本实用新型的用于发动机的排气系统在优化后的排气道流量系数得到整体提升。
45.根据本实用新型的一个实施例，第二排气总管162位于第一排气总管161的底部。第一排气管151出口与第二排气管152出口连通并与第一排气总管161连通，第三排气管153出口与第四排气管154出口连通并与第二排气总管162连通，第二排气总管162位于第一排气总管161的底部，使得废气可以更加顺畅的排出，减少缸内废气。
46.下面简单描述根据本实用新型的车辆。
47.根据本实用新型的车辆包括上述任意一项实施例所述的排气系统，由于根据本实用新型的车辆包括上述任意一项实施例所述的排气系统，因此，根据本实用新型的车辆发动机的排气性能更好。
48.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的
方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
49.在本实用新型的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。
50.在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。
51.在本实用新型的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。
52.在本实用新型的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。
53.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
54.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种用于发动机的排气系统，其特征在于，包括：缸盖，所述缸盖上形成有缸盖燃烧室(11)，所述燃烧室内设置有第一排气门(111)和第二排气门(112)，所述燃烧室靠近第一排气门(111)和所述第二排气门(112)与所述缸盖的底面之间形成有连接边缘，所述连接边缘包括：第一边缘(121)，所述第一边缘(121)构造为弧形且环绕于所述第一排气门(111)的至少部分外周；第二边缘(122)，所述第二边缘(122)构造为弧形且环绕于所述第二排气门(112)的至少部分外周；第三边缘(123)，所述第三边缘(123)连接于所述第一边缘(121)与所述第二边缘(122)之间，所述第三边缘(123)的凸出方向与所述第一边缘(121)和所述第二边缘(122)的凸出方向相反；所述连接边缘与所述第一排气门(111)中心和第二排气门(112)中心的连线之间的最小距离为d1，所述第一排气门(111)中心和第二排气门(112)中心的连线与所述连接边缘之间的最大距离为d2，所述排气门的盘部的半径为d且满足：d1≤d≤d2。2.根据权利要求1所述的用于发动机的排气系统，其特征在于，d1与d满足：0.8≤d1/d≤1。3.根据权利要求1所述的用于发动机的排气系统，其特征在于，d2与d满足：1.1≤d2/d≤1.3。4.根据权利要求1所述的用于发动机的排气系统，其特征在于，所述缸盖燃烧室(11)的至少部分边缘与所述排气门的盘部之间形成有间隙，所述间隙的宽度为e且满足：1mm≤e≤2mm。5.根据权利要求1所述的用于发动机的排气系统，其特征在于，所述缸盖燃烧室(11)内还设置有第一进气门(131)和第二进气门(132)，所述第一进气门(131)与所述第一排气门(111)之间形成有过渡圆弧面(142)；所述缸盖燃烧室(11)内形成有设置于所述第一排气门(111)与所述第二排气门(112)之间的排气侧屋脊面(141)；其中所述排气侧屋脊面(141)背离第一排气门(111)的边缘、所述过渡圆弧面(142)背离所述缸盖燃烧室(11)中心的边缘分别与所述第二排气门(112)轴线之间夹角为α，α满足：110
°
≤α≤190
°
。6.根据权利要求5所述的用于发动机的排气系统，其特征在于，所述排气门的盘部凸出于所述排气侧屋脊面(141)且所述排气门的盘部的端面在所述夹角α的范围内与所述排气侧屋脊面(141)之间的高度差为h，h满足0mm≤h≤1mm。7.根据权利要求1所述的用于发动机的排气系统，其特征在于，所述缸盖燃烧室(11)构造为在气缸延伸方向上对称布置的多个；排气系统还包括：第一排气管(151)和第二排气管(152)，所述第一排气管(151)上设置有第一入口，所述第二排气管(152)设置有第二入口，所述第一排气管(151)出口与所述第二排气管(152)的出口连通，所述第一入口和所述第二入口分别与在缸盖延伸方向上对称的两个缸盖燃烧室(11)连通，所述第一排气管(151)出口端在排气方向上的切线与所述第二排气管(152)出口
端在排气方向上的切线夹角为α1，且满足：60
°
≤α1≤120
°
；第三排气管(153)和第四排气管(154)，所述第三排气管(153)上设置有第三入口，所述第四排气管(154)设置有第四入口，所述第三排气管(153)出口与所述第四排气管(154)的出口连通，所述第三入口和所述第四入口分别与在缸盖延伸方向上对称的两个缸盖燃烧室(11)连通，所述第三排气管(153)和所述第四排气管(154)设置于所述第一排气管(151)与所述第二排气管(152)之间且，所述第三排气管(153)出口端在排气方向上的切线与所述第四排气管(154)出口端在排气方向上的切线夹角为α2，且满足：30
°
≤α2≤40
°
。8.根据权利要求7所述的用于发动机的排气系统，其特征在于，还包括：第一排气总管(161)和第二排气总管(162)，所述第一排气总管(161)分别与所述第一排气管(151)和所述第二排气管(152)连通，所述第二排气总管(162)分别与所述第三排气管(153)和所述第四排气管(154)连通；所述第一排气总管(161)的截面面积为s1，所述第二排气总管(162)的截面面积为s2，所述缸盖燃烧室(11)的排气出口截面积为s3，且满足1≤s1/s3≤1.8，1≤s2/s3≤1.8。9.根据权利要求8所述的用于发动机的排气系统，其特征在于，所述第二排气总管(162)位于所述第一排气总管(161)的底部。10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-9中任意一项所述的排气系统。

技术总结
本实用新型公开了一种用于发动机的排气系统及车辆，排气系统包括：缸盖，缸盖上形成有缸盖燃烧室，燃烧室内设置有第一排气门和第二排气门，燃烧室靠近第一排气门和第二排气门与缸盖的底面之间形成有连接边缘，连接边缘与第一排气门轴线之间的最小距离为d1，第一排气门的轴线与第一边缘之间的最大距离为d2，排气门的盘部的半径为d且满足：d1≤d≤d2。本实用新型通过使得连接边缘与第一排气门中心和第二排气门中心的连线之间的最小距离d1、第一排气门中心和第二排气门中心的连线与连接边缘之间的最大距离d2及排气门的盘部的半径d满足d1≤d≤d2，从而使得缸盖燃烧室内废气更加顺畅地排出，减少缸内残余的废气含量。减少缸内残余的废气含量。减少缸内残余的废气含量。


技术研发人员：闫晶晶 彭飞 李克俊
受保护的技术使用者：长城汽车股份有限公司
技术研发日：2023.02.20
技术公布日：2023/5/27