垂直轴汽油机缸头总成及其汽油机 技术领域 本发明涉及一种动力机部件， 特别涉及一种垂直轴汽油机缸头总成及其汽油 机。 背景技术 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； 气缸头设置有进气道和排气道， 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。 汽油机的配气系统是保证汽油机正常运行的必 要部件， 一般包括在缸头上设有的 进气门和排气门， 进气门和排气门的开启和关闭是由摇臂组件等 传动件分别加以控制 的； 进气门和排气门分别设有驱动其开闭的摇臂总 成。 进气门和排气门用于开启、 关闭进气通道和排气通道， 与燃烧室内的吸气、 燃烧 做功和排气相适应， 维持汽油机的正常运转。 因此， 进、 排气门以及进、 排气通道的 布置对于燃烧室的正常进气、 燃烧和排气起到至关重要的作用。 进气门和排气门的开启和关闭一般通过回位弹 簧和摇臂驱动总成的共同作用实 现。 现有技术中， 摇臂和气门呈矩形排列， 也就是并列且接近平行的摇臂， 进、 排气 通道与气门相适应， 需要错开一定的间距， 影响进排气质量； 由此可见， 现有的气门 布置不但占有较大的空间， 且不能与进气通道和排气通道的进、 排气方向相适应， 降 低汽油机的功率， 并影响排放； 特别是对于斜置气门的结构， 会进一步增加占用空间， 影响到其它部件 （如化油器 /空滤器等零件） 的布置。 理论认为， 斜置气门一般利于组织进气， 减小进、 排气阻力， 也就利于提高汽油 机的高效运行， 降低排放。 但是， 对于汽油机来说， 缸头上的进、 排气门布置具有局 限性， 采用斜置气门会增大气门的布置范围， 同时， 影响其它部件 （如化油器 /空滤器 等零件） 的布置； 特别是对于下置凸轮轴的垂直轴汽油机来说， 采用斜置气门则会影 响到推杆和凸轮轴的布置。 因此， 需要对汽油机气门缸头进行改进， 在便于其它部件布置的前提下， 减小气 门及摇臂的占用空间， 进、 排气通道可根据进、 排气需要进行设置， 且可以采用斜置 气门， 在气缸内组织进气滚流和进气涡流， 提高进气效率， 增加缸内气流扰动， 加快 燃烧， 降低排气阻力， 提高发动机功率和降低排放。 发明内容 有鉴于此， 本发明提供一种垂直轴汽油机缸头总成及其汽 油机， 在便于其它部件 布置的前提下， 减小气门及摇臂的占用空间， 进、 排气通道可根据进、 排气需要进行 设置， 且可以采用斜置气门， 在气缸内组织进气滚流和进气涡流， 提高进气效率， 增 加缸内气流扰动， 加快燃烧， 降低排气阻力， 提高发动机功率和降低排放。 本发明的垂直轴汽油机缸头总成， 包括缸头本体和设置于所述缸头本体上的进气 通道及排气通道， 所述缸头本体上与所述进气通道对应设有进气 门， 与所述排气通道 对应设有排气门， 所述进气门对应设置进气摇臂和进气推杆， 所述排气门对应设置排 气摇臂和排气推杆， 进气门轴线和排气门轴线的连线与进气推杆轴 线和排气推杆轴线 的连线相交于所述进气推杆轴线和所述排气推 杆轴线之间。 进一步地， 所述进气门顶部向所述进气通道侧倾斜， 所述排气门顶部向所述排气 通道侧倾斜。 进一步地， 所述进气门轴线和所述排气门轴线的连线与所 述进气推杆轴线和所述 排气推杆轴线的连线之间的夹角为 90°±20°。 具有较大的夹角， 尽力使气门区域为正 三角形结构， 减小占用面积， 使化油器的部件更容易布置， 并使缸头轻量化。 进一步地， 所述进气门轴线和所述排气门轴线的连线垂直 于所述进气推杆轴线和 所述排气推杆轴线的连线。 本结构的结构简单， 制作容易实现标准化， 进气门轴线和 排气门轴线的连线位于进气推杆和排气推杆之 间， 便于布置进气通道， 实现进气、 排 气的阻力最小化， 提高汽油机性能； 便于布置化油器 /空滤器等零件， 降低改造成本。 进一步地， 所述进气门轴线和所述排气门轴线的连线水平 ， 所述进气通道的进气 方向和所述排气通道的排气方向均位于水平面 ， 所述进气门顶部沿水平方向向所述进 气通道侧倾斜， 所述排气门顶部沿水平方向向所述排气通道侧 倾斜。 水平方向进气和 排气， 避免进气和排气相互错开， 更利于进排气的顺畅并使缸头气道布置更为规 则， 且利于气流进入气缸， 形成滚流， 加快燃烧， 提高汽油机工作效率。 进一步地， 所述进气通道位于所述进气推杆和所述排气推 杆之间， 所述进气摇臂 的长度短于所述排气摇臂的长度； 所述排气摇臂的阻力臂在竖直平面内向所述进 气门 轴线和所述排气门轴线的连线倾斜。 该结构采用斜置气门并不需改变原有推杆的布 置 结构， 排气摇臂的阻力臂向内倾斜能够适应于呈水平 布置的进排气门； 并且， 阻力臂 倾斜， 使得排气推杆驱动排气摇臂不产生附加力矩， 保证其灵活性。 进一步地， 所述进气门轴线和所述排气门轴线之间的夹角 小于或等于 30°; 所述 进气摇臂通过进气摇臂轴设置于进气摇臂座， 排气摇臂通过排气摇臂轴设置于排气摇 臂座； 进气门摇臂轴轴线与排气门摇臂轴轴线在竖直 平面呈 45°±20°的夹角。 保证具 有足够的倾斜角度， 保证进气和排气的顺畅， 同时， 也保证鼻梁区具有足够的宽度； 能够适应于摇臂布置的需求， 避免推杆驱动摇臂产生附加力矩， 利于保证摇臂带动气 门动作的协调性、 密封性和灵活驱动； 可以根据进排气门的位置来合理布置摇臂， 更 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。 进一步地， 所述进气摇臂座和所述排气摇臂座均为开口结 构， 所述进气摇臂轴两 端对应穿入所述进气摇臂座的开口两侧并以可 绕自身轴线转动的方式单自由度配合， 所述进气摇臂位于所述进气摇臂座的开口内固 定设置于所述进气摇臂轴； 所述排气摇 臂轴两端对应穿入所述排气摇臂座的开口两侧 并以可绕自身轴线转动的方式单自由度 配合， 所述排气摇臂位于所述排气摇臂座的开口内固 定设置于所述排气摇臂轴。 固定 式摇臂在运行过程中， 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。 进一步地， 所述缸头本体内侧形成燃烧室面， 所述燃烧室面位于所述进气门和所 述排气门之间的部分形成鼻梁区， 所述缸头本体上位于所述鼻梁区外侧设有上下 贯通 的风冷通道。 完全畅通的风冷通道， 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， 提高了气门密封的可靠性。 本发明还提供了一种汽油机， 包括安装于所述汽油机上的汽油机缸头总成， 其中 所述汽油机缸头总成为前述的垂直轴汽油机缸 头总成。 本发明的有益效果： 本发明的垂直轴汽油机缸头总成及其汽油机， 采用进气门轴 线和排气门轴线的连线与进气推杆轴线和排气 推杆轴线的连线相交的结构， 形成三角 形区域， 占有较小的布置面积， 便于其它部件的布置。 本发明的垂直轴汽油机缸头总 成及其汽油机不改变现有的推杆的布置， 进排气通道可根据进排气需要进行设置， 保 证气缸进排气质量， 降低排气阻力， 提高发动机功率和降低排放。 特别是对于垂直轴 汽油机来说， 该结构的气门结构， 能够实现下置凸轮轴的斜置气门结构， 进、 排气门 与进、 排气通道之间的夹角比现有结构燃烧室面小， 便于在气缸内组织进气滚流和进 气涡流， 提高进气效率， 增加缸内气流扰动， 加快燃烧， 提高汽油机功率； 减小进、 排气的阻力， 使进、 排气更顺畅， 利于提高汽油机功率， 降低燃油消耗， 降低尾气排 放。 本发明的汽油机缸头总成及其汽油机排放的 HC+NOx达到甚至超过美国 EPA标 准， 以最大功率 (转速 3600rpm)为 3.0kW的汽油机为例， 功率可提高到 3.6kW， 排放 由 9.0g/kW.h降低到 8.0g/kW.h; 以最大功率为 3.5kW的汽油机为例， 功率可提高到了 4.2kW, 排放由 9.0g/kW.h降低到 8.1g/kW.h， 均满足 EPA3阶段 10g/kW.h的标准。 由 此可见， 本发明的汽油机功率提高和排放降低较为明显 ， 利于保护环境。 同时， 斜置 气门可以使进、 排气通道中间的鼻梁区更宽， 利于冷却， 增加抗变形能力， 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。 本发明的垂直 轴汽油机缸头总成用于汽油机， 节约能源、 降低消耗。 附图说明 下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述 。 图 1为本发明的结构示意图； 图 2为图 1沿 A-A向剖视图。 具体实施方式 图 1为本发明的结构示意图， 图 2为图 1沿 A-A向剖视图， 如图所示： 本实施例 的垂直轴汽油机缸头总成，包括缸头本体 1和设置于缸头本体 1的进气通道 12及排气 通道 11， 缸头本体 1内侧形成燃烧室面 13， 所述缸头本体 1上与进气通道 12对应设 有进气门 5， 与排气通道 11对应设有排气门 9， 进气门 5对应设置进气摇臂 8和进气 推杆 （图中没有标识）， 排气门 9对应设置排气摇臂 2和排气推杆 （图中没有标识）， 进气门 5顶部向进气通道 12侧倾斜， 排气门 9顶部向排气通道 11侧倾斜； 进气门 5 轴线和排气门 9轴线的连线和进气推杆轴线和排气推杆轴线� �连线相交于进气推杆轴 线和排气推杆轴线之间。 由于进气推杆和排气推杆均垂直顶在进气摇臂 8和排气摇臂 2上， 因而， 进气摇 臂 8和排气摇臂 2与进气推杆和排气推杆的接触点即能反映出� �气推杆和排气推杆的 轴线位置； 图 1中进气摇臂 8和排气摇臂 2与进气推杆和排气推杆的接触点的连线与 进气门 5轴线和排气门 9轴线的连线的夹角 a, 即为进气门 5轴线和排气门 9轴线的 连线与进气推杆轴线和排气推杆轴线的连线的 夹角。 本实施例中， 进气门 5对应设置进气摇臂 8和进气推杆， 排气门 9对应设置排气 摇臂 2和排气推杆， 进气门 5轴线和排气门 9轴线的连线与进气推杆轴线和排气推杆 轴线的连线相交于进气推杆轴线和排气推杆轴 线之间且夹角 α为 90°±20°； 本实施例 中采用 90°; 该结构在缸头本体上形成三角形安装区域， 占有较小的布置面积， 便于 其它部件的布置， 并不改变现有的推杆的布置， 对于垂直轴汽油机来说， 能够实现下 置凸轮轴的斜置气门结构，进气门 5与进气通道 12之间的夹角和排气门 9与排气通道 11之间的夹角比现有结构燃烧室面小， 便于在气缸内组织进气滚流和进气涡流， 提高 进气效率， 增加缸内气流扰动， 加快燃烧， 提高汽油机功率； 减小进、 排气的阻力， 使进、 排气更顺畅， 利于提高汽油机功率， 降低燃油消耗， 降低尾气排放； 特别是具 有较大的夹角， 最大化的减小占用面积， 使化油器的部件更容易布置， 并使缸头轻量 化； 本结构的结构简单， 制作容易实现标准化， 进气门 5轴线和排气门 9轴线的连线 位于进气推杆和排气推杆之间， 便于布置进气通道， 实现进气、 排气的阻力最小化， 提高汽油机性能； 便于布置化油器 /空滤器等零件， 降低改造成本。 本实施例中， 进气门 5轴线和排气门 9轴线的连线垂直于进气推杆轴线和排气推 杆轴线的连线； 本结构的结构简单， 制作容易实现标准化， 进气门 5轴线和排气门 9 轴线的连线位于进气推杆和排气推杆之间， 便于布置进气通道 12， 实现进气、 排气的 阻力最小化， 提高汽油机性能； 便于布置化油器 /空滤器等零件， 降低改造成本。 本实施例中，进气门 5轴线和排气门 9轴线的连线水平，进气通道 12的进气方向 和排气通道 11的排气方向均位于水平面， 进气门 5顶部沿水平方向向进气通道侧 12 倾斜， 排气门 9顶部沿水平方向向排气通道 11侧倾斜； 水平方向进气和排气， 避免进 气和排气相互错开， 更利于进排气的顺畅并使缸头气道布置更为规 则， 且利于气流进 入气缸， 形成滚流， 加快燃烧， 提高汽油机工作效率。 本实施例中，进气通道 12位于进气推杆和排气推杆之间，进气摇臂 8的长度短于 排气摇臂 2的长度； 排气摇臂 2的阻力臂在竖直平面内向进气门 5轴线和排气门 9轴 线的连线倾斜， 由于 （进气门或者排气门） 摇臂为杠杆结构， 以摇臂轴为支点， 用于 驱动气门的部分为阻力臂， 与推杆配合的部分为动力臂； 排气摇臂 2的阻力臂结构采 用斜置气门并不需改变原有推杆的布置结构， 排气摇臂 2的阻力臂向内倾斜能够适应 于进、 排气门的布置； 并且， 阻力臂倾斜， 使得排气推杆驱动排气摇臂 2不产生附加 力矩， 保证其灵活性。 本实施例中， 燃烧室面 13位于进气门 5和排气门 9之间的部分形成鼻梁区 14， 缸头本体 1上位于鼻梁区 14外侧设有上下贯通的风冷通道 10; 完全畅通的风冷通道， 极大的提高了鼻梁区 14的冷却效果，减小了缸头在高温下的变形，� ��高了气门密封的 可靠性； 并且风冷通道 10从上向下贯通， 与垂直轴汽油机冷却风从上向下吹的风向一 致， 不需额外的导风设置， 具有较好的冷却效果。 本实施例中，燃烧室面 13为球面结构或者平滑曲面构成的拱形结构； 本实施例中 为拱形结构， 该结构具有较小的面容比， 增加挤气区域， 与球面燃烧室相比， 能增大 气流扰动， 提高汽油机工作效率， 达到降低燃油消耗和排放的目的； 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； 与燃烧室的进、 排气方向相适应， 减小阻力， 提高汽油机效率， 增加汽油机的动力性。 本实施例中， 进气门 5轴线和排气门 9轴线之间的夹角 β小于或等于 30°， 本实 施例中为 30°; 保证具有足够的倾斜角度并利于布置， 保证进气和排气的顺畅， 同时， 也保证鼻梁区 14具有足够的宽度;进气摇臂 8通过进气摇臂轴 7设置于进气摇臂座 6， 排气摇臂 2通过排气摇臂轴 3设置于排气摇臂座 4; 进气门摇臂轴 7轴线与排气门摇 臂轴 3轴线在竖直平面呈 45°±20°的夹角 δ， 本实施例中采用 45°; 能够适应于摇臂布 置的需求， 避免推杆驱动摇臂产生附加力矩， 利于保证摇臂带动气门动作的协调性、 密封性和灵活驱动； 可以根据进、 排气门的位置来合理布置摇臂， 更利于保证气门正 时， 保证配气相位， 从而提高性能和降低排放。 本实施例中， 进气摇臂座 6和排气摇臂座 4均为开口结构， 进气摇臂轴 7两端对 应穿入进气摇臂座 6的开口两侧并以可绕自身轴线转动的方式单� �由度配合， 进气摇 臂 8位于进气摇臂座 6的开口内固定设置于进气摇臂轴 7; 排气摇臂轴 3两端对应穿 入排气摇臂座 4的开口两侧并以可绕自身轴线转动的方式单� �由度配合， 排气摇臂 2 位于排气摇臂座 4的开口内固定设置于排气摇臂轴 3， 以可绕自身轴线转动的方式单 自由度配合。 可以采用现有技术的配合方式， 包括用轴肩限制轴向自由度等等。 固定 式摇臂在运行过程中， 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。 本发明还公开了一种汽油机， 其包括安装于汽油机上的前述的垂直轴汽油机 缸头 总成。 该汽油机可用于通用机械， 通用机械包括割草机、 泵、 风机、 压缩机、 减变速 机、 发电机等等。 最后说明的是， 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非 限制， 尽管参照较 佳实施例对本发明进行了详细说明， 本领域的普通技术人员应当理解， 可以对本发明 的技术方案进行修改或者等同替换， 而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围， 其均应 涵盖在本发明的权利要求范围当中。