CN106677915A - 一种发动机及缸体 - Google Patents

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朱娜
廖君慧
黄祖东
戴凌云
代凌峰
黄志艳
王司坤
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Abstract

本发明公开了一种发动机缸体，包括气缸、缸盖和活塞，气缸上靠近缸盖的一端设置直径小于气缸的燃烧室，当活塞向上移动压缩气体时，气体会集中进入到燃烧室中，空间更小，与普通的结构相比，在相同的活塞行程下气体的压缩比更高，可产生高燃爆压力。燃烧室由缸体向中心凸出围成，在活塞头部不需要设置额外的结构，因此重量得以减轻，降低了能量损失，并且提高了发动机运行的稳定性和有效功率。活塞的结构简单，重量变轻，热负荷变小，承受的爆发压力更高，使用寿命更长。此外，本发明还提供了一种发动机，包含上述的缸体，可以实现相同的技术效果。

Description

一种发动机及缸体
技术领域
本发明涉及活塞式发动机技术领域，更进一步地说是涉及一种发动机及缸体。
背景技术
活塞式发动机是依靠燃料燃烧时的燃气膨胀推动活塞作直线运动，通过曲柄连杆机构使曲轴旋转，从而输出机械功，随着世界能源问题逐步紧张和环境保护的实际要求，对发动机的动力性能及排放要求不断提高，高燃爆压力、高热负荷及低排放要求的发动机是一种有效的解决手段。
如图1所示，为传统高燃爆压力发动机活塞及缸体的结构图。活塞在缸体内向上运动时压缩气体，燃气与空气的混合气体被压缩燃爆。活塞01的头部开设向内凹陷的凹坑，此凹坑与缸盖03形成燃烧室02，混合气体被压缩时集中在燃烧室02中。铝质活塞承受18MPa爆发压力时几乎达到了极限，在高爆压的环境下活塞寿命急剧缩短，故障频繁。另外，燃烧室02的结构使得混合气体燃烧时的高温增加了活塞01的头部的温度，降低了活塞寿命。
因此，对于本领域的技术人员来说，如何设计一种发动机气缸结构，在提供高燃爆压力的同时提高活塞的使用寿命，减少活塞重量过大造成的能量损失，是目前亟待解决的技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种发动机缸体，包括气缸、缸盖和活塞，所述气缸上靠近所述缸盖的一端设置进气端口径小于所述气缸直径的燃烧室。
可选地，所述燃烧室由所述气缸的端部向中心凸出的圆环状的凸台围成；所述凸台的底部为平面，所述活塞的上表面为平面。
可选地，所述凸台中央的口径向所述活塞的方向渐缩。
可选地，所述凸台用于形成所述燃烧室的侧壁呈弧状平滑过渡，所述燃烧室的纵截面呈碗形或喇叭形。
可选地，所述凸台直接设置于所述气缸上或者设置于所述固定于所述气缸上的气缸套上。
可选地，所述凸台上开设冷却水腔。
可选地，所述冷却水腔的横截面呈向所述气缸的外侧壁向下倾斜的椭圆形。
可选地，所述冷却水腔通过水平开设的通道与外界连通。
可选地，所述活塞上还设置冷却腔。
此外，本发明还提供了一种发动机，包括上述任一项所述的发动机缸体。
本发明给出的发动机缸体，包括气缸、缸盖和活塞，气缸上靠近缸盖的一端设置直径小于气缸的燃烧室，当活塞向上移动压缩气体时，气体会集中进入到燃烧室中，空间更小，与普通的结构相比，在相同的活塞行程下气体的压缩比更高，可产生高燃爆压力。燃烧室由缸体向中心凸出围成，在活塞头部不需要设置额外的结构，因此重量得以减轻，降低了能量损失，并且提高了发动机运行的稳定性。当活塞在进行压缩冲程时，压缩燃料与空气混合气体在燃烧室中燃烧，产生高温高压气体推动活塞做功，与传统的结构相比，在相同的压缩比下，活塞的结构简单，重量变轻，热负荷变小，承受的爆发压力更高，使用寿命更长，并且更好的保障了发动机运行的稳定性。
此外，本发明还提供了一种发动机，包含上述的缸体，可以实现相同的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中发动机缸体的结构图；
图2为本发明一种实例的活塞缸体压缩极限下的剖面结构图；
图3为本发明一种实例的活塞缸体在另一极限下的剖面结构图。
其中：
气缸1、冷却水腔11、燃烧室12、凸台13、缸盖2、活塞3、冷却腔31。
具体实施方式
本发明的核心在于提供一种发动机缸体，本发明提供了一种发动机缸体，能够降低活塞的温度，确保运行的稳定性。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图及具体的实施方式，对本申请的发动机及其缸体进行详细的说明。
如图2和图3所示，表示发动机缸体中的活塞在两种极限状态下的剖面结构图。该缸体包括气缸1、缸盖2和活塞3，活塞3在气缸1内作循环往复运动，本发明中所指的缸体并不仅表示活塞3运动的腔体，还包括了其内部装配的部件，例如活塞3等结构。气缸1上靠近缸盖2的一端设置进气端口径小于气缸1内腔直径的燃烧室12，当活塞3运动压缩空气时，空气进入燃烧室12中，与一般的发动机缸套结构相比，在活塞3运动相同的行程时，气体被压缩程度更大，压缩比更高，可以产生高燃爆压力，提高发动机的燃烧效率。当活塞在进行压缩冲程时，压缩燃料与空气混合气体在燃烧室中燃烧，产生高温高压气体推动活塞3做功，与传统的结构相比，在相同的压缩比下，活塞3的结构简单，重量变轻，热负荷变小，承受的爆发压力更高，使用寿命更长，并且更好的保障了发动机运行的稳定性。
缸体的气缸1内侧壁设置向中心凸出的凸台13，凸台13一般设置为回转体结构，沿气缸1内腔设置，凸台13的内壁形成了燃烧室12，凸台13的底面设置为平面，当然，也可为斜面可曲面或其他不规则结构。活塞3的上表面设置为平面，活塞3在极限位置与凸台13的底面恰好接触，设置为平面结构可使气体完全进入燃烧室12内，压力也更高。当然，也可将活塞3中间部分设置为向燃烧室12凸出的凸台结构，以进一步提高压缩比。
此外，燃烧室12的形状也可根据实际情况进行改进，本申请给出一种优选的结构，燃烧室12的口径向活塞3的方向渐缩，也即图2与图3中向下渐缩。燃烧室12向活塞3的方向呈弧状的平滑过渡，也即燃烧室12的四周均为弧形地侧壁，不出现突兀的拐角过渡。燃烧室12在空间中呈轴对称形状，其横截面的曲率逐渐变化，由上向下渐小，燃烧室12的纵截面近似于碗形。当然也可将燃烧室12设置为喇叭形的结构。燃气被压缩进入燃烧室12时，由于先通过口径较小的碗底处，气体流速加快，更容易被压缩进入燃烧室12，燃气的利用效率得到提高，降低损耗。
在加工时气缸1可直接开设在缸体上，也可以在缸体上固定设置气缸套作为活塞3运行的通道。对应于不同的缸体设置情况，凸台13可直接设置在气缸1上，也可设置在气缸套上，再将气缸套与缸体结构相互固定，形成一个整体，上述情况都是在本发明的核心思想下的具体实施情况。
在气缸1的侧壁上、靠近缸盖2的位置设置冷却水腔11，冷却水腔11内通入冷却水，以此加速气缸1的冷却速率，在一个发动机上并排设置多个气缸，冷却水腔11贯通多个气缸的缸体。气缸1与缸盖2能够形成燃烧室12，冷却水腔11位于形成燃烧室12的侧壁上，可以及时将燃烧室12中产生的热量加速导出，更好地对气缸1降温，及时将活塞3中吸收的热量向外传递，避免在活塞3上形成高温聚焦，提高了发动机的运行稳定性。冷却水腔11位于形成燃烧室12的凸台13上，更接近燃烧室12，导热效率更高。
更进一步地，冷却水腔11的横截面为椭圆形，椭圆的横截面沿气缸1的外侧壁向下倾斜，与凸台13的横截面形成相匹配，进一步提高冷却水腔11与的表面积，散热效果更好。
冷却水腔11通过水平开设在气缸1上的通道与外界连通，输入与输出冷却水。
为了使活塞3的冷却效果更好，在活塞3上设置冷却腔31，冷却腔31内也可通入冷却液，直接对活塞3进行冷却。
本发明的发动机缸体，通过在凸台13上设置冷却水腔11，及时将燃烧室12中的热量向外传递，加速活塞3降温，在活塞3上还设置冷却腔31，可以进一步提高冷却的速度，保证活塞3运行的稳定性。而将燃烧室12设置在气缸1上，减轻了活塞3的重量，减少不必要的能量损失。
除了上述介绍的发动机缸体，本发明还提供了一种发动机，包括上述的缸体，可以实现相同的技术效果。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理，可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种发动机缸体，其特征在于，包括气缸(1)、缸盖(2)和活塞(3)，所述气缸(1)上靠近所述缸盖(2)的一端设置进气端口径小于所述气缸(1)直径的燃烧室(12)。
2.根据权利要求1所述的发动机气缸缸体，其特征在于，所述燃烧室(12)由所述气缸(1)的端部向中心凸出的圆环状的凸台(13)围成；所述凸台(13)的底部为平面，所述活塞(3)的上表面为平面。
3.根据权利要求2所述的发动机气缸缸体，其特征在于，所述凸台(13)中央的口径向所述活塞(3)的方向渐缩。
4.根据权利要求3所述的发动机气缸缸体，其特征在于，所述凸台(13)用于形成所述燃烧室(12)的侧壁呈弧状平滑过渡，所述燃烧室(12)的纵截面呈碗形或喇叭形。
5.根据权利要求2至4任一项所述的发动机气缸缸体，其特征在于，所述凸台(13)直接设置于所述气缸(1)上或者设置于所述固定于所述气缸(1)上的气缸套上。
6.根据权利要求5所述的发动机缸体，其特征在于，所述凸台(13)上开设冷却水腔(11)。
7.根据权利要求6所述的发动机缸体，其特征在于，所述冷却水腔(11)的横截面呈向所述气缸(1)的外侧壁向下倾斜的椭圆形。
8.根据权利要求7所述的发动机缸体，其特征在于，所述冷却水腔(11)通过水平开设的通道与外界连通。
9.根据权利要求5所述的发动机缸体，其特征在于，所述活塞(3)上还设置冷却腔(31)。
10.一种发动机，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的发动机缸体。
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