专利名称：一种活塞发动机的汽缸的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种活塞发动机的汽缸，属于发动机技术领域。
背景技术：
为了改善活塞发动机的性能，实现更大的功率输出、降低油耗以及提高稳定性，在热力 学方面的主要方法就是不断提高发动机的压缩比，因此发动机各部件的工作负荷尤其是热负 荷会越来越重，为保证发动机的可靠运行有拥有较长的寿命，需要釆取有效措施对热端部件 进行冷却，而活塞发动机热端部件的有效冷却与发动机的整体性能及重量的匹配在很大程序 上成为了活塞发动机的发展瓶颈。
现有的冷却结构越来越复杂，但是冷却效果的提高幅度则相对缓慢得多。用燃料对发动 机热端部件进行冷却是一种具有广阔应用前景的方案。釆用柴油等吸热型碳氢燃料作为冷源 具有非常巨大的优势，其热沉可分为两部分， 一部分是物理吸热量，即显焓，另一部分是吸 热化学反应引起的化学吸热量。
现有的发动机气缸，如图1所示，包括汽缸盖l、内壁2和外壁3，外壁3设置在内壁 2外围，汽缸盖1与内壁2固定连接，以美国JP8军用航空煤油为例，lkg该煤油从常温 298K加热到800K，吸热量达到1600kJ,吸热能力十分显著，而柴油的吸热能力则还要大 一些。见He Huang,Louis J. Spadaccini， David R.sobel.[2004，Fuel-Cooled Thermal Management for Advanced Aeroengines.Joumal of Engineering for Gas Turbines and Power, Vlo.l26， APRIL 2004。 发明 内容
本发明的目的是为了解决现有活塞发动机冷却结构复杂、能量利用率相对较低的问题， 提出一种活塞发动机的汽缸。
本发明的一种活塞发动机的汽缸，包括汽缸盖、内壁和外壁，夕卜壁设置在内壁外围，汽 缸盖与内壁固定连接，在外壁和内壁之间设置冷却通道，所述的冷却通道加工再外壁，冷却 通道的上端连接燃料进口，在冷却通道的下端连接燃料出口，所述的燃料出口和燃料进口均 设置在外壁上，燃料从燃料进口进入冷却通道，流过冷却通道后，燃料温度增加，气缸温度 降低，燃料从燃料出口流出。
所述冷却通道设置在夕卜壁翅根的位置。
所述冷却通道呈螺旋状或者环状，当冷却通道为环状时候，将相邻的两个环之间连通。 所述的冷却通道的截面为矩形。所述冷却通道的矩形截面宽为W,髙为H,宽高比W:H在0.3 1之间。 本发明的优点在于
(1) 本发明在汽缸外壁面采用螺旋或者环形槽进行换热可有效冷却发动机，使能量利用 率提高10%以上；
(2) 本发明中燃料在进入汽缸前被汽缸加热，提高燃料的雾化与气化性能，因而缩短了 与空气的混合时间并提髙混合水平，而混合的增强有助于促进点火和提高燃烧效率及功率输 出，有效降低一氧化碳等有害气体的排放；
(3) 汽缸与燃料通道的一体化有效减小活塞发动机的体积及重量，使微小型活塞发动 机使用柴油等高热值的燃料成为可能。
图1是背景技术中现有汽缸的结构示意图2是本发明的汽缸结构示意图3是本发明的汽缸的局剖结构示意图4是图2中A部分的结构放大示意图。
图中
1-汽缸盖 2-内壁 3-外壁 4冷却通道 5燃料出口
6燃料进口
具体实施例方式
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明是一种活塞发动机的汽缸，如图2所示，包括汽缸盖l、内壁2和外壁3，外壁 3设置在内壁2外围，汽缸盖1与内壁2固定连接，在外壁3与内壁2之间设置冷却通道4, 所述的冷却通道4加工在外壁3上。冷却通道4呈螺旋状或者环状，当冷却通道4为环状时 候，将相邻的两个环之间连通，如图3所示，在冷却通道4的上端连接燃料进口6，在冷却 通道4的下端连接燃料出口 5，所述的燃料出口 5和燃料进口 6均设者在外壁3上，燃料出 口 5与化油器联通。燃料从燃料进口 6进入冷却通道4，流过冷却通道4后，从燃料出口 5 流出，进入化油器，所述的冷却通道4的截面为矩形，冷却通道4与汽缸外壁3整体加工， 如图4所示，设矩形截面的宽为W,高为H,内壁2与外壁3之间的冷却通道4矩形截面 的宽与高的比例根据发动机的整体性能而改变，截面尺寸W和H之比即宽高比对汽缸以及 活塞发动机的整体使用性能等均会产生较大影响，本发明采用宽高比在0.3 1之间，得到非 常有效的冷却效果，同时冷却通道4的燃料出口 5的燃料温度也十分均匀，当宽高比大于2, 冷却效果不明显。
燃料从燃料进口6进入，沿冷却通道4流动，燃料对内壁2进行冷却，自身温度得到提合后进入曲轴箱再经吸气冲程进入汽缸内 或者直接喷入汽缸内，最后经火花塞点火燃烧或者被压缩后的高温空气点燃，本发明适用于 汽油、柴油等常用碳氢燃料。
燃料在沿冷却通道4流动的过程中被不断的加热导致粘性逐渐减小，因而其流动速度也 不断增大，并从层流流动逐渐转变成强湍流，燃料流动状态的转变可有效增强汽缸壁面的冷 却效果，保证汽缸工作在允许的温度范围内。本发明的活塞发动机的汽缸在不改变现有气缸 的体积及大小的情况下，仅在汽缸散热片(外壁3)翅根的位置加工螺旋状或环状的冷却通 道作为燃料的流通通道，技术加工十分简单。
本发明将活塞发动机汽缸的冷却及能量利用率的提高融为一体，利用汽缸自身内的冷却 通道4来冷却汽缸，同时在冷却通道4内流动的燃料温度会有一定程度的提髙，将原先排入
大气的能量变为燃料自身的内能，提高了发动机的能量利用率；另外，燃料温度的提高有得 利于燃料的雾化并可增强与空气的混合，提高燃料在汽缸内的燃烧效率，增大功率输出；最 后，汽缸与冷却通道4的一体化，将明显减少发动机的附件系统(比如现有的水冷却系统)， 减轻发动机的重量，使得微小型活塞发动机使用柴油等髙热值的燃料成为可能。
权利要求
1、一种活塞发动机的汽缸，包括汽缸盖、内壁和外壁，外壁设置在内壁外围，汽缸盖与内壁固定连接，其特征在于在外壁和内壁之间设置冷却通道，所述的冷却通道加工再外壁，冷却通道的上端连接燃料进口，在冷却通道的下端连接燃料出口，所述的燃料出口和燃料进口均设置在外壁上，燃料从燃料进口进入冷却通道，流过冷却通道后，燃料温度增加，气缸温度降低，燃料从燃料出口流出。
2、 根据权利要求1所述的一种活塞发动机的汽缸，其特征在于所述冷却通道设置在外壁翅根的位置。
3、 根据权利要求1所述的一种活塞发动机的汽缸，其特征在于所述冷却通道呈螺旋状或者环状，当冷却通道为环状时候，将相邻的两个环之间连通。
4、 根据权利要求1所述的一种活塞发动机的汽缸，其特征在于所述的冷却通道的截面为矩形。
5、 根据权利要求4所述的一种活塞发动机的汽缸，其特征在于所述冷却通道的矩形截面宽为W，高为H，宽高比W:H在0.3 1之间。
全文摘要
本发明公开了一种活塞发动机的汽缸，包括汽缸盖、内壁和外壁，外壁设置在内壁外围，汽缸盖与内壁固定连接，在外壁上设置冷却通道，冷却通道的上端连接燃料进口，在冷却通道的下端连接燃料出口，所述的燃料出口和燃料进口均设置在外壁上，燃料从燃料进口进入冷却通道，流过冷却通道后，燃料温度增加，气缸温度降低，燃料从燃料出口流出。本发明在汽缸外壁面设置的冷却通道，进行换热可有效冷却发动机，使能量利用率提高10％以上；燃油在进入汽缸前被汽缸加热，提高燃料的雾化与气化性能，降低一氧化碳等有害气体的排放；汽缸与燃油通道的一体化有效减小活塞发动机的体积及重量，使微小型活塞发动机使用柴油等高热值的燃料成为可能。
文档编号F02F1/00GK101660459SQ20091009247
公开日2010年3月3日 申请日期2009年9月15日 优先权日2009年9月15日
发明者张春本, 张玉芳, 歌 高, 琳 高 申请人:北京航空航天大学