发动机燃烧室结构及发动机的制作方法

1.本发明属于汽车发动机技术领域，特别是涉及一种发动机燃烧室结构及发动机。


背景技术：

2.燃油发动机采用稀薄燃烧减少散热损失，同时减少发动机的爆震，是高效率发动机的核心技术之一。具有稀薄燃烧的发动机的燃烧区域分为主燃烧室和预燃烧室，发动机运行时，首先将燃料喷入预燃烧室，并在预燃烧室内燃烧，预燃烧室内高温混合气以火焰射流的形式进入主燃烧室，并且在主燃烧室内发展成多处火焰点燃主燃烧室内的稀薄混合气。
3.目前，发动机在高温高负荷运行时，预燃烧室内可能会因为温度过高而导致预燃烧室损坏；而发动机在低温低负荷运行时，预燃烧室内温度过低，会导致预燃烧室内气体流动强度较弱，进而导致发动机燃烧稳定性差，且发动机难以稳定启动。


技术实现要素：

4.本发明解决了发动机在低温低负荷运行时，燃烧稳定性差且难以稳定启动等技术问题，提供了一种发动机燃烧室结构及发动机。
5.鉴于以上问题，本发明实施例提供的一种发动机燃烧室结构，包括缸盖、火花塞、温控件以及活塞；所述缸盖上设有主燃烧室和连通所述主燃烧室的安装通孔；
6.所述温控件包括加热器、侧电极、散热水套以及温控壳体；所述温控壳体上设有预燃烧室、连通在所述预燃烧室和所述主燃烧室之间的喷孔，以及围绕所述预燃烧室布置的环形加热室；所述温控壳体安装在所述安装通孔中，所述火花塞安装在所述温控壳体上；所述侧电极安装在所述预燃烧室内，且与所述火花塞的正电极相对设置；所述散热水套安装在所述环形加热室的内侧壁上，所述加热器安装在所述环形加热室中。
7.可选地，所述缸盖上还设有均与所述主燃烧室连通的进气道和排气道；所述发动机燃烧室结构还包括安装在所述进气道中且用于控制所述进气道开合的进气门，以及安装在所述排气道中且用于控制所述排气道开合的排气门。
8.可选地，所述进气门包括进气柱以及连接所述进气柱的锥形进气体，所述进气道的下端设有与所述锥形进气体适配的第一锥形密封孔，所述进气门通过与所述第一锥形密封孔密封贴合的所述锥形进气体关闭所述进气道。
9.可选地，所述排气门包括排气柱以及连接所述排气柱的锥形排气体，所述排气道的下端设有与所述锥形排气体适配的第二锥形密封孔，所述排气门通过与所述第二锥形密封孔密封贴合的所述锥形排气体关闭所述排气道。
10.可选地，所述发动机燃烧室结构还包括具有安装空间的缸套，所述缸套连接在所述缸盖远离所述安装通孔的一端，所述安装空间连通所述主燃烧室；所述活塞滑动安装在所述安装空间中。
11.可选地，所述发动机燃烧室结构还包括套接在所述活塞上的密封环，所述密封环
密封连接在所述活塞与所述缸套的内侧壁之间。
12.可选地，所述侧电极与所述温控壳体为一体成型式结构。
13.可选地，所述散热水套上设有用于容纳冷却液的冷却流道，以及均与所述冷却流道连通的流道进口和流道出口。
14.可选地，所述发动机燃烧室结构还包括连杆；所述连杆的一端铰接在所述活塞上，所述连杆的另一端铰接在发动机曲轴上。
15.本发明中，所述缸盖上设有主燃烧室和连通所述主燃烧室的安装通孔；所述温控件包括加热器、侧电极、散热水套以及温控壳体；所述温控壳体上设有预燃烧室、连通在所述预燃烧室和所述主燃烧室之间的喷孔，以及围绕所述预燃烧室布置的环形加热室；所述温控壳体安装在所述安装通孔中，所述火花塞安装在所述温控壳体上；所述侧电极安装在所述预燃烧室内，且与所述火花塞的正电极相对设置；所述散热水套安装在所述环形加热室的内侧壁上，所述加热器安装在所述环形加热室中。
16.本发明中，当发动机在高温高负荷运行时，所述预燃烧室内的混合气将剧烈燃烧，所述温控壳体的温度将急剧上升，此时，所述散热水道中的冷却液可以吸收所述温控壳体和所述预燃烧室中的热量，将所述温控壳体的温度控制在合适的温度范围内，从而避免了所述预燃烧室因温度过高而发生爆震和损坏温控壳体的问题，延长了该发动机燃烧室结构的使用寿命。当发动机在低温低负荷运行时，可以通过所述加热器快速提高所述预燃烧室的温度，从而避免了因为所述预燃烧室因温度过低而发生发动机启动不稳定和难以启动的问题。本发明中，该发动机燃烧室结构的保证了发动机正常稳定工作，同时，其结构简单，制造成本低。
17.本发明另一实施例还提供了一种发动机，包括上述的发动机燃烧室结构。
附图说明
18.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
19.图1为本发明一实施例提供的发动机燃烧室结构的剖视图；
20.图2为本发明一实施例提供的发动机燃烧室结构的火花塞和温控件的剖视图；
21.图3为本发明一实施例提供的发动机燃烧室结构的温控壳体的剖视图；
22.图4为本发明一实施例提供的发动机燃烧室结构的进气门的主视图。
23.说明书中的附图标记如下：
24.1、缸盖；11、主燃烧室；12、安装通孔；13、进气道；14、排气道；15、第一锥形密封孔；16、第二锥形密封孔；2、火花塞；3、温控件；31、侧电极；32、散热水套；33、温控壳体；331、预燃烧室；332、环形加热室；333、喷孔；34、加热器；4、活塞；5、进气门；51、进气柱；52、锥形进气体；6、排气门；7、缸套；8、密封环。
具体实施方式
25.为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
26.需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“中部”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，仅是是为了便于描述本发明和简化描述，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，因此不能理解为本发明的限制。
27.为了方便解释本发明中发动机燃烧室结构的安装关系，本发明所指的“上”即实际指向发动机的上方，本发明所指的“下”即实际指向发动机的下方。
28.如图1至图3所示，本发明一实施例提供了一种发动机燃烧室结构，包括缸盖1、火花塞2、温控件3以及活塞4；所述缸盖1上设有主燃烧室11和连通所述主燃烧室11的安装通孔12；
29.所述温控件3包括加热器34、侧电极31、散热水套32以及温控壳体33；所述温控壳体33上设有预燃烧室331、连通在所述预燃烧室331和所述主燃烧室11之间的喷孔333，以及围绕所述预燃烧室331布置的环形加热室332；所述温控壳体33安装在所述安装通孔12中，所述火花塞2安装在所述温控壳体33上；所述侧电极31安装在所述预燃烧室331内，且与所述火花塞2的正电极相对设置；所述散热水套32安装在所述环形加热室332的内侧壁上，所述加热器34安装在所述环形加热室332中。可以理解地，所述加热器34可以是微波加热、电阻放热等加热形式；而所述喷孔333可以根据实际需求设置为多个(例如4个、6个等)。具体地，所述加热器34为圆筒形接口，加热器34通过套接在所述环形加热腔体中的散热水套32安装在所述环形加热室332中。进一步地，所述侧电极31与所述火花塞2的正电极之间的距离的取值范围为0.8mm～1mm，从而所述火花塞2通过其正电极与所述侧电极31之间的放电，点燃所述预燃烧室331内的混合气。
30.本发明中，当发动机在高温高负荷运行时，所述预燃烧室331内的混合气将剧烈燃烧，所述温控壳体33的温度将急剧上升，此时，所述散热水道中的冷却液可以吸收所述温控壳体33和所述预燃烧室331中的热量，将所述温控壳体33的温度控制在合适的温度范围内，从而避免了所述预燃烧室331因温度过高而发生爆震和损坏温控壳体33的问题，延长了该发动机燃烧室结构的使用寿命。当发动机在低温低负荷运行时，可以通过所述加热器34快速提高所述预燃烧室331的温度，从而避免了因为所述预燃烧室331因温度过低而发生发动机启动不稳定和难以启动的问题。本发明中，该发动机燃烧室结构的保证了发动机正常稳定工作，同时，其结构简单，制造成本低。
31.在一实施例中，如图1所示，所述缸盖1上还设有均与所述主燃烧室11连通的进气道13和排气道14；所述发动机燃烧室结构还包括安装在所述进气道13中且用于控制所述进气道13开合的进气门5，以及安装在所述排气道14中且用于控制所述排气道14开合的排气门6。可以理解地，所述进气道13和所述排气道14布置在所述安装通孔12的左右两侧，从而使得所述预燃烧室331内混合气的流通更加均匀，提高了该发动机燃烧室结构内混合气的燃烧效率。
32.本发明中，该发动机燃烧室结构的工作原理为：发动机在冷启动或低温低负荷运行时，所述加热器34通电，并将所述预燃烧室331加热至第一预设温度(第一预设温度为预燃烧室331内混合气能正常燃烧时的温度，其可以根据实际需求而取值)；当所述预燃烧室331运行在高温高负荷时，所述散热水套32能够根据不同的负荷散热需求，将所述预燃烧室331内的温度控制在第二预设温度范围(第二预设温度范围是所述预燃烧室正常工作时的温度范围，其可以根据实际需求而取值)内。
33.具体地，在发动机处于进气冲程时，所述进气门5向下运动，直至得所述进气道13打开，同时所述排气道14处于关闭的状态，所述活塞4向下运动，空气通过所述进气道13被抽入所述主燃烧室11中；并且所述主燃烧室11中的燃料可以通过喷射器或者所述进气道13进入所述主燃烧室11中。在发动机处于压缩冲程时，所述进气道13和所述排气道14均关闭，所述活塞4向上运动，所述主燃烧室11内的混合气通过所述喷孔333喷入所述预燃烧室331中；在发动机处于做功冲程时，所述活塞4到达上止点附近，所述火花塞2通过所述侧电极31点火，并点燃所述预燃烧室331内的混合气，所述预燃烧室331内的混合气的压力和温度将快速上升，所述预燃烧室331内高温高压的混合气通过所述喷孔333喷入所述主燃烧室11中，并引燃所述主燃烧室11中的混合气；所述主燃烧室11中高温高压的混合气将推动所述活塞4向下运行；在发动机处于排气冲程时，所述排气道14打开，所述进气道13关闭，所述活塞4向上运动，所述主燃烧室11内废气通过时以排气道14排出。
34.在一实施例中，如图1和图4所示，所述进气门5包括进气柱51以及连接所述进气柱51的锥形进气体52，所述进气道13的下端设有与所述锥形进气体52适配的第一锥形密封孔15，所述进气门5通过与所述第一锥形密封孔15密封贴合的所述锥形进气体52关闭所述进气道13。具体地，当所述进气门5向下运动时，所述锥形进气体52与所述第一锥形密封孔15分离，从而空气可以通过所述进气门5与所述进气道13之间的间隙进入所述主燃烧室11内；当所述进气门5向上运动时，所述锥形进气体52将与所述第一锥形密封孔15的内侧壁抵接，从而所述进气道13被所述进气门5堵住，所述主燃烧室11内的混合气不能通过所述进气道13排出。本发明中，该发动机燃烧室结构的便于控制，且结构简单，制造成本低。
35.在一实施例中，如图1所示，所述排气门6包括排气柱以及连接所述排气柱的锥形排气体，所述排气道14的下端设有与所述锥形排气体适配的第二锥形密封孔16，所述排气门6通过与所述第二锥形密封孔16密封贴合的所述锥形排气体关闭所述排气道14。具体地，当所述排气门6向下运动时，所述锥形排气体与所述第二锥形密封孔16分离，从而所述主燃烧室11内的混合气可以通过所述排气门6和所述排气道14之间的缝隙排出；当所述排气门6向上运动时，所述锥形排气体将与所述第二锥形密封孔16的内侧壁抵接，从而所述排气道14被所述排气门6堵住，所述主燃烧室11内的混合气不能通过所述排气道14排出。本发明中，该发动机燃烧室结构的便于控制，且结构简单，制造成本低。
36.在一实施例中，如图1所示，所述发动机燃烧室结构还包括具有安装空间的缸套7，所述缸套7连接在所述缸盖1远离所述安装通孔12的一端，所述安装空间连通所述主燃烧室11；所述活塞4滑动安装在所述安装空间中。可以理解地，所述缸套7和所述缸盖1为上下同心安装式结构，所述活塞4在所述缸套7的安装空间中上下运动，进而完成发动机驱动的工作。作为优选，所述发动机燃烧室结构还包括套接在所述活塞4上的密封环8，所述密封环8密封连接在所述活塞4与所述缸套7的内侧壁之间。可以理解地，所述密封环8安装在所述活塞4上，并跟随所述活塞4一起在所述安装空间中上下移动，从而保证了所述活塞4与所述缸套7之间的密封性，避免了所述主燃烧室11内的油气发生泄漏，提高了该发动机燃烧室结构的燃烧效率。
37.在一实施例中，如图3所示，所述侧电极31与所述温控壳体33为一体成型式结构。本发明中，将所述侧电极31集成在所述温控壳体33上，通过机械加工即可实现，避免了焊接工序，从而提高了该温控件3的强度和刚度，延长了其使用寿命。另外，所述侧电极31布置在
所述预燃烧室331中，其可以引导预燃烧室331内的流场，利于预燃烧室331中油气混合的分布，进而利于所述预燃烧室331内混合气的燃烧。
38.在一实施例中，所述散热水套32上设有用于容纳冷却液的冷却流道(图未示)，以及均与所述冷却流道连通的流道进口(图未示)和流道出口(图未示)。可以理解地，所述冷却流道分布在所述散热水套32的内部，冷却液从所述流道进口流入所述冷却流道并吸收所述温控本体和所述预燃烧室331中的热量后，从所述流道出口流出；本发明中，该散热水套32的结构简单，制造成本低，安装方便。
39.在一实施例中，所述发动机燃烧室结构还包括连杆(图未示)；所述连杆的一端铰接在所述活塞4上，所述连杆的另一端铰接在发动机曲轴上。可以理解地，所述活塞4上下运动，通过所述连杆带动发动机曲轴转动，进而完成汽车的驱动工作。
40.本发明另一实施例还提供了一种发动机，包括上述的发动机燃烧室结构。
41.以上仅为本发明较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。