CN111946483A - 缸盖燃烧室结构及汽车发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种缸盖燃烧室结构及汽车发动机。该缸盖燃烧室结构包括缸盖本体，排气门，安全阀；所述缸盖本体上设有相互连通的燃烧室和排气道：排气门设于所述缸盖本体上、并位于所述排气道中，用于开启或关闭所述排气道；安全阀设于所述缸盖本体上；其中，当所述燃烧室内的实时压力值大于预设压力值时，所述安全阀开启以使得所述燃烧室和所述排气道连通；当所述燃烧室内的实时压力值小于或等于预设压力值时，所述安全阀闭合以隔断所述燃烧室和所述排气道。本发明可解决相关技术中发动机内异常燃烧或进水，而导致缸体内压力过大对发动机及其相关零部件造成损坏的问题。

Description

缸盖燃烧室结构及汽车发动机

技术领域

本发明涉及汽车发动机技术领域，特别涉及一种缸盖燃烧室结构及汽车发动机。

背景技术

汽车行业响应国家节能减排的要求，大力推进发动机热效率提升技术，其中最为直接有效的措施是增大发动机的压缩比。发动机压缩比增大后，会使得异常燃烧(如爆震、超级爆震)概率增大，异常燃烧时的爆压远远高于相关零部件开发时设定的爆压限值，会造成相关零部件的损坏(如连杆弯曲断裂、活塞破裂等)、甚至发动机的报废。

在用户使用车辆不当时，如建议加注95号及以上标号汽油的车辆，加注95号以下标号的汽油(如92号)，也会使得发动机工作时异常燃烧概率增大。另外，在用户使用车辆不当时，如涉水等，可能造成发动机缸内进水。而由于液体的不可压缩性，当进水量达到一定程度时，也会造成缸内压力过大而导致连杆压弯断裂、发动机报废。

发明内容

本发明提供一种缸盖燃烧室结构及汽车发动机，以解决相关技术中发动机内异常燃烧或进水，而导致缸体内压力过大对发动机及其相关零部件造成损坏的问题。

第一方面，本发明提供了一种缸盖燃烧室结构，包括：

缸盖本体，所述缸盖本体上设有相互连通的燃烧室和排气道：

排气门，设于所述缸盖本体上、并位于所述排气道中，用于开启或关闭所述排气道；以及，

安全阀，设于所述缸盖本体上；

其中，当所述燃烧室内的实时压力值大于预设压力值时，所述安全阀开启以使得所述燃烧室和所述排气道连通；当所述燃烧室内的实时压力值小于或等于预设压力值时，所述安全阀闭合以隔断所述燃烧室和所述排气道。

在一些实施例中，所述缸盖本体上设置有连通所述燃烧室和所述排气道的阀安装腔，所述安全阀设于所述阀安装腔中。

在一些实施例中，所述安全阀包括设于所述阀安装腔中的阀底座，活动设于所述阀底座上的阀体结构，以及设于所述缸盖本体上、并与所述阀体结构对应配合的阀盖体，所述阀体结构与所述燃烧室对应；

当所述燃烧室内的实时压力值大于预设压力值时，所述阀体结构与所述阀盖体分离以使得所述燃烧室与所述阀安装腔连通；当所述燃烧室内的实时压力值小于或等于预设压力值时，所述阀体结构与所述阀盖体抵紧以使得所述燃烧室与所述阀安装腔隔离。

在一些实施例中，所述阀体结构设为弹性阀体；

所述阀盖体包括设于所述缸盖本体上的盖体本体，所述盖体本体上设有盖体孔，所述盖体孔用于连通所述燃烧室与所述阀安装腔，所述弹性阀体的端部与所述盖体孔对应配合、用于开启或闭合所述盖体孔。

在一些实施例中，所述阀体结构包括活动设于所述阀底座上的阀杆结构，以及套于所述阀杆结构上的阀体弹簧，所述阀体弹簧的两端分别抵接于所述阀底座和所述阀杆结构之间，所述阀杆结构的端部与所述盖体本体对应、用于开启或闭合所述盖体孔。

在一些实施例中，所述阀座体上沿其长度方向开设有限位孔；

所述阀杆结构包括活动伸缩设于所述限位孔中的阀杆体，以及设于所述阀杆体的端部的阀杆头，所述阀杆头的横截面积大于所述阀杆体的横截面积、并大于所述盖体孔的横截面积，所述阀体弹簧套设于所述阀杆体上，且所述阀体弹簧一端抵接于所述阀座体上、另一端抵接于所述阀杆头上，所述阀杆头与所述盖体本体的所述盖体孔对应配合。

在一些实施例中，当所述安全阀闭合时，所述阀杆头与所述盖体本体的所述盖体孔的内壁面线接触。

在一些实施例中，所述阀杆头的外侧面设为第一密封锥面，所述盖体孔的内壁面设为第二密封锥面，所述第一密封锥面与所述第二密封锥面对应配合，且所述第一密封锥面的锥面角度α小于所述第二密封锥面的锥面角度β。

在一些实施例中，在初始状态下，所述安全阀闭合时，所述阀杆头与所述盖体孔的所述内壁面线接触时形成的密封线圈所对应的圆直径为d，则所述阀体弹簧的弹性预压力F满足如下关系：

F＝P*(0.25*π*d²)；

其中，P为设定的爆压限值。

第二方面，本发明提供了一种汽车发动机，包括如上所述的缸盖燃烧室结构。

本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：避免发动机内异常燃烧或进水时，导致缸体内压力过大对发动机及其相关零部件造成损坏。

本发明实施例提供了一种缸盖燃烧室结构，通过在汽车发动机的缸盖本体上设置安全阀，可对缸盖本体上的燃烧室和排气道进行连通和隔断。这样，就可使得燃烧室中的实时压力值过大而超过预设压力值时，安全阀会开启以使得燃烧室与排气道连通，燃烧室中的气体可通过排气道排出，从而可以减小燃烧室中的压力；而当燃烧室中的实时压力值达到或低于预设压力值时，安全阀就会关闭以使得燃烧室与排气道隔离。这样，就可以使得燃烧室中的压力保持在正常水平内，不会出现燃烧室内压力过大，而导致发动机的缸内压力过大而对发动机及其相关零部件造成损坏的情况发生。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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为本发明实施例所述缸盖燃烧室结构的局部立体结构示意图；

图2为本发明实施例所述缸盖燃烧室结构的局部仰视结构示意图；

图3为本发明实施例所述缸盖燃烧室结构(安全阀部位)的局部剖视结构示意图；

图4为图3的局部A的放大结构示意图。

图中：100、缸盖本体；102、燃烧室；104、阀安装腔；110、排气道；120、进气道；130、点火通道；200、安全阀；210、阀底座；220、阀体结构；222、阀杆结构；2222、阀杆体；2224、阀杆头；224、阀体弹簧；230、阀盖体；232、盖体孔；300、排气门；400、进气门；500、火花塞；600、喷油嘴。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种缸盖燃烧室结构及汽车发动机，以解决相关技术中发动机内异常燃烧或进水，而导致缸体内压力过大对发动机造成损坏的问题。

具体地，如图1至图2所示，本发明提供的缸盖燃烧室结构，包括缸盖本体100，设于缸盖本体100上的排气门300、进气门400、火花塞500及喷油嘴600：而且，该缸盖本体100上设有燃烧室102、排气道110、进气道120及点火通道130，且排气道110、进气道120及点火通道130均与燃烧室102连通：而且，进气门400设于进气道120中，用于开启或关闭进气道120，可使得燃烧气体从进气道120进入燃烧室102；火花塞500设于点火通道130中，用于对进入燃烧室102的燃烧气体进行点火燃烧；排气门300设于排气道110中，用于开启或关闭排气道110，可使得燃烧过后产生的废气从排气道110排出。

而且，上述的缸盖燃烧室结构还可包括设于缸盖本体100上的安全阀200，该安全阀200可用于连通或隔断排气道110和燃烧室102，可将燃烧室102中的气体通过排气道110排出。其中，当燃烧室102内的实时压力值大于预设压力值时，安全阀200可开启以使得燃烧室102和排气道110连通，使得燃烧室102中的气体通过排气道110排出；而当燃烧室102内的实时压力值小于或等于预设压力值时，安全阀200可闭合以隔断燃烧室102和排气道110，使得燃烧室102中的气体不会通过排气道120排出。

因此，通过在汽车发动机的缸盖本体100上设置安全阀，可对缸盖本体100上的燃烧室102和排气道110进行连通和隔断。这样，就可使得燃烧室102中的实时压力值过大而超过预设压力值时，安全阀200会开启以使得燃烧室102与排气道110连通，燃烧室102中的气体可通过排气道110排出，从而可以减小燃烧室103中的压力；而当燃烧室102中的实时压力值达到或低于预设压力值时，安全阀200就会关闭以使得燃烧室102与排气道110隔离。这样，就可以使得燃烧室102中的压力保持在正常水平内，不会出现燃烧室102内压力过大，而导致发动机的缸内压力过大而对发动机及其相关零部件造成损坏的情况发生。

而且，上述缸盖本体100上可设置有连通燃烧室102和排气道110的阀安装腔104，上述安全阀200设于该阀安装腔104中。通过直接在缸盖本体100上加工设置阀安装腔104用来安设安全阀200，不会占用燃烧室102或者排气道110等结构的空间，不影响其原本的性能。而且，上述阀安装腔104可从缸盖本体100的底壁面上向其内部加工形成，可使阀安装腔104直接与燃烧室102连通，无需额外设置调压腔来调整燃烧室102的压力。同时，设置安全阀200也不会增大缸盖本体100的体积，结构也更紧凑。

而且，如图3至图4所示，上述安全阀200可包括设于阀安装腔104中的阀底座210，活动设于阀底座210上的阀体结构220，以及设于缸盖本体100上、并与阀体结构220对应配合的阀盖体230，且阀体结构220与燃烧室102对应。通过设置阀底座210，可为阀体结构220提供安装基础，并使得阀体结构220可沿着阀底座210移动，从而能够使得阀体结构220可靠近或远离设置在缸盖本体100上的阀盖体230，以与阀盖体230抵紧或分离，就能够使得阀安装腔104与燃烧室102和排气道110连通。这样，当燃烧室102内的实时压力值大于预设压力值时，阀体结构220与阀盖体230可分离以使得燃烧室102与阀安装腔104连通，即可使得燃烧室102与排气道110连通，以将燃烧室102中的气体通过阀安装腔104、排气道110排出，就可减小燃烧室102中的压力；而当燃烧室102内的实时压力值小于或等于预设压力值时，阀体结构220与阀盖体230抵紧以使得燃烧室102与阀安装腔104隔离，即可使得燃烧室102与排气道110隔离，使得燃烧室102中的气体不能通过阀安装腔104、排气道110排出，就可保持燃烧室102中的压力。此外，上述预设压力值可为爆压限值。此外，上述的阀安装腔104可设置为阶梯孔的结构形式，便于进行加工，也便于依次设置阀底座210、阀体结构220及阀盖体230。而且，阶梯孔状的阀安装腔104可包括连通的阀内孔和阀外孔，其中阀内孔位于缸盖本体100的内部、并与排气道110连通，阀外孔位于缸盖本体100的表面侧、并与燃烧室102连通，而且阀内孔的直径小于阀外孔的直径。上述的阀底座210和阀体结构220均安设于阀内孔中，且阀体结构220可与阀内孔的内壁面之间具有间隙，以便于使得阀内孔与排气道110保持连通；而上述的阀盖体230安设于阀外孔中，阀盖体230与阀体结构220相互配合，可隔断或连通燃烧室102和阀内孔。

进一步地，上述阀体结构220可设为弹性阀体，该弹性阀体具有弹性预紧力，使得在初始状态下弹性阀体与阀盖体230紧密接触，以使得弹性阀体和阀盖体230可将燃烧室102和阀安装腔104隔离。而且，上述阀盖体230可包括设于缸盖本体100上的盖体本体，该盖体本体上设有盖体孔232，该盖体孔232用于连通燃烧室102与阀安装腔104，而且弹性阀体的端部与盖体孔232对应配合、用于开启或闭合盖体孔232。即在初始状态下，弹性阀体在弹性预紧力的作用下会与阀盖体230的盖体本体抵紧，并对盖体孔232进行封堵，使得盖体孔232与阀安装腔104隔断；而在燃烧室102中的实时压力过大时，会通过盖体孔232对弹性阀体施加压力使得弹性阀体收缩，会使得弹性阀体与盖体本体100分离，从而就使得盖体孔232与阀安装腔104连通。此外，通过将阀盖体230设置为具有盖体孔232的盖体本体，使得阀盖体230形成环状结构，不仅能起到良好的密封作用，还便于将阀盖体230及阀体结构220安设于阀安装腔104中。而且，将阀盖体230设置为环状结构，还可使得环状的阀盖体230的外径大于设为阶梯孔状的阀安装腔104的阀内孔的孔径，并使环状的阀盖体230的内径小于阀安装腔104的阀内孔孔径，可将阀底座210和阀体结构220封设在阀内孔中。

而且，上述阀体结构220可包括活动设于阀底座210上的阀杆结构222，以及套于阀杆结构222上的阀体弹簧224，该阀体弹簧224的两端分别抵接于阀底座210和阀杆结构220之间，阀杆结构220的端部与盖体本体对应、用于开启或闭合盖体孔232。在初始状态下，阀体弹簧224在弹性预紧力的作用下抵紧于阀座体210和阀杆结构220之间，以使得阀杆结构220的端部抵紧阀盖体230的盖体本体，使得阀盖体230的盖体孔232封闭。而且，通过阀杆结构220不仅可对盖体孔232进行封堵或解封，还可对阀体弹簧224进行导向，保证阀体弹性可正常工作。

进一步地，上述阀座体210上可沿其长度方向开设有限位孔，可将阀杆结构222的一端活动设置于该限位孔中，使得阀杆结构222可沿着阀座体210的长度方向伸缩，从而使得阀杆结构222可与阀盖体230抵紧或分离。而且，上述阀杆结构222可包括活动伸缩设于限位孔中的阀杆体2222，以及设于阀杆体2222的端部的阀杆头2224，该阀杆头2224的横截面积大于阀杆体2222的横截面积、并大于盖体孔232的横截面积，上述阀体弹簧224套设于阀杆体2222上，且阀体弹簧224一端抵接于阀座体210上、另一端抵接于阀杆头2224上，阀杆头2224与盖体本体上的盖体孔232对应配合。通过在阀杆结构222的端部设置较大的头部结构(阀杆头2224)，不仅便于对阀盖体230上的盖体孔232进行封堵，还方便对阀体弹簧224进行抵紧连接，便于将阀体弹簧224抵紧于阀杆头2224和阀底座210之间。而且，上述的阀体弹簧224的一端可伸入限位孔中、并抵紧于限位孔的底壁上，也可直接抵紧于阀座体210的外侧壁的顶部。而且，还可在阀杆头2224与阀杆体2222连接侧的侧面上设置限位槽，并将阀体弹簧224嵌设于该限位槽中，以对阀体弹簧224进行限位。

此外，当安全阀200闭合时，上述阀杆头2224与盖体本体上的盖体孔232的内壁面线接触。即阀杆结构222在阀体弹簧224的弹性预紧力的作用下与阀盖体230抵紧时，阀杆结构222的阀杆头224会部分伸入到阀盖体230的盖体孔232中，而且阀杆头2224的外侧面与盖体孔232的内壁面之间会接触密封，并在二者接触的位置处产生环状的接触线，即在二者之间形成线密封，以使得盖体孔232与阀安装腔104的隔离，从而使得燃烧室102与阀安装腔104的隔离。此外，也可使得阀杆头2224的外侧面与盖体孔232的内壁面之间面接触，可在二者之间产生环状的密封面。此外，也可使得阀杆头2224直接抵紧于阀盖本体的端面上，并与盖体孔正对，以对盖体孔232进行密封。

此外，还可在阀杆头2224的外侧设置密封圈，并使得该密封圈与阀安装腔104的内壁面接触密封，当该密封圈随着阀杆结构222移动到阀安装腔104与排气道110连通的位置处时，盖体孔232就可通过阀安装腔104与排气道110连通，即可使得燃烧室102与排气道110连通。

而且，在一些实施例中，上述阀杆头2224的外侧面可设为第一密封锥面，上述阀盖体230的盖体孔232的内壁面设为第二密封锥面，第一密封锥面与第二密封锥面对应配合，且第一密封锥面的锥面角度α小于第二密封锥面的锥面角度β。这样，就可使得阀杆头2224伸入到盖体孔232中时，第一密封锥面会与第二密封锥面接触，在二者之间形成线密封。此外，也可将上述阀杆头2224的外侧面设为密封球面，而将上述阀盖体230的盖体孔232的内壁面设为密封锥面，并使得密封球面与密封锥面相互配合，也可在二者之间形成线接触密封。

而且，在初始状态下，上述安全阀200闭合时，上述阀杆结构222的阀杆头2224与阀盖体230的盖体孔232的内壁面线接触时形成的密封线圈(圆形线圈)所对应的圆直径为d，则阀体弹簧224的弹性预压力F满足如下关系：

F＝P*(0.25*π*d²)；

其中，P为设定的爆压限值。

此外，本发明提供了一种汽车发动机，包括如上项所述的缸盖燃烧室结构。该缸盖燃烧室结构集成有安全阀，安全阀位于缸盖本体的燃烧室内，可根据需求使燃烧室与排气道相连通。这样，可避免发动机内异常燃烧或进水时，导致缸体内压力过大对发动机造成损坏。

本发明提供的缸盖燃烧室结构及汽车发动机，可有效避免因缸内压力过大(爆震、缸内进水等)而造成的发动机故障或报废的风险；提高了发生爆震的容许度，使发动机可以进一步提高压缩比、提升热效率、降低燃油耗；将安全阀和排气道连通，而无需额外设置稳压腔，使发动机的调压能力不受空间的限制，进一步提高了发动机的抗爆震能力，同时使发动机的结构更加紧凑，减小了发动机的体积。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在本发明中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的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发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种缸盖燃烧室结构，用于汽车发动机，其特征在于，包括：

缸盖本体，所述缸盖本体上设有相互连通的燃烧室和排气道：

排气门，设于所述缸盖本体上、并位于所述排气道中，用于开启或关闭所述排气道；以及，

安全阀，设于所述缸盖本体上；

其中，当所述燃烧室内的实时压力值大于预设压力值时，所述安全阀开启以使得所述燃烧室和所述排气道连通；当所述燃烧室内的实时压力值小于或等于预设压力值时，所述安全阀闭合以隔断所述燃烧室和所述排气道。

2.根据权利要求1所述的缸盖燃烧室结构，其特征在于，所述缸盖本体上设置有连通所述燃烧室和所述排气道的阀安装腔，所述安全阀设于所述阀安装腔中。

3.根据权利要求2所述的缸盖燃烧室结构，其特征在于，所述安全阀包括设于所述阀安装腔中的阀底座，活动设于所述阀底座上的阀体结构，以及设于所述缸盖本体上、并与所述阀体结构对应配合的阀盖体，所述阀体结构与所述燃烧室对应；

当所述燃烧室内的实时压力值大于预设压力值时，所述阀体结构与所述阀盖体分离以使得所述燃烧室与所述阀安装腔连通；当所述燃烧室内的实时压力值小于或等于预设压力值时，所述阀体结构与所述阀盖体抵紧以使得所述燃烧室与所述阀安装腔隔离。

4.根据权利要求3所述的缸盖燃烧室结构，其特征在于，所述阀体结构设为弹性阀体；

所述阀盖体包括设于所述缸盖本体上的盖体本体，所述盖体本体上设有盖体孔，所述盖体孔用于连通所述燃烧室与所述阀安装腔，所述弹性阀体的端部与所述盖体孔对应配合、用于开启或闭合所述盖体孔。

5.根据权利要求4所述的缸盖燃烧室结构，其特征在于，所述阀体结构包括活动设于所述阀底座上的阀杆结构，以及套于所述阀杆结构上的阀体弹簧，所述阀体弹簧的两端分别抵接于所述阀底座和所述阀杆结构之间，所述阀杆结构的端部与所述盖体本体对应、用于开启或闭合所述盖体孔。

6.根据权利要求5所述的缸盖燃烧室结构，其特征在于，所述阀座体上沿其长度方向开设有限位孔；

所述阀杆结构包括活动伸缩设于所述限位孔中的阀杆体，以及设于所述阀杆体的端部的阀杆头，所述阀杆头的横截面积大于所述阀杆体的横截面积、并大于所述盖体孔的横截面积，所述阀体弹簧套设于所述阀杆体上，且所述阀体弹簧一端抵接于所述阀座体上、另一端抵接于所述阀杆头上，所述阀杆头与所述盖体本体的所述盖体孔对应配合。

7.根据权利要求6所述的缸盖燃烧室结构，其特征在于，当所述安全阀闭合时，所述阀杆头与所述盖体本体的所述盖体孔的内壁面线接触。

8.根据权利要求7所述的缸盖燃烧室结构，其特征在于，所述阀杆头的外侧面设为第一密封锥面，所述盖体孔的内壁面设为第二密封锥面，所述第一密封锥面与所述第二密封锥面对应配合，且所述第一密封锥面的锥面角度α小于所述第二密封锥面的锥面角度β。

9.根据权利要求7所述的缸盖燃烧室结构，其特征在于，在初始状态下，所述安全阀闭合时，所述阀杆头与所述盖体孔的所述内壁面线接触时形成的密封线圈所对应的圆直径为d，则所述阀体弹簧的弹性预压力F满足如下关系：

F＝P*(0.25*π*d²)；

其中，P为设定的爆压限值。

10.一种汽车发动机，其特征在于，包括如权利要求1至9中任意一项所述的缸盖燃烧室结构。

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