CN114439604B - 一种燃烧室的热传导系统及发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燃烧室的热传导系统及发动机，其中，燃烧室的热传导系统包括调节部和设于燃烧室外壁的水套；水套包括第一腔体、第二腔体、冷却液入口和冷却液出口，第一腔体位于朝向燃烧室的一侧，第二腔体位于第一腔体远离燃烧室的一侧；调节部能够控制由冷却液入口通入的冷却液进入第一腔体和第二腔体的一者或两者。能够在保证减小热损失、提高发动机热效率、保证散热能力和发动机性能的同时，简化整体结构、降低成本和功耗。

Description

一种燃烧室的热传导系统及发动机

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，具体涉及一种燃烧室的热传导系统及发动机。

背景技术

发动机的燃烧室，由缸体缸套部分、缸盖燃烧室、活塞组顶部、气门组件等组成，喷油、点火、燃烧等均在该区域进行，是决定发动机性能、排放、效率等的关键区域，因此，燃烧室的温度控制至关重要。燃烧室的热传导靠缸体、缸盖燃烧室附近的水套实现，水套是发动机冷却通道的一部分，冷却液在水套内储存、流动，对燃烧室壁面、活塞组件、气门组件等进行加热、散热，是发动机燃烧效率的重要影响因素。

目前发动机缸体、缸盖的水套形状、容积固定，若水套的容积过大，则热损失大，发动机热效率低、冷启动慢，若水套的容积过小，则散热差，燃烧室附近温度过高，易爆震，影响发动机性能。

现有技术中，通常是通过水泵调节冷却液的流量来控制对燃烧室的冷却能力，但是此种设置机构较复杂、价格较贵且功耗较高。

因此，如何在保证减小热损失、提高发动机热效率、保证散热能力和发动机性能的同时，简化整体结构、降低成本和功耗，是本领域技术人员所需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃烧室的热传导系统及发动机，能够在保证减小热损失、提高发动机热效率、保证散热能力和发动机性能的同时，简化整体结构、降低成本和功耗。

为解决上述技术问题，本发明提供一种燃烧室的热传导系统，其包括调节部和设于燃烧室外壁的水套；所述水套包括第一腔体、第二腔体、冷却液入口和冷却液出口，所述第一腔体位于朝向所述燃烧室的一侧，所述第二腔体位于所述第一腔体远离所述燃烧室的一侧；所述调节部能够控制由所述冷却液入口通入的冷却液进入所述第一腔体和所述第二腔体的一者或两者。

水套内设有第一腔体和第二腔体两个腔体，通过调节部的调节可以使得两个腔体中的一个或两个与冷却液入口连通，也就是说，通过调节部调节能够使得两个腔体中的一者或两者内的冷却液处于流通状态，以对燃烧室进行冷却。具体的，当燃烧室需要快速加热时，如冷启动，通过调节部调节使得仅有一个腔体内的冷却液处于流动状态，另外一个腔体内的冷却液保持不流动，如此可降低该水套对燃烧室的冷却效果，燃烧室快速升温，达到快速暖机的目的，从而减少发动机的热损失，提高发动机的热效率、加速冷启动；当发动机热负荷较高时，通过调节部调节使得两个腔体内的冷却液均呈流动状态，此时，可通过两个腔体同时对燃烧室进行冷却，使得燃烧室快速散热并降低温度，防止局部过热、达到抑制爆震、促进燃烧的目的，进而保证发动机的性能。

将水套设置为包括两个腔体的结构，根据需要，控制调节部通过其中一个腔体或两个腔体对燃烧室进行降温，以保证发动机的性能。调节过程中，无需对泵的流量进行控制，结构简单且便于控制，成本低且功耗小。

可选地，所述第一腔体和所述第二腔体的一者分别与所述冷却液入口和所述冷却液出口连通；所述第一腔体和所述第二腔体之间设有连通结构，所述调节部能够控制所述连通结构的通断。

可选地，所述水套内设有隔板，所述隔板将所述水套内的空腔分隔成所述第一腔体和所述第二腔体。

可选地，所述调节部包括至少一组调节件和密封件，所述隔板设有连通所述第一腔体和所述第二腔体的通孔，所述通孔形成所述连通结构，所述调节件能够调节所述密封件与所述通孔配合或脱离，所述密封件与所述通孔的数量相同。

可选地，所述调节件为电磁阀。

可选地，还包括控制单元和温度检测单元，所述温度检测单元用于检测燃烧室的温度，所述控制单元能够根据所述燃烧室的温度通过所述调节部控制由所述冷却液入口通入的冷却液进入所述第一腔体和所述第二腔体的一者或两者。

可选地，所述第一腔体的容积小于所述第二腔体的容积。

可选地，所述第二腔体的截面包括折弯结构，所述折弯结构的端部与所述燃烧室的外壁贴紧。

可选地，所述冷却液入口和所述冷却液出口均与所述第一腔体连通。

另外，本发明还提供了一种发动机，其包括燃烧室及如上所述的燃烧室的热传导系统。

具有如上所述的燃烧室的热传导系统的发动机，其技术效果与上述燃烧室的热传导系统的技术效果类似，为节约篇幅，在此不再赘述。

附图说明

图1是本发明实施例所提供的发动机的结构示意图；

图2是图1的爆炸图；

图3是图1的剖视图；

图4和图5是图1的侧面剖视图；

图6是图5中A的放大图。

附图1-6中，附图标记说明如下：

1-水套，11-第一腔体，12-第二腔体，13-隔板，131-通孔，14-冷却液入口，15-冷却液出口；

2-缸体，21-燃烧室，22-安装孔；

3-温度检测单元；

41-电磁阀，411-活塞，42-密封件。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1-6，图1是本发明实施例所提供的发动机的结构示意图；图2是图1的爆炸图；图3是图1的剖视图；图4和图5是图1的侧面剖视图；图6是图5中A的放大图。

本发明实施例提供了一种发动机及燃烧室的热传导系统，其中，发动机包括燃烧室21及上述热传导系统，具体的，热传导系统能够对燃烧室21进行控制，以保证该发动机的性能、排放和效率。

具体的，如图1-3所示，燃烧室的热传导系统包括水套1和调节部，

其中，水套1设于燃烧室21的外壁(具体的，该水套1可以是设于缸盖的水套1，也可以是设于缸体2的水套1)，该水套1包括第一腔体11、第二腔体12、冷却液入口14和冷却液出口15，其中，第一腔体11位于朝向燃烧室21的一侧，第二腔体12位于第一腔体11远离燃烧室21的一侧，调节部能够控制由冷却液入口14通入的冷却液进入第一腔体14和第二腔体15中的一者或两者。

详细的讲，水套1内设有第一腔体11和第二腔体12两个腔体，通过调节部的调节可以使得两个腔体中的一个或两个与冷却液入口14连通，也就是说，通过调节部调节能够使得两个腔体中的一者或两者内的冷却液处于流通状态，以对燃烧室21进行冷却。具体的，当燃烧室21需要快速加热时，如冷启动，通过调节部调节使得仅有一个腔体内的冷却液处于流动状态，另外一个腔体内的冷却液保持不流动，如此可降低该水套1对燃烧室21的冷却效果，燃烧室21快速升温，达到快速暖机的目的，从而减少发动机的热损失，提高发动机的热效率、加速冷启动；当发动机热负荷较高时，通过调节部调节使得两个腔体内的冷却液均呈流动状态，此时，可通过两个腔体同时对燃烧室21进行冷却，使得燃烧室21快速散热并降低温度，防止局部过热、达到抑制爆震、促进燃烧的目的，进而保证发动机的性能。

也就是说，本实施例中，将水套1设置为包括两个腔体的结构，根据需要，控制调节部通过其中一个腔体或两个腔体对燃烧室21进行降温，以保证发动机的性能。调节过程中，无需对泵的流量进行控制，结构简单且便于控制，成本低且功耗小。

在上述实施例中，第一腔体11和第二腔体12的一者分别与冷却液入口14和冷却液出口15连通，并且第一腔体11和第二腔体12之间设有连通结构，调节部能够控制连通结构的通断。也就是说，第一腔体11和第二腔体12可通过连通结构实现连通，此时，冷却液能够在二者之间实现流动，当调节部将连通结构断开时，两个腔体彼此断开，此时，冷却液不能在二者之间实现流动，即仅有一个腔体(与冷却液入口14和冷却液出口15连通的腔体)内的冷却液处于流通的状态。调节部通过控制连通结构的通断以实现对一个或两个腔体内有流通的冷却液的控制。

或者，本实施例中，还可以通过设置三通结构，使得冷却液入口14通过三通结构分别与两个腔体连通，冷却液出口15通过三通结构分别与两个腔体连通，调节部通过调节三通结构使其处于二通或者三通的状态，以实现对一个或两个腔体内有流通的冷却液的控制均可。而在两个腔体之间设置连通结构，并通过调节部设置连通结构的通断时，能够简化控制操作。

在上述实施例中，水套1内设有隔板13，该隔板13能够将水套1内的空腔分隔成上述第一腔体11和第二腔体12。或者，本实施例中，还可以是水套1直接设置为两个独立的具有腔体的结构，如两个冷却套层叠设置，而在一个水套1的内腔内通过设置隔板13而形成两个腔体时，能够简化整体结构，并可使得整体结构更为规整，便于安装。

在上述实施例中，调节部包括至少一组调节件和密封件42，隔板13设有连通第一腔体11和第二腔体12的通孔131，该通孔131形成上述连通结构，调节件能够调节密封件42与通孔131配合或脱离，其中密封件42与通孔131的数量相同。或者，本实施例中，还可以通过管路将第一腔体11和第二腔体12连通，而通过在隔板13设置通孔131并通过密封件42与通孔131配合或脱离以实现两个腔体的断开或连通，能够使得整体结构更为简化、规整并降低成本。具体的，本实施例中，对于通孔131的数量并不做限制，并且，对于通孔131的设置位置也不做要求，当通孔131处于开启时，能够保证冷却液能够第一腔体11和第二腔体12内流通即可。

进一步的，调节件为电磁阀41，或者，本实施例中，还可以将该调节件设置为电动气缸等均可，而将调节件设置为电磁阀41时，能够降低成本。

在上述实施例中，该热传导系统还包括控制单元和温度检测单元3(如图4所示)，其中，温度检测单元3用于检测燃烧室21的温度(壁面的温度)，具体的，该温度检测单元3的设置位置可根据该水套1的位置进行设置，控制单元可根据温度检测单元3所检测的燃烧室21的温度以及发动机的转速、缸压等信号，并结合发动机工况、需求等，控制调节部作用使得由冷却液入口14通入的冷却液进入第一腔体14和第二腔体15中的一者或两者，以保证对燃烧室21温度的灵活控制，达到促进冷启动暖机以及提升燃烧效率的效果，从而改善排放、降低油耗。

进一步的，如图2和图5所示，以水套1设于缸体2为例，缸体2的侧壁设有安装孔22，电磁阀41固设于缸体2的侧壁外，并且电磁阀41的活塞411能够作用于密封件42使其沿安装孔22的轴向移动以与通孔131配合或脱离。也就是说，电磁阀41位于缸体2外，密封件42部分位于安装孔22内，部分在第二腔体12内，如此设置，能够避免安装孔22处产生泄露，同时还能够便于对电磁阀41进行检修、更换等操作。

第一腔体11的容积小于第二腔体12的容积，由于第一腔体11靠近燃烧室21，相同条件下，第一腔体11内的冷却液对燃烧室21的冷却效果要优于第二腔体12对燃烧室21的冷却效果，将第一腔体11的容积设置为较小时，可使得第一腔体11内的冷却液的量较少，当仅有一个腔体内有冷却液流动时，无论是第一腔体11内有冷却液流动还是第二腔体12内有冷却液流动，都可以降低该水套1对燃烧室21的冷却效果，加速冷启动，而第二腔体12的容积设置相对较大，可使得在通过两个腔体同时对燃烧室21进行冷却时，发动机能够快速散热。

在上述实施例中，第二腔体12的截面包括折弯结构，该第二腔体12通过折弯结构包裹第一腔体11，并且折弯结构的端部与燃烧室21的外壁贴紧，也就是说，第二腔体12也有局部位置能够直接对燃烧室21进行冷却，并且，在具有相同容积的情况下，将第二腔体12设有折弯结构时，能够进一步减小第二腔体12与燃烧室21之间的距离，增大二者之间的接触面积，提升散热能力。具体的，本实施例中，该第二腔体12的截面可以是如图6所示的L型结构，也可以是U型结构(第一腔体11位于U型结构的凹槽内)均可，在此不做具体限制。

当水套1内通过设置隔板13形成第一腔体11和第二腔体12时，该隔板13设有折弯部，具体隔板13可以是L型结构或U型结构。

在上述实施例中，水套1的冷却液入口14和冷却液出口15均与第一腔体11连通，当然也可以是冷却液入口14和冷却液出口15分别与第二腔体12连通均可，在此不做具体限制。当冷却液入口14与冷却液出口15都是与第一腔体11连通时，第一腔体11的流量较小，冷却液快速穿过第一腔体11，停留时间较短，冷却效率较低，利于加速冷启动。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种燃烧室的热传导系统，其特征在于，包括调节部和设于燃烧室(21)外壁的水套(1)；

所述水套(1)包括第一腔体(11)、第二腔体(12)、冷却液入口(14)和冷却液出口(15)，所述第一腔体(11)位于朝向所述燃烧室(21)的一侧，所述第二腔体(12)位于所述第一腔体(11)远离所述燃烧室(21)的一侧；

所述调节部能够控制由所述冷却液入口(14)通入的冷却液进入所述第一腔体(11)和所述第二腔体(12)的一者或两者；

所述第一腔体和所述第二腔体(12)的一者分别与所述冷却液入口(14)和所述冷却液出口(15)连通；

所述第一腔体(11)和所述第二腔体(12)之间设有连通结构，所述调节部能够控制所述连通结构的通断。

2.根据权利要求1所述的燃烧室的热传导系统，其特征在于，所述水套(1)内设有隔板(13)，所述隔板(13)将所述水套(1)内的空腔分隔成所述第一腔体(11)和所述第二腔体(12)。

3.根据权利要求2所述的燃烧室的热传导系统，其特征在于，所述调节部包括至少一组调节件和密封件(42)，所述隔板(13)设有连通所述第一腔体(11)和所述第二腔体(12)的通孔(131)，所述通孔(131)形成所述连通结构，所述调节件能够调节所述密封件(42)与所述通孔(131)配合或脱离，所述密封件(42)与所述通孔(131)的数量相同。

4.根据权利要求3所述的燃烧室的热传导系统，其特征在于，所述调节件为电磁阀(41)。

5.根据权利要求1-4任一项所述的燃烧室的热传导系统，其特征在于，还包括控制单元和温度检测单元(3)，所述温度检测单元(3)用于检测燃烧室(21)的温度，所述控制单元能够根据所述燃烧室(21)的温度通过所述调节部控制由所述冷却液入口(14)通入的冷却液进入所述第一腔体(11)和所述第二腔体(12)的一者或两者。

6.根据权利要求1-4任一项所述的燃烧室的热传导系统，其特征在于，所述第一腔体(11)的容积小于所述第二腔体(12)的容积。

7.根据权利要求6所述的燃烧室的热传导系统，其特征在于，所述第二腔体(12)的截面包括折弯结构，所述折弯结构的端部与所述燃烧室(21)的外壁贴紧。

8.一种发动机，其特征在于，包括燃烧室(21)及如权利要求1-7任一项所述的燃烧室的热传导系统。

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