CN117072342B - 一种燃烧室传热可变活塞 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃烧室传热可变活塞，其结构包括过在活塞顶部加装独立的零件燃烧室，底部加装双金属片卷簧，当活塞温度发生变化时双金属片卷簧机构会带动燃烧室发生转动，使活塞顶部的燃烧室外壁与活塞接触的面积发生变化，燃烧室传递到活塞的传热面积发生改变，进而改变活塞对外的传热量和传热速度，在温度较低的条件下减少燃烧室对外的散热，升高其温度，使得在内燃机工况发生变化时对燃烧室的散热进行控制，能够提高发动机的性能，而机构只需要对活塞进行改动，无需对气缸体、气缸盖进行改变，减小了整机成本的增加及对发动机强度结构性的改动，容易实现低成本、高可靠性的产品。

Description

一种燃烧室传热可变活塞

技术领域

本发明涉及往复活塞式内燃机技术领域，尤其涉及一种燃烧室传热可变活塞。

背景技术

对于传统的往复活塞式内燃机，气缸内的活塞燃烧室结构是固定的，发动机工作时，燃料在燃烧室内燃烧，热量会传递到活塞顶部的燃烧室上，大部分热量会通过活塞头部的活塞环传递给气缸，少量会通过活塞底部传递给外界，这种情况下活塞顶燃烧室表面的温度是不能够控制的。内燃机的工况是变化的，低温条件下，燃烧室的温度比较低，不适合发动机的燃烧，需要尽快的使燃烧室的温度升高，减少活塞造成的热量损失。而大负荷条件下，又需要将活塞燃烧室的温度降低，将活塞燃烧室的热量尽快传递到外界，以减少汽油机发生爆震，柴油机活塞过热。固定的燃烧室结构，不能够对活塞燃烧室表面的温度进行控制或调节。

而本发明旨在活塞顶加装独立的燃烧室部件，根据内燃机工况的不同，通过改变燃烧室与活塞的接触面积，从而改变燃烧室与外界的传热量，进而达到低温条件下燃烧室较少的对外散热，而大负荷下，增加接触面积，增强燃烧室的对外换热，从而改善发动机的燃烧过程，改善其经济性，降低排放污染，实现节能环保的作用。

发明内容

（一）要解决的技术问题

为了克服现有技术不足，现提出一种燃烧室传热可变活塞，以解决背景技术当中所提出的技术问题。

（二）技术方案

本发明通过如下技术方案实现：本发明提出了一种燃烧室传热可变活塞，包括：

活塞，以及设于活塞顶面内部的燃烧室，且燃烧室为一体成型的独立零件，所述燃烧室底端设有贯穿活塞的燃烧室控制轴，所述燃烧室控制轴贯穿活塞处连接有双金属片卷簧，且双金属片卷簧外端与活塞连接，双金属片卷簧采用两种膨胀系数不同的金属，燃烧室外壁设有燃烧室外壁凸缘，且活塞内侧设有活塞内腔凸缘与燃烧室外壁凸缘相配合，所述燃烧室外壁凸缘的总外表面面积占燃烧室外侧的二分之一，所述活塞内腔凸缘的外表面面积占活塞内腔的面积的二分之一，所述活塞内侧与燃烧室外侧之间设有活塞间空腔。

进一步的，所述燃烧室上部向内挖设有燃烧室内腔。

进一步的，所述燃烧室的外表面主要形状为圆柱形，且燃烧室内腔内部为圆弧形状。

进一步的，所述活塞外侧套设有缸套，所述缸套外侧套设有气缸体，且气缸体与缸套之间设有冷却水腔。

（三）有益效果

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

本发明中，通过在活塞顶部加装燃烧室，活塞底部加装螺旋式双金属片机构，当活塞温度发生变化时螺旋式双金属片机构会带动燃烧室发生转动，使活塞顶部的燃烧室外壁与活塞接触的面积发生变化，通过燃烧室传递到活塞的传热面积发生改变，进而实现改变活塞对外的传热量和传热速度，以此达到以下有益效果：

1）本发明解决了在内燃机工作时活塞的温度不能够随发动机热负荷的变化进行控制的需求。

2）本发明只需要对活塞进行改装，不需要对其它部件进行改动，不需要增加电控系统，降低了硬件升级成本且影响强度结构性的改动小。

3）本发明提出的结构容易实现低成本、高可靠性的产品。

4）本发明应用广泛，适用于汽油、柴油、天然气、液化石油气等多种燃料的内燃机。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为燃烧室传热可变活塞的装配示意图；

图2为燃烧室传热可变活塞处于最大传热量时各部件工作位置图；

图3为燃烧室传热可变活塞处于最小传热量时各部件工作位置图；

图中：燃烧室-1、活塞-2、双金属片卷簧-3、燃烧室控制轴-4、缸套-5、气缸体-6、冷却水腔-7、燃烧室内腔-8、活塞内腔凸缘-9、燃烧室外壁凸缘-10、活塞间空腔-11。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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。

请参阅图1、图2与图3，本发明提供一种燃烧室传热可变活塞，包括活塞2，并在活塞2外侧套设有缸套5，缸套5外侧套设有气缸体6，且气缸体6与缸套5之间设有冷却水腔7，以此形成整体的燃烧室传热可变活塞，以及设于活塞2顶面内部的燃烧室1，且燃烧室1为一体成型的圆柱形独立零件，燃烧室1上部向内挖设有圆弧形状的燃烧室内腔8用于燃烧热量，燃烧室1底端设有贯穿活塞2的燃烧室控制轴4，燃烧室控制轴4贯穿活塞2处连接有双金属片卷簧3，而双金属片卷簧3采用两种膨胀系数不同的金属，且双金属片卷簧3外端与活塞2连接，且活塞2内侧与燃烧室1外侧之间设有活塞间空腔11。

其中，燃烧室1外壁设有燃烧室外壁凸缘10，活塞2内侧设有活塞内腔凸缘9与燃烧室外壁凸缘10相配合，燃烧室外壁凸缘10的总外表面面积占燃烧室1外侧的二分之一，活塞内腔凸缘9的外表面面积占活塞2内腔的面积的二分之一，燃烧室控制轴4带动燃烧室1旋转时，使得燃烧室外壁凸缘10将沿着活塞内腔凸缘9滑动。

结合上述内容与图2实行实施例1：

发动机处于大负荷时，位于燃烧室1内部的燃烧室内腔8中的燃料燃烧放热量增加，燃烧室1的温度升高，活塞2的温度也会升高，一部分热量会传递到双金属片卷簧3，使双金属片卷簧3的温度升高，由于双金属片卷簧3内外采用两种膨胀系数不同的金属制成，其卷起的长度会发生变化，由此带动燃烧室控制轴4转动，使燃烧室1发生旋转，燃烧室外壁凸缘10与活塞内腔凸缘9的接触面积增加，活塞间空腔11空间的圆周方向的长度变短，由于金属的导热系数远高于气体的，燃烧室1的热量大部分热量快速的通过燃烧室外壁凸缘10与活塞内腔凸缘9的接触面进行传递，热量由活塞内腔凸缘9传递给活塞2，再传递给缸套5，然后是冷却水腔7与气缸体6，由于热量快速的传递，使得燃烧室1不会积聚过多的热量，温度也不会升高过大。

结合上述内容与图3实行实施例2：

发动机处于低温、小负荷，位于燃烧室1内部的燃烧室内腔8中的燃料燃烧放热量减少，燃烧室1的温度降低，活塞2的温度也会降低，由于双金属片卷簧3接收到的热量减少，双金属片卷簧3的温度降低，双金属片卷簧3带动燃烧室控制轴4反向转动，使燃烧室1发生旋转，燃烧室外壁凸缘10与活塞内腔凸缘9的接触面积减少，活塞间空腔11空间的圆周方向的长度变增加，由于气体的导热系数低于金属的，活塞间空腔11的增加隔断了由燃烧室1的热量向活塞2的传递，热量通过燃烧室外壁凸缘10与活塞内腔凸缘9的接触面进行传递，由于接触面积减少，热量传递到活塞2的数量急剧降低，燃烧室1散出的热量减少，热量对外散出的速度减缓，使燃烧室1温度高于普通的燃烧室活塞，减少了燃烧过程中的传热损失，提高了燃烧效率，低温条件下，燃烧室1对外传热的减少，表面温度的提高，也会改善柴油机喷油后的混合气形成，加快燃油的蒸发、混合，从而改善燃烧，改善发动机的经济性和排放特性。

工作原理：通过在活塞2顶部加装独立的零件燃烧室1，在底部加装双金属片卷簧3，当活塞2温度发生变化时双金属片卷簧3机构会带动燃烧室1发生转动，使活塞顶部的燃烧室1外壁与活塞2接触的面积发生变化，通过燃烧室1传递到活塞2的传热面积发生改变，进而实现改变活塞2对外的传热量和传热速度，并在温度较低的条件下减少燃烧室1对外的散热，升高了其温度。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种燃烧室传热可变活塞，其特征在于，包括：

活塞（2），以及设于活塞（2）顶面内部的燃烧室（1），且燃烧室（1）为一体成型的独立零件，所述燃烧室（1）底端设有贯穿活塞（2）的燃烧室控制轴（4），所述燃烧室控制轴（4）贯穿活塞（2）处连接有双金属片卷簧（3），且双金属片卷簧（3）外端与活塞（2）连接，所述双金属片卷簧（3）采用两种膨胀系数不同的金属，所述燃烧室（1）外壁设有燃烧室外壁凸缘（10），且活塞（2）内侧设有活塞内腔凸缘（9）与燃烧室外壁凸缘（10）相配合，所述燃烧室外壁凸缘（10）的总外表面面积占燃烧室（1）外侧的二分之一，所述活塞内腔凸缘（9）的外表面面积占活塞（2）内腔的面积的二分之一，所述活塞（2）内侧与燃烧室（1）外侧之间设有活塞间空腔（11）。

2.根据权利要求1所述的一种燃烧室传热可变活塞，其特征在于：所述燃烧室（1）上部向内挖设有燃烧室内腔（8）。

3.根据权利要求2所述的一种燃烧室传热可变活塞，其特征在于：所述燃烧室（1）的外表面主要形状为圆柱形，且燃烧室内腔（8）内部为圆弧形状。

4.根据权利要求1所述的一种燃烧室传热可变活塞，其特征在于：所述活塞（2）外侧套设有缸套（5），所述缸套（5）外侧套设有气缸体（6），且气缸体（6）与缸套（5）之间设有冷却水腔（7）。