CN117231381A - 发动机和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机和车辆，发动机包括：缸体，缸体内形成有缸孔；活塞，活塞设置于缸孔内，活塞的顶部设置有活塞进气挤气面和活塞排气挤气面；缸盖，缸盖设置于缸体的顶部，缸盖、缸体和活塞共同限定出燃烧室，缸盖上设置有进气门和排气门，缸盖的底部设置有缸盖底挤气面、缸盖侧挤气面、缸盖进气挤气面和缸盖排气挤气面。由此，通过将缸盖底挤气面环绕设置于燃烧室的外周，缸盖侧挤气面位于进气门和排气门之间，缸盖进气挤气面位于进气门之间，缸盖排气挤气面位于排气门之间，缸盖进气挤气面与活塞进气挤气面相对应，缸盖排气挤气面与活塞排气挤气面相对应，可以引导燃烧室内混合气体的流动，提升混合气体的湍动能，提升发动机的热效率。

Description

发动机和车辆

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其是涉及一种发动机和车辆。

背景技术

随着发动机技术的发展，提升发动机的热效率成为各主机厂的追逐目标。提升热效率最直接的办法就是提升燃烧速度，而主流的提升燃烧速度的方式是提升点火时刻缸内的湍动能，因此，提高湍动能成为各主机厂要攻克的难题。

在相关技术中，提升湍动能的常规方式有提升进气道滚流比和优化燃烧室，但在有限的配气及缸盖布置结构下，进气道的滚流比提升难度较大，即使能提升到极限，新鲜空气的流动到极限，同样会伴随进气噪声，进气失火问题的发生，可靠性较低。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出了一种发动机，该发动机的燃烧室结构更优，热效率更高。

本发明进一步地提出了一种车辆。

根据本发明实施例的发动机，包括：缸体，所述缸体内形成有缸孔；活塞，所述活塞设置于所述缸孔内，所述活塞的顶部设置有活塞进气挤气面和活塞排气挤气面；缸盖，所述缸盖设置于所述缸体的顶部，所述缸盖、所述缸体和所述活塞共同限定出燃烧室，所述缸盖上设置有进气门和排气门，所述缸盖的底部设置有缸盖底挤气面、缸盖侧挤气面、缸盖进气挤气面和缸盖排气挤气面，所述缸盖底挤气面环绕设置于所述燃烧室的外周，所述缸盖侧挤气面位于所述进气门和排气门之间，所述缸盖进气挤气面位于所述进气门之间，所述缸盖排气挤气面位于所述排气门之间，所述缸盖进气挤气面与所述活塞进气挤气面相对应，所述缸盖排气挤气面与所述活塞排气挤气面相对应。

由此，通过将缸盖底挤气面环绕设置于燃烧室的外周，缸盖侧挤气面位于进气门和排气门之间，缸盖进气挤气面位于进气门之间，缸盖排气挤气面位于排气门之间，缸盖进气挤气面与活塞进气挤气面相对应，缸盖排气挤气面与活塞排气挤气面相对应，可以引导燃烧室内混合气体的流动，提升混合气体的湍动能，提升发动机的热效率。

在本发明的一些实施例中，所述进气门和所述排气门在所述缸盖上倾斜设置，所述进气门的中心线与所述缸孔的中心线之间的夹角为a1，所述排气门的中心线与所述缸孔的中心线之间的夹角为a2，a1和a2满足关系式：10°≤a2≤a1＜25°。

在本发明的一些实施例中，a1满足关系式：16°≤a1≤20°；和/或a2满足关系式：15°≤a2≤18°。

在本发明的一些实施例中，所述缸盖进气挤气面与所述缸盖的底面之间的夹角为b1，a1和b1满足关系式：0.5a1≤b1≤a1；和/或所述缸盖排气挤气面与所述缸盖的底面之间的夹角为b2，a2和b2满足关系式：0.5a2≤b2≤a2。

在本发明的一些实施例中，b1满足关系式：10°≤b1≤15°；和/或b2满足关系式：13°≤b2≤17°。

在本发明的一些实施例中，所述缸盖的中部设置有火花塞，所述火花塞的底部设置有电极，所述电极位于所述燃烧室内，所述电极的底部中心到所述缸盖底面的距离为h1，所述缸盖底挤气面的高度为h2，所述缸盖侧挤气面与所述缸盖底面的夹角为a3，h1、h2和a3满足关系式：h2≤h1，b1≤a3≤b2。

在本发明的一些实施例中，所述缸盖的中部设置有火花塞，所述火花塞的底部设置有电极，所述电极位于所述燃烧室内，所述火花塞的直径为d1，所述火花塞的中心线与所述缸孔的中心线之间的距离为d2，所述电极的底部中心到所述缸盖底面的距离为h1，d1、d2和h1满足关系式：d2≤h1＜d1。

在本发明的一些实施例中，所述活塞的顶部具有活塞顶面，所述活塞进气挤气面与所述活塞顶面之间的夹角为a4，所述活塞排气挤气面与所述活塞顶面之间的夹角为a5，b1、b2、a4和a5满足关系式：a4＝b1，a5＝b2。

在本发明的一些实施例中，所述缸盖的中部设置有火花塞，所述火花塞的底部设置有电极，所述电极位于所述燃烧室内，所述电极的底部中心到所述缸盖底面的距离为h1，所述活塞的顶部具有活塞底面，所述活塞底面与所述活塞顶面之间的距离为h3，h1和h3满足关系式：h1≤h3。

根据本发明实施例的车辆，包括：以上所述的发动机。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的发动机的示意图；

图2是根据本发明实施例的发动机沿A-A方向的剖视图；

图3是根据本发明实施例的发动机沿B-B方向的剖视图；

图4是图3中A区域的示意图；

图5是根据本发明实施例的发动机沿C-C方向的剖视图；

图6是图5中B区域的示意图；

图7是根据本发明实施例的缸盖的局部示意图；

图8是根据本发明实施例的活塞的示意图。

附图标记：

100、发动机；

10、缸体；11、缸孔；

20、活塞；21、活塞进气挤气面；22、活塞排气挤气面；23、活塞顶面；24、活塞底面；

30、缸盖；31、进气门；32、排气门；33、缸盖底挤气面；34、缸盖侧挤气面；35、缸盖进气挤气面；36、缸盖排气挤气面；

40、燃烧室；50、火花塞；51、电极。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。

下面参考图1-图8描述根据本发明实施例的发动机100，发动机100可以应用于车辆。

结合图1-图8所示，根据本发明实施例的发动机100可以主要包括：缸体10、活塞20和缸盖30，其中，缸体10内形成有缸孔11，活塞20设置于缸孔11内，活塞20的顶部设置有活塞进气挤气面21和活塞排气挤气面22，缸盖30设置于缸体10的顶部，缸盖30、缸体10和活塞20共同限定出燃烧室40，缸盖30上设置有进气门31和排气门32，缸盖30的底部设置有缸盖底挤气面33、缸盖侧挤气面34、缸盖进气挤气面35和缸盖排气挤气面36，缸盖底挤气面33环绕设置于燃烧室40的外周，缸盖侧挤气面34位于进气门31和排气门32之间，缸盖进气挤气面35位于进气门31之间，缸盖排气挤气面36位于排气门32之间，缸盖进气挤气面35与活塞进气挤气面21相对应，缸盖排气挤气面36与活塞排气挤气面22相对应。

具体地，在缸体10内形成有缸孔11，活塞20设置于缸孔11内，缸盖30设置于缸体10的顶部，缸盖30上设置有进气门31和排气门32，缸盖30、缸体10和活塞20共同限定出燃烧室40，这样空气可以通过进气门31进入燃烧室40内，活塞20往复运动，并且喷油器向燃烧室40喷油，与空气形成混合气体，燃烧室40内设置的火花塞50可以点燃混合气体，燃烧产生的废气可以通过排气门32排出，从而可以保证发动机100的正常工作。

进一步地，通过在缸盖30的底部设置缸盖底挤气面33、缸盖侧挤气面34、缸盖进气挤气面35和缸盖排气挤气面36，并且缸盖底挤气面33环绕设置于燃烧室40的外周，缸盖侧挤气面34位于进气门31和排气门32之间，缸盖进气挤气面35位于进气门31之间，缸盖排气挤气面36位于排气门32之间，并且通过在活塞20的顶部设置活塞进气挤气面21和活塞排气挤气面22，将缸盖进气挤气面35与活塞进气挤气面21相对应，将缸盖排气挤气面36与活塞排气挤气面22相对应，这样当活塞20在缸孔11内往复运动时，活塞进气挤气面21、活塞排气挤气面22、缸盖底挤气面33、缸盖侧挤气面34、缸盖进气挤气面35和缸盖排气挤气面36可以共同作用于燃烧室40内的混合气体，可以使燃烧室40内混合气体的集流效果明显，增强缸盖30底部和活塞顶面23之间的气体的流动，从而可以提升燃烧室40内的湍动能，提升燃烧室40内的燃烧速度，进而提升发动机100的热效率。

由此，通过将缸盖底挤气面33环绕设置于燃烧室40的外周，缸盖侧挤气面34位于进气门31和排气门32之间，缸盖进气挤气面35位于进气门31之间，缸盖排气挤气面36位于排气门32之间，缸盖进气挤气面35与活塞进气挤气面21相对应，缸盖排气挤气面36与活塞排气挤气面22相对应，可以引导燃烧室40内混合气体的流动，提升混合气体的湍动能，提升发动机100的热效率。

结合图2所示，进气门31和排气门32在缸盖30上倾斜设置，进气门31的中心线与缸孔11的中心线之间的夹角为a1，排气门32的中心线与缸孔11的中心线之间的夹角为a2，a1和a2满足关系式：10°≤a2≤a1＜25°。具体地，将进气门31和排气门32在缸盖30上倾斜设置，使排气门32的中心线与缸孔11的中心线之间的夹角设置地不大于进气门31的中心线与缸孔11的中心线之间的夹角，并且将二者均设置在合理范围内，这样可以使进气门31和排气门32在缸盖30上倾斜设置的角度更加合理，进气门31盘部和排气门32盘部可以形成锥面结构，从而可以充分利用进气门31和排气门32盘部的锥面结构，引导空气的流动，增加燃烧室40内的湍流强度，进而可以提升发动机100的燃烧速度，提升发动机100的热效率。

进一步地，a1满足关系式：16°≤a1≤20°，a2满足关系式：15°≤a2≤18°。具体地，可以对进气门31的中心线与缸孔11的中心线之间的夹角，以及排气门32的中心线与缸孔11的中心线之间的夹角进行进一步地优化，通过将进气门31的中心线与缸孔11的中心线之间的夹角设置在更优的范围内，这样可以充分利用进气门31盘部和进气道壁面结构特征，形成较强的进气能力，通过将排气门32的中心线与缸孔11的中心线之间的夹角设置在更优的范围内，这样可以方便燃烧室40中的高温废气的顺利排出，从而可以提升发动机100的进气能力和排气能力，可以进一步地提升发动机100的工作性能。

结合图3和图4所示，缸盖进气挤气面35与缸盖30的底面之间的夹角为b1，a1和b1满足关系式：0.5a1≤b1≤a1，缸盖排气挤气面36与缸盖30的底面之间的夹角为b2，a2和b2满足关系式：0.5a2≤b2≤a2。具体地，可以将进气门31的中心线与缸孔11的中心线之间的夹角和缸盖进气挤气面35与缸盖30的底面之间的夹角的大小关系设置在合理范围内，并且将排气门32的中心线与缸孔11的中心线之间的夹角和缸盖排气挤气面36与缸盖30的底面之间的夹角的大小关系设置在合理范围内，这样不仅可以保证燃烧室40内的混合气体流动的平顺性和稳定性，而且可以限制缸盖30的底面与活塞20的相对位置，使气体在燃烧室40内混合地更加充分均匀，从而可以防止出现爆震，提升发动机100的可靠性。

进一步地，b1满足关系式：10°≤b1≤15°，b2满足关系式：13°≤b2≤17°。具体地，可以对缸盖进气挤气面35与缸盖30的底面之间的夹角和缸盖排气挤气面36与缸盖30的底面之间的夹角进行进一步地优化，通过将缸盖进气挤气面35与缸盖30的底面之间的夹角和将缸盖排气挤气面36与缸盖30的底面之间的夹角分别设置在更优的范围内，这样可以使缸盖进气挤气面35进一步地靠近缸盖30的底面,可以使缸盖排气挤气面36进一步地靠近缸盖30的底面，从而可以在不影响缸内混合气体流动的前提下，使混合气体向燃烧室40中心汇聚，并进一步地使更多的混合气体聚集在燃烧室40中心处的火花塞50的电极51周围，缩短电火花的传递路径，使火花快速点燃混合气体，进而提升发动机100的燃烧效率。

结合图2-图6所示，缸盖30的中部设置有火花塞50，火花塞50的底部设置有电极51，电极51位于燃烧室40内，电极51的底部中心到缸盖30底面的距离为h1，缸盖底挤气面33的高度为h2，缸盖侧挤气面34与缸盖30底面的夹角为a3，h1、h2和a3满足关系式：h2≤h1，b1≤a3≤b2。具体地，在缸盖30的中部设置火花塞50，火花塞50垂直于缸盖30的底面设置，火花塞50的底部设置有电极51，电极51位于燃烧室40内，这样电极51可以产生电火花，点火花可以点燃燃烧室40内的混合气体，保证发动机100的正常工作。

进一步地，将缸盖底挤气面33的高度设置地不大于电极51的底部中心到缸盖30底面的距离，并且将缸盖进气挤气面35与缸盖30的底面之间的夹角设置地不大于缸盖侧挤气面34与缸盖30底面的夹角，将缸盖侧挤气面34与缸盖30底面的夹角设置地不大于缸盖排气挤气面36与缸盖30的底面之间的夹角，这样不仅可以减小缸体10壁面的混合气体，促使更多的混合气体参与缸内的湍流流动，提升发动机100的热效率，而且可以缩短火花塞50产生的电火花的传播路径，降低爆震发生的可能性。

结合图3和图4所示，缸盖30的中部设置有火花塞50，火花塞50的底部设置有电极51，电极51位于燃烧室40内，火花塞50的直径为d1，火花塞50的中心线与缸孔11的中心线之间的距离为d2，电极51的底部中心到缸盖30底面的距离为h1，d1、d2和h1满足关系式：d2≤h1＜d1。具体地，火花塞50垂直于缸盖30的底面设置，通过将火花塞50的中心线与缸孔11的中心线之间的距离设置地不大于电极51的底部中心到缸盖30底面的距离，并且将电极51的底部中心到缸盖30底面的距离设置地小于火花塞50的直径，这样可以使火花塞50的电极51位于燃烧室40内的合理位置，不仅可以有效地保证电极51布置在缸内混合气体流场能量较高的位置，便于火花塞50产生的电火花引燃能量较高的混合气体，便于火花的形成，并进一步地促使火花迅速向火花塞50周围传播，提升发动机100的燃烧效率，而且还可以使火花塞50的电极51与缸体10内壁面的距离接近，使火花传递至燃烧室40周边的距离接近，从而可以提升燃烧速度，降低爆震产生的可能性。

结合图4所示，活塞20的顶部具有活塞顶面23，活塞进气挤气面21与活塞顶面23之间的夹角为a4，活塞排气挤气面22与活塞顶面23之间的夹角为a5，b1、b2、a4和a5满足关系式：a4＝b1，a5＝b2。具体地，可以将活塞进气挤气面21与活塞顶面23之间的夹角设置地与缸盖进气挤气面35与缸盖30的底面之间的夹角相等，将活塞排气挤气面22与活塞顶面23之间的夹角设置地与缸盖排气挤气面36与缸盖30的底面之间的夹角相等，这样当活塞20运行到上止点时，活塞进气挤气面21和缸盖进气挤气面35可以相互配合，活塞排气挤气面22和缸盖排气挤气面36可以相互配合，可以将缸体10内的混合气体挤出，使缸体10周围壁面的混合气体聚集在燃烧室40中心位置，从而不仅减少缸体10周围壁面残余的混合气体，促使更多的混合气体参与湍流运动，提升缸内湍动能，而且可以提升火花塞50电极51周围的混合气体的浓度，便于火花塞50电极51产生的电火花迅速引燃周围的混合气体，进而可以提升发动机100的燃烧速率，提升发动机100的热效率。

进一步地，结合图3和图4所示，缸盖30的中部设置有火花塞50，火花塞50的底部设置有电极51，电极51位于燃烧室40内，电极51的底部中心到缸盖30底面的距离为h1，活塞20的顶部具有活塞底面24，活塞底面24与活塞顶面23之间的距离为h3，h1和h3满足关系式：h1≤h3。具体地，火花塞50垂直于缸盖30的底面设置，可以将电极51的底部中心到缸盖30底面的距离设置地不大于活塞底面24与活塞顶面23之间的距离，这样当活塞20运行到上止点时，电极51的底部中心与活塞顶面23最低点的距离可以限定在合适范围内，可以保证火花塞50电极51产生的电火花迅速直接地传递到燃烧室40最低点附近，便于快速引燃燃烧室40壁面的高湍动能的混合气体，从而可以进一步地提升燃烧速度，可以提升发动机100的热效率。

根据本发明实施例的车辆可以主要包括：上述的发动机100。具体地，通过对发动机100的结构进行优化，可以提升燃烧室40内的混合气体的湍动能，可以提升发动机100的热效率，将发动机100应用于车辆，可以提升车辆的效率和工作性能，提升车辆的经济性和产品竞争力。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种发动机，其特征在于，包括：

缸体，所述缸体内形成有缸孔；

活塞，所述活塞设置于所述缸孔内，所述活塞的顶部设置有活塞进气挤气面和活塞排气挤气面；

缸盖，所述缸盖设置于所述缸体的顶部，所述缸盖、所述缸体和所述活塞共同限定出燃烧室，所述缸盖上设置有进气门和排气门，所述缸盖的底部设置有缸盖底挤气面、缸盖侧挤气面、缸盖进气挤气面和缸盖排气挤气面，所述缸盖底挤气面环绕设置于所述燃烧室的外周，所述缸盖侧挤气面位于所述进气门和排气门之间，所述缸盖进气挤气面位于所述进气门之间，所述缸盖排气挤气面位于所述排气门之间，所述缸盖进气挤气面与所述活塞进气挤气面相对应，所述缸盖排气挤气面与所述活塞排气挤气面相对应。

2.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述进气门和所述排气门在所述缸盖上倾斜设置，所述进气门的中心线与所述缸孔的中心线之间的夹角为a1，所述排气门的中心线与所述缸孔的中心线之间的夹角为a2，a1和a2满足关系式：10°≤a2≤a1＜25°。

3.根据权利要求2所述的发动机，其特征在于，a1满足关系式：16°≤a1≤20°；和/或

a2满足关系式：15°≤a2≤18°。

4.根据权利要求2所述的发动机，其特征在于，所述缸盖进气挤气面与所述缸盖的底面之间的夹角为b1，a1和b1满足关系式：0.5a1≤b1≤a1；和/或

所述缸盖排气挤气面与所述缸盖的底面之间的夹角为b2，a2和b2满足关系式：0.5a2≤b2≤a2。

5.根据权利要求4所述的发动机，其特征在于，b1满足关系式：10°≤b1≤15°；和/或

b2满足关系式：13°≤b2≤17°。

6.根据权利要求4所述的发动机，其特征在于，所述缸盖的中部设置有火花塞，所述火花塞的底部设置有电极，所述电极位于所述燃烧室内，所述电极的底部中心到所述缸盖底面的距离为h1，所述缸盖底挤气面的高度为h2，所述缸盖侧挤气面与所述缸盖底面的夹角为a3，h1、h2和a3满足关系式：h2≤h1，b1≤a3≤b2。

7.根据权利要求4所述的发动机，其特征在于，所述缸盖的中部设置有火花塞，所述火花塞的底部设置有电极，所述电极位于所述燃烧室内，所述火花塞的直径为d1，所述火花塞的中心线与所述缸孔的中心线之间的距离为d2，所述电极的底部中心到所述缸盖底面的距离为h1，d1、d2和h1满足关系式：d2≤h1＜d1。

8.根据权利要求4所述的发动机，其特征在于，所述活塞的顶部具有活塞顶面，所述活塞进气挤气面与所述活塞顶面之间的夹角为a4，所述活塞排气挤气面与所述活塞顶面之间的夹角为a5，b1、b2、a4和a5满足关系式：a4＝b1，a5＝b2。

9.根据权利要求8所述的发动机，其特征在于，所述缸盖的中部设置有火花塞，所述火花塞的底部设置有电极，所述电极位于所述燃烧室内，所述电极的底部中心到所述缸盖底面的距离为h1，所述活塞的顶部具有活塞底面，所述活塞底面与所述活塞顶面之间的距离为h3，h1和h3满足关系式：h1≤h3。

10.一种车辆，其特征在于，包括：权利要求1-9中任一项所述的发动机。