CN211819644U - 发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种发动机，包括：缸体、活塞以及刮碳环，缸体上设置有缸孔，活塞滑设在缸孔内；缸体的前端设置有中心线与缸孔中心线共线的环形槽，环形槽的直径大于缸孔的直径；刮碳环设置在环形槽内；刮碳环的内径大于活塞的直径、且小于缸孔的直径，刮碳环的内侧面伸入到缸孔内；当活塞顶端形成积碳使得活塞顶端直径增大时，压缩冲程阶段，刮碳环的内侧面摩擦活塞顶端的积碳，刮下的积碳落入燃烧室内，排气行程阶段，刮下的积碳随废气经排气门被排出缸体外，发动机持续工作，活塞顶端的积碳被刮掉，避免活塞上的积碳摩擦缸孔侧壁，导致缸孔侧壁被划伤。

Description

发动机

技术领域

本实用新型涉及发动机设备技术，尤其涉及一种发动机。

背景技术

发动机包括缸体、缸筒、缸盖以及活塞，缸筒设置在缸体的内部，活塞设置在缸筒内，活塞沿缸筒侧壁做往复直线运动，活塞、缸筒侧壁与缸盖围设形成燃烧室。工作过程中，燃烧室内空气和燃料的混合物燃烧后释放大量热量，导致缸筒热量增高，但冷却水在缸体内流动，对缸筒的冷却效果不佳，容易导致活塞过热。

相关技术中，发动机采用无缸筒结构来解决这一问题。参照图1，图1为相关技术中发动机的结构示意图。发动机包括缸体10、缸盖以及活塞，缸体10内部具有缸孔101，缸盖设置在缸体10的顶端以封堵缸孔101，缸盖与缸体10通过螺栓连接；活塞设置在缸孔101内，活塞在缸孔101内做往复直线运动；活塞、缸盖与缸孔101侧壁围设成燃烧室。工作过程中，燃烧室内的混合物燃烧后释放大量热量，冷却水在缸孔101外的缸体10 内流动，提高了对缸孔101内活塞的冷却效果。

然而，空气和燃料的混合物在燃烧室内燃烧，使得活塞顶端容易形成积碳，积碳堆积在活塞顶端使得活塞顶端直径增大，活塞上的积碳容易摩擦缸孔101侧壁，进而将缸孔101侧壁划伤。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种发动机，以解决空气和燃料的混合物在燃烧室内燃烧，活塞顶端容易形成积碳，积碳堆积在活塞顶端使得活塞顶端直径增大，活塞上的积碳容易摩擦缸孔侧壁，进而将缸孔侧壁划伤的技术问题。

本实用新型实施例提供一种发动机，包括：缸体、活塞以及刮碳环，所述缸体上设置有缸孔，所述活塞滑设在所述缸孔内；所述缸体的前端设置有中心线与所述缸孔中心线共线的环形槽，所述环形槽的直径大于所述缸孔的直径；所述刮碳环设置在所述环形槽内；所述刮碳环的内径大于所述活塞的直径、且小于所述缸孔的直径。

如上所述的发动机，其中，所述刮碳环的内侧面和所述刮碳环的后端面垂直，以构成刮碳刃。

如上所述的发动机，其中，所述刮碳环的前端由所述缸体的前端凸出。

如上所述的发动机，其中，所述发动机还包括缸盖以及缸垫，所述缸盖设置在所述缸体的前端，以封堵所述缸孔；所述缸垫设置在所述缸盖与所述缸体之间，所述缸垫上设置有与所述缸孔正对的通孔，所述通孔的内径大于或者等于所述环形槽的内径。

如上所述的发动机，其中，所述刮碳环的前端容置在所述通孔内。

如上所述的发动机，其中，所述刮碳环的前端面与所述缸垫前端面之间具有间隙；所述刮碳环的前端面与所述缸垫前端面之间的距离为 0.1mm～0.3mm。

如上所述的发动机，其中，所述刮碳环的外侧面与所述环形槽之间间隙配合。

如上所述的发动机，其中，所述发动机还包括第一活塞环，所述活塞上设置有第一环槽，所述第一活塞环卡设在所述第一环槽内；在所述活塞移动至上止点时，所述第一活塞环和所述刮碳环沿平行于所述缸孔中心线方向具有间隙。

如上所述的发动机，其中，所述发动机还包括第二活塞环和第三活塞环，所述活塞上设置有第二环槽和第三环槽，所述第三环槽位于所述第一环槽背离所述缸体前端的一侧，所述第二环槽位于所述第一环槽和所述第三环槽之间；所述第二活塞环卡设在所述第二环槽内，所述第三活塞环卡设在所述第三环槽内。

如上所述的发动机，其中，所述刮碳环的外侧面和所述刮碳环的后端面的交界位置设置有倒角。

本实用新型实施例提供的发动机，包括：缸体、活塞以及刮碳环，缸体上设置有缸孔，活塞滑设在缸孔内；缸体的前端设置有中心线与缸孔中心线共线的环形槽，环形槽的直径大于缸孔的直径；刮碳环设置在环形槽内；刮碳环的内径大于活塞的直径、且小于缸孔的直径，刮碳环的内侧面伸入到缸孔内；当活塞顶端形成积碳使得活塞顶端直径增大时，压缩冲程阶段，刮碳环的内侧面摩擦活塞顶端的积碳，刮下的积碳落入燃烧室内，排气行程阶段，刮下的积碳随废气经排气门被排出缸体外，发动机持续工作，活塞顶端的积碳被刮掉，避免活塞上的积碳摩擦缸孔侧壁，导致缸孔侧壁被划伤。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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为相关技术中发动机的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的发动机中缸体的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的发动机的结构示意图；

图4为图3中I处的局部放大图。

附图标记说明：

10：缸体；

101：缸孔；

102：环形槽；

20：活塞；

30：刮碳环；

40：缸垫；

50：第一活塞环；

60：第二活塞环；

70：第三活塞环。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

参照图2-图4，图2为本实用新型实施例提供的发动机中缸体的结构示意图；图3为本实用新型实施例提供的发动机的结构示意图；图4为图 3中I处的局部放大图。

如图2和3所示，本实施例提供一种发动机，包括：缸体10、活塞 20以及刮碳环30，缸体10上设置有缸孔101，活塞20滑设在缸孔101 内；缸体10的前端设置有中心线与缸孔101中心线共线的环形槽102，环形槽102的直径大于缸孔101的直径；刮碳环30设置在环形槽102内；刮碳环30的内径大于活塞20的直径、且小于缸孔101的直径。

缸体10是发动机的主体，通过将各个气缸与曲轴箱连接成一体来形成缸体10。其中，缸体10的前端是指气缸背离曲轴箱的顶端，缸体10的后端是指气缸朝向曲轴箱的底端。缸体10上开设有缸孔101，缸孔101由缸体10 的前端贯穿至缸体10的后端，缸孔101可以通过对缸体10机加工形成；活塞20设置在缸孔101内，活塞20背离缸体10前端的一端通过连杆与曲轴传动连接，曲轴安装在曲轴箱内；发动机还包括缸盖，缸盖设置在缸体10 的前端，以封堵缸孔101，缸盖与缸体10通过螺栓连接，缸盖朝向缸体 10的一端为缸盖的前端。发动机工作过程中，活塞20在缸孔101内上下滑动，进而通过连杆带动曲轴绕曲轴旋转中心转动；当活塞20运行到最高位置，即活塞20顶端距离曲轴旋转中心最远的极限位置，为上止点；当活塞20运行到最低位置，即活塞20顶端距离曲轴旋转中心最近的极限位置，为下止点。其中，当活塞20运行至上止点时，活塞20顶端、缸孔101侧壁与缸盖的前端围设形成燃烧室。缸盖上还设置有安装孔和排气门，火花塞设置在安装孔内，火花塞的点火端伸入到燃烧室内，利用点火端产生火花点燃燃烧室内的混合物来启动发动机。

环形槽102与缸孔101连通，环形槽102背离缸体10前端的端面为环形槽102的后端面。刮碳环30为圆环状结构，刮碳环30朝向缸体10前端的端面为刮碳环30的前端面，刮碳环30背离缸体10前端的端面为刮碳环30的后端面，刮碳环30的后端面与环形槽102的后端面抵接，使得刮碳环30安装在环形槽102内。

刮碳环30的前端面和后端面之间具有中间侧面，刮碳环30朝向活塞20 的中间侧面为内侧面，刮碳环30背离活塞20的中间侧面为外侧面。由于刮碳环30的内径大于活塞20的直径、且小于缸孔101的直径，部分刮碳环30 伸入到缸孔101内；当活塞20运行至上止点时，刮碳环30的内侧面与活塞 20顶端的侧壁之间存在间隙。其中，刮碳环30的内侧面与活塞20顶端的侧壁之间的距离H1＝0.3mm～0.6mm；另外，刮碳环30的内径

其中，D1为活塞20的直径，

为活塞20材料热膨胀系数，T为燃烧室内的混合物燃烧时，活塞20顶端的温度，H1为刮碳环30的内侧面与活塞20顶端的侧壁之间的距离。

可选地，刮碳环30可以直接放置在环形槽102内，无需借助任何安装工具，便于装卸，可以独立更换；同时，由于刮碳环30与活塞20之间存在间隙，当活塞20顶端形成积碳时，活塞20从下止点向上止点运动，与刮碳环 30接触，刮碳环30刮掉活塞20顶端的积碳，同时，活塞20对刮碳环30施加作用力，作用力使得刮碳环30相对环形槽102运动，刮碳环30运动从而改变与活塞20的接触点，实现均匀刮碳。当然，刮碳环30也可以与环形槽 102卡接，其中，环形槽102的后端面上设置有凸起，刮碳环30的后端面上设置有与凸起相配合的凹槽；进一步地，凸起与凹槽为间隙配合，使得刮碳环30卡接在环形槽102上，同时，刮碳环30能够相对环形槽102运动。

刮碳环30可以由铸铁，高锰合金，或者陶瓷复合材料等高硬度耐摩擦的材料构成；另外，可以对刮碳环30的内侧面进行表面热处理，或者对刮碳环 30整体进行氮化处理，以增加刮碳环30内侧面的硬度，提高刮碳环30的耐磨性，延长刮碳环30的使用寿命。

本实施例提供的发动机在运行时刮碳环30进行刮碳的过程为：

压缩冲程阶段，曲轴旋转带动活塞20从下止点向上止点移动，当活塞 20顶端的侧壁与刮碳环30的内侧面接触，刮碳环30的内侧面开始刮碳，随着活塞20不断向上止点移动，刮碳环30的内侧面持续摩擦活塞20顶端的积碳，直至活塞20运行至上止点，压缩冲程结束，燃烧室形成，刮下的积碳落入燃烧室内；作功行程阶段，火花塞的点火端产生火花点燃燃烧室内的混合物，混合物燃烧产生大量废气，废气推动活塞20从上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转，直至活塞20到达下止点，作功行程结束；排气行程阶段，排气门打开，曲轴旋转再次带动活塞20从下止点向上止点移动，压缩废气，燃烧室内的积碳伴随废气经排气门被排出缸体10外。

本实施例提供的发动机，包括：缸体10、活塞20以及刮碳环30，缸体10上设置有缸孔101，活塞20滑设在缸孔101内；缸体10的前端设置有中心线与缸孔101中心线共线的环形槽102，环形槽102的直径大于缸孔101的直径；刮碳环30设置在环形槽102内；刮碳环30的内径大于活塞20的直径、且小于缸孔101的直径，刮碳环30的内侧面伸入到缸孔101 内；当活塞20顶端形成积碳使得活塞20顶端直径增大时，压缩冲程阶段，刮碳环30的内侧面摩擦活塞20顶端的积碳，刮下的积碳落入燃烧室内，排气行程阶段，刮下的积碳随废气经排气门被排出缸体10外，发动机持续工作，活塞20顶端的积碳被刮掉，避免活塞20上的积碳摩擦缸孔101侧壁，导致缸孔101侧壁被划伤。

优选地，刮碳环30的内侧面和刮碳环30的后端面垂直，以构成刮碳刃，发动机工作过程中，压缩冲程阶段，曲轴旋转带动活塞20从下止点向上止点移动，当活塞20顶端与刮碳环30内侧面和后端面的交界位置平齐时，刮碳刃开始刮碳，由于刮碳刃尖锐，刮碳效果好，在一次压缩冲程中，刮碳刃能够刮掉较多的积碳，直至活塞20顶端的积碳不摩擦缸孔101侧壁时，所花费的时间少，刮碳时间短，效率提高。

继续参照图3，由于活塞20顶端形成积碳使得活塞20顶端变高，刮碳环30的前端由缸体10的前端凸出，从而保证在压缩冲程阶段，活塞20 顶端的侧壁能够一直被刮碳环30的内侧面摩擦。

发动机还包括缸垫40，缸垫40设置在缸盖与缸体10之间，缸垫40 上设置有与缸孔101正对的通孔，通孔的内径大于或者等于环形槽102的内径。通过在缸盖与缸体10之间设置缸垫40，以封堵缸盖与缸体10之间的间隙，避免燃烧室内的混合物从间隙泄漏，起到密封的作用。其中，缸垫40的材质可以为金属，也可以为橡胶，对此，本实施例并不限于此。

同时，刮碳环30的前端容置在通孔内。通过上述设置，使得缸垫40 的内径大于刮碳环30的内径，刮碳环30的前端凸出缸体10的前端并伸入到缸垫40的通孔内；作功行程时，燃烧室内的混合物燃烧释放大量热量，刮碳环30能够防止燃烧室内的高温直接冲击缸垫40，起到阻挡热量的作用，避免缸垫40受热变形，失去密封作用，造成泄漏。其中，缸垫 40背离缸体10的端面为缸垫40的前端面。

一种可实现的方式中，刮碳环30的前端面与缸垫40的前端面平齐，刮碳环30的前端面与缸盖的前端抵接，刮碳环30既能够起到密封作用，刮碳环30的内侧面还能够完全遮挡缸垫40，避免燃烧室内的高温影响缸垫40。

另一种可实现的方式中，刮碳环30的前端面与缸垫40的前端面之间具有间隙，刮碳环30的前端面与缸盖的前端也具有间隙，缸盖无法对刮碳环30施加压力，以使刮碳环30能够相对缸盖发生运动。可选地，刮碳环30的前端面与缸垫40的前端面之间的距离H2＝0.05mm～0.5mm；本实施例中优选地的实现方式中H2＝0.1mm～0.3mm，与H2＝0.05mm～0.5mm相比，刮碳环30的前端面与缸盖之间的间隙适中。

在上述实施例的基础上，由于发动机在作功行程时，燃烧室内的混合物燃烧会释放大量的热量，热量传递给刮碳环30容易使刮碳环30受热膨胀，刮碳环30的外侧面与环形槽102之间间隙配合，以此补偿刮碳环30 的膨胀量。

发动机还包括第一活塞环50，活塞20上设置有第一环槽，第一活塞环50卡设在第一环槽内；在活塞20移动至上止点时，第一活塞环50和刮碳环30沿平行于缸孔101中心线方向具有间隙。通过设置第一活塞环 50和刮碳环30之间存在间隙，当活塞20从下止点向上止点运动时，避免刮碳环30与第一活塞环50发生干涉。其中，第一活塞环50的外径大于活塞20的直径、且与缸孔101的内径一致，使得第一活塞环50与缸孔101 接触，对活塞20起到支撑作用，在发动机工作过程中，第一活塞环50沿缸孔101侧壁滑动。

当活塞20到达上止点时，第一活塞环50和刮碳环30沿平行于缸孔101中心线方向之间的距离为H3，可实现的方式中，H3＝0.5mm～3mm；优选地，H3＝1mm～2mm。继续参照图3，刮碳环30的高度可以通过计算获取，刮碳环30的高度H＝h1+h2+H3-H2，其中，h1为环形槽102的高度，h2为缸垫40的厚度，H2为刮碳环30的前端面与缸垫40的前端面之间的距离，H3为当活塞20到达上止点时，第一活塞环50和刮碳环30沿平行于缸孔101中心线方向之间的距离。

发动机还包括第二活塞环60和第三活塞环70，活塞20上设置有第二环槽和第三环槽，第三环槽位于第一环槽背离缸体10前端的一侧，第二环槽位于第一环槽和第三环槽之间；第二活塞环60卡设在第二环槽内，第三活塞环70卡设在第三环槽内。第二活塞环60与第三活塞环70的外径均大于活塞20的直径、且与缸孔101的内径一致；其中，第一活塞环 50与第二活塞环60均为气环，第一活塞环50与第二活塞环60配合，以封堵活塞20的侧壁与缸孔101侧壁之间的间隙，防止混合物向缸孔101 流入曲轴箱；第三活塞环70为油环，活塞20在缸孔101内做往复直线运动，油环能够为活塞20与缸孔101侧壁之间的间隙提供润滑油，以减轻摩擦。

优选地，刮碳环30的外侧面和刮碳环30的后端面的交界位置设置有倒角，通过在交界位置设置倒角，减小交界位置的应力集中，同时，具有导向作用，便于刮碳环30的安装。倒角可以为30°倒角，也可以为60°倒角，或者为45°倒角，本实施例对此不做限制。此外，刮碳环30的外侧面与刮碳环30的前端面的交界位置也可以设置倒角。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸的连接，或一体成型，可以是机械连接，也可以是电连接或者彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒体间接连接，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的互相作用关系，除非另有明确的限定。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实用新型中的具体含义。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种发动机，其特征在于，包括：缸体、活塞以及刮碳环，所述缸体上设置有缸孔，所述活塞滑设在所述缸孔内；所述缸体的前端设置有中心线与所述缸孔中心线共线的环形槽，所述环形槽的直径大于所述缸孔的直径；所述刮碳环设置在所述环形槽内；所述刮碳环的内径大于所述活塞的直径、且小于所述缸孔的直径。

2.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述刮碳环的内侧面和所述刮碳环的后端面垂直，以构成刮碳刃。

3.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述刮碳环的前端由所述缸体的前端凸出。

4.根据权利要求3所述的发动机，其特征在于，所述发动机还包括缸盖以及缸垫，所述缸盖设置在所述缸体的前端，以封堵所述缸孔；所述缸垫设置在所述缸盖与所述缸体之间，所述缸垫上设置有与所述缸孔正对的通孔，所述通孔的内径大于或者等于所述环形槽的内径。

5.根据权利要求4所述的发动机，其特征在于，所述刮碳环的前端容置在所述通孔内。

6.根据权利要求5所述的发动机，其特征在于，所述刮碳环的前端面与所述缸垫前端面之间具有间隙；所述刮碳环的前端面与所述缸垫前端面之间的距离为0.1mm～0.3mm。

7.根据权利要求1-6任一项所述的发动机，其特征在于，所述刮碳环的外侧面与所述环形槽之间间隙配合。

8.根据权利要求1-6任一项所述的发动机，其特征在于，所述发动机还包括第一活塞环，所述活塞上设置有第一环槽，所述第一活塞环卡设在所述第一环槽内；在所述活塞移动至上止点时，所述第一活塞环和所述刮碳环沿平行于所述缸孔中心线方向具有间隙。

9.根据权利要求8所述的发动机，其特征在于，所述发动机还包括第二活塞环和第三活塞环，所述活塞上设置有第二环槽和第三环槽，所述第三环槽位于所述第一环槽背离所述缸体前端的一侧，所述第二环槽位于所述第一环槽和所述第三环槽之间；所述第二活塞环卡设在所述第二环槽内，所述第三活塞环卡设在所述第三环槽内。

10.根据权利要求1-6任一项所述的发动机，其特征在于，所述刮碳环的外侧面和所述刮碳环的后端面的交界位置设置有倒角。

Images