CN218991741U - 发动机以及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种发动机以及车辆。该发动机包括：机体，所述机体为一体式机体，所述机体内形成气缸；活塞，所述活塞可滑动地设置在所述气缸内，所述活塞在所述气缸内限定出燃烧室；燃料喷射系统，所述燃料喷射系统与所述燃烧室连接并用于向所述燃烧室内喷射燃料；控温系统，所述控温系统与所述燃烧室连接；所述控温系统用于加热所述燃烧室，和/或，所述控温系统用于对所述燃烧室进行保温。

Description

发动机以及车辆

技术领域

本实用新型涉及汽车设备技术领域，更具体地，涉及一种发动机以及车辆。

背景技术

相关技术中的发动机，机体设置有气缸。缸体和缸盖通过螺栓连接，以形成气缸。由于机体在高温时，螺栓会发生蠕变，导致连接不稳固；因此，受限于螺栓的耐热程度，需要对机体设置冷却装置，导致燃料燃烧所产生的能量中，相当于一部分能量被冷却装置带走，导致发动机的热效率受限。

因此，需要提供一种新的技术方案，以解决上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种发动机的新技术方案。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种发动机。该发动机包括：机体，所述机体为一体式机体，所述机体内形成气缸；活塞，所述活塞可滑动地设置在所述气缸内，所述活塞在所述气缸内限定出燃烧室；燃料喷射系统，所述燃料喷射系统与所述燃烧室连接并用于向所述燃烧室内喷射燃料；控温系统，所述控温系统与所述燃烧室连接；所述控温系统用于加热所述燃烧室，和/或，所述控温系统用于对所述燃烧室进行保温。

可选地，所述控温系统包括：加热装置，所述加热装置与所述燃烧室连接，所述加热装置用于加热所述燃烧室。

可选地，所述机体包括缸套，所述缸套设置在所述气缸内，所述缸套的外壁与所述气缸的内壁贴合，所述活塞位于所述缸套内；所述加热装置设于所述气缸内壁和所述缸套外壁之间。

可选地，所述加热装置包括金属网，所述金属网覆盖所述燃烧室。

可选地，所述加热装置包括多个加热棒，多个加热棒嵌设在所述气缸内；多个所述加热棒围绕所述燃烧室均匀布置。

可选地，所述加热装置伸入所述燃烧室内。

可选地，所述控温系统包括：

保温装置，所述保温装置与所述燃烧室连接，所述保温装置用于对所述燃烧室进行保温。

可选地，所述保温装置包括：

绝热涂层，所述绝热涂层设于所述气缸内壁上，或，所述绝热涂层设于所述气缸外侧并环绕所述气缸设置，或，所述绝热涂层设于所述活塞的端部上。

可选地，所述机体的材质为铸铁或者铝合金。

根据本申请的另一方面，提供了一种车辆。该车辆包括上述的发动机。

在本申请实施例中，缸体和缸盖一体设计，设置了控温系统，一方面气缸的结构强度更高，避免了螺栓蠕变现象的发生；另一方面取消了冷却装置设置了控温系统，这使得发动机的燃烧室的热量显著提高，从而提高了发动机的热效率。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本实用新型的实施例，并且连同其说明一起用于解释本实用新型的原理。

图1是根据本申请实施例的发动机的剖视图。

图2是根据本申请实施例的另一种发动机的剖视图。

图3是根据本申请实施例的又一种发动机的剖视图。

附图标记说明：

100、机体；101、气缸；102、燃烧室；103、缸套；104、活塞；105、喷油嘴；106、进气系统；107、排气系统；108、控制装置；110、火花塞；111、温度传感器；113、绝热涂层；132、金属网；133、加热棒；134、加热塞。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

以下，以汽油发动机为例，对本申请实施例提供的发动机进行详细说明。本领域技术人员可以知晓，本申请实施例提供的发动机还可是其它燃料的发动机，如天然气、甲醇、乙醇、柴油等。该发动机应用于汽车、轮船、飞机、压缩机、工程机械等。

相关技术中，缸体和缸盖通过螺栓连接，以形成气缸。由于机体在高温时，螺栓会发生蠕变，导致连接不稳固；因此，受限于螺栓的耐热程度，需要对机体设置冷却装置，导致燃料燃烧所产生的能量中，相当于一部分能量被冷却装置带走，导致发动机的热效率受限。

根据本申请的一个实施例，提供了一种发动机。该发动机包括机体100，所述机体100为一体式机体，所述机体100内形成气缸101；

活塞104，所述活塞104可滑动地设置在所述气缸101内，所述活塞104在所述气缸101内限定出燃烧室102；

燃料喷射系统，所述燃料喷射系统与所述燃烧室102连接并用于向所述燃烧室102内喷射燃料；

控温系统，所述控温系统与所述燃烧室102连接；所述控温系统用于加热所述燃烧室102，和/或，所述控温系统用于对所述燃烧室102进行保温。

在本申请实施例中，缸体和缸盖一体设计，设置了控温系统，一方面气缸的结构强度更高，避免了螺栓蠕变现象的发生；另一方面取消了冷却水套，设置了控温系统，这使得发动机的燃烧室的热量显著提高，从而提高了发动机的热效率。

具体来说，机体100的材质为金属，例如铸铁、铝合金等。采用铸造的方式一体形成机体，并且在机体内形成气缸。燃料喷射系统用于向燃烧室102内喷射燃料。燃烧后的燃料推动活塞104运动，以将热能转换为机械能。发动机还包括控制装置108、进气系统106和排气系统107。具体来说，应用于车辆上时，控制装置108可以是整车控制器，也可以是发动机的控制器。控制装置108与燃料喷射系统、进气系统106、排气系统107、控温系统连接。进气系统106和排气系统107设置在机体100上。进气系统106用于向燃烧室102内供给空气。排气系统107用于将燃料燃烧产生的尾气排出燃烧室102外。

燃料喷射系统可以采用缸内直喷的方式向燃烧室102内供给燃料。例如，通过喷油嘴105将燃料喷射到燃烧室102内。燃料与进气道进入燃烧室102的空气在燃烧室102内混合，以形成混合气，以进行燃烧。

也可以是，燃料喷射系统采用间接供给的方式供给燃料，例如，燃料喷射系统将燃料喷射到进气系统106内。在进气系统103内，燃料与空气预混，然后燃料再随进气系统106内的空气一起进入燃烧室102内并混合，以形成混合气，以进行燃烧。

在一个例子中，发动机还包括排气系统107和排气利用装置。所述排气系统107与所述燃烧室102内部相连通，所述排气利用装置与所述排气系统107连接。

通过排气系统107将尾气排放至燃烧室102外。排气系统107与排气利用装置连接，以将尾气输送至排气利用装置。排气利用装置能利用尾气的能量，以提高发动机的能量利用率。

排气利用装置可以是但不限于发电装置，加热装置，涡轮增压装置等。在该例子中，由于燃烧室102的排气热量高，故排气利用装置的效率高。

在一个例子中，所述控温系统包括：加热装置，所述加热装置与所述燃烧室连接，所述加热装置用于加热所述燃烧室。

加热装置在通电的条件下产生热量。该热量热交换至燃烧室内，从而提高了燃烧室的温度。例如，加热装置使得燃烧室的温度达到压缩冲程期间，燃料自燃的温度。在燃料喷射到燃烧室内的条件下，燃料自燃，从而使得发动机运行。

本申请所称的自燃，是指燃料自发地进行燃烧，自燃所需条件包括有燃料浓度、助燃物、温度达到自燃温度或以上等。相关技术中，发动机一般通过火花塞的方式点燃燃烧室内的燃料。本申请所称的点燃，是指燃料在诸如火花或电弧等高温点的作用下发生燃烧。

在一个例子中，所述机体100包括缸套103，所述缸套103设置在所述气缸101内，所述缸套103的外壁与所述气缸101的内壁贴合，所述活塞104位于所述缸套103内。

缸套103的材质比气缸101的内壁的材质坚硬，耐磨性良好。缸套103能有效地提高发动机的使用寿命。

在一个例子中，所述加热装置设于所述气缸101内壁和所述缸套103外壁之间。

例如，在气缸101内壁和/或缸套103外壁上设置有用于容纳加热装置的凹槽或者孔。加热装置设置在凹槽或者孔内。在机体100上还设置有电源和开关装置，电源、开关装置与加热装置电连接，以形成加热电路。电源用于为加热装置供电。开关装置用于控制加热电路的通、断。

在一个例子中，所述加热装置包括金属网132，所述金属网132覆盖所述燃烧室102。

例如，金属网132位于气缸101内壁和缸套103外壁之间，或者金属网132位于气缸101外壁上。金属网132具有加热均匀的特点，能够使得燃烧室102的各个部分均匀受热，避免出现低温区域。通过这种方式，喷入燃烧室102的燃料能够迅速燃烧。

当然，金属网132的目数，金属丝的尺寸本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。

在一个例子中，所述加热装置包括多个加热棒133，多个加热棒133嵌设在所述气缸101内。

例如，加热棒133的材质为不锈钢、陶瓷、石英、玻璃等。在气缸101上设置有多个安装孔。多个加热棒133分别安装在多个安装孔内。加热棒133的结强度高，并且安装、更换容易。

进一步地，多个所述加热棒133围绕所述燃烧室102均匀布置。在该例子中，多个加热棒133均匀地分布在燃烧室102的周围。均匀分布的多个加热棒133能够使得燃烧室102的各个部分均匀受热，避免出现低温区域。通过这种方式，喷入燃烧室102的燃料同样能够整体、迅速燃烧。

当然，加热棒133的数量、尺寸本领域技术人员可以根据实际需要进行设置

在一个例子中，所述加热装置伸入所述燃烧室102内。例如加热装置包括加热塞134。加热塞134的至少局部位于燃烧室102内，从而能够直接对燃烧室102进行加热。这使得燃烧室102的加热更迅速。

在一个例子中，加热装置在发动机的暖机状态工作，在非暖机状态停止工作。控制发动机在暖机状态和非暖机状态之间切换的方式有多种，例如，控制装置108可以根据发动机的运行时间切换发动机的运行状态。例如，发动机启动时，默认进入暖机状态。和/或，在所述发动机启动并运行设定时间后，控制发动机进入非暖机状态。其中，所述发动机启动并运行设定时间后，所述燃烧室102内温度升高至所述设定温度，此时认为暖机已完成。

还可以是，控制装置108根据燃烧室102内温度切换发动机的运行状态。例如在发动机上设置有温度传感器111。所述控制装置与所述火花塞和所述燃料喷射系统连接。所述控制装置被配置为：

获取表征所述燃烧室102内温度的表征温度，当所述表征温度为设定温度时，表征所述燃烧室102内温度为所述设定温度；

当所述表征温度小于所述设定温度时，发动机进入所述第一运行状态；

当所述表征温度大于或等于所述设定温度时，发动机进入所述第二运行状态。

进气系统106和排气系统107均与控制装置108信号连接。所述温度传感器111设于所述机体100内。进气系统106和排气系统均与燃烧室102连通。所述温度传感器111设于所述机体100内。控制装置108与温度传感器111信号连接。温度传感器111用于感测表征燃烧室102内温度的表征温度。活塞104通过连杆与曲轴连接。控制装置108按照预设规则，在发动机处于压缩冲程时，控制燃料喷射系统向燃烧室102内喷射燃料，以使燃料受热并自燃。

在本申请实施例中，发动机通过控制装置108获取表征燃烧室102内温度的表征温度；在压缩冲程时，在表征温度达到设定值时，控制燃料喷射系统向燃烧室102内喷射燃料，从而使得燃料自燃。该发动机能准确地控制燃料喷射系统喷射燃料，从而保证燃料燃烧充分。

在实际的发动机工作过程中，控制装置被配置为：在第一运行状态期间，将所述发动机的燃烧室102内温度加热至设定阈值；在所述燃烧室102内温度大于或等于所述设定阈值时，所述燃烧室102内温度能够在压缩冲程期间达到燃料的自燃温度；在第二运行状态期间，向所述燃烧室102内喷射所述燃料，以使所述燃料在所述燃烧室102内受热并自燃。

其中，获取表征燃烧室102内温度的表征温度，可以在第一运行状态期间进行，也可以在第二运行状态期间进行。在发动机处于压缩冲程时，控制装置108按预设规则，控制燃料喷射系统向所述燃烧室102内喷射燃料，所述燃烧室102内的燃料受热并自燃，发生在第二运行状态期间。

此外，该发动机在燃料喷射系统向燃烧室102内喷射燃料之前，燃烧室102内温度达到了设定阈值，采用燃料自燃的方式进行燃烧。由于本申请中采用燃料受热自燃的燃烧方式，在发动机处于压缩冲程时，燃料从喷油嘴105喷出后，逐渐与空气混合并且升温。燃烧室102火焰由喷油束末端(即靠近活塞104一端)开始燃烧并逐渐向上扩散。从本质上，受热自燃的燃烧方式从根本上避免了发动机爆震的现象。

需要说明的是，本申请实施例所称的暖机状态和非暖机状态，不同于相关技术中的暖机状态和非暖机状态。相关技术中，一般将发动机启动后发动机各部件升温至工作效率较高的温度这段时间称为发动机暖机或预热，一般燃烧室102内温度在压缩冲程期间只能达到250℃以下，且往往仅会处于200℃以下。而本申请实施例中，将在压缩冲程期间的发动机燃烧室102内温度升温至约300℃或400℃以上的升温阶段称为暖机状态，以保证燃料能够在非暖机状态下进入到燃烧室102内受热并自燃。

在一个例子中，所述获取表征所述燃烧室102内温度的表征温度，包括获取所述发动机的机体100中设定位置的温度，所述设定位置与所述燃烧室102之间的距离为4mm至10mm。具体地，以该设定位置的温度作为表征温度。

其中，设定位置与燃烧室102之间的距离，是指设定位置与燃烧室102内壁之间的最小距离。

例如，所述温度传感器111设于所述机体100内。该设定位置距离燃烧室102越近，则温度传感器111感测到的温度越接近燃烧室102内温度。在上述尺寸范围内，既能保证燃烧室102的内壁的结构强度高，又能使得温度传感器111获取到的表征温度越接近燃烧室102内温度。

当然，设定位置与燃烧室102之间的距离不限于上述实施例，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。在取消了冷却水套的实施例中，设定位置可以设置在距离燃烧室102的10mm以外的其它位置；基于现有发动机进行改进时，可以将缸体和缸盖原本用于设置水套结构的位置作为设定位置，并对应设置温度传感器111。

当然，控制装置108切换第一运行状态和第二运行状态的方式不限于上述实施例。本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。

在一个例子中，所述设定位置与所述燃烧室102之间的距离为4mm至10mm，所述设定位置的温度大于150℃。

温度测量的位置距离燃烧室102越远，则所感测到的表征温度越难以准确表征燃烧室102内温度；反之，距离越近则所感测到的表征温度越容易准确表征燃烧室102内温度。在上述尺寸范围内，获取得到的表征温度能够较好地表征燃烧室102内温度。

在一个例子中，发动机还包括冷却装置109。所述冷却装置109还用于对所述燃料喷射系统进行冷却。

燃料喷射系统的喷油嘴105的温度过高也会导致燃料结焦，从而堵塞喷油嘴105。在该例子中，冷却装置109设置在机体上，并且围绕燃料喷射系统设置。冷却装置109能有效地避免喷油嘴105的温度过高，从而减少了燃料在喷油嘴105上结焦的现象。

此外，火花塞110同样具有高温下燃料结焦的风险。在一个例子中，冷却装置109围绕喷油嘴105和火花塞110设置，以能够同时为喷油嘴105和火花塞110降温。通过这种方式，冷却装置109能有效地避免喷油嘴105和火花塞110发生结焦的现象。

当然，发动机也可以包括独立为火花塞110进行降温的冷却装置。这样，喷油嘴105和火花塞110不会相互影响。

在一个例子中，如图1-图3所示，控温系统还包括保温装置，所述保温装置设置于所述机体100，所述保温装置与所述燃烧室连接，所述保温装置用于对所述燃烧室102进行保温。

在一个例子中，所述保温装置包括：保温结构。所述保温结构内形成隔热腔室。所述保温结构设于所述气缸101外侧并环绕所述气缸101设置。

例如，在机体100上设置的中空的腔室。中空的腔室构成隔热腔室。隔热腔室能有效地对燃烧室102进行隔热。

也可以是，保温结构包括机体100原有的水套结构。水套结构形成隔热腔室。水套结构设置于气缸101外侧并且环绕气缸101设置。该发动机取消了冷却液，从而使得水套结构能有效地对燃烧室102进行保温。

进一步地，在隔热腔室内设置有保温棉。保温棉能有效地起到隔热的作用。

也可以是，对隔热腔室进行抽真空，以保持隔热腔室内设定的真空度。抽真空后的隔热腔室能起到保温的作用，从而能有效地对燃烧室102进行保温。

当然，保温结构不限于上述实施例，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。

在一个例子中，所述保温装置包括绝热涂层113；所述绝热涂层113设于所述气缸101内壁和所述缸套103外壁之间，或，所述绝热涂层113设于所述缸套103内壁上。

例如，在缸套103的外壁与所述气缸101的内壁中的至少一个上设置有绝热涂层113。绝热涂层113能有效地起到隔热作用。并且，在该位置的绝热涂层113不易收到外力冲击，耐用性良好。

还可以是，绝热涂层113设置于缸套103的内壁上。在该位置的绝热涂层113更接近燃烧室102，因此，能更有效地起到保温、隔热的作用。

例如，所述绝热涂层113的材质为多孔阳极氧化铝。多孔阳极氧化铝为将铝金属在酸性条件下进行阳极氧化，以制得的氧化铝材料。该材料具有良好的隔热效果。例如采用粉末冶金工艺在机体、气缸、缸套或者排气管上形成绝热涂层113。

进一步地，所述绝热涂层113的材质为二氧化硅增强多孔阳极氧化铝。在多孔阳极氧化铝的表面形成有微米级厚度的二氧化硅涂层。二氧化硅涂层能有效地提高多孔阳极氧化铝的耐磨性能。该材料具有隔热性能优良的特点，能有效地防止发动机的热量向外散发。

当然，绝热涂层113的材质不限于上述实施例，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。进一步地，绝热涂层113的厚度为5μm-50μm。该厚度能保证绝热涂层113具有良好的隔热效果，并且与气缸101或缸套103的结合强度高。

在一个例子中，所述加热装置设置于所述气缸101内壁和所述缸套103外壁之间，所述绝热涂层113设置于所述缸套103内壁上。

在该例子中，加热装置位于气缸101内壁和缸套103外壁之间，能有效地对燃烧室102进行加热。并且，加热装置能阻断热量向外散发的路径，起到隔热的作用。绝热涂层113设置于缸套103内壁上，绝热涂层113的耐磨性良好，故既能减少燃烧室102的热量向外散发，又能使得活塞104正常工作。

在一个例子中，所述绝热涂层113设置于所述气缸101内壁和所述缸套103外壁之间，所述加热装置设置于所述气缸101外壁上。

在该例子中，绝热涂层113位于气缸101内壁和缸套103外壁之间，从而能有效地被保护。该位置的绝热涂层113能有效地形成隔热层，从而减少燃烧室102的热量向外散发。

加热装置位于气缸101外壁上，通过加热气缸101以对燃烧室102件间接加热。这种方式加热装置的安装、更换容易。

当然，加热装置、绝热涂层113的设置方式不限于上述实施例。本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。

在一个例子中，绝热涂层113设置在活塞104的端部。在该例子中，位于活塞104的端部的绝热涂层113能有效地避免燃烧室102的热量经由活塞104向外扩散。

在一个具体的例子中，绝热涂层113附着在机体100原有的水套结构上。水套结构围绕燃烧室102设置。在水套结构的内壁上设置有绝热涂层113。绝热涂层113能起到良好的隔热作用。

根据本申请的另一个实施例，提供了一种车辆。该车辆包括车辆本体以及上述的发动机。所述发动机设置在所述车辆本体上。

该车辆具有节省燃料，高的优点。

上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

虽然已经通过例子对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种发动机，其特征在于，包括：

机体，所述机体为一体式机体，所述机体内形成气缸；

活塞，所述活塞可滑动地设置在所述气缸内，所述活塞在所述气缸内限定出燃烧室；

燃料喷射系统，所述燃料喷射系统与所述燃烧室连接并用于向所述燃烧室内喷射燃料；

控温系统，所述控温系统与所述燃烧室连接；所述控温系统用于加热所述燃烧室，和/或，所述控温系统用于对所述燃烧室进行保温。

2.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述控温系统包括：

加热装置，所述加热装置与所述燃烧室连接，所述加热装置用于加热所述燃烧室。

3.根据权利要求2所述的发动机，其特征在于，所述机体包括缸套，所述缸套设置在所述气缸内，所述缸套的外壁与所述气缸的内壁贴合，所述活塞位于所述缸套内；所述加热装置设于所述气缸内壁和所述缸套外壁之间。

4.根据权利要求2所述的发动机，其特征在于，所述加热装置包括金属网，所述金属网覆盖所述燃烧室。

5.根据权利要求2所述的发动机，其特征在于，所述加热装置包括多个加热棒，多个加热棒嵌设在所述气缸内；多个所述加热棒围绕所述燃烧室均匀布置。

6.根据权利要求2所述的发动机，其特征在于，所述加热装置伸入所述燃烧室内。

7.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述控温系统包括：

保温装置，所述保温装置与所述燃烧室连接，所述保温装置用于对所述燃烧室进行保温。

8.根据权利要求7所述的发动机，其特征在于，所述保温装置包括：

绝热涂层，所述绝热涂层设于所述气缸内壁上，或，所述绝热涂层设于所述气缸外侧并环绕所述气缸设置，或，所述绝热涂层设于所述活塞的端部上。

9.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述机体的材质为铸铁或者铝合金。

10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-9中的任意一项所述的发动机。

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