本實用新型涉及內(nèi)燃機(jī)的燃燒室，特別是燃燒室的隔熱膜。

背景技術(shù)：

通常，內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中，為了防止燃燒中的氣體所產(chǎn)生的熱量通過燃燒室壁而泄漏到外部，在燃燒室的內(nèi)壁面上形成有隔熱膜。作為隔熱膜，一般采用熱傳導(dǎo)率比燃燒室壁的基材低、且內(nèi)部形成有大量氣泡的絕熱材料。

近年來，為了進(jìn)一步提高發(fā)動機(jī)的熱效率，要求燃燒室壁面溫度跟蹤燃燒室氣體溫度。其理由是，燃燒室中，燃燒室氣體向燃燒室壁面?zhèn)鬟f的熱量＝熱傳導(dǎo)率×(燃燒室氣體溫度－燃燒室壁面溫度)。

因此，燃燒室氣體的熱損失不僅取決于熱傳導(dǎo)率，還取決于燃燒室氣體溫度與燃燒室壁面溫度之間的溫度差。即，為了減小熱損失，不僅要使燃燒室壁的熱傳導(dǎo)率低，而且還要減小燃燒室氣體溫度與燃燒室壁面溫度之間的溫度差。

此外，如果燃燒室壁面溫度在燃燒沖程中上升之后下降幅度較小，以至于到進(jìn)氣沖程后溫度還較高的話，進(jìn)氣氣體會被加熱而引起進(jìn)氣效率降低、NOx排放量增加等問題。因此，作為燃燒室壁，具有足夠低的熱傳導(dǎo)率以確保高絕熱性能的同時，還希望熱容量足夠低，以實現(xiàn)溫度跟蹤性能。

然而，現(xiàn)有的絕熱材料較難同時實現(xiàn)低熱傳導(dǎo)率和低熱容量。例如，如圖4中的現(xiàn)有技術(shù)例所示那樣，通常，燃燒室氣體溫度在燃燒沖程中因點火燃燒而從穩(wěn)態(tài)溫度急劇上升到最大溫度后大幅下降，到排氣沖程后期則急劇下降到與冷卻水溫度相同，并在其后的進(jìn)氣沖程中一直保持低溫狀態(tài)，進(jìn)入壓縮沖程后溫度大幅上升到穩(wěn)態(tài)溫度，顯示出較大的起伏特性。

對此，燃燒室壁面溫度在燃燒沖程中從穩(wěn)態(tài)溫度小幅度上升到最大溫度之后緩慢下降，直至其后的排氣沖程、進(jìn)氣沖程、及壓縮沖程下降幅度仍非常小，一直高于穩(wěn)態(tài)溫度，顯示出起伏較小的特性，完全沒有跟蹤燃燒室氣體溫度。因而，在燃燒沖程中，熱損失較大；在進(jìn)氣沖程中，進(jìn)氣氣體被加熱，容易因溫度上升而引起異常燃燒的情況發(fā)生。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述技術(shù)問題，本實用新型的目的在于，提供一種既能確保高絕熱性能又能提高溫度跟蹤性能的燃燒室的隔熱膜結(jié)構(gòu)。

作為解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案，本實用新型提供一種燃燒室的隔熱膜結(jié)構(gòu)。該燃燒室的隔熱膜結(jié)構(gòu)的特征在于：包括由設(shè)置在燃燒室內(nèi)壁的表面、用于隔熱的絕熱層；及形成在所述絕熱層的表面、用于進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)的調(diào)溫層構(gòu)成的隔熱膜，所述調(diào)溫層的厚度小于所述絕熱層的厚度，所述絕熱層具有0.11μm～1μm的厚度；所述調(diào)溫層具有0.001μm～0.1μm的厚度?；谠摻Y(jié)構(gòu)，由于絕熱層具有足夠的厚度，所以能夠確保燃燒室內(nèi)的熱量難以泄漏到燃燒室外，由于調(diào)溫層的厚度足夠薄，所以能夠進(jìn)一步降低熱容量，改善溫度跟蹤性能。

另外，在上述本實用新型的燃燒室的隔熱膜結(jié)構(gòu)中，較佳為，所述絕熱層采用氣孔全部存在于其內(nèi)部的閉氣孔結(jié)構(gòu)的陶瓷材料，所述調(diào)溫層為由碳或金屬形成的膜?；谠摻Y(jié)構(gòu)，能夠防止氣體侵入的同時，還能在絕熱層的表面平滑地形成調(diào)溫層的膜。

附圖說明

圖1是表示采用了本實用新型的內(nèi)燃機(jī)的主要結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是表示本實用新型的實施方式的隔熱膜結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖3是表示圖2中的隔熱膜的溫度跟蹤特性的曲線圖。

圖4是表示現(xiàn)有技術(shù)的絕熱層的溫度跟蹤特性的一例的曲線圖。

具體實施方式

以下，參照附圖對本實用新型的實施方式進(jìn)行說明。

本實施方式中，對將本實用新型的結(jié)構(gòu)應(yīng)用于四沖程內(nèi)燃機(jī)的燃燒室的例子進(jìn)行說明。

圖1示出本實施方式所涉及的內(nèi)燃機(jī)1的主要結(jié)構(gòu)，如圖1所示，內(nèi)燃機(jī)1具備氣缸體9及配置在該氣缸體9上方的氣缸蓋10。氣缸蓋10中，進(jìn)氣側(cè)設(shè)有進(jìn)氣道11；排氣側(cè)設(shè)有排氣道12，進(jìn)氣道11與排氣道12之間設(shè)置有火花塞13，進(jìn)氣道11內(nèi)設(shè)置有進(jìn)氣閥14；排氣道12內(nèi)設(shè)置有排氣閥15。氣缸體9中配置有在該氣缸體9內(nèi)進(jìn)行往復(fù)運動的活塞17。由氣缸蓋10的底面、氣缸體9的側(cè)壁面、及活塞17的頂面包圍的空間構(gòu)成燃燒室18。

內(nèi)燃機(jī)1重復(fù)進(jìn)行將混合氣體導(dǎo)入燃燒室18內(nèi)的進(jìn)氣沖程、將混合氣體壓縮的壓縮沖程、使混合氣體燃燒的燃燒沖程、及將燃燒室氣體排出的排氣沖程這四個動作，從而使活塞17進(jìn)行往復(fù)運動。如圖4所示，在燃燒沖程中，利用火花塞13點火使混合氣體燃燒膨脹，而將活塞17壓到下止點，燃燒室18內(nèi)的氣體(以下稱為“燃燒室氣體”)的溫度從穩(wěn)態(tài)溫度急劇上升到最大溫度后大幅下降；在排氣沖程中，活塞17向上方運動而將燃燒室氣體壓到燃燒室18的外部，因而，燃燒室氣體溫度朝著穩(wěn)態(tài)溫度下降；在進(jìn)氣沖程及壓縮沖程度中，由于外部的空氣被導(dǎo)入到燃燒室18內(nèi)，所以，燃燒室氣體溫度降低到低于燃燒室18的穩(wěn)態(tài)溫度。

作為燃燒室壁，希望在能夠確保絕熱性能的同時，還具有溫度跟蹤性能。因此，本實施方式中，如圖1所示，在構(gòu)成燃燒室壁的氣缸蓋10的底面、氣缸體9的側(cè)壁面、活塞17的頂面、進(jìn)氣閥14的底面及排氣閥15的底面的表面分別形成有隔熱膜19。

圖2是將隔熱膜19的截面放大表示的示意圖。如圖2所示，隔熱膜19由絕熱層19a和調(diào)溫層19b構(gòu)成。絕熱層19a形成在燃燒室18的內(nèi)壁的表面(燃燒室壁的表面)，調(diào)溫層19b形成在絕熱層19a的表面。

絕熱層19a是為了不讓燃燒沖程中燃燒室氣體產(chǎn)生的熱量經(jīng)由燃燒室18的壁而泄漏到外部而設(shè)置的，由具有高絕熱性能的熱傳導(dǎo)率低的材 料構(gòu)成。在絕熱層19a的表面形成的直接與燃燒室氣體接觸的調(diào)溫層19b是為了調(diào)節(jié)燃燒室壁面溫度以跟蹤燃燒室氣體溫度而設(shè)置的，由溫度響應(yīng)靈敏的熱容量低的材料構(gòu)成。

具體而言，隔熱膜19被構(gòu)成為，絕熱層19a的熱傳導(dǎo)率比調(diào)溫層19b的熱傳導(dǎo)率低，調(diào)溫層19b的熱容量比絕熱層19a的熱容量低。較佳為，絕熱層19a采用熱傳導(dǎo)率在1w/mk以下；熱容量在11kJ/K以上的材料；調(diào)溫層19b采用熱傳導(dǎo)率在1.1w/mk以上，熱容量在10kJ/K以下的材料。

另外，為了使熱量難以傳遞到燃燒室18的壁外，需要確保絕熱層19a有一定的厚度，同時，為了降低熱容量來跟蹤燃燒室氣體溫度，需要使調(diào)溫層19b的厚度較薄。因此，本實施方式中，調(diào)溫層19b的厚度小于絕熱層19a的厚度。較佳為，絕熱層19a的厚度為0.11μm～1μm；調(diào)溫層19b的厚度為0.001μm～0.1μm。

作為構(gòu)成絕熱層19a的材料，例如，可以采用氧化鋯、氧化鋁、氮化硅、二氧化鈦、二氧化硅、氮化鋁、氮化硼、鐵素體等的陶瓷材料構(gòu)成的多孔質(zhì)材料。而且，較佳為，絕熱層19a采用氣孔全部存在于其內(nèi)部的閉氣孔結(jié)構(gòu)。這樣，能夠防止氣體侵入的同時，易于在絕熱層19a的表面平滑地形成調(diào)溫層19b的膜。

調(diào)溫層19b例如是通過用濺射、蒸鍍、熱噴涂等方法將熔點高的碳、金屬在絕熱層19a的表面形成薄膜而構(gòu)成的。

如此，通過用具有不同熱傳導(dǎo)率和熱容量的絕熱層19a與調(diào)溫層19b組合而構(gòu)成隔熱膜19，能夠在確保絕熱性能的同時，提高對燃燒室氣體的溫度跟蹤性能。圖3是表示燃燒室18中的燃燒室氣體和燃燒室壁表面(隔熱膜19表面)的溫度特性的曲線的一例。圖3中分別示出，從燃燒沖程到排氣沖程為止(曲軸角：0°～360°)的期間，燃燒室氣體溫度GT、在燃燒室18的內(nèi)壁上只形成有絕熱層19a的情況下的燃燒室壁面溫度DT、在燃燒室18的內(nèi)壁上形成有隔熱膜19的情況下的燃燒室壁面溫度ST。

如圖3所示，在燃燒沖程(曲軸角：0°～180°)中，點火燃燒 后，燃燒室氣體溫度GT從穩(wěn)態(tài)溫度急劇上升到最大溫度GTm后大幅下降；在燃燒室內(nèi)壁上只形成有絕熱層19a的情況下的燃燒室壁面溫度DT從穩(wěn)態(tài)溫度小幅度地上升到最大溫度DTm后緩慢地下降，與燃燒室氣體溫度GT之差，即(GT-DT)及(GTm-DTm)較大；在燃燒室內(nèi)壁上形成有隔熱膜19的情況下的燃燒室壁面溫度ST從穩(wěn)態(tài)溫度急劇上升到最大溫度STm后大幅下降，與燃燒室氣體溫度GT相比，溫差(GT-ST)較小，尤其是兩者的最大溫度之差(GTm-STm)基本為0。可見，在燃燒沖程中，設(shè)置有隔熱膜19的情況下，燃燒室壁面溫度ST相對燃燒室氣體溫度GT，溫度跟蹤性能得到顯著改善。

另外，在排氣沖程(曲軸角：180°～360°)中，燃燒室氣體溫度GT降低到穩(wěn)態(tài)溫度以下，而只設(shè)置有絕熱層19a的情況下的燃燒室壁面溫度DT的下降幅度很小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于燃燒室氣體溫度GT，相比之下，設(shè)置有隔熱膜19的情況下的燃燒室壁面溫度ST大幅下降到低于穩(wěn)態(tài)溫度?？梢?，在排氣沖程中，設(shè)置有隔熱膜19的情況下，由于燃燒室壁面溫度較低，所以能夠防止因氣體被加熱而引起異常燃燒的情況發(fā)生。

本實施方式中，對在燃燒室18的整個內(nèi)壁(氣缸蓋10的底面、氣缸體9的側(cè)壁面、活塞17的頂面、進(jìn)氣閥14的底面、及排氣閥15的底面)的表面設(shè)置有隔熱膜19的例子進(jìn)行了說明，但不局限于此，也可以只在燃燒室18的一部分內(nèi)壁的表面設(shè)置隔熱膜19。

本實施方式中，以對四沖程內(nèi)燃機(jī)的燃燒室18設(shè)置隔熱膜19的情況為例進(jìn)行了說明，但不局限于此，本實用新型適用于各種各樣的發(fā)動機(jī)的燃燒室。