CN106884731B - 水冷式预燃点火系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水冷式预燃点火系统，具有这样的特征，包括：内燃机循环管路、循环水泵以及水冷式预燃装置，其中，水冷式预燃装置包括：预燃室部件、火焰喷嘴以及预燃室水套。预燃室部件和气缸盖之间的通孔作为进水通道，该进水通道经由内燃机循环管路引入冷却水到喷嘴冷却水道中，该冷却水在喷嘴冷却水道中流动进行换热后流出。本发明的水冷式预燃点火系统不仅能够对预燃室壳体和火焰喷嘴进行冷却、散热，而且无需另外添加设备就能够实现冷却水循环利用，节约了资金。

Description

水冷式预燃点火系统

技术领域

本发明涉及内燃机的预燃领域，具体涉及一种水冷式预燃点火系统。

背景技术

大排量燃气内燃机一般采用预燃室点火技术，在给预燃室输送少量的燃料气后，预燃室壳体内的火花塞产生电火花点燃燃料气和空气的混合物产生火焰并通过喷嘴喷出，喷出的火焰在燃烧室中引燃大量的燃料气体混合物，进而燃烧做功。

现有技术中，内燃机的气缸盖与预燃室壳体紧密贴合，形成一个整体厚度较大的结构，预燃室壳体与外界几乎隔绝，散热效果极差，并使得预燃室在一段时间的工作后，预燃室壳体的温度高达几百度。

预燃室壳体的高温会出现很多问题，一方面，过高的温度有可能达到燃料气体混合物的燃点，这样会使得燃料气体混合物在与壳体接触时就会立即燃烧，而不受到火花塞点火的控制，也就是说，高温的预燃室壳体会使得燃气内燃机内部一直燃烧，而不能由火花塞点火来正常地控制并燃烧做功，即不能正常的工作了。另一方面，过高的温度，会使得预燃室喷嘴因过热而融化损坏或是喷孔的方向发生偏移，而导致内燃机不能正常工作；并且火花塞的使用寿命也会大大缩短。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种不仅能够对预燃室壳体和喷嘴进行冷却、散热，而且无需另外添加设备就能够实现冷却水循环利用的水冷式预燃点火系统。

本发明提供了一种水冷式预燃点火系统，固定设置在内燃机上，其特征在于，包括：内燃机循环管路，具有进水端和出水端，用于输送冷却水；循环水泵，设置在内燃机循环管路上，用于泵送冷却水；以及水冷式预燃装置，固定设置在内燃机的气缸盖的内腔中，分别与内燃机循环管路上的进水端和出水端连接，其中，水冷式预燃装置包括：预燃室部件，固定设置在内腔中，和气缸盖的内腔之间设置有通孔，包括竖直嵌入在内腔中的预燃室壳体和安装在预燃室壳体内的火花塞，预燃室壳体包括自上而下依次设置的预燃室上座和预燃室腔壳体；火焰喷嘴，可拆卸地安装在预燃室腔壳体上，包括具有空腔的圆柱筒体，该圆柱筒体上设置有多条贯通的火焰通道和与多条火焰通道相错开设置的若干条喷嘴冷却水道；预燃室水套，套在预燃室壳体上，其内壁与预燃室腔壳体具有环形的间隙，该间隙作为第一冷却水道与喷嘴冷却水道连通。预燃室部件和气缸盖之间的通孔作为进水通道，该进水通道经由内燃机循环管路引入冷却水到喷嘴冷却水道中，该冷却水在喷嘴冷却水道中流动进行换热后流出。

在本发明提供的水冷式预燃点火系统中，还可以具有这样的特征：其中，循环水泵为高温离心泵或高温磁力泵。

在本发明提供的水冷式预燃点火装置中，还可以具有这样的特征：其中，内燃机循环管路由铜管、橡胶管以及不锈钢管中的任意一种连接而成。

在本发明提供的水冷式预燃点火系统中，还可以具有这样的特征：其中，圆柱筒体的周壁上具有六个喷孔，这六个喷孔均匀地排布在同一高度的圆柱筒体的周壁上，喷孔作为火焰通道。

在本发明提供的水冷式预燃点火系统中，还可以具有这样的特征：其中，火焰喷嘴还包括安装套，该安装套的外径大于圆柱筒体的外径，安装套的上端的外壁设置有环形槽，该环形槽用于安装密封套和预燃室水套密封。

在本发明提供的水冷式预燃点火系统中，还可以具有这样的特征：其中，安装套的上端与预燃室腔壳体的下部套接，用于密封。

在本发明提供的水冷式预燃点火系统中，还可以具有这样的特征：其中，预燃室上座内竖直地设置有多个贯穿孔，多个贯穿孔作为第二冷却水道和第一冷却水道相连通。

在本发明提供的水冷式预燃点火系统中，还可以具有这样的特征：其中，贯穿孔有六个，六个贯穿孔呈圆周均匀排布在预燃室上座内。

在本发明提供的水冷式预燃点火系统中，还可以具有这样的特征：其中，水冷式预燃装置还包括预燃室压块组件，该预燃室压块组件设置在气缸盖上，用于固定预燃室部件，其上设置有与第二冷却水道连通的环形出水槽，该环形出水槽用于换热后的冷却水流出。

在本发明提供的水冷式预燃点火系统中，还可以具有这样的特征：其中，预燃室腔壳体的外壁固定设置有散热翅片，该散热翅片用于增强传热。

发明的作用与效果

根据本发明所涉及的水冷式预燃点火系统，因为该点火系统具有内燃机循环管路、火焰喷嘴以及预燃室水套，冷却水能够先从内燃机循环管路的出水端进入进水通道，再从进水通道进入喷嘴冷却水道与火焰喷嘴进行换热后流入第一冷却水道，接着从第一冷却水道流入第二冷却水道，冷却水在第一冷却水道和第二冷却水道中环绕预燃室壳体流动与预燃室壳体进行换热后流出，换热后的水通过环形出水槽流入内燃机循环管路中。所以，本发明的水冷式预燃点火系统不仅能够对预燃室壳体和火焰喷嘴进行冷却、散热，而且无需另外添加设备就能够实现冷却水循环利用，节约了资金。

附图说明

图1是本发明的实施例中水冷式预燃点火系统的结构示意图；

图2是图1中C-C方向的剖视图；以及

图3是本发明的实施例中火焰喷嘴的结构示意图，其中，图3a为火焰喷嘴的正视图，图3b为图3a的俯视图，图3c为图3b中D-D方向的剖视图，图3d为图3b中E-E方向的剖视图，图3e为图3a中F-F方向的剖视图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明的水冷式预燃点火系统作具体阐述。

图1是本发明的实施例中水冷式预燃点火系统的结构示意图。

如图1所示，水冷式预燃点火系统100设置在燃气内燃机中，它包括水冷式预燃装置10、连接管20、内燃机循环管路30以及循环水泵40。

水冷式预燃装置10竖直地嵌入在内燃机的气缸盖200的内腔中，它包括预燃室部件11、火焰喷嘴12、预燃室水套13以及预燃室压块组件14。

预燃室部件11包括预燃室壳体15和火花塞16。

预燃室壳体15呈圆筒形，它竖直地嵌入在气缸盖200的内腔中，如图1所示，预燃室壳体15包括自上而下依次连接的预燃室上座151和预燃室腔壳体152。在本实施例中，预燃室壳体15的高度为232mm。

图2是图1中C-C方向的剖视放大图。

如图1、2所示，预燃室上座151的内部具有圆柱形的空腔，该空腔用来容纳火花塞16，预燃室上座151的侧壁上竖直地设置有六个内径为1～10mm的圆形的贯穿孔151a，这六个贯穿孔151a作为第二冷却水道，六个贯穿孔151a呈圆周均匀的排布在预燃室上座151的侧壁上，此外，预燃室上座151下部的外壁上设置有凹槽，凹槽上套设有密封套17与预燃室腔壳体152的内壁密封，本实施例中，第二冷却水道的内径为4mm。

预燃室腔壳体152呈倒锥形，它的内部也具有倒锥形的空腔，预燃室腔壳体152的内部与预燃室上座151的内部通过连通孔152a连通，此外，预燃室腔壳体152的外壁焊接有螺旋形的散热翅片(图中未显示)。在本实施例中，预燃室腔壳体152的外径为62mm。

火花塞16与连通孔152a相配合，它的下端通过螺纹固定在连通孔152a上，上端伸入到预燃室上座151内的圆柱形空腔中。

图3是本发明的实施例中火焰喷嘴的结构示意图，其中，图3a为火焰喷嘴的正视图，图3b为图3a的俯视图，图3c为图3b中D-D方向的剖视图，图3d为图3b中E-E方向的剖视图，图3e为图3a中F-F方向的剖视图。

如图3a-3e所示，火焰喷嘴12与预燃室腔壳体152的下部连接，它包括安装套121和圆柱筒体122。

安装套121上端的外壁具有环形槽，环形槽上设置有密封套17与预燃室水套13的内壁密封，安装套121的上端与预燃室腔壳体152套接在一起，用来密封连接安装套121与预燃室腔壳体152。在本实施例中，安装套121的外径为65mm。

圆柱筒体122的上端与安装套121的下端连接，它的周壁上设置有宽度为1～8mm的六个喷孔，这六个喷孔在圆柱筒体122的同一高度上均匀地排布，这六个喷孔作为六个火焰通道123，圆柱筒体内的火焰从火焰通道123中喷出，圆柱筒体122上还设置有和六条贯通的火焰通道123相互错开设置若干条喷嘴冷却水道124，在本实施例中，喷嘴冷却水道124均具有六条，圆柱筒体122的外径35mm，圆柱筒体122与安装套121是一体成型的，火焰通道123的宽度为5mm。

预燃室水套13套在预燃室壳体11上，它的外壁与气缸盖200的内壁之间设置有可以插拔的插槽块18，插槽块18上具有宽度为2～10mm的方形的通孔(未标出)，该通孔作为进水通道，内燃机循环管路30中的冷却水从进水通道进入，在本实施例中，进水通道的宽度为4mm。

预燃室水套13的内壁与预燃室腔壳体152的外壁具有宽度为2～10mm的环形的间隙，该间隙作为第一冷却水道，第一冷却水道和喷嘴冷却水道124连通,并且第一冷却水道还与第二冷却水道连通，第一冷却水道与第二冷却水道连通处具有呈90度的弯折段。此外，预燃室水套13的高度为202mm，在本实施例中，第一冷却水道的宽度为2mm。

预燃室水套13的外壁上有第一环形凹槽，第一环形凹槽上套设有密封套17与气缸盖200的内壁密封，预燃室上座151的外壁上设置有第二环形凹槽，该第二环形凹槽上套设有密封套17与预燃室水套13的内壁密封。

预燃室水套13的下部具有八个凸块(图中未显示)，该八个凸块用来让预燃室水套13竖直嵌入在气缸盖200上。

预燃室压块组件14通过螺钉固定在气缸盖200上，它用来固定预燃室部件11，如图2所示，预燃室压块组件14上设置有环形出水槽141，环形出水槽141与第二冷却水道连通，换热后的冷却水从第二冷却水道流入环形出水槽141中，再从环形出水槽141流入到的内燃机循环管路30中。

连接管20的下端通过螺母固定在环形出水槽141上，并与环形出水槽141相连通，连接管20的上端汇集到内燃机循环管路30的进水端中。在本实施例中，连接管20有六个，六个连接管20汇集到内燃机循环管路30的进水端。

内燃机循环管路30用来输送换热后的水，换热后的水在内燃机循环管路30中并通过外部的冷风机进行冷却，冷却后的水再返回至进水通道、第一冷却通道以及第二冷却通道中，从而对预燃室壳体151再进行冷却，实现水的循环利用，内燃机循环管路30具有进水端和出水端，进水端与六个连接管20连通，出水端与进水通道连通，在本实施例中，内燃机循环管路30由不锈钢管连接而成，此外，还可以采用铜管或橡胶管。

循环水泵40安装在内燃机循环管路30上，它用来对冷却水进行加压并泵送冷却水，使得冷却水通过内燃机循环管路30进入到进水通道中。在本实施例中，循环水泵40采用高温磁力泵，此外，还可以采用高温离心泵。

本实施例的水冷式预燃点火系统100的工作原理为：

图1中短箭头表示冷却水水流方向，高温磁力泵将冷却水进行加压后，冷却水通过内燃机循环管路30的出水端进入进水通道，并从进水通道进入到喷嘴冷却水道124，在喷嘴冷却水道124中与火焰喷嘴12进行换热后流入第一冷却水道，接着从第一冷却水道流入第二冷却水道，冷却水在第一冷却水道和第二冷却水道中环绕预燃室壳体15流动与预燃室壳体15进行换热后流出，从而分别对火焰喷嘴12和预燃室壳体15进行降温、散热，传热后的水再从第二冷却水道进入环形出水槽141中，并通过六根连接管20进入到机组循环管路30的进水端，高温磁力泵再进行加压泵送，从而实现了水的循环利用。

实施例的作用与效果

根据本实施例所涉及的水冷式预燃点火系统，因为该点火系统具有内燃机循环管路、火焰喷嘴以及预燃室水套，冷却水能够先从内燃机循环管路的出水端进入进水通道，再从进水通道进入喷嘴冷却水道与火焰喷嘴进行换热后流入第一冷却水道，接着从第一冷却水道流入第二冷却水道，冷却水在第一冷却水道和第二冷却水道中环绕预燃室壳体流动与预燃室壳体进行换热后流出，换热后的水通过环形出水槽流入内燃机循环管路中。所以，本实施例的水冷式预燃点火系统不仅能够对预燃室壳体和火焰喷嘴进行冷却、散热，而且无需另外添加设备就能够实现冷却水循环利用，节约了资金。

在本实施例中，由于具有预燃室水套，预燃室水套内壁与预燃室壳体之间具有第一冷却水道，从喷嘴冷却水道流出的水能够进入第一冷却水道，再从第一进水通道进入第二进水通道，冷却水能够从底部流入后直接从顶部流出，避免了流动死角，增加了流动性，使得其能够对预燃室壳体进行有效降温、散热，且散热效率高。

在本实施例中，由于预燃室腔壳体的外壁设置有散热翅片，一方面，使得接触的面积增大，从而使得预燃室腔壳体上的高温热量能够更快地传到第一冷却水道中的冷却水中；另一方面，散热翅片能加强水的流动，产生更强烈的乱流，传热系数更大，散热效果也更好。由于这样的设置能够使得预燃室壳体更好地散热，防止内燃机被烧坏。

在本实施例中，由于预燃室水套的外壁设有第一环形凹槽，第一环形凹槽上设有密封套与气缸盖密封，使得预燃室水套能够完整地与气缸盖密封贴合，防止冷却水渗漏到气缸盖中，防止气缸盖、预燃室水套受到腐蚀，增加预燃室水套的使用寿命。

在本实施例中，由于在气缸盖内壁与预燃室水套之间设置有可以插拔的插槽块，当从内燃机循环管路长时间引入冷却水时，冷却水中的水垢会存留在插槽块的通孔中，冷却效果很可能会受影响，此时，可以拔出插槽块并对其进行清洗，使得冷却水能够顺畅的从进水通道进入，冷却效率变高。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种水冷式预燃点火系统，固定设置在内燃机上，其特征在于，包括：

内燃机循环管路，具有进水端和出水端，用于输送冷却水；

循环水泵，设置在所述内燃机循环管路上，用于泵送冷却水；以及

水冷式预燃装置，固定设置在所述内燃机的气缸盖的内腔中，分别与所述内燃机循环管路上的进水端和出水端连接，

其中，所述水冷式预燃装置包括：

预燃室部件，固定设置在所述内腔中，和所述气缸盖的内腔之间设置有通孔，包括竖直嵌入在所述内腔中的预燃室壳体和安装在所述预燃室壳体内的火花塞，所述预燃室壳体包括自上而下依次设置的预燃室上座和预燃室腔壳体；

火焰喷嘴，可拆卸地安装在所述预燃室腔壳体上，包括具有空腔的圆柱筒体，该圆柱筒体上设置有多条贯通的火焰通道和与多条所述火焰通道相错开设置的若干条喷嘴冷却水道；

预燃室水套，套在所述预燃室壳体上，其内壁与所述预燃室腔壳体具有环形的间隙，该间隙作为第一冷却水道与所述喷嘴冷却水道连通，

所述预燃室部件和所述气缸盖之间的通孔作为进水通道，该进水通道经由所述内燃机循环管路引入冷却水到所述喷嘴冷却水道中，该冷却水在所述喷嘴冷却水道中流动进行换热后流出。

2.根据权利要求1所述的水冷式预燃点火系统，其特征在于：

其中，所述循环水泵为高温离心泵或高温磁力泵。

3.根据权利要求1所述的水冷式预燃点火系统，其特征在于：

其中，所述内燃机循环管路由铜管、橡胶管以及不锈钢管中的任意一种连接而成。

4.根据权利要求1所述的水冷式预燃点火系统，其特征在于：

其中，所述圆柱筒体的周壁上具有六个喷孔，这六个喷孔均匀地排布在同一高度的所述圆柱筒体的周壁上，所述喷孔作为所述火焰通道。

5.根据权利要求1所述的水冷式预燃点火系统，其特征在于：

其中，所述火焰喷嘴还包括安装套，该安装套的外径大于所述圆柱筒体的外径，

所述安装套的上端的外壁设置有环形槽，该环形槽用于安装密封套和所述预燃室水套密封。

6.根据权利要求5所述的水冷式预燃点火系统，其特征在于：

其中，所述安装套的上端与所述预燃室腔壳体的下部套接，用于密封。

7.根据权利要求1所述的水冷式预燃点火系统，其特征在于：

其中，所述预燃室上座内竖直地设置有多个贯穿孔，多个所述贯穿孔作为第二冷却水道和所述第一冷却水道相连通。

8.根据权利要求7所述的水冷式预燃点火系统，其特征在于：

其中，所述贯穿孔有六个，六个所述贯穿孔呈圆周均匀排布在所述预燃室上座内。

9.根据权利要求7所述的水冷式预燃点火系统，其特征在于：

其中，所述水冷式预燃装置还包括预燃室压块组件，该预燃室压块组件设置在所述气缸盖上，用于固定所述预燃室部件，其上设置有与所述第二冷却水道连通的环形出水槽，该环形出水槽用于换热后的冷却水流出。

10.根据权利要求1所述的水冷式预燃点火系统，其特征在于：

其中，所述预燃室腔壳体的外壁固定设置有散热翅片，该散热翅片用于增强传热。