CN106930819B - 水套空冷式预燃装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种水套空冷式预燃装置，具有这样的特征，包括：预燃室腔壳体；预燃室上座；火花塞连接棒，该火花塞连接棒与预燃室上座的内壁之间具有第一环形间隙，该第一环形间隙作为空气进气通道；以及预燃室水套，其外壁与气缸盖的内壁之间设置有第一通孔，该第一通孔作为进水通道，其中，预燃室水套的内壁与预燃室腔壳体的外壁具有第二环形间隙，预燃室上座的壁内设置有至少一个第二通孔，预燃室上座的壁内还设置有多个第三通孔，该第三通孔作为第二冷却水道。本发明的水套空冷式预燃装置能够对火花塞连接棒、火花塞、预燃室上座、预燃室腔壳体以及喷嘴降温、散热，且散热效率高。
Description
技术领域
本发明涉及内燃机，具体涉及一种内燃机的预燃装置。
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，同时火花塞的温度也非常高。
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。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。
另外，火花塞的高温也会使得点火不安全，轻则发生蹿火现象，更严重话，可能会因热变形而发生炸裂，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，目的在于提供一种散热效率高、能够让预燃室壳体、火花塞、预燃室喷嘴进行有效降温、散热的水套空冷式预燃装置。
本发明提供了一种水套空冷式预燃装置，用于为具有内腔的气缸盖的内燃机散热，其特征在于，包括：预燃室腔壳体，嵌入在内腔中，内部具有预燃室腔，下部具有至少一个喷孔；预燃室上座，设置在内腔中，一端与预燃室腔壳体连接，内部具有用于安装火花塞的贯通孔；火花塞连接棒，设置在贯通孔内，一端与火花塞连接，该火花塞连接棒与预燃室上座的内壁之间具有第一环形间隙，该第一环形间隙作为空气进气通道；以及预燃室水套，套在预燃室腔壳体和预燃室上座上，其外壁与气缸盖的内壁之间设置有第一通孔，该第一通孔作为进水通道，其中，预燃室水套的内壁与预燃室腔壳体的外壁具有第二环形间隙，该第二环形间隙作为第一冷却水道和进水通道连通，预燃室上座的壁内设置有至少一个第二通孔，该第二通孔的一端与空气进气通道连通，另一端与预燃室腔连通，预燃室上座的壁内还设置有多个第三通孔，该第三通孔作为第二冷却水道，其一端与第一冷却水道连通，进水通道由外部的内燃机循环管路引入冷却水到第一冷却水道中，该冷却水再从第一冷却水道流入到第二冷却水道后排出，空气进气通道从外部的空气源引入冷却空气到第二通孔中，冷却空气再从第二通孔进入预燃室腔，并通过预燃室腔后从喷孔排出。
在本发明提供的水套空冷式预燃装置中，还可以具有这样的特征：其中，第二通孔具有四个，四个第二通孔内均设置有单向阀，用于使得冷却空气单向进入至预燃室腔中。
在本发明提供的水套空冷式预燃装置中，还可以具有这样的特征，还包括：预燃室压块，与预燃室上座的另一端固定连接，用于固定预燃室上座和预燃室水套，其上设置有与空气进气通道连通的进风孔以及与第二冷却水道连通的出水槽。
在本发明提供的水套空冷式预燃装置中，还可以具有这样的特征：其中，火花塞连接棒的一端设置有圆孔，该圆孔用于容纳火花塞，火花塞连接棒的内壁设置有第一环形凹槽，该第一环形凹槽上套设有O形圈与火花塞密封。
在本发明提供的水套空冷式预燃装置中，还可以具有这样的特征：其中，预燃室上座的上部的外壁具有第二环形凹槽，该第二环形凹槽上套设有O形圈用于与预燃室水套的内壁密封。预燃室上座的下部的外壁具有第三环形凹槽，该第三环形凹槽上套设有O形圈用于与预燃室腔壳体的内壁密封，预燃室水套的上部的外壁具有第四环形凹槽，该第四环形凹槽上套设有O形圈用于与气缸盖的内壁密封。
在本发明提供的水套空冷式预燃装置中，还可以具有这样的特征：其中，预燃室上座的壁内还设置有与外界的燃气进气管连通的两个第四通孔，两个第四通孔作为燃气进气通道与预燃室腔连通。
在本发明提供的水套空冷式预燃装置中，还可以具有这样的特征：其中，第二冷却水道有六个，六个第二冷却水道呈圆周均匀排布在预燃室上座内，空气进气通道具有四个，四个空气进气通道、六个第二冷却水道、两个燃气进气通道相错设置。
在本发明提供的水套空冷式预燃装置中，还可以具有这样的特征：其中，气缸盖的下部的内壁上设置有插槽块，第一通孔设置在插槽块上。
在本发明提供的水套空冷式预燃装置中，还可以具有这样的特征：其中，预燃室腔壳体的内部呈倒锥形，预燃室腔壳体的底部具有呈半球形的喷嘴，该喷嘴上设置有多个喷孔。
在本发明提供的水套空冷式预燃装置中，还可以具有这样的特征：其中，喷孔的个数为6～8个，这6～8个喷孔呈圆周均匀排布在喷嘴上。
发明的作用与效果
根据本发明所涉及的水套空冷式预燃装置，因为该预燃装置具有预燃室腔壳体，预燃室上座、火花塞连接棒以及预燃室水套，预燃室水套与预燃室腔壳体之间具有进水通道，一方面，进水通道能够引入冷却水到第一冷却水道中，冷却水再从第一冷却水道流入到第二冷却水道后排出；另一方面，空气进气通道能够从外部的空气源引入冷却空气到第二通孔中，冷却空气再从第二通孔进入预燃室腔，并通过预燃室腔后从喷孔排出。这两个过程的冷却空气和冷却水与火花塞连接棒、火花塞、预燃室上座、预燃室腔壳体以及喷嘴接触，从而实现了火花塞连接棒、火花塞、预燃室上座、预燃室腔壳体以及喷嘴的降温、散热，且散热效率高，能够防止火花塞因热变形而发生炸裂，并提高火花塞使用寿命。
附图说明
图1是本发明的实施例中水套空冷式预燃装置与气缸盖的总剖面结构图；
图2是图1中B-B方向的剖视放大图；以及
图3是图1中C-C方向的剖视放大图。
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套空冷式预燃装置作具体阐述。
图1是本发明的实施例中水套空冷式预燃装置与气缸盖的总剖面结构图。
如图1所示，水套空冷式预燃装置100与外部的空气源通过进气管路(图中未显示)连接，由进气管路引入冷却空气。水套空冷式预燃装置100同时与外部的内燃机循环管路(图中未显示)连接，通过循环管路引入冷却水，在本实施例中，它竖直地嵌入在内燃机的气缸盖200的内腔中，水套空冷式预燃装置100包括预燃室腔壳体10、预燃室上座20、火花塞连接棒30、预燃室水套40以及预燃室压块50。
预燃室腔壳体10竖直地嵌入在气缸盖200的内腔中，它的内部具有一个预燃室腔11，预燃室腔11呈倒锥形。预燃室腔壳体10的底部具有一个呈半球形的喷嘴12，喷嘴12的周壁上设置有孔径为1～8mm的喷孔13，喷孔13有6～8个，这6～8个喷孔13在喷嘴12的周壁上的同一高度的上均匀地排布，预燃室腔11内点燃的火焰从这6～8个喷孔13中喷出，此外，预燃室腔壳体10的下部的外壁上设置有环形的凸台14，凸台14用来卡住预燃室腔壳体10，从而对预燃室腔壳体10进行定位，在本实施例中，喷孔13的孔径为5mm，喷孔13的个数为6个。
图2是图1中B-B方向的剖视放大图。
图3是图1中C-C方向的剖视放大图。
如图1、2、3所示，预燃室上座20安装在气缸盖200的内腔中，它的下端与预燃室腔壳体10的上端套接固定，预燃室上座20的内部具有贯穿孔，该贯穿孔用来安装火花塞21，火花塞21的下端与预燃室上座20内部螺纹密封。预燃室上座20的内壁与火花塞连接棒30之间具有第一环形间隙，该第一环形间隙作为空气进气通道22。预燃室上座20的壁内设置有至少一个第二通孔23，第二通孔23的上端与空气进气通道22相连通，第二通孔23的下端与预燃室腔11相连通。此外，预燃室上座20的壁内还设置有多个第三通孔24，该第三通孔24作为第二冷却水道。在本实施例中，第二通孔23具有四个，四个第二通孔23呈圆周均匀排布在预燃室上座20的壁内；第三通孔24有六个，六个第三通孔24呈圆周排布在预燃室上座20的壁内。
预燃室上座20的壁内还设置有两个第四通孔25，两个第四通孔25与外界的燃气进气管道(图中未显示)相连通，第四通孔25作为燃气进气通道，两个燃气进气通道、四个空气进气通道22以及六个第二冷却水道相错设置。预燃室上座20的上部的外壁上设置有第二环形凹槽，该第二环形凹槽上套设有O形圈26，使得预燃室上座20的上部的外壁与预燃室水套40的内壁密封；预燃室上座20的下部的外壁上具有第三环形凹槽，该第三环形凹槽上套设有O形圈26，使得预燃室上座20的下部的外壁与预燃室腔壳体10的内部密封。此外，四个第二通孔23内均设置有单向阀27，使得空气从第二通孔23内单向进入至预燃室腔11中。
火花塞连接棒30设置在贯穿孔中，它的下端与火花塞21的上端套接，上端从预燃室压块40中伸出，火花塞连接棒30的下端设置有圆孔，此圆孔用来容纳火花塞21，火花塞21的内壁设置有第一环形凹槽，第一环形凹槽上设置有O形圈26，使得火花塞连接棒30与火花塞21密封连接，火花塞21的上端还具有一根穿过火花塞连接棒30且与外界高压点火线圈相连的火花塞连接线28，高压点火线圈由内燃机的点火模块(图中未画出)控制点火。在本实施例中，火花塞连接棒30采用聚四氟乙烯制成。
预燃室水套40套在预燃室腔壳体10和预燃室上座20上，它的外壁和气缸盖的内壁之间设置有可以插拔的插槽块41，插槽块41上具有宽度为2～10mm的方形的第一通孔(图中未画出)，该第一通孔作为进水通道，内燃机循环管路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40的内壁和预燃室腔壳体10的外壁之间具有第二环形间隙，该第二环形间隙作为第一冷却水道42，第一冷却水道42的下端和进水通道连通，上端与第二冷却水道连通。预燃室水套40的上部的外壁设置有第四环形凹槽，该凹槽上套设有O形圈26，用来和气缸盖200的内壁密封。
预燃室压块50和预燃室上座20的上端通过螺钉固定，它用来固定预燃室上座20，预燃室压块40内横向设置有进风孔51，进风孔51的右端与空气进气通道22连通，进风孔51的左端与进气管路连通。预燃室压块50上还设置有环形出水槽52，环形出水槽52和第二冷却水道连通，换热后的冷却水从第二冷却水道流到环形出水槽52中，再由环形出水槽52流入至内燃机循环管路中。
本实施例的水套空冷式预燃装置100的工作原理为：
本实施的水套空冷式预燃装置100分别采用冷却水和冷却空气对火花塞连接棒30、火花塞21、预燃室上座20、预燃室腔壳体10以及喷嘴12进行降温、散热。
图1中较大的短箭头表示冷却水流方向，从外部的内燃机循环管路流入的冷却水经过进水通道流入到第一冷却水道42中，再由第一冷却水道42流入到第二冷却水道，再从第二冷却水道流到环形出水槽52中，最后进入到内燃机循环管路，这一过程，冷却水同时对预燃室上座20、预燃室腔壳体10以及喷嘴12接触换热，从而对预燃室上座20、预燃室腔壳体10以及喷嘴12降温、散热。
图1中较小的短箭头表示冷却空气流动方向，从外界空气源吸入的冷却空气经过空气进气管路流入到进风孔51中，接着由进风孔51进入到空气进气通道22中，然后，冷却空气从空气进气通道22进入到四个第二通孔23中，再经过单向阀27的控制，进入到预燃室腔11中，在预燃室腔11中与从燃气进气通道通入的燃料气混合进行点火，这一过程中，冷却空气实现了对火花塞连接棒30、火花塞21、预燃室上座20、预燃室腔壳体10以及喷嘴12的降温、散热。
以上两个过程可同时进行，也可分开进行，即冷却水和冷却空气间隔通入。
实施例的作用与效果
根据本实施例所涉及的水套空冷式预燃装置，因为该预燃装置具有预燃室腔壳体，预燃室上座、火花塞连接棒以及预燃室水套，预燃室水套与预燃室腔壳体之间具有进水通道，一方面，进水通道能够引入冷却水到第一冷却水道中，冷却水再从第一冷却水道流入到第二冷却水道后排出；另一方面，空气进气通道能够从外部的空气源引入冷却空气到第二通孔中，冷却空气再从第二通孔进入预燃室腔，并通过预燃室腔后从喷孔排出。这两个过程的冷却空气和冷却水均与火花塞连接棒、火花塞、预燃室上座、预燃室腔壳体以及喷嘴接触，从而实现了火花塞连接棒、火花塞、预燃室上座、预燃室腔壳体以及喷嘴的降温、散热，且散热效率高，能够防止火花塞因热变形而发生炸裂，并提高火花塞使用寿命。
此外，在本实施例中，由于在四个第二通孔中均设置有单向阀，冷却空气只能从第二通孔进入预燃室腔中，而不能逆向运动，这样能够保证预燃室腔内的燃气安全混合，预燃室爆炸产生的火焰不能回火流入预燃室上座及其管路，从而保证内燃机组的安全运行。
另外，在本实施例中，由于火花塞连接棒下端将火花塞上端包住，且火花塞和连接棒用O型圈密封，这样，能够防止空气从火花塞连接棒漏出，火花塞连接棒使用聚四氟乙烯材料，耐温绝缘防止火花塞窜火。
另外，在本实施例中，由于预燃室上座的下部的外壁设有第三环形凹槽，第三环形凹槽上设有O型圈与预燃室腔壳体的内壁密封，使得预燃室上座能够完整地与预燃室腔壳体密封贴合，防止冷却空气漏出，防止在预燃时发生危险，延长预燃室上座及预燃室腔壳体的使用寿命。
最后，在本实施例中，由于在预燃室腔壳体的下部的外壁上设置有凸台，该凸台与气缸盖紧密压合，从而能够防止预燃室腔壳体移动并产生缝隙，进而能够防止冷却水漏出。
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)
1.一种水套空冷式预燃装置，用于为具有内腔的气缸盖的内燃机散热，其特征在于，包括：
预燃室腔壳体，嵌入在所述内腔中，内部具有预燃室腔，下部具有至少一个喷孔；
预燃室上座，设置在所述内腔中，一端与所述预燃室腔壳体连接，内部具有用于安装火花塞的贯通孔；
火花塞连接棒，设置在所述贯通孔内，一端与所述火花塞连接，该火花塞连接棒与所述预燃室上座的内壁之间具有第一环形间隙，该第一环形间隙作为空气进气通道；以及
预燃室水套，套在所述预燃室腔壳体和所述预燃室上座上，其外壁与所述气缸盖的内壁之间设置有第一通孔，该第一通孔作为进水通道，
其中，所述预燃室水套的内壁与所述预燃室腔壳体的外壁具有第二环形间隙，该第二环形间隙作为第一冷却水道和所述进水通道连通，
所述预燃室上座的壁内设置有至少一个第二通孔，该第二通孔的一端与所述空气进气通道连通，另一端与所述预燃室腔连通，
所述预燃室上座的壁内还设置有多个第三通孔，该第三通孔作为第二冷却水道，其一端与所述第一冷却水道连通，
所述进水通道由外部的内燃机循环管路引入冷却水到所述第一冷却水道中，该冷却水再从所述第一冷却水道流入到所述第二冷却水道后排出，
所述空气进气通道从外部的空气源引入冷却空气到所述第二通孔中，所述冷却空气再从所述第二通孔进入所述预燃室腔，并通过所述预燃室腔后从所述喷孔排出。
2.根据权利要求1所述的水套空冷式预燃装置，其特征在于：
其中，所述第二通孔具有四个，四个所述第二通孔内均设置有单向阀，用于使得所述冷却空气单向进入至所述预燃室腔中。
3.根据权利要求1所述的水套空冷式预燃装置，其特征在于，还包括：
预燃室压块，与所述预燃室上座的另一端固定连接，用于固定所述预燃室上座和所述预燃室水套，其上设置有与所述空气进气通道连通的进风孔以及与所述第二冷却水道连通的出水槽。
4.根据权利要求1所述的水套空冷式预燃装置，其特征在于：
其中，所述火花塞连接棒的一端设置有圆孔，该圆孔用于容纳所述火花塞，
所述火花塞连接棒的内壁设置有第一环形凹槽，该第一环形凹槽上套设有O形圈与所述火花塞密封。
5.根据权利要求1所述的水套空冷式预燃装置，其特征在于：
其中，所述预燃室上座的上部的外壁具有第二环形凹槽，该第二环形凹槽上套设有O形圈用于与所述预燃室水套的内壁密封，
所述预燃室上座的下部的外壁具有第三环形凹槽，该第三环形凹槽上套设有O形圈用于与所述预燃室腔壳体的内壁密封，
所述预燃室水套的上部的外壁具有第四环形凹槽，该第四环形凹槽上套设有O形圈用于与所述气缸盖的内壁密封。
6.根据权利要求1所述的水套空冷式预燃装置，其特征在于：
其中，所述预燃室上座的壁内还设置有与外界的燃气进气管连通的两个第四通孔，两个所述第四通孔作为燃气进气通道与所述预燃室腔连通。
7.根据权利要求6所述的水套空冷式预燃装置，其特征在于：
其中，所述第二冷却水道有六个，六个所述第二冷却水道呈圆周均匀排布在所述预燃室上座内，
所述空气进气通道具有四个，四个所述空气进气通道、六个所述第二冷却水道、两个所述燃气进气通道相错设置。
8.根据权利要求6所述的水套空冷式预燃装置，其特征在于：
其中，所述气缸盖的下部的内壁上设置有插槽块，所述第一通孔设置在所述插槽块上。
9.根据权利要求1所述的水套空冷式预燃装置，其特征在于：
其中，所述预燃室腔壳体的内部呈倒锥形，所述预燃室腔壳体的底部具有呈半球形的喷嘴，该喷嘴上设置有多个喷孔。
10.根据权利要求9所述的水套空冷式预燃装置，其特征在于：
其中，所述喷孔的个数为6～8个，这6～8个所述喷孔呈圆周均匀排布在所述喷嘴上。
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| CN106930819A (zh) | 2017-07-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Water jacket air-cooled precombustion device Effective date of registration: 20211008 Granted publication date: 20190507 Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Qidong branch Pledgor: JIANGSU SHENGYUAN GAS POWER Co.,Ltd. Registration number: Y2021980010372 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20220908 Granted publication date: 20190507 Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Qidong branch Pledgor: JIANGSU SHENGYUAN GAS POWER CO.,LTD. Registration number: Y2021980010372 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Water jacket air-cooled pre-combustion device Effective date of registration: 20220909 Granted publication date: 20190507 Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Qidong branch Pledgor: JIANGSU SHENGYUAN GAS POWER CO.,LTD. Registration number: Y2022980014930 |