CN107100714A - 空冷式预燃点火系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种空冷式预燃点火系统，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具有环形间隙，该环形间隙作为空气进气通道；空气进气单元，通过进气管路与空气进气通道连通，其中，预燃室上座的壁内设置有至少一个第一通孔，该第一通孔的一端与空气进气通道连通，另一端与预燃室腔连通，空气进气单元从外界吸入空气后通过进气管路将空气鼓入至空气进气通道中，空气从空气进气通道进入至第一通孔后再从第一通孔进入预燃室腔，并通过预燃室腔后从喷孔排出。本发明的空冷式预燃点火系统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。

Description

空冷式预燃点火系统
技术领域
本发明涉及内燃机，具体涉及一种内燃机的预燃点火系统。
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，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。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。
此外，由于长时间使用，预燃室腔内很容易存留大量的尘埃和废气，大量的尘埃和废气使得预燃效果极差，甚至可能使得预燃室不能点火，从而导致内燃机不能正常工作。
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、使用寿命长，能够让火花塞、预燃室喷嘴进行有效降温、散热的空冷式预燃点火系统。
本发明提供了一种空冷式预燃点火系统，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，安装在内腔中，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具有环形间隙，该环形间隙作为空气进气通道；以及空气进气单元，通过进气管路与空气进气通道连通，用于吸入外界空气并将空气鼓入至空气进气通道中，其中，预燃室上座的壁内设置有至少一个第一通孔，该第一通孔的一端与空气进气通道连通，另一端与预燃室腔连通，空气进气单元从外界吸入空气后通过进气管路将空气鼓入至空气进气通道中，空气从空气进气通道进入至第一通孔后再从第一通孔进入预燃室腔，并通过预燃室腔后从喷孔排出。
在本发明提供的空冷式预燃点火系统中，还可以具有这样的特征：其中，空气进气单元包括具有进气口和出气口的抽气设备以及与进气口连接的空气滤芯。
在本发明提供的空冷式预燃点火系统中，还可以具有这样的特征：其中，抽气设备为涡轮增压器。
在本发明提供的空冷式预燃点火系统中，还可以具有这样的特征：其中，空气进气单元还包括空气冷却器，该空气冷却器设置在抽气单元的出气口处，用于对吸入后的空气进行冷却降温。
在本发明提供的空冷式预燃点火系统中，还可以具有这样的特征：其中，空气进气单元还包括储气罐，该储气罐通过进气管路与空气进气通道连通，用于储存压缩空气并提供空气至空气进气通道中。
在本发明提供的空冷式预燃点火系统中，还可以具有这样的特征：其中，空气进气单元还包括空气压缩机，该空气压缩机与储气罐连通，用于将外界的空气压缩并储存到储气罐中。
在本发明提供的空冷式预燃点火系统中，还可以具有这样的特征：其中，进气管路上设置有压差阀，该压差阀用于控制进气压力。
在本发明提供的空冷式预燃点火系统中，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，其上设置有进风孔，该进风孔的一端与空气进气通道连通，另一端与进气管路连通。
在本发明提供的空冷式预燃点火系统中，还可以具有这样的特征：其中，第一通孔具有四个，四个第一通孔内均设置有单向阀，用于使得空气单向进入至预燃室腔中。
在本发明提供的空冷式预燃点火系统中，还可以具有这样的特征：其中，预燃室腔壳体的下部的外壁上设置有凸台，该凸台用于卡住预燃室腔壳体。
发明的作用与效果
根据本发明所涉及的空冷式预燃点火系统，因为该预燃点火系统具有预燃室腔壳体、预燃室上座、火花塞连接棒和空气进气单元，火花塞连接棒和预燃室上座之间具有空气进气通道，从而空气进气单元能够从外界吸入空气后通过进气管路将空气鼓入至空气进气通道中，冷却空气从空气进气通道进入至第一通孔后再从第一通孔进入预燃室腔，最后通过预燃室腔后从喷孔排出。这一过程，冷却空气分别与火花塞连接棒、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，能够提高预燃室喷嘴的使用寿命。
附图说明
图1是本发明的实施例中空冷式预燃点火系统的结构示意图；
图2是图1中A-A方向的剖视放大图；以及
图3是本发明的变形例中空冷式预燃点火系统的结构示意图。
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空冷式预燃点火系统作具体阐述。
图1是本发明的实施例中空冷式预燃点火系统的结构示意图。
如图1所示，空冷式预燃点火系统100用来为内燃机(图中未显示)散热，内燃机的气缸盖200中具有内腔。空冷式预燃点火系统100包括预燃室腔壳体10、预燃室上座20、火花塞连接棒30、预燃室压块40以及空气进气单元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A-A方向的剖视放大图。
如图1、2所示，预燃室上座20安装在内燃机的气缸盖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之间具有环形的间隙，该间隙作为空气进气通道22。此外，预燃室上座20的壁内设置有至少一个第一通孔23，第一通孔23的上端与空气进气通道22相连通，第一通孔23的下端与预燃室腔11相连通。在本实施例中，第一通孔23具有四个，四个第一通孔23呈圆周均匀排布在预燃室上座20壁内。
另外，预燃室上座20的壁内还设置有两个第二通孔24，两个第二通孔24与外界的燃气进气管道(图中未显示)相连通，两个第二通孔24作为燃气进气通道，两个燃气进气通道与四个空气进气通道22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25，使得预燃室上座20的上部的外壁与气缸盖200的内部密封；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25，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，四个第一通孔23内均设置有单向阀26，使得空气从第一通孔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25，使得火花塞连接棒30与火花塞21密封，火花塞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27，高压点火线圈由内燃机的点火模块控制点火。在本实施例中，火花塞连接棒30采用聚四氟乙烯制成。
预燃室压块40和预燃室上座20的上端压合，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41，进风孔41的左端与空气进气通道22连通，进风孔41的右端与进气管路60连通。
空气进气单元50通过进气管路60与进风孔41连通，它用来吸入外界的空气并将空气鼓入至进风孔41，再由进风孔41进入到空气进气通道22中，空气进气单元50包括抽气设备51、空气滤芯52以及空气冷却器53。
抽气设备51具有进气口和出气口，它用来吸取外界的空气，在本实施例中，抽气设备51为涡轮增压器，由内燃机自身产生的高温废气驱动，这样，实现了资源有效合理地利用，避免了另外配置设备造成的资源浪费。
空气滤芯52通过螺栓固定安装在涡轮增压器的进气口处，它用来滤除空气中的灰尘、沙粒。在本实施例中，空气滤芯52为过滤式空气滤芯。
空气冷却器53与涡轮增压器的出气口连通，它用来将涡轮增压器吸入的空气进行冷却降温。空气冷却器53的出口与进气管路60连通。
本实施例的空冷式预燃点火系统的工作原理为：
图1短箭头方向表示空气流动方向，首先，涡轮增压器吸入经过过滤式空气滤芯过滤后的空气，吸入后的空气再经过空气冷却器53的冷却降温变成低温冷却空气，低温冷却空气通过进气管路60进入到进风孔41中，接着由进风孔41进入到空气进气通道22中，然后，低温冷却空气从空气进气通道22进入到四个第一通孔23中，再经过单向阀26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，低温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。
<变形例>
在本变形例中，对与上述实施例相同的结构本变形例给予相同的编号，并省去相同的说明。
图3是本发明的变形例中空冷式预燃点火系统的结构示意图。
如图3所示，空气进气单元50包括抽气设备51、空气滤芯52、空气冷却器53、储气罐54、空气压缩机55以及压差阀56。
进气管路60上分成两条管道，一条管路与储气罐54的出气口连通，储气罐54的进气口与空气压缩机55连通，空气压缩机55作为空气进气源，它压缩好的空气进入储气罐54储存起来。
另一条管路中的结构与实施例中结构相同，两条管路之间的交叉处设置有压差阀56，低温冷却空气经压差阀56自动调节进入空气管道60，送入预燃室。在该条管路上，空气经过空气滤芯52吸入到涡轮增压器51，经空气冷却器53冷却后的的低温冷却空气作为压差阀56的控制压力。通过压差阀调节螺母调节压差阀56的压差，使得压差阀56控制后管道60压力始终大于涡轮增压器51增压的压力0.2～0.5Kg，这样能够对预燃室腔11更好地进行扫气，从而更好地对火花塞连接棒、火花塞、预燃室上座、预燃室腔壳体以及喷嘴进行冷却、降温、散热。
实施例的作用与效果
根据本实施例所涉及的空冷式预燃点火系统，因为该预燃点火系统具有预燃室腔壳体、预燃室上座、火花塞连接棒和空气进气单元，火花塞连接棒和预燃室上座之间具有空气进气通道，从而空气进气单元能够从外界吸入空气后通过进气管路将空气鼓入至空气进气通道中，冷却空气从空气进气通道进入至第一通孔后再从第一通孔进入预燃室腔，最后通过预燃室腔后从喷孔排出。这一过程，冷却空气分别与火花塞连接棒、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，能够提高预燃室喷嘴的使用寿命。
在本实施例中，由于在四个第一通孔中均设置有单向阀，冷却空气只能从第一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。
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。
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。
在变形例中，由于设置有压差阀，这样能够使得压差阀后的压力始终大于空气冷却器连通的管路上的压力0.2～0.5Kg，这样才能够保证对预燃室腔更好地进行扫气，扫除残留在预燃室腔内的灰尘和废气，从而能够使得内燃机的燃烧更充分，排放更好，动力更足。
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)

1.一种空冷式预燃点火系统，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，安装在所述内腔中，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具有环形间隙，该环形间隙作为空气进气通道；以及
空气进气单元，通过进气管路与所述空气进气通道连通，用于吸入外界空气并将空气鼓入至所述空气进气通道中，
其中，所述预燃室上座的壁内设置有至少一个第一通孔，该第一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，
所述空气进气单元从外界吸入空气后通过进气管路将空气鼓入至所述空气进气通道中，空气从所述空气进气通道进入至所述第一通孔后再从所述第一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所述的空冷式预燃点火系统，其特征在于：
其中，所述空气进气单元包括具有进气口和出气口的抽气设备以及与所述进气口连接的空气滤芯。
3.根据权利要求2所述的空冷式预燃点火系统，其特征在于：
其中，所述抽气设备为涡轮增压器。
4.根据权利要求2所述的空冷式预燃点火系统，其特征在于：
其中，所述空气进气单元还包括空气冷却器，该空气冷却器设置在所述抽气单元的出气口处，用于对吸入后的空气进行冷却降温。
5.根据权利要求1所述的空冷式预燃点火系统，其特征在于：
其中，所述空气进气单元还包括储气罐，该储气罐通过进气管路与所述空气进气通道连通，用于储存压缩空气并提供空气至所述空气进气通道中。
6.根据权利要求5所述的空冷式预燃点火系统，其特征在于：
其中，所述空气进气单元还包括空气压缩机，该空气压缩机与所述储气罐连通，用于将外界的空气压缩并储存到所述储气罐中。
7.根据权利要求1所述的空冷式预燃点火系统，其特征在于：
其中，所述进气管路上设置有压差阀，该压差阀用于控制所述进气压力。
8.根据权利要求1所述的空冷式预燃点火系统，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，其上设置有进风孔，该进风孔的一端与所述空气进气通道连通，另一端与所述进气管路连通。
9.根据权利要求1所述的空冷式预燃点火系统，其特征在于：
其中，所述第一通孔具有四个，四个所述第一通孔内均设置有单向阀，用于使得所述空气单向进入至所述预燃室腔中。
10.根据权利要求1所述的空冷式预燃点火系统，其特征在于：
其中，所述预燃室腔壳体的下部的外壁上设置有凸台，该凸台用于卡住所述预燃室腔壳体。
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