CN110145395A - 一种转子发动机的射流控制点火塞 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种转子发动机的射流控制点火塞，所述射流控制点火塞用于安装在发动机气缸上，所述射流控制点火塞包括点火室、主进气管和射流管，所述点火室通过主进气管和射流管与发动机燃烧室相连通，所述主进气管上设有阀门，通过滑块曲柄机构使阀门开闭；所述点火室内安装火花塞。所述主进气管为弯曲管，所述主进气管位于预混室中间，若干所述射流管对称分布在主进气管周围。所述连杆一端与阀门铰接，所述连杆另一端与滑块铰接，通过执行机构使滑块直线运动，使阀门开闭。本发明方便气缸内混合气进入点火室，使转子发动机的火花塞所处的流场环境由高速单向流变成了低速的涡流，这就克服了点火能量容易散失的问题。

Description

一种转子发动机的射流控制点火塞

技术领域

本发明涉及动力机械系统的技术领域，尤其涉及一种转子发动机的射流控制点火塞。

背景技术

转子发动机作为一种结构新颖的内燃机具有结构简单、零部件少和功重比高等优点，因此转子发动机被广泛应用于多个领域。但是，转子发动机虽然具有一系列优越性能，其也存在燃油经济性差的严重缺陷。因此，提高转子发动机的燃烧效率势在必行。提高转子发动机燃烧效率的关键在于使燃料在气缸内更加快速而充分的燃烧。众所周知，转子发动机缸内的燃烧过程在很大程度上受到缸内的流场制约。关于转子发动机缸内的流场问题，转子发动机转子的单向转动导致其缸内气流也随转子转动方向运动，这就导致了转子发动机缸内的气流在燃烧行程中呈现单向流的流动形态并且流速很大。这种高速的单向流会导致传统转子发动机的火花塞点火容易出现点火不成功现象。这主要是因为，传统火花塞安装在缸体的火花塞孔内，这种火花塞安装孔仅仅起到固定火花塞作用，而不能改变火花塞附近的流场。也就是说，传统转子发动机的火花塞是处于高速单向流流场中，因此会造成点火能量容易散失而导致点火不易成功。为了点火成功，发动机需要安装高能的点火系统，这不但增加发动机成本而且发动机点火系统工作的可靠性较低。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种转子发动机的射流控制点火塞，该射流点火控制点火塞包括点火室、主进气管和射流管，点火室通过主进气管和射流管与发动机燃烧室连通。主进气管的设计是为了方便发动机燃烧室内混合气进入点火室。同时，主进气管形状采用了弯型管道，并且该弯形管道的管口对着发动机燃烧室内的单向流，这样方便发动机燃烧室内混合气快速进入点火室。此外，该弯形管道的设计还会对气流有一个转向功能，气缸内的气流经过该弯形管道进入点火室后会在点火室内形成一个涡流。由于，火花塞是安装在点火室内，所以这就使转子发动机的火花塞所处的流场环境由高速单向流变成了低速的涡流，这就克服了点火能量容易散失的问题。另外，火花塞在点火室点火后，点火室内的火焰通过射流管以射流的形式喷入发动机燃烧室内，这样发动机燃烧室的混合气可以被射向不同方向的射流火焰快速点燃，从而大大提高了发动机的燃烧效率。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种转子发动机的射流控制点火塞，所述射流控制点火塞用于安装在发动机气缸上，所述射流控制点火塞包括点火室、主进气管和射流管，所述点火室通过主进气管和射流管与发动机燃烧室相连通，所述主进气管上设有阀门，通过滑块曲柄机构使阀门开闭；所述点火室内安装火花塞。

进一步，所述主进气管为弯曲管，所述主进气管位于预混室中间，若干所述射流管对称分布在主进气管周围。

进一步，所述滑块曲柄机构包括连杆、滑块和执行机构；所述连杆一端与阀门铰接，所述连杆另一端与滑块铰接，通过执行机构使滑块直线运动，使阀门开闭。

进一步，所述滑块与旋转杆螺纹副连接，所述旋转杆通过轴承支撑在预混室壳体上，所述旋转杆一端与动力系统连接，通过旋转杆旋转使滑块直线运动。

进一步，所述旋转杆与预混室壳体之间设有若干交错布置的密封环。

进一步，若干所述射流管沿预混室向燃烧室渐缩。

进一步，若干所述射流管内壁上镀金属铂层。

进一步，所述射流管包括第一类射流管和第二类射流管；所述第一类射流管朝向气体来流的方向；所述第二类射流管朝向转子旋转的方向。

进一步，还包括控制系统ECU，所述控制系统ECU根据转子发动机曲轴转角位置信息控制执行机构使滑块直线运动，使阀门开闭。

进一步，所述主进气管的直径与射流管的直径比1.5-3.5。

本发明的有益效果在于：

1.本发明所述的转子发动机的射流控制点火塞，点火室和发动机燃烧室之间通过1个主进气管和6个射流管与发动机内的燃烧室连通。其中，这个主进气管的设计目的有两个：第一、由于6个射流管的管径很小，无法保证发动机燃烧室内的混合气可以顺畅的进入点火室，所以设计大管道进气管就是为了混合气可以顺畅的进入点火室。第二、这个主进气管是采用大管径弯形管道，并且该弯形管道的管口对着发动机燃烧室内的单向流，这样方便发动机燃烧室内混合气进入点火室。同时，该弯形管道的设计还会对气流有一个转向功能，发动机燃烧室内的气流经过该弯形管道进入点火室后会在点火室内形成一个涡流。由于，火花塞是安装在点火室内，所以这就使转子发动机的火花塞所处的流场环境由高速单向流变成了低速的涡流，这就克服了点火能量容易散失的问题。

2.本发明所述的转子发动机的射流控制点火塞，主进气管的下方设有阀门，能够根据火花塞的启动与否来控制进气阀门的打开和闭合。设计这个阀门的目的是：在火花塞点火前一直打开阀门，这样就可以发动机燃烧室内的混合气可以顺畅的流进点火室。当到了点火时刻，利用阀门关闭主进气管道，管道关闭后点火室与气缸之间的连接主要通过剩余6个射流管。这样设计的目的是：第一、这6小管径的管道由于管径很小，所以不会导致气缸的气流再继续大量流入点火室，这样使火花塞再点火时，其附近的气流相对稳定。第二、火花塞点火后，点火塞内的混合气形成燃烧火焰。由于主进气管道被关闭后，点火室内的火焰就可以通过6个射流管以射流的形式喷入发动机燃烧室内，这样发动机燃烧室的混合气可以被6个射向不同方向的射流火焰快速点燃，从而大大提高了发动机的燃烧效率。

3.本发明所述的转子发动机的射流控制点火塞，用于点火室和气缸之间连接的7个管道中有6个射流管是采用小管径的渐缩形管道，这样会使点火室内的火焰以很高的速度喷入气缸内。此外，这6个小管径管道其中有3个是朝向气体来流方向，3个朝向转子旋转方向，这是为了使火花塞点火后，从点火室内喷出的这6个射流火焰可以更大范围作用于气缸内。这6个射流火焰进入发动机燃烧室后，发动机燃烧室内的混合气会被快速点燃，这大大提高了转子发动机的点火稳定性并提高转子发动机的整机性能。

4.本发明所述的转子发动机的射流控制点火塞，在六个射流管4-9管内壁上镀有金属铂层。这样的设计是因为：当火焰经过小管径管道时容易发生淬熄，而这层金属铂能防止火焰淬熄。

5.本发明所述的转子发动机的射流控制点火塞，3个密封环的结构和材料与发动机活塞环的结构和材料相同，这种密封环可以耐燃烧高温。另外，3个密封环槽道14安装有3个密封环，这3个密封环的开口错位布置，这就保证了射流控制点火塞内的可燃混合气和火焰都不会泄露到射流控制点火塞外，且同时就保证了轴承不受高温的影响，保证了轴承可以正常工作。

附图说明

图1为本发明所述转子发动机的射流控制点火塞的主视图。

图2为本发明所述转子发动机的射流控制点火塞的俯视图。

图3为本发明所述转子发动机的射流控制点火塞的剖视图。

图4为本发明所述转子发动机的射流控制点火塞的控制原理图。

图5为本发明所述转子发动机的射流控制点火塞的工作原理图。

图中：

1-射流控制点火塞；2-外螺纹；3-主进气管；4-第一射流管；5-第二射流管；6-第三射流管；7-第四射流管；8-第五射流管；9-第六射流管；10-轴；11-阀门；12-连杆；13-滑块；14-密封槽；15-轴承；16-旋转杆；17-火花塞安装孔，18-点火室。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1和图2所示，本发明所述的转子发动机的射流控制点火塞，所述射流控制点火塞1通过外螺纹2安装在发动机气缸上，所述射流控制点火塞1包括点火室18、主进气管3和射流管，所述预混室通过主进气管3和射流管与发动机内的燃烧室连通，所述主进气管3上设有阀门11，通过滑块曲柄机构使阀门11开闭；所述点火塞18内设有火花塞安装孔17，火花塞安装在所述的火花塞安装孔17内。所述主进气管3为弯曲管，所述主进气管3位于预混室中间，六个所述射流管对称分布在主进气管3周围。六个射流管沿预混室向燃烧室渐缩，且小管道内壁上镀上了金属铂层，防止火焰在经过所述六个射流管时发生淬熄。第一射流管4、第二射流管5和第三射流管6的朝向是逆着发动机燃烧室内单向流流动方向，第四射流管7、第五射流管8、第六射流管9的朝向是顺着发动机燃烧室内单向流流动方向。这是为了使点火室内的火焰通过这六个所述射流管后形成的射流火焰可以更大范围作用于气缸内。这六个射流火焰进入发动机燃烧室后，发动机燃烧室内的混合气会被快速点燃，这大大提高了转子发动机的点火稳定性并提高转子发动机的整机性能。所述主进气管3与射流管的直径比为1.5-3.5。

如图3和图4所示，所述滑块曲柄机构包括连杆12、滑块13和执行机构；所述连杆12一端通过轴10与阀门11旋转副连接，所述连杆12另一端与滑块13铰接，通过执行机构使滑块13直线运动，使阀门11开闭。滑块13是圆柱形套筒，滑块13设有内螺纹。滑块13套在旋转杆16上，旋转杆16上设有外螺纹，所述滑块13与旋转杆16螺纹副连接，所述旋转杆16通过轴承15支撑在预混室壳体上，所述旋转杆16一端与动力系统连接，通过旋转杆16旋转使滑块13直线运动。滑块13的上下移动是由旋转杆16和滑块13两者的螺纹之间的啮合来控制，旋转杆通过控制滑块的升降来控制阀门的开合。旋转杆16与轴承15的内圈固定，而轴承15的外圈则固定在室壁的凹槽内。旋转杆16上的螺纹下面设有用于安装密封环的三个密封槽14。密封环的结构和材料与发动机活塞环的结构和材料相同，这种密封环可以耐燃烧高温，且这3个密封环的开口错位布置，这就保证了射流控制点火塞内的可燃混合气和火焰都不会泄露到射流控制点火塞外，并且能保护轴承不受高温和火焰的影响。此外，射流控制点火塞1还设有火花塞装配孔17，该装配孔17内设有内螺纹用来安装火花塞。控制系统ECU根据转子发动机曲轴的转角位置信息来控制执行机构使滑块13直线运动，使阀门11开闭。

如图5所示，转子与缸体接触的三个点分别标为A,B,C三点，转子将缸体分为三个燃烧手，分别是发动机燃烧室I、发动机燃烧室II和发动机燃烧室III。因为三个燃烧室的工作过程是完全相同的，下面我们以燃烧室I为例，讲解射流控制点火塞的工作原理。状态一：当发动机燃烧室I所对应的转子顶点C越过射流控制点火塞时，这表明发动机燃烧室I与射流控制点火塞已经相连通了。此时，发动机曲轴位置传感器会给ECU传送此时发动机转子的相应位置信息，ECU此时控制主进气管的阀门处于打开状态，混合气主要通过该大管径的主进气管进入点火室内部。状态二：当发动机到达了点火时刻所对应的曲轴转角，ECU此时控制主进气管的阀门处于关闭状态，火花塞开始工作点火。火花塞点火后，点火室内的混合气燃烧形成火焰，火焰经过6个射流管形成射流火焰喷入发动机燃烧室内，进一步发动机燃烧室I内的混合气被射流火焰引燃而快速燃烧。状态三：随着转子的旋转，当发动机燃烧室I所对应的转子顶点B越过射流控制点火塞时，即发动机燃烧室I即将不与射流控制点火塞相连通，而发动机燃烧室II即将与射流控制点火塞连通。此时，重新打开主进气管的阀门，这样就使发动机燃烧室II的混合气又可以进入点火室内，此后的发动机燃烧室II的工作过程又重复上述发动机燃烧室I的工作过程。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种转子发动机的射流控制点火塞，其特征在于，所述射流控制点火塞(1)用于安装在发动机气缸上，所述射流控制点火塞(1)包括点火室(18)、主进气管(3)和射流管，所述点火室通过主进气管(3)和射流管(4-9)与发动机燃烧室相连通，所述主进气管(3)上设有阀门(11)，通过滑块曲柄机构使阀门(11)开闭；所述点火室(18)内安装火花塞。

2.根据权利要求1所述的转子发动机的射流控制点火塞，其特征在于，所述主进气管(3)为弯曲管，所述主进气管(3)位于预混室中间，若干所述射流管对称分布在主进气管(3)周围。

3.根据权利要求1所述的转子发动机的射流控制点火塞，其特征在于，所述滑块曲柄机构包括连杆(12)、滑块(13)和执行机构；所述连杆(12)一端与阀门(11)铰接，所述连杆(12)另一端与滑块(13)铰接，通过执行机构使滑块(13)直线运动，使阀门(11)开闭。

4.根据权利要求3所述的转子发动机的射流控制点火塞，其特征在于，所述滑块(13)与旋转杆(16)螺纹副连接，所述旋转杆(16)通过轴承(15)支撑在预混室壳体上，所述旋转杆(16)一端与动力系统连接，通过旋转杆(16)旋转使滑块(13)直线运动。

5.根据权利要求4所述的转子发动机的射流控制点火塞，其特征在于，所述旋转杆(16)与预混室壳体之间设有若干交错布置的密封环。

6.根据权利要求2所述的转子发动机的射流控制点火塞，其特征在于，若干所述射流管沿预混室向燃烧室渐缩。

7.根据权利要求2所述的转子发动机的射流控制点火塞，其特征在于，若干所述射流管内壁上镀金属铂层。

8.根据权利要求2所述的转子发动机的射流控制点火塞，其特征在于，所述射流管包括第一类射流管(4，5，6)和第二类射流管(7，8，9)；所述第一类射流管(4，5，6)朝向气体来流的方向；所述第二类射流管(7，8，9)朝向转子旋转的方向。

9.根据权利要求1所述的转子发动机的射流控制点火塞，其特征在于，还包括控制系统ECU，所述控制系统ECU根据转子发动机曲轴转角位置信息控制执行机构使滑块(13)直线运动，使阀门(11)开闭。

10.根据权利要求1所述的转子发动机的射流控制点火塞，其特征在于，所述主进气管(3)的直径与射流管(4-9)的直径比1.5-3.5。