CN113669152B - 一种包含强滚流预燃室的汽油机点火机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包含强滚流预燃室的汽油机点火机构。点火机构包括：圆柱状的连接件，喷油器安装孔，火花塞安装孔，通过螺纹与连接件外周面相连接的预燃室，与喷油器安装孔配合工作的预燃室喷油器，与火花塞安装孔配合工作的预燃室火花塞；所述预燃室由三段组合而成，从上至下依次是第一圆柱套体、圆锥状套体和第二圆柱腔体；第二圆柱腔体下部有N个均匀分布的喷孔，N≥3；喷孔中至少有1个为倾斜喷孔，至少1个为径向喷孔；本发明在压缩行程中缸内气流通过预燃室喷孔直接流向预燃烧室的上部，受缸内气流运动的影响，当气流到达预室上壁时会发生侧向偏转，在预室内形成滚流，从而促进预燃室内火焰的发展和传播。

Description

一种包含强滚流预燃室的汽油机点火机构
技术领域
本发明涉及内燃机点火机构，进一步涉及一种包含强滚流预燃室的汽油机点火机构。
背景技术
受油耗法规的要求，提高有效热效率是发动机未来发展方向。加快燃烧速度，提高等容度，同时抑制爆震是提高汽油机热功转化效率的有效手段，预燃室点火技术能提高点火的稳定性，增加缸内着火点，是未来超高热效率汽油发动机最有希望采用的技术之一。
预燃室射流喷孔布置对内部流动的发展有不可忽视的影响，对预燃室燃烧性能有重要的影响。预燃室喷孔布置一般为圆周阵列。采用倾斜喷孔可以降低预燃室射流火焰对主燃烧室的湍动能需求，但是在压缩行程中倾斜喷孔使预燃烧室上部形成的涡流强度较弱，从而影响预燃室内部火焰的发展和传播。
发明内容
本发明的目的在于提供一种预燃室内部强滚流结构，解决现有预燃室结构内部局部湍流强度不足、燃烧性能不佳等问题。为解决上述问题，本发明提供如下技术方案如下：
一种包含强滚流预燃室的汽油机点火机构，包括：圆柱状的连接件1，贯穿连接件上端面和下端面的喷油器安装孔，贯穿连接件上端面和下端面的火花塞安装孔，通过螺纹与连接件外周面相连接的预燃室5，与喷油器安装孔配合工作的预燃室喷油器4，与火花塞安装孔配合工作的预燃室火花塞2；
所述预燃室由三段组合而成，从上至下依次是第一圆柱套体10、圆锥状套体11和第二圆柱腔体12，第一圆柱套体的内径通过螺纹与连接件的外圆周面固定连接，第二圆柱腔体的内径小于第一圆柱套体的内径，圆锥状套体正好连接第一圆柱套体和第二圆柱腔体；所述连接件下端面、圆锥状套体的内壁、第二圆柱腔体的内壁围合形成预燃室；上述火花塞安装孔的中心线与第二圆柱腔体的中心线相交于第二圆柱腔体内，二者相交构成的平面定义为X平面；
所述第二圆柱腔体下部有N个均匀分布的喷孔，N≥3；所有喷孔为圆形直孔，其中心线相对于第二圆柱腔体的底面来说都是向外扩散的斜下方；
所述喷孔中至少有1个为倾斜喷孔8，至少1个为径向喷孔9；所述倾斜喷孔中心线与第二圆柱腔体中心线不相交、不平行且不垂直；所述径向喷孔与第二圆柱腔体中心线相交于预燃室腔内。
优选方案一，所述N的数值为6，其中4个为倾斜喷孔，2个为径向喷孔9；所述倾斜喷孔沿X平面对称分布，两侧各2个；所述径向喷孔中心线均位于X平面内。
优选方案二，所有斜喷喷孔中心线与第二圆柱腔体中心线的夹角和距离均相等；所有径向喷孔中心线与第二圆柱腔体中心线的夹角均相等。
本发明相对于现有技术的优点在于：
（一）与圆周阵列布置的倾斜喷孔预燃室结构相比，采用径向喷孔产生的射流火焰对主燃室内混合气扰动的影响不如倾斜喷孔，但是在压缩行程中缸内气流通过预燃室喷孔直接流向预燃烧室的上部，受缸内气流运动的影响，当气流到达预室上壁时会发生侧向偏转，在预室内形成滚流，从而促进预燃室内火焰的发展和传播。预燃室燃烧产生的较高速度的热射流会导致更大的湍流和多个火焰锋，从而导致主燃室中更快的燃烧。
（二）本发明通过利用缸内滚流扫气的特点，只要将倾斜喷孔配置在预燃室合理的位置上，与圆周阵列布置的径向喷孔预燃室结构相比，本发明不仅可以发挥倾斜喷孔火焰射流改善主燃室湍流的优势，而且在缸内压缩过程为预燃室内点火燃烧阶段提供更强的气流运动，促进预燃室内火焰发展。
（三）在实施例中，本发明可以提高射流火焰速度，有助于改善主燃室的燃烧性能，拓展稀燃极限，提高发动机热效率。
附图说明
图1为本发明一种包含强滚流预燃室的汽油机点火机构的装配示意图；图中，1代表连接件，2代表预燃室火花塞，3代表预燃室火花塞垫片，4代表预燃室喷油器，5代表预燃室，6代表密封垫片，7带包预燃室火花塞电极，8代表倾斜喷孔，10代表第一圆柱套体，11代表圆锥状套体，12代表第二圆柱腔体。
图2为实施例中点火机构与气缸配合后的结构示意图；图中，点火机构偏置安装在主燃烧室上部；5代表预燃室，13代表发动机主燃烧室，14代表发动机气缸，15代表发动机活塞。
图3是图2中预燃室的局部放大图；图中，8代表倾斜喷孔，9代表径向喷孔。
图4是图3中预燃室沿A-A方向观察喷孔的结构示意图；图中，8代表倾斜喷孔，9代表径向喷孔；图中缸内气流方向可以更好的解释压缩冲程中发动机缸内气体的滚流运动，在预燃室内部形成较为强烈的滚流运动。
具体实施方式
实施例：
对照附图1-4，说明本发明的具体实施方式。
一种包含强滚流预燃室的汽油机点火机构，包括：圆柱状的连接件1，贯穿连接件上端面和下端面的喷油器安装孔，贯穿连接件上端面和下端面的火花塞安装孔，通过螺纹与连接件外周面相连接的预燃室5，与喷油器安装孔配合工作的预燃室喷油器4，与火花塞安装孔配合工作的预燃室火花塞2；
上述预燃室由三段组合而成，从上至下依次是第一圆柱套体10、圆锥状套体11和第二圆柱腔体12，第一圆柱套体的内径通过螺纹与连接件的外圆周面固定连接，第二圆柱腔体的内径小于第一圆柱套体的内径，圆锥状套体正好连接第一圆柱套体和第二圆柱腔体；上述连接件下端面、圆锥状套体的内壁、第二圆柱腔体的内壁围合形成预燃室；
上述喷油器安装孔的中心线与连接件上、下端面垂直；上述火花塞安装孔的中心线与第二圆柱腔体的中心线相交于第二圆柱腔体内，二者相交构成的平面定义为X平面；
上述第二圆柱腔体下部有6个均匀分布的喷孔；所有喷孔为圆形直孔，其中心线相对于第二圆柱腔体的底面来说都是向外扩散的斜下方；其中4个为倾斜喷孔8，2个为径向喷孔9；上述倾斜喷孔沿X平面对称分布，两侧各2个；上述径向喷孔中心线均位于X平面内；所有斜喷喷孔中心线与第二圆柱腔体中心线的夹角和距离均相等；所有径向喷孔中心线与第二圆柱腔体中心线的夹角均相等；
上述喷孔中至少有1个为倾斜喷孔8，至少1个为径向喷孔9；上述倾斜喷孔中心线与第二圆柱腔体中心线不相交、不平行且不垂直；上述径向喷孔与第二圆柱腔体中心线相交于预燃室腔内。
所述4个倾斜喷孔，分别沿2个径向喷孔组成的连线左右对称分布于预燃室底面两侧。
如图2所示，所述2个径向喷孔，分别和发动机进、排气侧处于相同方位，该分布可以使预燃室火焰射流更好覆盖这两侧；图中环形箭头代表压缩冲程中发动机缸内气体的滚流运动，在预燃室内部形成较为强烈的滚流运动。
工作流程如下：
在压缩冲程，发动机活塞15上行的过程中，发动机主燃烧室13内的新鲜充量通过倾斜喷孔8、径向喷孔9进入预燃室5，随后预燃室喷油器4进行喷油，在预燃室内部形成汽油与空气混合的可燃混合气，随后预燃室火花塞2点火引燃预燃室中的混合气；预燃室4个倾斜喷孔的布置，可以利用压缩冲程中发动机缸内气体的滚流运动，在预燃室内部形成较为强烈的滚流运动；该预燃室内形成的气流运动可以在预燃室内喷雾阶段有效的帮助油气混合，还可以在预燃室内火花塞点火阶段帮助火焰传播和发展，从而提高射流火焰的射流速度；
预燃室内温度压力随着混合气的燃烧而上升，当预燃室内的压力高于发动机主燃烧室13时，预燃室内的混合气会通过倾斜喷孔8、径向喷孔9向外流动，形成射流。

Claims (2)

1.一种包含强滚流预燃室的汽油机点火机构，其特征在于，包括:圆柱状的连接件（1），贯穿连接件上端面和下端面的喷油器安装孔，贯穿连接件上端面和下端面的火花塞安装孔，通过螺纹与连接件外周面相连接的预燃室（5），与喷油器安装孔配合工作的预燃室喷油器（4），与火花塞安装孔配合工作的预燃室火花塞（2）；
所述预燃室由三段组合而成，从上至下依次是第一圆柱套体（10）、圆锥状套体（11）和第二圆柱腔体（12），第一圆柱套体的内径通过螺纹与连接件的外圆周面固定连接，第二圆柱腔体的内径小于第一圆柱套体的内径，圆锥状套体正好连接第一圆柱套体和第二圆柱腔体；所述连接件下端面、圆锥状套体的内壁、第二圆柱腔体的内壁围合形成预燃室；
所述第二圆柱腔体下部有N个沿周向均匀分布的喷孔，N≥3；所有喷孔为圆形直孔，其中心线相对于第二圆柱腔体的底面来说都是向外斜下方扩散；所述N的数值为6，其中4个为倾斜喷孔，2个为径向喷孔（9），4个倾斜喷孔朝向预燃室处的缸内气体运动方向倾斜；所述倾斜喷孔沿X平面对称分布，两侧各2个；所述径向喷孔中心线均位于X平面内；
所述倾斜喷孔中心线与第二圆柱腔体中心线不相交、不平行且不垂直；所述径向喷孔与第二圆柱腔体中心线相交于预燃室腔内。
2.根据权利要求1所述一种包含强滚流预燃室的汽油机点火机构，其特征在于，所有斜喷喷孔中心线与第二圆柱腔体中心线的夹角和距离均相等；所有径向喷孔中心线与第二圆柱腔体中心线的夹角均相等。
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