CN114396337A - 一种预燃室结构及发动机 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种预燃室结构及发动机，涉及发动机技术领域，解决了相关技术中射流截面积的调节不连续问题。该预燃室结构，包括外层结构、内层结构和驱动装置，外层结构设置在汽车发动机的燃烧室内，内部形成容纳腔，外层结构的竖向的侧壁上开设有外层通孔，外层通孔将容纳腔和汽车发动机的燃烧室内连通；内层结构设置在容纳腔内，内部形成预燃腔，内层结构的竖向的侧壁与外层结构的竖向的侧壁相贴合滑动，内层结构的竖向的侧壁上开设有内层通孔；驱动装置用于驱动内层结构在外层结构内竖向滑动，以使内层通孔与外层通孔对位或错位。本申请的预燃室结构用于引燃汽车发动机燃烧室内的可燃混合气。

Description

一种预燃室结构及发动机

技术领域

本申请实施例涉及但不限于发动机领域，尤其涉及一种预燃室结构及发动机。

背景技术

预燃室是在汽油机燃烧室内部的一个小型燃烧室，预燃室可通过小孔连接主燃烧室，可燃混合气则在进气行程中进入预燃室，并由电极点燃。混合气点燃后形成的火焰锋面从预燃室表面的小孔流出，并点燃主燃室中的可燃混合气。燃烧室内的多个点火位置可使混合气更快且更充分地进行燃烧。

相关技术公开了一种预燃室结构，发动机预燃室结构包括预燃室组件，所述预燃室组件安装在发动机缸盖上，所述预燃室组件包括预燃室，所述预燃室底部设有若干喷孔，所述预燃室通过所述喷孔与发动机主燃室连通，所述预燃室内设有控制所述喷孔开闭的开闭组件。

上述预燃室的射流截面积调节时，通过开闭组件打开或关闭多个喷孔组件中的一个或多个，通过调整开启的喷孔组件数量实现射流截面积的调节，这种调节方式是逐级式的，射流截面积的变化是跳跃的，喷孔启闭时容易造成冲击、产生爆震等，同时调节精度和喷孔组件数量有关，在有限的喷孔组件数量下难以实现对火焰射流的精细调控。

发明内容

本申请实施例提供的预燃室结构，喷孔截面积可实现连续性调节，调节过程平稳，精度高。

第一方面，本申请实施例提供一种预燃室结构，包括外层结构、内层结构和驱动装置，外层结构设置在汽车发动机的燃烧室内，内部形成容纳腔，外层结构的竖向的侧壁上开设有外层通孔，外层通孔将容纳腔和汽车发动机的燃烧室内连通；内层结构设置在容纳腔内，内部形成预燃腔，内层结构的竖向的侧壁与外层结构的竖向的侧壁相贴合滑动，内层结构的竖向的侧壁上开设有内层通孔；驱动装置用于驱动内层结构在外层结构内竖向滑动，以使内层通孔与外层通孔对位或错位。

本申请实施例提供的预燃室结构，外层结构为整个预燃室提供支撑，其内部的容纳腔可以容纳内层结构、驱动装置等，内层结构内部具有预燃腔，预燃腔相比汽车发动机的燃烧室体积更小，可燃混合气在发动机的燃烧室中点燃后急剧膨胀产生高温高压的火焰，火焰在高压作用下会以射流喷束的形式经由内层通孔、外层通孔喷射到发动机的燃烧室，火焰的传播速度快，稳定性好，具体的预燃腔内的火焰依次经由外层通孔和内层通孔喷射到汽车发动机的燃烧室，此外，驱动装置可以带动内层结构在外层结构内竖向滑动，内层结构滑动过程中内层通孔和外层通孔会出现对位或错位，当内层通孔与外层通孔对位时，射流截面积最大，当内层通孔与外层通孔错位时，射流截面积较小，当内层通孔与外层通孔完全错位时，内层通孔与外层通孔均关闭，火焰射流无法到达发动机的燃烧室，不同大小的射流截面积可以适用于发动机的不同工况，具体的当发动机低速低负荷运行，单位气缸容积混合气体浓度较低时，较大的射流截面积可以流入较为充足的预燃混合气，增加预燃室射流能量，提高汽车发动机燃烧室的稳定性，并且较大的射流截面积有利于提高预燃室的扫气效果；当发动机处于高速高负荷时，气缸内压力较高，较小的射流截面积有利于提高预燃室射流速度，增加射流贯穿距离，减小爆震倾向；当发动机处于低速高负荷和高速低负荷状态时，适中的射流截面积能够提供较为合适的射流能量，并保证较好的扫气效果，有利于提高热效率。同时在内层机构相对外层结构滑动时，内层通孔与外层通孔交界面处的射流截面积是渐变的，因而可以实现无级连续调节，提供更加平稳的调节过渡，降低冲击，减轻爆震现象，同时可以实现更高精度的调节，与相关技术中射流截面积无法连续调节的方案相比，本申请的预燃室结构能实现射流截面积的连续调节，从而提供更加平稳的调节过渡，降低冲击，减轻爆震现象，调节精度也更高。

在本申请的一种可能的实现方式中，外层通孔为多个，内层通孔也为多个，多个内层通孔和多个外层通孔一一对应设置。

本申请实施例提供的预燃室结构，为了提高预燃腔内火焰引燃发动机的燃烧室内可燃混合气的效率，内层通孔和外层通孔均为多个，预燃腔内的火焰可以同时从多个内层通孔与多个外层通孔中喷射到发动机的燃烧室中，多路火焰可以更快的将发动机的燃烧室内的可燃混合气引燃，为了简化设计，多个内层通孔和多个外层通孔一一对应，内层通孔和外层通孔的错位调节结果更加直观，更加方便设计。

在本申请的一种可能的实现方式中，多个内层通孔和多个外层通孔均在同一水平高度设置。

本申请实施例提供的预燃室结构，为了使多路火焰同步到达发动机的燃烧室，同步引燃发动机的燃烧室中的可燃混合气，多个内层通孔和多个外层通孔均在同一水平高度设置，当预燃腔内的可燃混合气被点燃时，产生的火焰射流可以同时到达发动机的燃烧室。

在本申请的一种可能的实现方式中，多个内层通孔沿内层结构的竖向的侧壁间隔排列，多个外层通孔沿外层结构的竖向的侧壁间隔排列。

本申请实施例提供的预燃室结构，为了使本申请的预燃室能够用于更多场合，将多个内层通孔沿内层结构的竖向的侧壁间隔排列，多个外层通孔同样沿外层结构的竖向的侧壁间隔排列，从而可以在竖直方向上同时产生多路同向的火焰射流，提高本申请燃烧室的普适性。

在本申请的一种可能的实现方式中，外层通孔和内层通孔的孔径大小一致。

本申请实施例提供的预燃室结构，为了降低沿程损失，外层通孔和内层通孔的孔径大小一致设置，当外层通孔与内层通孔对正时，两者在交界面上的投影完全重合，火焰射流由内层通孔进入外层通孔时不会遇到阻碍，火焰射流可以更加自然的通过，在外层通孔和内层通孔中也不会因为变径而受阻，因而火焰射流通过外层通孔和内层通孔的沿程损失也更小，同理在点火操作前，可燃混合气由发动机的燃烧室通过外层通孔与内层通孔进入预燃室的沿程损失也更小。

在本申请的一种可能的实现方式中，外层通孔和内层通孔均倾斜设置。

本申请实施例提供的预燃室结构，为了使内层通孔与外层通孔的错位范围更大，增加射流截面积的调节范围，将外层通孔和内层通孔均倾斜设置，相同孔径情况下，倾斜孔截面竖直长度相比水平孔截面的竖直长度更长，外层通孔与内层通孔上下错位时错位范围也就更大，从而增加射流截面积的调节范围。

在本申请的一种可能的实现方式中，驱动装置通过第一传动机构与内层结构连接，驱动装置输出旋转扭矩，第一传动机构用于将驱动装置的旋转扭矩转换为竖直向上的力，并施加给内层结构。

本申请实施例提供的预燃室结构，为了提高驱动装置的响应速度与驱动精度，采用输出旋转扭矩的驱动装置，例如电机等，相比于液压缸、气压缸的响应速度更快，精度更高，为了将驱动装置的旋转扭矩转化为内层结构相对外层结构直线滑动的驱动力，驱动装置通过第一传动机构与内层结构连接，第一传动机构可以将旋转运动转化为直线运动，从而带动内层结构上下运动，进而实现射流截面积大小的调节。

在本申请的一种可能的实现方式中，第一传动机构包括沿竖直方向设置的第一丝杆，以及设置在内层结构上的第一内螺纹结构，第一丝杆与第一内螺纹配合，驱动装置用于驱动第一丝杆旋转。

本申请实施例提供的预燃室结构，第一传动机构采用丝杆传动的方式，丝杆传动技术成熟，结构简单，具有高定位精度，而且传动平稳，在调节射流截面积时更加平稳。

在本申请的一种可能的实现方式中，外层结构内部具有避让凹部，内层结构外对应凹部具有凸部，第一丝杆设置在凹部内，且与外层结构可旋转连接，第一内螺纹结构设置在凸部内。

本申请实施例提供的预燃室结构，为了在不对预燃腔的容积产生影响的前提下设置第一传动机构，将第一内螺纹设置在内层结构的外凸部可以避免对预燃腔的容积造成影响，外层结构内部对应凸部具有避让凹部，使得凸部可以在凹部内运动，同时凹部与凸部的配合对内层结构还具有周向限位功能，避免第一丝杆带动内层结构转动。

在本申请的一种可能的实现方式中，驱动装置位于外层结构的外部，第一传动机构还包括沿水平方向设置的第一传动杆，第一传动杆的一端与驱动装置的输出端连接，另一端位于外层结构内，第一丝杆靠近第一传动杆的一端与第一传动杆之间通过两个锥形齿轮传动连接。

本申请实施例提供的预燃室结构，为了在容纳腔内预留足够的空间，便于内层结构在容纳腔内运动，将驱动装置设置在外层结构的外部，驱动装置通过第一传动杆将动力传递到第一丝杆，由于第一传动杆与第一丝杆垂直设置，因此设置锥形齿轮实现第一传动杆与第一丝杆的交错轴传动。

在本申请的一种可能的实现方式中，外层结构包括由外壁围成的上方具有开口的第一罐体，以及盖设在第一罐体的开口处的第一密封盖，传动杆设置在第一密封盖内。

本申请实施例提供的预燃室结构，为了保证容纳腔的密封，避免发动机的燃烧室中的可燃混合气进入容纳腔，在容纳腔中被引燃后对内层结构及驱动装置造成损伤，第一罐体通过第一密封盖将容纳腔封闭，从而避免了发动机的燃烧室中的可燃混合气的进入，发动机的燃烧室中的可燃混合气燃烧时难以直接对内层结构及驱动装置造成损伤。

在本申请的一种可能的实现方式中，内层结构包括由内壁围成的上方具有开口的第二罐体，以及盖设在第二罐体的开口处的第二密封盖，驱动装置还用于驱动第二密封盖沿竖直方向运动。

本申请实施例提供的预燃室结构，为了保证火焰射流有足够的能量进入发动机的燃烧室，第二罐体的开口处通过第二密封盖密封，从而避免预燃腔与容纳腔连通，当预燃腔中的可燃混合气被点燃后，在预燃腔的有限容积下产生高温高压，由于第二罐体被第二密封盖密封，压力作用下火焰射流只能通过内层通孔和外层通孔进入发动机的燃烧室，从而保证足够的火焰射流能量。为了便于调节进入预燃腔内可燃混合气的质量，需要使预燃腔的容积可以调节，通过驱动装置驱动第二密封盖相对第二罐体沿竖直方向运动，可以将预燃腔的容积调整到合适的大小，进而将进入预燃腔的可燃混合气的质量调整到合适状态，使得预燃腔内的可燃混合气燃烧时能产生合适的射流能量，提高燃烧热效率。

在本申请的一种可能的实现方式中，驱动装置通过第二传动机构与第二密封盖连接，驱动装置输出旋转扭矩，第二传动机构用于将驱动装置的旋转扭矩转换为竖直向上的力，并施加给第二密封盖。

本申请实施例提供的预燃室结构，为了提高驱动装置的响应速度与驱动精度，采用输出旋转扭矩的驱动装置，例如电机等，相比于液压缸、气压缸的响应速度更快，精度更高，为了将驱动装置的旋转扭矩转化为第二密封盖相对第二罐体直线滑动的驱动力，驱动装置通过第二传动机构与第二密封盖连接，第二传动结构可以将旋转运动转化为直线运动，从而带动第二密封盖上下运动，进而实现预燃腔容积大小的调节。

在本申请的一种可能的实现方式中，第二传动机构包括沿竖直方向设置的第二丝杆，以及设置在第二密封盖上的第二内螺纹结构，第二丝杆与第二内螺纹配合，驱动装置用于驱动第二丝杆旋转。

本申请实施例提供的预燃室结构，第二传动机构采用丝杆传动的方式，丝杆传动技术成熟，结构简单，具有高定位精度，而且传动平稳，在调节预燃腔的容积时更加平稳。

在本申请的一种可能的实现方式中，第二密封盖的上表面向下开设有盲孔，第二内螺纹设置在盲孔内，第二丝杆的上端与外层结构可旋转连接，第二丝杆的下端伸入盲孔内，与第二内螺纹配合。

本申请实施例提供的预燃室结构，为了便于第二密封盖的密封，在第二密封盖的上表面向下开设盲孔，盲孔是连通物体表层和内层而不贯穿的孔，盲孔不穿透第二密封盖，第二内螺纹设置在盲孔中，第二丝杆同样不穿过第二密封盖，因此无需考虑第二密封盖与第二丝杆连接处的密封问题。

在本申请的一种可能的实现方式中，驱动装置位于外层结构的外部，第二传动机构还包括沿水平方向设置的第二传动杆，第二传动杆的一端与驱动装置的输出端连接，另一端位于外层结构内，第二丝杆靠近第二传动杆的一端与第二传动杆之间通过两个锥形齿轮传动连接。

本申请实施例提供的预燃室结构，为了在容纳腔内预留足够的空间，便于内层结构在容纳腔内运动，将驱动装置设置在外层结构的外部，驱动装置通过第二传动杆将动力传递到第二丝杆，由于第二传动杆与第二丝杆垂直设置，因此设置锥形齿轮实现第二传动杆与第二丝杆的交错轴传动。

在本申请的一种可能的实现方式中，预燃室结构包括与外层结构固定的点燃电极，第二密封盖上设有电极通孔，点燃电极的端部穿过电极通孔伸入预燃腔内，第二密封盖通过电极通孔与点燃电极密封滑动连接。

本申请实施例提供的预燃室结构，为了便于点燃预燃腔内的可燃混合气，设置有点燃电极，点燃电极可以通过高压脉冲放电产生电火花，从而将预燃腔内的可燃混合气点燃，点燃电极固定在外层结构上，便于与汽车的电气系统连接，同时在第二密封盖上开设电极通孔，使得点燃电极通过电极通孔与第二密封盖密封滑动连接，从而保证在安装点燃电极的情况下，实现射流截面积以及预燃腔容积的调节。

第二方面，本申请实施例提供一种发动机，包括外壳，外壳内形成有燃烧室；还包括第一方面中任一项的预燃室结构，预燃室结构设置在燃烧室内，内层通孔与外层通孔对位时，预燃腔与燃烧室连通。

本申请实施例提供的发动机，由于包含了第一方面的预燃室结构，因此具有同样的效果，即能够实现喷孔面积的连续调节，从而提供平稳的调节，降低冲击，减轻爆震现象，提高调节精度。

附图说明

图1为本申请实施例提供的预燃室结构的剖切结构示意图；

图2为本申请实施例提供的发动机结构示意图；

图3为本申请实施例提供的预燃室结构的外层通孔与内层通孔错位示意图；

图4为本申请实施例提供的预燃室结构的外层结构剖切示意图；

图5为本申请实施例提供的预燃室结构的内层结构剖切示意图；

图6为本申请实施例提供的预燃室结构的内层通孔和外层通孔均水平设置的示意图；

图7为本申请实施例提供的预燃室结构的多个内层通孔和多个外层通孔均竖直排列的示意图；

图8为本申请实施例提供的预燃室结构的水平外层通孔与水平内层通孔错位示意图；

图9为本申请实施例提供的预燃室结构的预燃腔容积调节示意图；

图10为本申请实施例提供的预燃室结构的仰视图；

图11为本申请实施例提供的预燃室结构的俯视图。

附图标记：

1-外壳；2-燃烧室；3-预燃室；31-外层结构；311-第一罐体；3111-容纳腔；3112-外层通孔；3113-凹部；312-第一密封盖；3121-第一通孔；3122-第一轴孔；3123-第二通孔；3124-第二轴孔；3125-电极定位孔；32-内层结构；321-第二罐体；3211-预燃腔；3212-内层通孔；3213-第一内螺纹；3214-凸部；322-第二密封盖；3221-第二内螺纹；3222-盲孔；3223-电极通孔；33-驱动装置；331-第一驱动件；332-第二驱动件；331-第一驱动器；332-第二驱动器；34-第一传动机构；341-第一丝杆；342-第一传动杆；343-第一锥形齿轮；35-第二传动机构；351-第二丝杆；352-第二传动杆；353-第二锥形齿轮；36-点燃电极。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请的具体技术方案做进一步详细描述。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。

在本申请实施例中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

此外，在本申请实施例中，“上”、“下”、“左”以及“右”等方位术语是相对于附图中的部件示意置放的方位来定义的，应当理解到，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。

在本申请实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。

在本申请实施例中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

在本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

本申请实施例提供了一种预燃室3结构，用于设置在各类燃烧室2内，辅助燃烧室2内燃料引燃的一种小型燃烧室2，可以设置在汽油发动机、柴油发动机、燃气涡轮发动机、内燃机、外燃机等各类设备的燃烧室2中。

参照图1与图2，在本申请的一种实施例中，预燃室3包括外层结构31、内层结构32和驱动装置33，外层结构31设置在汽车发动机的燃烧室2内，内部形成容纳腔3111，外层结构31的竖向的侧壁上开设有外层通孔3112，外层通孔3112将容纳腔3111和汽车发动机的燃烧室2内连通；内层结构32设置在容纳腔3111内，内部形成预燃腔3211，内层结构32的竖向的侧壁与外层结构31的竖向的侧壁相贴合滑动，内层结构32的竖向的侧壁上开设有内层通孔3212；驱动装置33用于驱动内层结构32在外层结构31内竖向滑动，以使内层通孔3212与外层通孔3112对位或错位，参照图3，内层通孔3212与外层通孔3112错位示意图。

外层结构31为整个预燃室3提供支撑，其内部的容纳腔3111可以容纳内层结构32、驱动装置33等，内层结构32内部具有预燃腔3211，预燃腔3211相比汽车发动机的燃烧室2体积更小，可燃混合气在发动机的燃烧室2中点燃后急剧膨胀产生高温高压的火焰，火焰在高压作用下会以射流喷束的形式经由内层通孔3212、外层通孔3112喷射到发动机的燃烧室2，火焰的传播速度快，稳定性好，具体的预燃腔3211内的火焰依次经由外层通孔3112和内层通孔3212喷射到汽车发动机的燃烧室2，此外，驱动装置33可以带动内层结构32在外层结构31内竖向滑动，内层结构32滑动过程中内层通孔3212和外层通孔3112会出现对位或错位，当内层通孔3212与外层通孔3112对位时，射流截面积最大，当内层通孔3212与外层通孔3112错位时，射流截面积较小，当内层通孔3212与外层通孔3112完全错位时，内层通孔3212与外层通孔3112均关闭，火焰射流无法到达发动机的燃烧室2，不同大小的射流截面积可以适用于发动机的不同工况，具体的当发动机低速低负荷运行，单位气缸容积混合气体浓度较低时，较大的射流截面积可以流入较为充足的预燃混合气，增加预燃室3射流能量，提高汽车发动机燃烧室2的稳定性，并且较大的射流截面积有利于提高预燃室3的扫气效果；当发动机处于高速高负荷时，气缸内压力较高，较小的射流截面积有利于提高预燃室3射流速度，增加射流贯穿距离，减小爆震倾向；当发动机处于低速高负荷和高速低负荷状态时，适中的射流截面积能够提供较为合适的射流能量，并保证较好的扫气效果，有利于提高热效率。同时在内层机构相对外层结构31滑动时，内层通孔3212与外层通孔3112交界面处的射流截面积是渐变的，因而可以实现无级连续调节，提供更加平稳的调节过渡，降低冲击，减轻爆震现象，同时可以实现更高精度的调节，与相关技术中射流截面积无法连续调节的方案相比，本申请的预燃室3结构能实现射流截面积的连续调节，从而提供更加平稳的调节过渡，降低冲击，减轻爆震现象，调节精度也更高。

需要说明的是，射流截面积指外层通孔3112与对应的内层通孔3212在两者交界面上的重叠面积，也即火焰射流在经过外层通孔3112和内层通孔3212时竖直截面最小时的面积。

为了提高预燃腔3211内火焰引燃发动机的燃烧室2内可燃混合气的效率，参照图4与图5，在本申请的一种实施例中，外层通孔3112为多个，内层通孔3212也为多个，多个内层通孔3212和多个外层通孔3112一一对应设置。内层通孔3212和外层通孔3112均为多个，预燃腔3211内的火焰可以同时从多个内层通孔3212与多个外层通孔3112中喷射到发动机的燃烧室2中，多路火焰可以更快的将发动机的燃烧室2内的可燃混合气引燃，为了简化设计，多个内层通孔3212和多个外层通孔3112一一对应，内层通孔3212和外层通孔3112的错位调节结果更加直观，更加方便设计。

其中，参照图4与图5，在本申请的一种实施例中，外层结构31包括由外壁围成的上方具有开口的第一罐体311，第一罐体311的内腔为容纳腔3111，外层通孔3112设置在第一罐体311上，将容纳腔3111与发动机的燃烧室2连通，内层结构32包括由内壁围成的上方具有开口的第二罐体321，第二罐体321的内腔为预燃腔3211，内层通孔3212设置在第二罐体321上，将预燃腔3211与容纳腔3111连通，其中第一罐体311与第二罐体321的均可以有多种形式，任意能保证两者可以沿轴向相互滑动的结构均在本申请的保护范围之类，例如圆柱状，多棱柱状等，优选的为圆柱状，第一罐体311和第二罐体321的底部可以是平面的也可以是曲面，参照图1与图3，在本申请的一种实施例中，第一罐体311和第二罐体321的底面均为平面，参照图6、图7、图8与图10，在本申请的另一种实施例中，第一罐体311和第二罐体321的底面均为弧度面。

需要说明的是外层通孔3112与内层通孔3212在一一对应的基础上，可以有多种排列方式，以外层通孔3112为例，内层通孔3212同理，外层通孔3112可以沿第一罐体311的周向呈环形分布，也可以沿第一罐体311的轴向呈线性分布。

为了使多路火焰同步到达发动机的燃烧室2，同步引燃发动机的燃烧室2中的可燃混合气，参照图6与图7，在本申请的一种实施例中，多个内层通孔3212和多个外层通孔3112均在同一水平高度设置，当预燃腔3211内的可燃混合气被点燃时，产生的火焰射流可以同时到达发动机的燃烧室2。

其中，同一水平高度的外层通孔3112和内层通孔3212可以分布在第二罐体321的同一侧，也可以均匀环绕第二罐体321设置，为了使火焰射流能到达多个方向，提升引燃效果，参照图1、图2、图6与图10，在本申请的一种实施例中，外层通孔3112沿第一罐体311的轴线均匀环绕在第一罐体311周侧，内层通孔3212沿第二罐体321的轴线均匀环绕在第二罐体321周侧。

为了使本申请的预燃室3能够用于更多场合，参照图7与图8，在本申请的一种实施例中，多个内层通孔3212沿内层结构32的竖向的侧壁间隔排列，多个外层通孔3112沿外层结构31的竖向的侧壁间隔排列。从而可以在竖直方向上同时产生多路同向的火焰射流，提高本申请燃烧室2的普适性，其中图8为内层通孔3212与外层通孔3112错位示意图。

需要说明的是，外层通孔3112和内层通孔3212的孔径可以一致，也可以不一致，外层通孔3112的孔径可以是变化的也可以是一致的，内层通孔3212的孔径同样可以是变化的也可以是一致的。

为了降低沿程损失，参照图1、图6与图7，在本申请的一种实施例中，外层通孔3112和内层通孔3212的孔径大小一致。当外层通孔3112与内层通孔3212对正时，两者在交界面上的投影完全重合，火焰射流由内层通孔3212进入外层通孔3112时不会遇到阻碍，火焰射流可以更加自然的通过，在外层通孔3112和内层通孔3212中也不会因为变径而受阻，因而火焰射流通过外层通孔3112和内层通孔3212的沿程损失也更小，同理在点火操作前，可燃混合气由发动机的燃烧室2通过外层通孔3112与内层通孔3212进入预燃室3的沿程损失也更小。

此外，外层通孔3112的轴线可以沿第一罐体311的轴向设置，也可以沿第一罐体311的径向设置，亦或相对第一罐体311的轴线倾斜设置，同样的，内层通孔3212的轴线可以沿第二罐体321的轴向设置，也可以沿第二罐体321的径向设置，亦或相对第二罐体321的轴线倾斜设置，参照图6与图7，在本申请的一种实施例中，外层通孔3112的轴线可以沿第一罐体311的径向设置，内层通孔3212的轴线同样沿第二罐体321的径向设置。

为了使内层通孔3212与外层通孔3112的错位范围更大，增加射流截面积的调节范围，参照图4与图5，在本申请的一种实施例中，外层通孔3112和内层通孔3212均倾斜设置。相同孔径情况下，倾斜孔截面竖直长度相比水平孔截面的竖直长度更长，外层通孔3112与内层通孔3212上下错位时错位范围也就更大，从而增加射流截面积的调节范围。

为了保证容纳腔3111的密封，避免发动机的燃烧室2中的可燃混合气进入容纳腔3111，在容纳腔3111中被引燃后对内层结构32及驱动装置33造成损伤，参照图4，在本申请的一种实施例中，外层结构31包括盖设在第一罐体311的开口处的第一密封盖312。第一罐体311通过第一密封盖312将容纳腔3111封闭，从而避免了发动机的燃烧室2中的可燃混合气的进入，发动机的燃烧室2中的可燃混合气燃烧时难以直接对内层结构32及驱动装置33造成损伤。

为了保证火焰射流有足够的能量进入发动机的燃烧室2，参照图5，在本申请的一种实施例中，内层结构32包括盖设在第二罐体321的开口处的第二密封盖322，第二罐体321的开口处通过第二密封盖322密封，从而避免预燃腔3211与容纳腔3111连通，当预燃腔3211中的可燃混合气被点燃后，在预燃腔3211的有限容积下产生高温高压，由于第二罐体321被第二密封盖322密封，压力作用下火焰射流只能通过内层通孔3212和外层通孔3112进入发动机的燃烧室2，从而保证足够的火焰射流能量。

为了便于调节进入预燃腔3211内可燃混合气的质量，需要使预燃腔3211的容积可以调节，参照图1、图6与图7，在本申请的一种实施例中，驱动装置33还用于驱动第二密封盖322沿竖直方向运动。通过驱动装置33驱动第二密封盖322相对第二罐体321沿竖直方向运动，可以将预燃腔3211的容积调整到合适的大小，进而将进入预燃腔3211的可燃混合气的质量调整到合适状态，使得预燃腔3211内的可燃混合气燃烧时能产生合适的射流能量，提高燃烧热效率。

需要说明的是，本申请驱动装置33提供的动力输出形式可以是往复式，例如伸缩杆、电缸、伸缩缸等，其中伸缩缸包括气压缸、液压缸等，也可以是旋转式，例如电机、转角气缸等，其中电机包括伺服电机和步进电机。

为了提高驱动装置33的响应速度与驱动精度，参照图1、图6与图7，在本申请的一种实施例中，驱动装置33包括第一驱动件331，第一驱动件331用于驱动内层结构32在外层结构31内竖向滑动，第一驱动件331通过第一传动机构34与内层结构32连接，第一驱动件331输出旋转扭矩，优选的第一驱动件331可以为伺服电机等，第一传动机构34用于将第一驱动件331的旋转扭矩转换为竖直向上的力，并施加给内层结构32。采用输出旋转扭矩的第一驱动件331，相比于液压缸、气压缸的响应速度更快，精度更高，为了将第一驱动件331的旋转扭矩转化为内层结构32相对外层结构31直线滑动的驱动力，第一驱动件331通过第一传动机构34与内层结构32连接，第一传动机构34可以将旋转运动转化为直线运动，从而带动内层结构32上下运动，进而实现射流截面积大小的调节。

其中，第一传动机构34包括沿竖直方向设置的第一丝杆341，以及设置在内层结构32上的第一内螺纹3213结构，具体的第一丝杆341沿第一罐体311的轴向设置，第一内螺纹3213设置在第二罐体321上，第一丝杆341与第一内螺纹3213配合，第一驱动件331用于驱动第一丝杆341旋转。第一传动机构34采用丝杆传动的方式，丝杆传动技术成熟，结构简单，具有高定位精度，而且传动平稳，在调节射流截面积时更加平稳。

需要说明的是，当第一罐体311与第二罐体321均为圆柱状，且第一丝杆341与第二罐体321同轴时，第一丝杆341的转动可能会带动第二罐体321与第一罐体311相对转动，为了保证第二罐体321相对第一罐体311只存在沿轴线的滑动，第一罐体311内部开设有沿其轴线方向的第一限位槽，第二罐体321对应第一限位槽位置一体设置有第一限位凸棱，第一限位凸棱与第一限位槽相配合，第一限位凸棱可以在第一限位槽内沿第一罐体311的轴线运动，其中第一限位槽和第一限位凸棱为一组，可以有多组相配合的第一限位槽和第一限位凸棱，且沿第二罐体321的周向均匀设置。

为了在不对预燃腔3211的容积产生影响的前提下设置第一传动机构34，参照图1、图6与图7，在本申请的一种实施例中，外层结构31内部具有避让凹部3113，内层结构32外对应凹部3113具有凸部3214，具体的凹部3113设置在第一罐体311内侧，凸部3214设置在第二罐体321的外侧，第一丝杆341设置在凹部3113内，且与外层结构31可旋转连接，具体的，第一丝杆341下端可旋转连接于第一罐体311的轴孔中，参照图1与图4，第一丝杆341上端穿过第一密封盖312上的第一通孔3121，且与第一密封盖312可旋转连接，第一内螺纹3213结构设置在凸部3214内，且第一丝杆341贯穿凸部3214。将第一内螺纹3213设置在第二罐体321的外凸部3214可以避免对预燃腔3211的容积造成影响，第一罐体311内部对应凸部3214具有避让凹部3113，使得凸部3214可以在凹部3113内运动，同时凹部3113与凸部3214的配合对第二罐体321还具有周向限位功能，避免第一丝杆341带动第二罐体321转动。

为了在容纳腔3111内预留足够的空间，便于内层结构32在容纳腔3111内运动，参照图1、图6与图7，在本申请的一种实施例中，第一驱动件331位于外层结构31的外部，第一传动机构34还包括沿水平方向设置的第一传动杆342，参照图1与图4，第一传动杆342的一端穿过第一轴孔3122与第一驱动件331的输出端连接，另一端位于外层结构31内，具体的第一传动杆342设置在第一密封盖312内，第一丝杆341靠近第一传动杆342的一端与第一传动杆342之间通过两个第一锥形齿轮343传动连接。将第一驱动件331设置在外层结构31的外部，第一驱动件331通过第一传动杆342将动力传递到第一丝杆341，由于第一传动杆342与第一丝杆341垂直设置，因此设置第一锥形齿轮343实现第一传动杆342与第一丝杆341的交错轴传动。

为了提高驱动装置33的响应速度与驱动精度，参照图1、图6与图7，在本申请的一种实施例中，驱动装置33包括第二驱动件332，第二驱动件332用于驱动第二密封盖322相对第二罐体321沿其轴线方向滑动，第二驱动件332通过第二传动机构35与第二密封盖322连接，第二驱动件332输出旋转扭矩，优选的第二驱动件332可以为伺服电机，第二传动机构35用于将第二驱动件332的旋转扭矩转换为竖直向上的力，并施加给第二密封盖322。采用输出旋转扭矩的第二驱动件332，相比于液压缸、气压缸的响应速度更快，精度更高，为了将第二驱动件332的旋转扭矩转化为第二密封盖322相对第二罐体321直线滑动的驱动力，第二驱动件332通过第二传动机构35与第二密封盖322连接，第二传动结构可以将旋转运动转化为直线运动，从而带动第二密封盖322上下运动，进而实现预燃腔3211容积大小的调节。

其中，第二传动机构35包括沿竖直方向设置的第二丝杆351，以及设置在第二密封盖322上的第二内螺纹3221结构，具体的第二丝杆351的轴线平行第二密封盖322的轴线设置，第二内螺纹3221设置在第二密封盖322上，第二丝杆351与第二内螺纹3221配合，第二驱动件332用于驱动第二丝杆351旋转。第二传动机构35采用丝杆传动的方式，丝杆传动技术成熟，结构简单，具有高定位精度，而且传动平稳，在调节预燃腔3211的容积时更加平稳。

需要说明的是，当第二罐体321与第二密封盖322均为圆柱状，且第二丝杆351与第二密封盖322同轴时，第二丝杆351的转动可能会带动第二密封盖322与第二罐体321相对转动，为了保证第二密封盖322相对第二罐体321只存在沿轴线的滑动，第二罐体321内部开设有沿其轴线方向的第二限位槽，第二密封盖322对应第二限位槽位置一体设置有第二限位凸棱，第二限位凸棱与第二限位槽相配合，第二限位凸棱可以在第二限位槽内沿第二罐体321的轴线运动，其中第二限位槽和第二限位凸棱为一组，可以有多组相配合的第二限位槽和第二限位凸棱，且沿第二密封盖322的周向均匀设置。

为了便于第二密封盖322的密封，参照图图1、图5、图6与图7，在本申请的一种实施例中，第二密封盖322的上表面向下开设有盲孔3222，第二内螺纹3221设置在盲孔3222内，第二丝杆351的上端与外层结构31可旋转连接，具体的第二丝杆351上端穿过第一密封盖312上的第二通孔3123，第二丝杆351的下端伸入盲孔3222内，与第二内螺纹3221配合。在第二密封盖322的上表面向下开设盲孔3222，盲孔3222是连通物体表层和内层而不贯穿的孔，盲孔3222不穿透第二密封盖322，第二内螺纹3221设置在盲孔3222中，第二丝杆351同样不穿过第二密封盖322，因此无需考虑第二密封盖322与第二丝杆351连接处的密封问题。

为了在容纳腔3111内预留足够的空间，便于内层结构32在容纳腔3111内运动，参照图1、图6与图7，在本申请的一种实施例中，第二驱动件332位于外层结构31的外部，第二传动机构35还包括沿水平方向设置的第二传动杆352，参照图1与图4，第二传动杆352的一端穿过第二轴孔3124与第二驱动件332的输出端连接，另一端位于外层结构31内，具体的第二传动杆352位于第一密封盖312内，第二丝杆351靠近第二传动杆352的一端与第二传动杆352之间通过两个第二锥形齿轮353传动连接。将第二驱动件332设置在外层结构31的外部，第二驱动件332通过第二传动杆352将动力传递到第二丝杆351，由于第二传动杆352与第二丝杆351垂直设置，因此设置第二锥形齿轮353实现第二传动杆352与第二丝杆351的交错轴传动。

需要说明的是，第一传动杆342和第二传动杆352可以单独设置，由第一驱动件331和第二驱动件332对应驱动，也可以固定在一起作为一根转轴使用，此时只需要设置一个驱动装置33即可，具体可参照图11，此外第一密封盖312可以具有腔体，也可以不具有腔体，只需保证第一丝杆341、第二丝杆351穿过第一密封盖312，第一传动杆342、第二传动杆352、第一锥形齿轮343、第二锥形齿轮353、驱动装置33等位于容纳腔3111外即可。

为了便于点燃预燃腔3211内的可燃混合气，参照图1、图6与图7，在本申请的一种实施例中，预燃室3结构包括与外层结构31固定的点燃电极36，具体的点燃电极36固定在第一密封盖312上，参照图5，第二密封盖322上设有电极通孔3223，具体的为火花塞，点燃电极36的端部穿过电极通孔3223伸入预燃腔3211内，第二密封盖322通过电极通孔3223与点燃电极36密封滑动连接。点燃电极36可以通过高压脉冲放电产生电火花，从而将预燃腔3211内的可燃混合气点燃，点燃电极36固定在外层结构31上，具体的参照图4，第一密封盖312上开设有用于点燃电极36固定的电极定位孔3125，便于与汽车的电气系统连接，同时在第二密封盖322上开设电极通孔3223，使得点燃电极36通过电极通孔3223与第二密封盖322密封滑动连接，从而保证在安装点燃电极36的情况下，实现射流截面积以及预燃腔3211容积的调节。

其中，点燃电极36也可以与第二密封盖322固定连接，而与第一密封盖312滑动连接，这样更利于预燃腔3211的密封，点燃电极36通常沿第二密封盖322的轴线设置，当第一传动杆342与第二传动杆352作为一根转轴时，点燃电极36和传动杆其中的一个应该避让另一个设置，参照图11，在本申请的一种实施例中，第一传动杆342与第二传动杆352固定在一起，两者的轴线不过第二密封盖322的轴线以避让点燃电极36。

此外，本申请实施例提供一种发动机，参照图2，发动机包括外壳1，外壳1内形成有燃烧室2；还包括本申请的预燃室3结构，预燃室3结构设置在燃烧室2内，内层通孔3212与外层通孔3112对位时，预燃腔3211与燃烧室2连通。由于本申请的发动机包含了本申请的预燃室3结构，因此具有同样的效果，即能够实现喷孔面积的连续调节，从而提供平稳的调节，降低冲击，减轻爆震现象，提高调节精度，需要说明的是，预燃室3在燃烧室2内的安装可以有多种形式，任意将预燃腔3211与燃烧室2连通的方案均在本申请的保护范围内，优选的外层通孔3112的出口应朝向燃烧室2中的活塞。

上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (18)

1.一种预燃室结构，其特征在于，包括：

外层结构，设置在汽车发动机的燃烧室内，内部形成容纳腔，所述外层结构的竖向的侧壁上开设有外层通孔，所述外层通孔将所述容纳腔和汽车发动机的燃烧室内连通；

内层结构，设置在所述容纳腔内，内部形成预燃腔，所述内层结构的竖向的侧壁与所述外层结构的竖向的侧壁相贴合滑动，所述内层结构的竖向的侧壁上开设有内层通孔；

驱动装置，用于驱动所述内层结构在所述外层结构内竖向滑动，以使所述内层通孔与所述外层通孔对位或错位。

2.根据权利要求1所述的预燃室结构，其特征在于，所述外层通孔为多个，所述内层通孔也为多个，多个所述内层通孔和多个所述外层通孔一一对应设置。

3.根据权利要求2所述的预燃室结构，其特征在于，多个所述内层通孔和多个所述外层通孔均在同一水平高度设置。

4.根据权利要求2所述的预燃室结构，其特征在于，多个所述内层通孔沿所述内层结构的竖向的侧壁间隔排列，多个所述外层通孔沿所述外层结构的竖向的侧壁间隔排列。

5.根据权利要求1所述的预燃室结构，其特征在于，所述外层通孔和所述内层通孔的孔径大小一致。

6.根据权利要求1所述的预燃室结构，其特征在于，所述外层通孔和所述内层通孔均倾斜设置。

7.根据权利要求1所述的预燃室结构，其特征在于，所述驱动装置通过第一传动机构与所述内层结构连接，所述驱动装置输出旋转扭矩，所述第一传动机构用于将所述驱动装置的旋转扭矩转换为竖直向上的力，并施加给所述内层结构。

8.根据权利要求7所述的预燃室结构，其特征在于，所述第一传动机构包括沿竖直方向设置的第一丝杆，以及设置在所述内层结构上的第一内螺纹结构，所述第一丝杆与所述第一内螺纹配合，所述驱动装置用于驱动所述第一丝杆旋转。

9.根据权利要求8所述的预燃室结构，其特征在于，所述外层结构内部具有避让凹部，所述内层结构外对应所述凹部具有凸部，所述第一丝杆设置在所述凹部内，且与所述外层结构可旋转连接，所述第一内螺纹结构设置在所述凸部内。

10.根据权利要求8所述的预燃室结构，其特征在于，所述驱动装置位于所述外层结构的外部，所述第一传动机构还包括沿水平方向设置的第一传动杆，所述第一传动杆的一端与所述驱动装置的输出端连接，另一端位于所述外层结构内，所述第一丝杆靠近所述第一传动杆的一端与所述第一传动杆之间通过两个锥形齿轮传动连接。

11.根据权利要求10所述的预燃室结构，其特征在于，所述外层结构包括由外壁围成的上方具有开口的第一罐体，以及盖设在所述第一罐体的开口处的第一密封盖，所述传动杆设置在所述第一密封盖内。

12.根据权利要求1～11中任一项所述的预燃室结构，其特征在于，所述内层结构包括由内壁围成的上方具有开口的第二罐体，以及盖设在所述第二罐体的开口处的第二密封盖，所述驱动装置还用于驱动所述第二密封盖沿竖直方向运动。

13.根据权利要求12所述的预燃室结构，其特征在于，所述驱动装置通过第二传动机构与所述第二密封盖连接，所述驱动装置输出旋转扭矩，所述第二传动机构用于将所述驱动装置的旋转扭矩转换为竖直向上的力，并施加给所述第二密封盖。

14.根据权利要求13所述的预燃室结构，其特征在于，所述第二传动机构包括沿竖直方向设置的第二丝杆，以及设置在所述第二密封盖上的第二内螺纹结构，所述第二丝杆与所述第二内螺纹配合，所述驱动装置用于驱动所述第二丝杆旋转。

15.根据权利要求14所述的预燃室结构，其特征在于，所述第二密封盖的上表面向下开设有盲孔，所述第二内螺纹设置在所述盲孔内，所述第二丝杆的上端与所述外层结构可旋转连接，所述第二丝杆的下端伸入所述盲孔内，与所述第二内螺纹配合。

16.根据权利要求8所述的预燃室结构，其特征在于，所述驱动装置位于所述外层结构的外部，所述第二传动机构还包括沿水平方向设置的第二传动杆，所述第二传动杆的一端与所述驱动装置的输出端连接，另一端位于所述外层结构内，所述第二丝杆靠近所述第二传动杆的一端与所述第二传动杆之间通过两个锥形齿轮传动连接。

17.根据权利要求12所述的预燃室结构，其特征在于，所述预燃室结构包括与所述外层结构固定的点燃电极，所述第二密封盖上设有电极通孔，所述点燃电极的端部穿过所述电极通孔伸入所述预燃腔内，所述第二密封盖通过所述电极通孔与所述点燃电极密封滑动连接。

18.一种发动机，其特征在于，包括：

外壳，所述外壳内形成有燃烧室；

权利要求1～17中任一项所述的预燃室结构，所述预燃室结构设置在所述燃烧室内，所述内层通孔与所述外层通孔对位时，所述预燃腔与所述燃烧室连通。

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