CN114934838A - 一种预燃室结构、燃烧发动机及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明属于汽车技术领域，公开了一种预燃室结构、燃烧发动机及汽车。该预燃室结构用于燃烧发动机，具体包括：气缸盖，用以与气缸本体限定出燃烧室；设于气缸盖内部的容积空间，并与燃烧室相连通；设于气缸盖内部的水套，水套内部充入冷却液，用以冷却容积空间；固定在气缸盖上火花塞，火花塞的喷嘴伸入容积空间内，用以点燃容积空间的可燃混合气体。通过本发明，能避免分体式的预燃室结构使密封性变差，彻底解决密封问题；同时兼具冷却效果，并使预燃室在一定容积下的热效率得到提升。

Description

一种预燃室结构、燃烧发动机及汽车

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及燃烧发动机领域，具体涉及一种预燃室结构、燃烧发动机及汽车。

背景技术

传统燃气机多采取单一燃烧室结构，即由气缸盖底面、缸套、缸垫及活塞顶面组成的密闭空间，用火花塞点燃燃烧室内的可燃混合气，实现燃烧做功。这种燃烧方式点火能量有限，火焰传播速度慢，从而限制了热效率的进一步提升。在原有主燃烧室的基础上，增加一个预燃室结构，气体在预燃室内点火燃烧，火焰通过预燃室底部的喷孔传播到主燃烧室内，能够提高燃气的燃烧速度，进而提高热效率。

目前，现有技术提供了一种用于气体发动机的预燃室结构，参见CN104040138A，用于气体发动机的预燃室结构体，其包括：本体，所述本体包括主体、水套以及预燃室末端；火花塞，其点燃注入预燃室的燃料气体，所述燃烧室形成于所述本体内部，所述用于气体发动机的预燃室结构体将燃料气体点燃后，提供至主燃烧室，所述预燃室末端形成有用于工具结合的槽，所述工具结合的槽在预燃室末端和水套的结合部形成间隙，从而可使用分解的工具插入。现有技术中还提供了一种发动机预燃室结构及发动机，参见CN112648064A，该发动机预燃室结构包括第一方向延伸的本体，本体内部具有容纳空间、沿第一方向，本体第一端由发动机气缸盖及火花塞密封，本体第二端设置有连接孔，容纳空间通过连接孔与发动机主燃烧室连通。其中发动机气缸盖上的用于密封的本体第一端的区域设置有环绕第一方向延伸的导流部。发动机气缸盖上设置有由本体第一端开始，延伸远离本体第一端，且相对于第一方向倾斜的供气通道，供气通道与导流部相接，供气通道用于向本体内部的容纳空间提供天然气。

现有的预燃室结构存在以下问题：预燃室结构大都是以单独的零件存在，通过螺纹连接等连接方式与气缸主体相连接，如果密封不严，会出现冷却液外泄入缸体内部的问题；另外，分体式预燃室设计受气缸盖空间及壁厚约束，牺牲了部分容积空间换来装配空间，使得其不能最大限度的来提高热效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种预燃室结构，集成在气缸盖上，避免了分体式的预燃室结构使密封性变差，同时兼具冷却效果，使预燃室在一定容积下的热效率得到提升。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种预燃室结构，用于燃烧发动机，包括：

气缸盖，所述气缸盖用以与气缸本体限定出燃烧室；

容积空间，开设于所述气缸盖内部，与所述燃烧室相连通；

水套，开设于所述气缸盖内部，所述水套内部充入冷却液，用以冷却所述容积空间；

火花塞，固定在所述气缸盖上，所述火花塞的喷嘴伸入所述容积空间内，用以点燃所述容积空间的可燃混合气体。

作为一种预燃室结构的优选方案，所述气缸盖底部设有若干个喷孔，所述容积空间通过所述喷孔与所述燃烧室相连通，所述喷孔为螺旋结构。

作为一种预燃室结构的优选方案，所述喷孔相对所述火花塞的轴向倾斜设置。

作为一种预燃室结构的优选方案，所述喷孔相对于所述火花塞的轴向倾角不小于60度。

作为一种预燃室结构的优选方案，所述喷孔的内径沿由所述容积空间至所述燃烧室的方向逐渐增大。

作为一种预燃室结构的优选方案，所述水套内设多个导流肋，所述导流肋能使所述冷却液沿着所述导流肋的壁面流动。

作为一种预燃室结构的优选方案，所述导流肋为薄板结构。

作为一种预燃室结构的优选方案，所述容积空间的纵向剖面为矩形、梯形或半圆形。

一种燃烧发动机，包括如上述任一方案所述的预燃室结构。

一种汽车，包括如上述任一方案所述的预燃室结构。

有益效果：

通过本发明，容积空间设于气缸盖内部，并与燃烧室相连通，火花塞固定在气缸盖上，火花塞的喷嘴伸入容积空间内，用以点燃所述容积空间的可燃混合气体，当燃烧发动机启动时，可燃混合气体进入容积空间内部，火花塞点燃可燃混合气体在容积空间内部预燃，并进一步点燃燃烧室。通过将容积空间集成在气缸盖内部，使整个容积空间与气缸集成为一体，避免了预燃室分体式结构与气缸盖的机械连接，彻底解决了预燃室结构与气缸盖间密封问题。另外将水套开设于气缸盖内部，水套内部充入冷却液，用以冷却所述容积空间，保证了预燃室的冷却，使疲劳寿命大幅提升，同时水套也集成于气缸盖，使整个预燃室结构更加紧凑。

附图说明

图1是本发明实施例提供气缸盖与气缸本体配合的剖视图；

图2是本发明实施例提供的喷孔的结构示意图；

图3是图1在A-A剖面的结构示意图。

图中：

100、气缸盖；110、容积空间；120、水套；121、导流肋；130、火花塞；140、喷孔；

200、气缸本体；210、燃烧室。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

请参阅附图1，在本实施例中，用于燃烧发动机的预燃室结构，包括气缸盖100，气缸盖100用以与气缸本体200限定出燃烧室210，气缸本体200内设有燃烧空腔，气缸盖100扣设于气缸本体200上，形成燃烧室210，可燃混合气体在燃烧室210内燃烧，使热能转化为动能，带动发动机做功。该预燃室结构还包括容积空间110、水套120和火花塞130，其中容积空间110开设于气缸盖100内部，与燃烧室210相连通，具体地，容积空间110作为可燃混合气体的预燃腔室，集成于气缸盖100上，与气缸盖100一体式成型；火花塞130固定在气缸盖100上，火花塞130的喷嘴伸入容积空间110内，用以点燃容积空间110的可燃混合气体，并在容积空间110内部预燃，由于容积空间110与燃烧室210相连通，容积空间110的燃烧效果会进一步引燃燃烧室210。水套120开设于气缸盖100内部，水套120内部充入冷却液，用以冷却所述容积空间110。

通过本实施例，将容积空间110集成在气缸盖100内部，使整个容积空间110与气缸盖100成为一体，避免预燃室分体式结构与气缸盖100的机械连接，彻底解决了预燃室结构与气缸盖100间密封问题。另外将水套设于气缸盖100内部，水套130内部充入冷却液，用以冷却容积空间110，保证了预燃室的冷却，使疲劳寿命大幅提升，相对于分体式结构也能降低燃烧发动机的装配难度。

可选地，火花塞130的轴线可以与容积空间110的竖直方向平行或者成一定角度，对于火花塞130相对于容积空间110的位置，本领域的技术人员可以根据气缸盖100的结构进行针对性选择。

请参阅附图1和附图2，在本实施例中，气缸盖100底部设有若干个喷孔140，容积空间110通过喷孔140与燃烧室210相连通，喷孔140为螺旋结构。当可燃混合气体从燃烧室210通过螺旋结构的喷孔140时，会增大气体的涡流比，且可燃混合气体在喷孔140接近容积空间110的出口端时，喷射方向沿着喷孔140内壁的切向，能起到一定溅射效果，使可燃混合气体充分进入容积空间110；另外可燃混合气体也能在涡流通道内部充分混合，提升燃烧效率。

可选地，喷孔140相对火花塞130的轴向倾斜设置，具体地，多个喷孔140沿着火花塞130的轴向均匀分布，且多个喷孔140靠近容积空间110的开口端的之间的距离小于另一开口端之间的距离。因为通常预燃室的空间小于燃烧室210的空间，通过喷孔140相对火花塞130的轴向倾斜设置，使得预燃室的火焰传播范围更广，进而扩大燃烧室210的着火范围，加快燃烧速度，提高热效率。

作为优选，喷孔140相对于火花塞130的轴线的倾角不小于60度。为了进一步扩大燃烧室210的着火范围，使可燃混合气体充分燃烧，作为优选，喷孔140的内径沿由容积空间110至燃烧室210的方向逐渐增大，当燃烧室210压缩可燃混合气体进入容积空间110时，由于喷孔140的内径逐渐减小，使可燃混合气体的流速逐渐增大，不仅能够提升预燃室结构的响应速度，也能使可燃混合气体迅速扩充至预燃室的容积空间110；另当火花塞130点燃容积空间110内部的可燃混合气体时，可燃混合气体会迅速沿着内径逐渐增大的喷孔140进入燃烧室210，使燃烧更充分，热效率更高。喷孔140的数量一般取值为4-8个，直径范围一般为1-2mm，在本实施例中，喷孔4的数量是8个，直径是1.6mm。

可选地，水套120内设多个导流肋121，导流肋121能使冷却液沿着导流肋121的壁面流动。请参阅附图3，通过导流肋121的导向作用，导流肋121将主液流导向EX1(图3标记处)区域，在此处液流被分两路，一路流向IN1-EX1(图3标记处)之间的区域，到达预燃室后沿周向散开；另一路液流通过另一个导流肋121后液改变水流方向，流向EX1-EX2(图3标记处)之间区域，到达预燃室后沿周向散开。通过导流肋121作用，使冷却液更快地流向预燃室结构周围，加快冷却速度，，提高了预燃室结构的可靠性。

作为优选，导流肋121为薄板结构，可与气缸盖100一体成型。

在本实施例中，容积空间110的纵向剖面为矩形、梯形或半圆形。本领域的技术人员可以理解，容积空间110的纵向剖面的形状决定于所需预燃室容积、壁厚以及冷却效果。

在本实施例中还涉及一种燃烧发动机，包括上述的预燃室结构。

本实施例中还涉及一种汽车，也包括上述的预燃室结构。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种预燃室结构，用于燃烧发动机，其特征在于，包括：

气缸盖(100)，所述气缸盖(100)用以与气缸本体(200)限定出燃烧室(210)；

容积空间(110)，开设于所述气缸盖(100)内部，与所述燃烧室(210)相连通；

水套(120)，开设于所述气缸盖(100)内部，所述水套(120)内部能充入冷却液，用以冷却所述容积空间(110)；

火花塞(130)，固定在所述气缸盖(100)上，所述火花塞(130)的喷嘴伸入所述容积空间(110)内，用以点燃所述容积空间(110)的可燃混合气体。

2.根据权利要求1所述的一种预燃室结构，其特征在于，所述气缸盖(100)底部设有若干个喷孔(140)，所述容积空间(110)通过所述喷孔(140)与所述燃烧室(210)相连通，所述喷孔(140)为螺旋结构。

3.根据权利要求2所述的一种预燃室结构，其特征在于，所述喷孔(140)相对所述火花塞(130)的轴向倾斜设置。

4.根据权利要求3所述的一种预燃室结构，其特征在于，所述喷孔(140)相对于所述火花塞(130)的轴向倾角不小于60度。

5.根据权利要求2所述的一种预燃室结构，其特征在于，所述喷孔(140)的内径沿由所述容积空间(110)至所述燃烧室(210)的方向逐渐增大。

6.根据权利要求1所述的一种预燃室结构，其特征在于，所述水套(120)内设多个导流肋(121)，所述导流肋(121)能使所述冷却液沿着所述导流肋(121)的壁面流动。

7.根据权利要求6所述的一种预燃室结构，其特征在于，所述导流肋(121)为薄板结构。

8.根据权利要求1所述的一种预燃室结构，其特征在于，所述容积空间(110)的纵向剖面为矩形、梯形或半圆形。

9.一种燃烧发动机，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的预燃室结构。

10.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的预燃室结构。

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