CN118315936A - 一种剖分式预燃室火花塞点火装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种剖分式预燃室火花塞点火装置，包括：预燃室腔体，所述预燃室腔体包括预燃室上腔体与预燃室下腔体，所述预燃室上腔体与所述预燃室下腔体围合形成规则几何空腔，所述预燃室下腔体包括喷孔；火花塞，所述火花塞为长柱体，所述火花塞底端连接在所述预燃室下腔体的上端，所述火花塞底部包括火花塞尖端，所述火花塞尖端设置于所述规则几何空腔的几何中心；预燃室护套，包括预燃室护套内腔，所述火花塞顶端连接在所述预燃室护套内腔下端。本发明能够提高发动机内空间利用率，减少占用体积；提高点火性能；降低冷却系统布置空间，提高冷却系统空间利用率。

Description

一种剖分式预燃室火花塞点火装置

技术领域

本发明涉及发动机火花塞领域，尤其是一种剖分式预燃室火花塞点火装置。

背景技术

研究表明，应用稀薄或超稀薄燃烧技术能够稀释混合气并能够改善缸内燃烧质量，降低传热损失，并具有提高发动机压缩比的潜力，因此可有效提高发动机的热效率。然而，稀薄燃烧需要更大的点火能量，传统高能点火火花塞难以满足发动机的需求。预燃室火花塞相比传统的火花塞可以更好地控制燃料-空气混合物的点火，从而实现快速而稳定的燃烧，近年来在汽油机和天然气发动机上的研究和应用逐渐广泛，被认为是未来点燃式内燃机最有希望的技术路线之一。

预燃室火花塞技术的工作原理是通过先点燃预燃室内的混合气，火焰从喷嘴的小孔中喷入气缸内，使得气缸内的稀薄混合气能够顺利被点燃。

现有的预燃室火花塞通常为圆柱体，需要将火花塞安插在燃烧室内，其有两点技术问题，一是火花塞占用空间大，需要更大空间以容纳，占用了发动机内宝贵的空间；二是火花塞与缸盖不配套，火花塞过长需要突入燃烧室内，导致需要重新设计整个缸盖，增加了设计成本。

再者，现有火花塞难以受到保护，长时间使用后，火花塞受热、受压变形严重，需要定期花费时间精力更换维护，降低了发动机的稳定性、可靠性。

发明内容

本发明目的是提供一种剖分式预燃室火花塞点火装置，能够解决背景技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种剖分式预燃室火花塞点火装置，包括：预燃室腔体，所述预燃室腔体包括预燃室上腔体与预燃室下腔体，所述预燃室上腔体与所述预燃室下腔体围合形成规则几何空腔，所述预燃室下腔体包括喷孔，所述喷孔为通孔结构，所述喷孔一端连通发动机的燃烧室，另一端连通所述预燃室下腔体；火花塞，所述火花塞为长柱体，所述火花塞底端连接在所述预燃室下腔体的上端，所述火花塞用于点燃预燃室腔体内混合气，所述火花塞底部包括火花塞尖端，所述火花塞尖端设置于所述规则几何空腔的几何中心；预燃室护套，所述预燃室护套为圆柱体空腔结构，包括预燃室护套内腔，所述火花塞顶端连接在所述预燃室护套内腔下端。

在一个或多个实施方式中，所述规则几何空腔的形状包括如下几种中的一种：球体、圆柱体、水滴状等。

在一个或多个实施方式中，当所述规则几何空腔为球体结构时，所述火花塞尖端位于所述规则几何空腔的圆心；当所述规则几何空腔为圆柱体结构时，所述火花塞尖端位于所述规则几何空腔的中心；当所述规则几何空腔为水滴状结构时，所述火花塞尖端位于所述规则几何空腔的重心。

在一个或多个实施方式中，当所述规则几何空腔为垂直不对称形状时，所述规则几何空腔细长的一端向下设置。

在一个或多个实施方式中，所述一种剖分式预燃室火花塞点火装置还包括水套腔，所述水套腔为圆柱体空腔结构，所述水套腔直径大于所述预燃室护套直径，所述水套腔环设于所述预燃室腔体、火花塞和预燃室护套外。

在一个或多个实施方式中，所述水套腔位于发动机的进气道与排气道之间。

在一个或多个实施方式中，所述预燃室内腔底部不低于所述进气道底部。

在一个或多个实施方式中，所述预燃室腔体还包括预燃室外螺纹。

在一个或多个实施方式中，所述一种剖分式预燃室火花塞点火装置还包括密封槽，所述密封槽环设于所述预燃室护套外部。

在一个或多个实施方式中，所述预燃室护套顶端还包括环状凸起结构，所述环状凸起结构用于固定所述预燃室护套。

与现有技术相比，本发明提供的多个技术方案与实施例，至少包括如下技术效果或优点：

通过预燃室上部和预燃室下部共同组成一个预燃室腔体，能够提高发动机内空间利用率，减少占用体积；所述预燃室下腔体直接由气缸盖底部加工构成，适配气缸盖形状，形成规则几何空腔，利用气缸盖本身结构形成具有良好导流性能的预燃室腔体，提高点火性能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，能够认为是优选实施方式的多种组合结果示意，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明提供的一种剖分式预燃室火花塞点火装置的整体结构示意图；

图2为本发明提供的一种剖分式预燃室火花塞点火装置的拆分后气缸盖剖视结构的示意图；

图3为本发明提供的一种剖分式预燃室火花塞点火装置的拆分后的燃烧室护套剖视结构示意图；

图4为本发明提供的一种剖分式预燃室火花塞点火装置的拆分后预燃室的规则几何空腔的多种优选形状剖视结构示意图；

图中的标号分别代表：1-气缸盖，2-预燃室护套，3-水套腔，8-水套腔，4-进气道，5-火花塞，6-预燃室腔体，7-喷孔，9-排气道，10-密封槽，11-预燃室护套安装孔，12-预燃室下腔体，13-预燃室护套内腔，14-火花塞安装孔，15-预燃室上腔体，16-预燃室外螺纹。

具体实施方式

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”“为……制成”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

本发明目的是提供一种剖分式预燃室火花塞5点火装置，实现提高发动机内空间利用率，减少占用体积；提高点火性能；降低冷却系统布置空间，提高冷却系统空间利用率的功能。

实施例一：

本实施例提供了一种剖分式预燃室火花塞5点火装置，如图1-4所示，包括：预燃室腔体6，所述预燃室腔体6包括预燃室上腔体15与预燃室下腔体12，所述预燃室上腔体15与所述预燃室下腔体12围合形成规则几何空腔，所述预燃室下腔体12包括喷孔7，所述喷孔7为通孔结构，所述喷孔7一端连通发动机的燃烧室，另一端连通所述预燃室下腔体12；火花塞5，所述火花塞5为长柱体，所述火花塞5底端连接在所述预燃室下腔体12的上端，所述火花塞5用于点燃预燃室腔体6内混合气，所述火花塞5底部包括火花塞5尖端，所述火花塞5尖端设置于所述规则几何空腔的几何中心；预燃室护套2，所述预燃室护套2为圆柱体空腔结构，包括预燃室护套内腔13，所述火花塞5顶端连接在所述预燃室护套内腔13下端。

具体的，为了提高发动机内空间利用率，减少占用体积，也是为了提高点火性能，本实施例通过预燃室上腔体15与预燃室下腔体12围合形成规则几何空腔，所述预燃室下腔体12为气缸盖1顶部的结构，所述规则几何空腔的几何中心设置火花塞5尖端，火花塞5尖端点燃预燃室内混合气，混合气燃烧能够快速膨胀占满预燃室内壁，并通过喷孔7喷出，提高点火性能；进一步，现有的预燃室会凸出气缸盖1底面，底部结构伸入发动机燃烧室，大幅占用主燃烧室的空间，同时预燃室进入燃烧室内，容易损坏，而本实施例结合气缸盖1的预燃室下腔体12，也能够减少预燃室占用空间，降低预燃室与火花塞5的故障率。

其中，作为本实施例的一个优选实施方式，所述规则几何空腔的形状包括如下几种中的一种：球体、圆柱体、水滴状等；当所述规则几何空腔为球体结构时，所述火花塞5尖端位于所述规则几何空腔的圆心；当所述规则几何空腔为圆柱体结构时，所述火花塞5尖端位于所述规则几何空腔的中心；当所述规则几何空腔为水滴状结构时，所述火花塞5尖端位于所述规则几何空腔的重心；当所述规则几何空腔为垂直不对称形状时，所述规则几何空腔细长的一端向下设置。

具体的，所述预燃室混合气被点燃到预燃室点燃燃烧室具有一定延迟，现有的预燃室燃烧延迟过大，影响发动机的正时，为了提高预燃室点燃燃烧室的响应速度，本申请设计规则几何空腔，如图4所示，几何中心指的是最适宜提高响应速度的火花塞5尖端位置，包括中心、重心、圆心等，优选地，以火花塞5尖端为几何中心，所述规则几何空腔能够采用两种形状类型，其一是垂直对称形状，为以水平面为对称面，上下对称的形状，如球体、圆柱体等；其二是垂直不对称形状，为以水平面为对称面，上下不对称的形状，如水滴状结构、锥体等。优选地，当所述规则几何空腔为垂直不对称形状时，所述规则几何空腔细长的一端向下设置，例如为倒置的水滴状，尖端向下的椎体等。所述火花塞5安装在火花塞安装孔14内，所述火花塞5尖端设置在所述规则几何空腔的几何中心，能够最大限度地引导燃烧的混合气通过喷孔7进入燃烧室，提高点火性能。

在本优选实施例中的描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，而是公开其中一种实施方式以便本领域技术人员理解，并可以根据本发明未说明但可推导理解的方式或其他实施方式进行很多改变。

作为本实施例的一个优选实施方式，所述一种剖分式预燃室火花塞5点火装置还包括水套腔3，所述水套腔3为圆柱体空腔结构，所述水套腔3直径大于所述预燃室护套2直径，所述水套腔3环设于所述预燃室腔体6、火花塞5和预燃室护套2外；优选地，所述水套腔3位于发动机的进气道4与排气道9之间。

具体的，为了降低冷却系统布置空间，提高冷却系统空间利用率，所述水套腔3环设于所述火花塞5预燃室腔体6、火花塞5和预燃室护套2外，所述上半部分的水套腔3用于冷却液流动进行热交换，下半部分的水套腔8用于冷却。进一步，设置于发动机的进气道4与排气道9之间，所述水套腔3包裹预燃室的设置，能够增加冷却液接触面积，所述水套腔3还贴近进气道4与排气道9，能够同时冷却预燃室、进气道4与排气道9，因此不需要额外布设冷却系统，进行多装置降温，保护系统，提高空间利用率。

作为本实施例的一个优选实施方式，所述预燃室内腔底部不低于所述进气道4底部。具体的，预燃室内腔设置于燃烧室之外，能够避免浪费燃烧室空间，同时，所述一种剖分式预燃室火花塞5点火装置制造与安装简便，安装时，仅需要安装预燃室上腔体15，下腔体作为气缸盖1的一部分，能够利用、节省空间。

作为本实施例的一个优选实施方式，所述预燃室腔体6还包括预燃室外螺纹16。具体的，所述一种剖分式预燃室火花塞5点火装置下端通过预燃室外螺纹16旋拧固定。

作为本实施例的一个优选实施方式，所述一种剖分式预燃室火花塞5点火装置还包括密封槽10，所述密封槽10环设于所述预燃室护套2外部；所述预燃室护套2顶端还包括环状凸起结构，所述环状凸起结构用于固定所述预燃室护套2。具体的，所述环状突起设置于所述预燃室护套2顶部，所述预燃室护套2安装在预燃室护套安装孔11内，所述环装凸起通过卡接固定；所述一种剖分式预燃室火花塞5点火装置下端通过预燃室外螺纹16旋拧固定，上端通过密封槽10与环状突起配合固定，结构稳定，解决了在缸盖空间限制的苛刻条件下，预燃室火花塞5的装配空间不足、难以安装等难题。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种剖分式预燃室火花塞点火装置，其特征在于，包括：

预燃室腔体，所述预燃室腔体包括预燃室上腔体与预燃室下腔体，所述预燃室上腔体与所述预燃室下腔体围合形成规则几何空腔，所述预燃室下腔体包括喷孔，所述喷孔为通孔结构，所述喷孔一端连通发动机的燃烧室，另一端连通所述预燃室下腔体；

火花塞，所述火花塞为长柱体，所述火花塞底端连接在所述预燃室下腔体的上端，所述火花塞用于点燃预燃室腔体内混合气，所述火花塞底部包括火花塞尖端，所述火花塞尖端设置于所述规则几何空腔的几何中心；

预燃室护套，所述预燃室护套为圆柱体空腔结构，包括预燃室护套内腔，所述火花塞顶端连接在所述预燃室护套内腔下端。

2.如权利要求1所述的一种剖分式预燃室火花塞点火装置，其特征在于，所述规则几何空腔的形状包括如下几种中的一种：球体、圆柱体、水滴状等。

3.如权利要求2所述的一种剖分式预燃室火花塞点火装置，其特征在于，当所述规则几何空腔为球体结构时，所述火花塞尖端位于所述规则几何空腔的圆心；当所述规则几何空腔为圆柱体结构时，所述火花塞尖端位于所述规则几何空腔的中心；当所述规则几何空腔为水滴状结构时，所述火花塞尖端位于所述规则几何空腔的重心。

4.如权利要求3所述的一种剖分式预燃室火花塞点火装置，其特征在于，当所述规则几何空腔为垂直不对称形状时，所述规则几何空腔细长的一端向下设置。

5.如权利要求1至4任一权利要求所述的一种剖分式预燃室火花塞点火装置，其特征在于，还包括水套腔，所述水套腔为圆柱体空腔结构，所述水套腔直径大于所述预燃室护套直径，所述水套腔环设于所述预燃室腔体、火花塞和预燃室护套外。

6.权利要求5所述的一种剖分式预燃室火花塞点火装置，其特征在于，所述水套腔位于发动机的进气道与排气道之间。

7.如权利要求6所述的一种剖分式预燃室火花塞点火装置，其特征在于，所述预燃室内腔底部不低于所述进气道底部。

8.如权利要求1所述的一种剖分式预燃室火花塞点火装置，其特征在于，所述预燃室腔体还包括预燃室外螺纹。

9.如权利要求1所述的一种剖分式预燃室火花塞点火装置，其特征在于，还包括密封槽，所述密封槽环设于所述预燃室护套外部。

10.如权利要求7所述的一种剖分式预燃室火花塞点火装置，其特征在于，所述预燃室护套顶端还包括环状凸起结构，所述环状凸起结构用于固定所述预燃室护套。