CN202510213U - 四孔高压燃气喷射汽油机陶瓷燃烧室 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种汽油机燃烧室，特别是一种四孔高压燃气喷射汽油机陶瓷燃烧室，属于内燃机技术领域。本实用新型包括陶瓷燃烧室、陶瓷高压气室、固紧罗纹、金属放电环、气体喷射孔、导电金属条、金属传导杆、陶瓷高压气室金属放电顶、凹形陶瓷片、高压静电发生器、高压点火控制板。本实用新型可使得气体分子作定向运动，气体分子在三维空间的无规则布朗运动变为了定向运动，直接推动活塞，提高了做功效率。采用陶瓷燃烧室大大减缓了散热效应，提高了燃烧室温度，使得燃气做功的过程由偏向等温膨胀变为偏向绝热膨胀，提高了热功效率。采用耐高压的大电容来吸收高压脉冲电流，然后放电给电源，可节省电能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种汽油机燃烧室，特别是一种四孔高压燃气喷射汽油机陶瓷燃烧室，属于内燃机技术领域。
背景技术
现有的汽油机约30%的热能通过废气排出，约35%的热能通过冷却系统的水带走，总计约近70%的热能是不能做功的，真正做功的热能小于30%。世界各国的研究人员都一直致力于提高汽油机的工作效率，由于原来的设计思路一直局限于让燃气更好地爆燃来达到充分燃烧的目的，燃气分子在缸体内仍然还是做三维空间作无规则的布朗运动，因此目前先进的汽油机的热效率仅能达到30%。如何大幅度提高热效率是一个亟待解决的问题。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种四孔高压燃气喷射汽油机陶瓷燃烧室，可使燃气分子在缸体内由无规则的布朗运动变为定向运动，减少燃烧室散热，从而使得做功效率极大提高，减少能源消耗。
本实用新型的技术方案是：一种四孔高压燃气喷射汽油机陶瓷燃烧室，包括陶瓷燃烧室5、陶瓷高压气室3、固紧罗纹6、金属放电环7、气体喷射孔8、导电金属条9、金属传导杆15、陶瓷高压气室金属放电顶18、凹形陶瓷片19、高压静电发生器13、高压点火控制板14。陶瓷燃烧室5通过固紧罗纹6嵌入到金属缸盖4内，陶瓷燃烧室5内设有四个陶瓷高压气室3，三个陶瓷高压气室3呈等边三角形分布，一个位于等边三角形的中心。三孔喷口轴线以分布线为轴，向同一方向（顺时针或逆时针）转动，喷口轴线与缸盖水平面的垂线之间形成角度?，角度?为1°～16°，中心孔轴线垂直于缸盖水平面。陶瓷高压气室3为圆台腔体，陶瓷高压气室3顶端嵌有金属片构成的陶瓷高压气室金属放电顶18，该金属片通过金属条与金属缸盖4连接。圆台底端设有气体喷射孔8，气体喷射孔8对应活塞11的顶部位置镶嵌有凹形陶瓷片19。气体喷射孔8外缘镶嵌有金属放电环7，每个金属放电环7均通过导电金属条9连接起来。导电金属条9连接金属管套17，金属管套17内插有金属传导杆15，金属传导杆上段设有绝缘陶瓷套16，使得金属传导杆与金属缸盖保持绝缘。金属传导杆15的外端连接有高压静电发生器13，高压电发生器13通过导线连接高压点火控制板14，直流电源12为高压电发生器和高压点火控制板14提供电能。
本实用新型所述高压静电发生器13和高压点火控制板14均为市售产品。
本实用新型的工作原理是：汽油机压缩冲程结束，到达点火位置时，四个陶瓷高压气室3内的燃气压力达到最大值。当高压点火控制板14给出一个点火信号传输给高压电发生器13，高压静电发生器13便发出多个连续直流高压电脉冲，经过金属传导杆15传输至金属管套17后再传输至金属放电环7，金属放电环7和陶瓷高压气室金属放电顶18之间的气体被击穿，实现点火。陶瓷高压气室3内高压燃气燃烧，使得燃烧极为均匀，燃烧产生高温高压的气体；与此同时，点火后，进入做功冲程，活塞11开始下行，活塞腔体变大，陶瓷高压气室3的燃气从气体喷射孔8喷射出，一边喷射一边燃烧。由于高温、高压的燃气喷射出来，会对活塞顶部造成烧蚀，在活塞11的顶部的对应位置镶嵌有凹形陶瓷片19，这样就避免了活塞顶的高温损伤，同时有效的承接高压气体喷射的压力，有效的反推活塞。
本实用新型采用四孔燃烧室结构，可以使活塞顶的受力分布均衡稳定，较单孔燃烧室增加了三个金属放电环7，增强了点火效果，改善了燃烧效果，更重要的是外围的三孔喷口轴线以分布线为轴，向同一方向（顺时针或逆时针）转动，喷口轴线与缸盖水平面的垂线之间形成角度?。燃烧过程中，当三孔喷口倾斜喷出气流，会构成涡漩气流，中心位置的燃烧室垂直向下喷射，四股气流合在一起会产生具有涡漩紊流的燃气，这样极大的改善了燃料混合效果，使得燃烧更充分，可进一步提高热效率。
做功过程中，一方面，汽车点火控制板14按程序发出指令，高压静电发生器13连续给出高压脉冲，由于燃气在做功的过程中，高温燃气在陶瓷高压气室3内燃烧，陶瓷构成绝热体，其温度必然高于金属燃烧室的温度，（例如柴油机缸内燃烧温度高于1700℃），为低温等离子气体，电离度小于1%，但高压脉冲击穿高温气体所需的电压比常温的要低，电能耗较低。被击穿的燃气分子是电离的等离子体，为导体。在导电的过程中，高温气体分子沿电场方向做定向运动，直接推动活塞；另一方面，陶瓷高压气室3的燃气从气体喷射孔8喷射出，使得大部分气体沿喷射方向运动，结合上述两方面因素，宏观上表现为气体分子近似作定向运动。原来的气体分子在三维空间作无规则的布朗运动，现在作一维运动。从物理学原理上讲，做布朗运动时，分子沿三个维度的压力是均等的，如果分子做定向运动，三个方向的压力转到一个方向，压力变为原来的三倍。燃气喷射使得做功效率会大为提高。
在做功的过程中，燃烧室是散热最大的区域，采用陶瓷燃烧室大大减缓了散热效应，提高了燃烧室温度，使得燃气做功的过程由偏向等温膨胀变为偏向绝热膨胀，提高了热功效率。
本实用新型的有益效果是：燃气在做功的过程中，气体分子作定向运动。一方面，利用做功冲程中，主要燃烧过程在陶瓷高压气室3内进行，燃气从三孔喷口倾斜喷出气流，会构成涡漩气流，中心位置的燃烧室垂直向下喷射，四股气流合在一起会产生具有涡漩紊流的燃气，这样极大的改善了燃料混合效果，使得燃烧更充分，可进一步提高热效率。另一方面，利用低温等离子气体在高压静电场中，被击穿的燃气分子是电离的等离子体，等离子气体沿电场运动。两方面因素使得气体分子作定向运动，气体分子在三维空间的无规则布朗运动变为了定向运动，直接推动活塞，提高了做功效率。采用陶瓷燃烧室大大减缓了散热效应，提高了燃烧室温度，使得燃气做功的过程由偏向等温膨胀变为偏向绝热膨胀，提高了热功效率。采用耐高压的大电容来吸收高压脉冲电流，然后放电给电源，可节省电能。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的俯视示意图；
图3为本实用新型的角度?的示意图；
图中各标号为：1：排气门，2：进气门，3：陶瓷高压气室，4：金属缸盖，5：陶瓷燃烧室，6：固紧罗纹，7：金属放电环，8：气体喷射孔，9：导电金属条，10：金属缸体，11：活塞，12：电源，13：高压静电发生器，14：高压点火控制板，15：金属传导杆，16：绝缘陶瓷套，17：金属管套，18：陶瓷高压气室金属放电顶，19：凹形陶瓷片。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型作进一步说明，但本实用新型的内容并不限于所述范围。
实施例1：一种四孔高压燃气喷射汽油机陶瓷燃烧室，包括陶瓷燃烧室5、陶瓷高压气室3、固紧罗纹6、金属放电环7、气体喷射孔8、导电金属条9、金属传导杆15、陶瓷高压气室金属放电顶18、凹形陶瓷片19、高压静电发生器13、高压点火控制板14。陶瓷燃烧室5通过固紧罗纹6嵌入到金属缸盖4内，陶瓷燃烧室5内设有四个陶瓷高压气室3，三个陶瓷高压气室3呈等边三角形分布，一个位于等边三角形的中心。三孔喷口轴线以分布线为轴，向同一方向顺时针转动，喷口轴线与缸盖水平面的垂线之间形成角度?，角度?为1°，中心孔轴线垂直于缸盖水平面。陶瓷高压气室3为圆台腔体，陶瓷高压气室3顶端嵌有金属片构成的陶瓷高压气室金属放电顶18，该金属片通过金属条与金属缸盖4连接。圆台底端设有气体喷射孔8，气体喷射孔8对应活塞11的顶部位置镶嵌有凹形陶瓷片19。气体喷射孔8外缘镶嵌有金属放电环7，每个金属放电环7均通过导电金属条9连接起来。导电金属条9连接金属管套17，金属管套17内插有金属传导杆15，金属传导杆上段设有绝缘陶瓷套16，使得金属传导杆与金属缸盖保持绝缘。金属传导杆15的外端连接有高压静电发生器13，高压电发生器13通过导线连接高压点火控制板14，直流电源12为高压电发生器和高压点火控制板14提供电能。
实施例2：一种四孔高压燃气喷射汽油机陶瓷燃烧室，包括陶瓷燃烧室5、陶瓷高压气室3、固紧罗纹6、金属放电环7、气体喷射孔8、导电金属条9、金属传导杆15、陶瓷高压气室金属放电顶18、凹形陶瓷片19、高压静电发生器13、高压点火控制板14。陶瓷燃烧室5通过固紧罗纹6嵌入到金属缸盖4内，陶瓷燃烧室5内设有四个陶瓷高压气室3，三个陶瓷高压气室3呈等边三角形分布，一个位于等边三角形的中心。三孔喷口轴线以分布线为轴，向同一方向逆时针转动，喷口轴线与缸盖水平面的垂线之间形成角度?，角度?为16°，中心孔轴线垂直于缸盖水平面。陶瓷高压气室3为圆台腔体，陶瓷高压气室3顶端嵌有金属片构成的陶瓷高压气室金属放电顶18，该金属片通过金属条与金属缸盖4连接。圆台底端设有气体喷射孔8，气体喷射孔8对应活塞11的顶部位置镶嵌有凹形陶瓷片19。气体喷射孔8外缘镶嵌有金属放电环7，每个金属放电环7均通过导电金属条9连接起来。导电金属条9连接金属管套17，金属管套17内插有金属传导杆15，金属传导杆上段设有绝缘陶瓷套16，使得金属传导杆与金属缸盖保持绝缘。金属传导杆15的外端连接有高压静电发生器13，高压电发生器13通过导线连接高压点火控制板14，直流电源12为高压电发生器和高压点火控制板14提供电能。
实施例2：一种四孔高压燃气喷射汽油机陶瓷燃烧室，包括陶瓷燃烧室5、陶瓷高压气室3、固紧罗纹6、金属放电环7、气体喷射孔8、导电金属条9、金属传导杆15、陶瓷高压气室金属放电顶18、凹形陶瓷片19、高压静电发生器13、高压点火控制板14。陶瓷燃烧室5通过固紧罗纹6嵌入到金属缸盖4内，陶瓷燃烧室5内设有四个陶瓷高压气室3，三个陶瓷高压气室3呈等边三角形分布，一个位于等边三角形的中心。三孔喷口轴线以分布线为轴，向同一方向逆时针转动，喷口轴线与缸盖水平面的垂线之间形成角度?，角度?为10°，中心孔轴线垂直于缸盖水平面。陶瓷高压气室3为圆台腔体，陶瓷高压气室3顶端嵌有金属片构成的陶瓷高压气室金属放电顶18，该金属片通过金属条与金属缸盖4连接。圆台底端设有气体喷射孔8，气体喷射孔8对应活塞11的顶部位置镶嵌有凹形陶瓷片19。气体喷射孔8外缘镶嵌有金属放电环7，每个金属放电环7均通过导电金属条9连接起来。导电金属条9连接金属管套17，金属管套17内插有金属传导杆15，金属传导杆上段设有绝缘陶瓷套16，使得金属传导杆与金属缸盖保持绝缘。金属传导杆15的外端连接有高压静电发生器13，高压电发生器13通过导线连接高压点火控制板14，直流电源12为高压电发生器和高压点火控制板14提供电能。
Claims (5)
1.一种四孔高压燃气喷射汽油机陶瓷燃烧室，其特征在于：包括陶瓷燃烧室（5）、陶瓷高压气室（3）、固紧罗纹（6）、金属放电环（7）、气体喷射孔（8）、导电金属条（9）、金属传导杆（15）、陶瓷高压气室金属放电顶（18）、凹形陶瓷片（19）；陶瓷燃烧室（5）通过固紧罗纹（6）嵌入到金属缸盖（4）内，陶瓷燃烧室（5）内设有四个陶瓷高压气室（3），陶瓷高压气室（3）为圆台腔体，圆台底端设有气体喷射孔（8）。
2.根据权利要求1所述的四孔高压燃气喷射汽油机陶瓷燃烧室，其特征在于：三个陶瓷高压气室（3）呈等边三角形分布，一个位于等边三角形的中心，三孔喷口轴线以分布线为轴，向同一方向转动，喷口轴线与缸盖水平面的垂线之间形成角度，中心孔轴线垂直于缸盖水平面。
3.根据权利要求2所述的四孔高压燃气喷射汽油机陶瓷燃烧室，其特征在于：喷口轴线与缸盖水平面的垂线之间形成的角度为1°～16°。
4.根据权利要求1或2所述的四孔高压燃气喷射汽油机陶瓷燃烧室，其特征在于：陶瓷高压气室（3）顶端嵌有金属片构成的陶瓷高压气室金属放电顶（18），该金属片通过金属条与金属缸盖（4）连接。
5.根据权利要求4所述的四孔高压燃气喷射汽油机陶瓷燃烧室，其特征在于：气体喷射孔（8）对应活塞（11）的顶部位置镶嵌有凹形陶瓷片（19）。
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