CN209844210U - 一种用于预燃烧室的点火装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于预燃烧室的点火装置，旨在提供一种能满足不同发动机工况需求的用于预燃烧室的点火装置。它包括顶盖和侧壁，顶盖与侧壁螺纹连接，顶盖和侧壁构成一个预燃烧室，侧壁上设有若干个地极，顶盖上设有点火电极，点火电极的一端设有接线螺母，点火电极的另一端贯穿顶盖且设有若干个与地极相匹配的分支电极，分支电极的端部与地极之间形成火花间隙，点火电极位于顶盖内的部分包覆有绝缘体，预燃烧室连接有喷射管。本实用新型的有益效果是：结构简单紧凑；适应不同发动机的工况。

Description

一种用于预燃烧室的点火装置

技术领域

本实用新型涉及内燃机相关技术领域，尤其是指一种用于预燃烧室的点火装置。

背景技术

内燃机在运行过程中会排放氮氧化物NOx，且NOx的排放量会随着燃烧温度的上升而增加。为此，使用较稀薄的燃料混合物可以降低燃烧室中的燃烧温度，从而减少排放的NOx的量。

然而，过稀的燃料混合物很可能不完全燃烧，使火花塞的诱导燃烧效率降低，尤其是在大缸径发动机中，可能需要相对较长的时间才能让火焰在整个燃烧室中蔓延。为降低不完全燃烧的发生概率，设置预燃烧室是一种可行方法，也是目前大缸径发动机的发展方向。主动式预燃烧室内部集成有喷射器和火花塞，并设有喷孔连接主燃烧室。通过在预燃烧室内点燃相对浓的燃料空气混合物，形成火焰射流从而引燃主燃烧室内相对稀薄的燃料空气混合物。来自预燃烧室的火焰射流通常足以使主燃烧室中的稀薄混合物完全燃烧。

然而现有的主动式预燃烧室由于其空间限制，一般只能安装一个火花塞，难以有效控制预燃烧室中火焰射流的速度，不能满足不同发动机的工况需求。

实用新型内容

本实用新型是为了克服现有技术中不能很满足不同发动机的工况需求的问题，提供了一种能满足不同发动机工况需求的用于预燃烧室的点火装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种用于预燃烧室的点火装置，它包括顶盖和侧壁，所述顶盖与侧壁螺纹连接，所述顶盖和侧壁构成一个预燃烧室，所述侧壁上设有若干个地极，所述顶盖上设有点火电极，所述点火电极的一端设有接线螺母，所述点火电极的另一端贯穿顶盖且设有若干个与地极相匹配的分支电极，所述分支电极的端部与地极之间形成火花间隙，所述点火电极位于顶盖内的部分包覆有绝缘体，所述预燃烧室连接有喷射管。

顶盖与侧壁螺纹连接，顶盖和侧壁构成一个预燃烧室，侧壁上设有若干个地极，顶盖上设有点火电极，点火电极的一端设有接线螺母，接线螺母与高压线圈接触，电流通过接线螺母和点火电极后，击穿点火电极与地极之间的介质产生火花，从而点燃预燃烧室内的燃料空气混合物；点火电极的另一端贯穿顶盖且设有若干个与地极相匹配的分支电极，分支电极的端部与地极之间形成火花间隙，用点火电极替换传统的火花塞，将点火电极与其他的点火必要部件集成在预燃烧室内，在不影响点火性能的同时，实现了在有限的预燃烧室空间内布置若干个点火分支电极和与其相匹配的若干个地极；点火电极位于顶盖内的部分包覆有绝缘体，绝缘体将点火电极与预燃烧室的顶盖隔离；预燃烧室连接有喷射管，喷射管往预燃烧室内喷入燃料，形成浓度较高的燃料空气混合物。达到了能满足不同发动机工况需求的目的。

作为优选，侧壁上设有若干个凹槽，凹槽内设有金属块，金属块的一端设有弹性金属片，弹簧金属片的形状为波浪形，弹性金属片的两端均与侧壁滑动连接，弹性金属片的一侧设有压块，压块与弹性金属片相接触，压块的两端均与侧壁螺纹连接，金属块位于弹性金属片的另一侧，金属块的另一端设有若干个弹簧，地极的一端与金属块固定连接，地极的另一端贯穿凹槽的底部，地极的另一端与预燃烧室的内壁具有一定的距离，可以有效减小火花间隙中产生初始火花时的壁面传热影响，有助于内燃机冷启动时顺利工作；弹簧位于地极的侧面，弹簧的一端与金属块固定连接，弹簧的另一端与凹槽的底部固定连接，分支电极与地极之间的间隙过小，则产生的火花微弱，并且容易因产生积碳而漏电；间隙过大，则所需击穿电压增高，且容易发生“缺火”现象，而由于电极的长时间使用，电极会经历磨损和撕裂，由此会增大间隙，此时可通过调节压块与侧壁的距离，使得压块作用在弹簧金属片上，弹簧金属片推动金属块移动，从而能够调节地极与分支电极之间的火花间隙的距离。

作为优选，侧壁上设有若干对与弹簧金属片的两端外边缘相匹配的滑槽，滑槽的形状为U型且其横截面形状为U字型，弹簧金属片的两端均位于滑槽内。当压块施加的力作用在弹簧金属片上时，弹簧金属片受挤压，两端向外侧滑动，滑槽可以限定弹簧金属片在一定的范围内滑动。

作为优选，侧壁上设有若干组螺柱，每组螺柱包括两个螺柱，每两个螺柱分别位于每对滑槽的两端，压块的两端均设有通孔，螺柱位于通孔内，压块上设有与螺柱相匹配的自锁螺母，自锁螺母的外径大于通孔的直径。通过调节自锁螺母与侧壁的距离，通过压块间接调节火花间隙的距离；自锁螺母可以防止工作时自锁螺母的松动。

作为优选，点火电极包括引出电极和中心电极，引出电极和中心电极之间设有导体密封剂，引出电极的一端位于预燃烧室的外部且与接线螺母连接，引出电极的另一端位于顶盖内且与导体密封剂相接触，中心电极的一端位于顶盖内且与导体密封剂相接触，中心电极的另一端位于预燃烧室的内部，分支电极位于中心电极的另一端，导体密封剂起到减小电磁干扰和密封的作用。

作为优选，分支电极呈L型，分支电极的一端与中心电极固定连接，分支电极的另一端的位置与地极的位置相对应。实现了在有限的预燃烧室空间内布置若干个点火分支电极和与其相匹配的若干个地极，控制单元控制多个点火电极的点火正时，并可以通过设置多个点火电极之间的点火相位差，有效控制预燃烧室内的燃烧压力，适应不同发动机工况。

作为优选，侧壁的剖面形状呈U字型，侧壁的底部设有若干个喷孔，预燃烧室通过喷孔与主燃烧室相连通。内燃机工作时，活塞在压缩冲程中通过喷孔向预燃烧室内压入新鲜空气，在活塞临近上止点时喷射管向预燃烧室内喷入燃料，点火电极产生火花，火花引燃预燃烧室内的燃料空气混合物并形成火焰射流，火焰射流通过喷孔引燃主燃烧室内的稀薄燃料空气混合物。

作为优选，侧壁的顶部设有密封圈，密封圈位于侧壁和顶盖之间，防止燃料空气混合物泄露。

本实用新型的有益效果是：结构简单紧凑，在有限的预燃烧室空间内集成多个点火电极来替代传统的火花塞，并通过对多个点火电极的点火相位差进行控制，改变预燃烧室内的燃烧压力，适应不同发动机的工况。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是地极的安装结构示意图；

图3是弹簧金属片的安装结构示意图。

图中：1.顶盖，2.侧壁，3.预燃烧室，4.地极，5.点火电极，6.接线螺母，7.分支电极，8.火花间隙，9.绝缘体，10.喷射管，11.凹槽，12.金属块，13.弹簧金属片，14.压块，15.弹簧，16.滑槽，17.螺柱，18.自锁螺母，19.引出电极，20.中心电极，21.导体密封剂，22.喷孔，23.密封圈。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。

如图1所述的实施例中，一种用于预燃烧室的点火装置，包括顶盖1和侧壁2，顶盖1与侧壁2螺纹连接，顶盖1和侧壁2构成一个预燃烧室3，侧壁2上设有若干个地极4，顶盖1上设有点火电极5，点火电极5的一端设有接线螺母6，点火电极5的另一端贯穿顶盖1且设有若干个与地极4相匹配的分支电极7，分支电极7的端部与地极4之间形成火花间隙8，点火电极5位于顶盖1内的部分包覆有绝缘体9，预燃烧室3连接有喷射管10。

如图2所示，侧壁2上设有若干个凹槽11，凹槽11内设有金属块12，金属块12的一端设有弹簧金属片13，弹簧金属片13的形状为波浪形，弹簧金属片13的两端均与侧壁2滑动连接，弹簧金属片13的一侧设有压块14，压块14与弹簧15金属片13相接触，压块14的两端均与侧壁2螺纹连接，金属块12位于弹簧金属片13的另一侧，金属块12的另一端设有若干个弹簧15，地极4的一端与金属块12固定连接，地极4的另一端贯穿凹槽11的底部，弹簧15位于地极4的侧面，弹簧15的一端与金属块12固定连接，弹簧15的另一端与凹槽11的底部固定连接。

如图3所示，侧壁2上设有若干对与弹簧金属片13的两端外边缘相匹配的滑槽16，滑槽16的形状为U型且其横截面形状为U字型，弹簧金属片13的两端均位于滑槽16内。

如图2所示，侧壁2上设有若干组螺柱17，每组螺柱17包括两个螺柱17，每两个螺柱17分别位于每对滑槽16的两端，压块14的两端均设有通孔，螺柱17位于通孔内，压块14上设有与螺柱17相匹配的自锁螺母18，自锁螺母18的外径大于通孔的直径。

如图1所示，点火电极5包括引出电极19和中心电极20，引出电极19和中心电极20之间设有导体密封剂21，引出电极19的一端位于预燃烧室3的外部且与接线螺母6连接，引出电极19的另一端位于顶盖1内且与导体密封剂21相接触，中心电极20的一端位于顶盖1内且与导体密封剂21相接触，中心电极20的另一端位于预燃烧室3的内部，分支电极7位于中心电极20的另一端。分支电极7呈L型，分支电极7的一端与中心电极20固定连接，分支电极7的另一端的位置与地极4的位置相对应。侧壁2的剖面形状呈U字型，侧壁2的底部设有若干个喷孔22，预燃烧室3通过喷孔22与主燃烧室相连通。侧壁2的顶部设有密封圈23，密封圈23位于侧壁2和顶盖1之间。

工作原理：现有的火花塞包括接线螺母、绝缘体、接线螺杆、中心电极、侧电极以及外壳等，其作为成熟的产品具有固定的型号和大小，狭小的预燃烧室空间内最多只能安装一个火花塞。为了突破预燃烧室的空间限制，本实用使用点火电极5来替代传统的火花塞，将点火电极5与其他点火必要部件集成在预燃烧室3结构中，在不影响点火性能的同时，实现在有限的预燃烧室3空间内布置多个点火电极5。

内燃机工作时，活塞在压缩冲程中通过喷孔22向预燃烧室3内压入新鲜空气，在活塞临近上止点时喷射管10向预燃烧室3内喷入燃料，分支电极7与地极4产生火花，火花引燃预燃烧室3内的燃料空气混合物并形成火焰射流，火焰射流通过喷孔22引燃主燃烧室内的稀薄燃料空气混合物。

控制单元分别控制多个点火电极5的点火正时，并可以通过设置多个点火电极5之间的点火相位差，有效控制预燃烧室3内的燃烧压力，从而调节火焰射流速度，适应不同发动机工况。

当分支电极7与地极4之间的火花间隙8过小，则产生的火花微弱，并且容易因产生积碳而漏电；当火花间隙8过大，则所需击穿电压增高，且容易发生“缺火”现象，而由于点火电极5的长时间使用，点火电极5会经历磨损和撕裂，由此会增大火花间隙8，此时可通过自锁螺母18调节压块14与侧壁2之间的距离，使得压块14施加一定的作用力作用在弹簧金属片13上，弹簧金属片13推动金属块12移动，从而调节地极4与分支电极7之间的火花间隙8的距离。

Claims (8)

1.一种用于预燃烧室的点火装置，其特征是，包括顶盖(1)和侧壁(2)，所述顶盖(1)与侧壁(2)螺纹连接，所述顶盖(1)和侧壁(2)构成一个预燃烧室(3)，所述侧壁(2)上设有若干个地极(4)，所述顶盖(1)上设有点火电极(5)，所述点火电极(5)的一端设有接线螺母(6)，所述点火电极(5)的另一端贯穿顶盖(1)且设有若干个与地极(4)相匹配的分支电极(7)，所述分支电极(7)的端部与地极(4)之间形成火花间隙(8)，所述点火电极(5)位于顶盖(1)内的部分包覆有绝缘体(9)，所述预燃烧室(3)连接有喷射管(10)。

2.根据权利要求1所述的一种用于预燃烧室的点火装置，其特征是，所述侧壁(2)上设有若干个凹槽(11)，所述凹槽(11)内设有金属块(12)，所述金属块(12)的一端设有弹簧金属片(13)，所述弹簧金属片(13)的形状为波浪形，所述弹簧金属片(13)的两端均与侧壁(2)滑动连接，所述弹簧金属片(13)的一侧设有压块(14)，所述压块(14)与弹簧(15)金属片(13)相接触，所述压块(14)的两端均与侧壁(2)螺纹连接，所述金属块(12)位于弹簧金属片(13)的另一侧，所述金属块(12)的另一端设有若干个弹簧(15)，所述地极(4)的一端与金属块(12)固定连接，所述地极(4)的另一端贯穿凹槽(11)的底部，所述弹簧(15)位于地极(4)的侧面，所述弹簧(15)的一端与金属块(12)固定连接，所述弹簧(15)的另一端与凹槽(11)的底部固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于预燃烧室的点火装置，其特征是，所述侧壁(2)上设有若干对与弹簧金属片(13)的两端外边缘相匹配的滑槽(16)，所述滑槽(16)的形状为U型且其横截面形状为U字型，所述弹簧金属片(13)的两端均位于滑槽(16)内。

4.根据权利要求3所述的一种用于预燃烧室的点火装置，其特征是，所述侧壁(2)上设有若干组螺柱(17)，每组螺柱(17)包括两个螺柱(17)，每两个螺柱(17)分别位于每对滑槽(16)的两端，所述压块(14)的两端均设有通孔，所述螺柱(17)位于通孔内，所述压块(14)上设有与螺柱(17)相匹配的自锁螺母(18)，所述自锁螺母(18)的外径大于通孔的直径。

5.根据权利要求1所述的一种用于预燃烧室的点火装置，其特征是，所述点火电极(5)包括引出电极(19)和中心电极(20)，所述引出电极(19)和中心电极(20)之间设有导体密封剂(21)，所述引出电极(19)的一端位于预燃烧室(3)的外部且与接线螺母(6)连接，所述引出电极(19)的另一端位于顶盖(1)内且与导体密封剂(21)相接触，所述中心电极(20)的一端位于顶盖(1)内且与导体密封剂(21)相接触，所述中心电极(20)的另一端位于预燃烧室(3)的内部，所述分支电极(7)位于中心电极(20)的另一端。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种用于预燃烧室的点火装置，其特征是，所述分支电极(7)呈L型，所述分支电极(7)的一端与中心电极(20)固定连接，所述分支电极(7)的另一端的位置与地极(4)的位置相对应。

7.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种用于预燃烧室的点火装置，其特征是，所述侧壁(2)的剖面形状呈U字型，所述侧壁(2)的底部设有若干个喷孔(22)，所述预燃烧室(3)通过喷孔(22)与主燃烧室相连通。

8.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种用于预燃烧室的点火装置，其特征是，所述侧壁(2)的顶部设有密封圈(23)，所述密封圈(23)位于侧壁(2)和顶盖(1)之间。