CN214616753U - 提高混合气含氧量和实现热管降温的预燃室装置及发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于汽车发动机技术领域，涉及一种提高混合气含氧量和实现热管降温的预燃室装置及发动机，包括缸盖、排气门、排气门导管及预燃室本体，所述缸盖上设置有排气道及排气门导管安装孔，所述排气门导管与排气门的杆体之间设置有连接通道；所述预燃室本体上设置有连通所述缸盖扫气通道的入口与预燃室内腔的预燃室扫气通道；所述预燃室侧壁冷凝腔、预燃室侧壁热管通道及预燃室侧壁蒸发腔由上至下依次连通以形成封闭腔。本申请的提高混合气含氧量和实现热管降温的预燃室装置,提高了预燃室内腔混合气的含氧量，有效提升预燃室的点火稳定性和点火性能，同时大幅降低预燃室本体上预燃室喷射孔附近区域壁面的热负荷，防止开裂以及烧蚀问题。

Description

提高混合气含氧量和实现热管降温的预燃室装置及发动机

技术领域

本实用新型属于汽车发动机技术领域，涉及一种提高混合气含氧量和实现热管降温的预燃室装置及发动机。

背景技术

随着油耗法规愈加严苛，提高发动机热效率成为主要研究方向。加快燃烧速度，提高等容度，减少散热损失，同时抑制爆震，是提高发动机热功转化效率的有效手段。预燃室射流点火能提高燃烧速度、抑制爆震及扩展稀燃极限，在改善汽油机热效率方面具有一定潜力。预燃室射流点火首先引燃预燃室空腔内的混合气，高温高压混合气通过小孔喷向主燃烧室，形成高速射流火焰，大幅增加点火面积，提高燃烧速度。另一方面，预燃室内未燃中间产物也可加快燃烧进程。

然而在预燃室内腔侧壁预燃室喷射孔附近的区域，一面受到主燃室高温气体加热，另一面受到预燃室内腔高温气体加热，而且预燃室喷射孔没有专门的冷却结构，其热量只能通过导热的方式传递到与缸盖接触的预燃室本体低温壁面区域。由于热导率的限制，导致此部分结构热负荷非常高，容易引起开裂以及烧蚀问题。

同时，由于预燃室与主燃室之间的喷孔直径较小，预燃室点燃后的残余废气不能在排气冲程及下一次燃烧的进气冲程全部排出到主燃室，导致预燃室内的残余废气系数较大。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有预燃室中预燃室喷射孔热负荷非常高，容易引起开裂的问题，以及预燃室内的残余废气系数较大，预燃室的燃烧稳定性较差的问题，提供一种提高混合气含氧量和实现热管降温的预燃室装置及发动机。

为解决上述技术问题，一方面，本实用新型提供了一种提高混合气含氧量和实现热管降温的预燃室装置。该提高混合气含氧量和实现热管降温的预燃室装置包括缸盖、排气门、排气门导管及预燃室本体，所述缸盖上设置有用于安装所述预燃室本体的预燃室安装孔，所述预燃室本体的内部形成预燃室内腔，所述预燃室本体的底部设有连通所述预燃室内腔与发动机的主燃室的预燃室喷射孔；

所述缸盖上设置有排气道及排气门导管安装孔，所述排气道的外端与排气管连通，所述排气道的内端与发动机的主燃室连通，所述排气门导管安装在所述排气门导管安装孔中，所述排气门滑动插接在所述排气门导管中；所述排气门导管与排气门的杆体之间设置有连接通道，所述缸盖上还设置有缸盖扫气通道；所述预燃室本体上设置有连通所述缸盖扫气通道的入口与预燃室内腔的预燃室扫气通道；

所述预燃室本体上的侧壁上部设置有预燃室侧壁冷凝腔，所述预燃室本体的底部设置有预燃室侧壁蒸发腔，所述预燃室本体的侧壁中部设置有预燃室侧壁热管通道，所述预燃室侧壁冷凝腔、预燃室侧壁热管通道及预燃室侧壁蒸发腔由上至下依次连通以形成封闭腔，所述封闭腔内填充相变工质以在所述预燃室本体的侧壁上形成预燃室侧壁热管。

所述连接通道在所述排气门开启时连通所述缸盖扫气通道的出口及排气道。

可选地，所述预燃室侧壁热管通道环绕所述预燃室本体相互间隔地设置有多个，多个所述预燃室侧壁热管通道的上端均与所述预燃室侧壁冷凝腔连通，多个所述预燃室侧壁热管通道的下端均与所述预燃室侧壁蒸发腔连通。

可选地，所述连接通道在所述排气门关闭时与所述缸盖扫气通道的出口及排气道阻断。

可选地，所述预燃室侧壁冷凝腔为圆环形腔体，所述预燃室侧壁蒸发腔为盆形腔体；

所述预燃室侧壁冷凝腔的流通截面面积大于所述预燃室侧壁热管通道的流通截面面积。

可选地，所述排气门导管上设置有排气环槽和导气环槽，所述排气环槽位于所述导气环槽的下方，所述导气环槽与所述缸盖扫气通道的出口连通，所述排气环槽与所述排气道连通，所述排气门的杆体的外周上设置有排气门杆环槽，所述排气门杆环槽的长度大于所述排气环槽与导气环槽之间的距离，所述导气环槽、排气门杆环槽及排气环槽组成所述连接通道；

所述排气门开启时，所述排气门上的气门杆环槽连通所述导气环槽和排气环槽。

可选地，所述排气门关闭时，所述排气环槽和导气环槽被所述排气门的杆体阻断。

可选地，所述缸盖上环绕所述预燃室本体设置有预燃室安装孔环槽，所述预燃室安装孔环槽与所述缸盖扫气通道的入口连通，所述预燃室扫气通道环绕所述预燃室本体设置有多个，多个所述预燃室扫气通道的出口与所述预燃室安装孔环槽连通，多个所述预燃室扫气通道的入口与所述预燃室内腔连通；

所述预燃室喷射孔环绕所述预燃室本体的底部设置有多个。

可选地，所述提高混合气含氧量和实现热管降温的预燃室装置还包括进气门及进气门导管，所述缸盖上还设置有进气道及进气门导管安装孔，所述进气道的内端与发动机的主燃室连通，所述进气道的外端与进气管连通，所述进气门导管安装在所述进气门导管安装孔中，所述进气门滑动插接在所述进气门导管中；

所述预燃室本体的上端设置有预燃室喷油器及预燃室火花塞，所述预燃室侧壁冷凝腔环绕所述预燃室喷油器及预燃室火花塞设置。

可选地，所述预燃室安装孔位于所述进气门与排气门之间并位于发动机的主燃室的正上方；

所述预燃室安装孔为阶梯形圆孔，所述预燃室本体为阶梯形圆管，所述阶梯形圆管的外周面与所述阶梯形圆孔形状匹配，所述预燃室本体压装在所述预燃室安装孔。

本实用新型实施例提供的提高混合气含氧量和实现热管降温的预燃室装置，包括缸盖、排气门、排气门导管及预燃室本体，所述缸盖上设置有排气道及排气门导管安装孔，所述排气门导管与排气门的杆体之间设置有连接通道，所述缸盖上还设置有缸盖扫气通道；所述预燃室本体上设置有连通所述缸盖扫气通道的入口与预燃室内腔的预燃室扫气通道；所述预燃室侧壁冷凝腔、预燃室侧壁热管通道及预燃室侧壁蒸发腔由上至下依次连通以形成封闭腔，所述封闭腔内填充相变工质以在所述预燃室本体的侧壁上形成预燃室侧壁热管。本申请的提高混合气含氧量和实现热管降温的预燃室装置，提高了预燃室内腔混合气的含氧量，有效提升预燃室的点火稳定性和点火性能，显著提高了发动机热效率；同时大幅降低预燃室本体上预燃室喷射孔附近区域壁面的热负荷，防止开裂以及烧蚀问题。

另一方面，本实用新型实施例还提供了一种发动机，其包括缸体、活塞、喷油器及上述的提高混合气含氧量和实现热管降温的预燃室装置，所述缸盖固定在所述缸体上，所述缸体上设置有气缸，所述活塞滑动设置在所述气缸内，所述活塞的顶面与预燃室本体的底部之间形成主燃室，所述喷油器安装在所述缸盖上，用于向所述主燃室或缸盖上的进气道喷油。

附图说明

图1是本实用新型一实施例提供的提高混合气含氧量和实现热管降温的预燃室装置示意图；

图2是本实用新型一实施例提供的提高混合气含氧量和实现热管降温的预燃室装置的排气门关闭示意图；

图3是本实用新型一实施例提供的提高混合气含氧量和实现热管降温的预燃室装置的预燃室本体示意图；

图4是本实用新型一实施例提供的发动机示意图。

说明书中的附图标记如下：

1、缸体；2、活塞；3、缸盖；4、进气门；5、排气门；6、预燃室本体；

7、喷油器；8、主燃室；30、进气道；31、排气道；32、缸盖扫气通道；33、预燃室安装孔；34、预燃室安装孔环槽；40、进气门导管；

50、排气门导管；51、气门杆环槽；52、排气环槽；53、导气环槽；

60、预燃室内腔；61、预燃室喷油器；62、预燃室火花塞；63、预燃室喷射孔；64、预燃室扫气通道；

65、预燃室侧壁蒸发腔；66、预燃室侧壁冷凝腔；67、预燃室侧壁热管通道。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型实施例提供的提高混合气含氧量和实现热管降温的预燃室装置，包括缸盖3、排气门5、排气门导管50及预燃室本体，所述缸盖3上设置有用于安装所述预燃室本体的预燃室安装孔33，所述预燃室本体的内部形成预燃室内腔60，所述预燃室本体的底部设有连通所述预燃室内腔60与发动机的主燃室8的预燃室喷射孔63。

所述缸盖3上设置有排气道31及排气门导管安装孔(图中未示出)，所述排气道31的外端与排气管(图中未示出)连通，所述排气道31的内端与发动机的主燃室8连通，所述排气门导管50安装在所述排气门导管安装孔中，所述排气门5滑动插接在所述排气门导管50中；所述排气门导管50与排气门5的杆体之间设置有连接通道，所述缸盖3上还设置有缸盖扫气通道32；所述预燃室本体上设置有连通所述缸盖扫气通道32的入口与预燃室内腔60的预燃室扫气通道64。

所述预燃室本体上的侧壁上部设置有预燃室侧壁冷凝腔66，所述预燃室本体的底部设置有预燃室侧壁蒸发腔65，所述预燃室本体的侧壁中部设置有预燃室侧壁热管通道，所述预燃室侧壁冷凝腔66、预燃室侧壁热管通道及预燃室侧壁蒸发腔65由上至下依次连通以形成封闭腔，所述封闭腔内填充相变工质以在所述预燃室本体的侧壁上形成预燃室侧壁热管。

所述连接通道在所述排气门5开启时连通所述缸盖扫气通道32的出口及排气道31。

在一实施例中，所述预燃室侧壁热管通道环绕所述预燃室本体相互间隔地设置有多个，多个所述预燃室侧壁热管通道的上端均与所述预燃室侧壁冷凝腔66连通，多个所述预燃室侧壁热管通道的下端均与所述预燃室侧壁蒸发腔65连通。

在一实施例中，所述连接通道在所述排气门5关闭时与所述缸盖扫气通道32的出口及排气道31阻断。

在一实施例中，所述预燃室侧壁冷凝腔66为圆环形腔体，所述预燃室侧壁蒸发腔65为盆形腔体。

所述预燃室侧壁冷凝腔66的流通截面面积大于所述预燃室侧壁热管通道的流通截面面积。

在一实施例中，所述排气门导管50上设置有排气环槽52和导气环槽53，所述排气环槽52位于所述导气环槽53的下方，所述导气环槽53与所述缸盖扫气通道32的出口连通，所述排气环槽52与所述排气道31连通，所述排气门5的杆体的外周上设置有排气门杆环槽51，所述排气门杆环槽51的长度大于所述排气环槽52与导气环槽53之间的距离，所述导气环槽53、排气门杆环槽51及排气环槽52组成所述连接通道。

所述排气门5开启时，所述排气门5上的气门杆环槽51连通所述导气环槽53和排气环槽52。

在一实施例中，所述排气门5关闭时，所述排气环槽52和导气环槽53被所述排气门5的杆体阻断。

在一实施例中，所述缸盖3上环绕所述预燃室本体设置有预燃室安装孔环槽34，所述预燃室安装孔环槽34与所述缸盖扫气通道32的入口连通，所述预燃室扫气通道64环绕所述预燃室本体设置有多个，多个所述预燃室扫气通道64的出口与所述预燃室安装孔环槽34连通，多个所述预燃室扫气通道64的入口与所述预燃室内腔60连通。

所述预燃室喷射孔63环绕所述预燃室本体的底部设置有多个。

在一实施例中，所述提高混合气含氧量和实现热管降温的预燃室装置还包括进气门4及进气门导管40，所述缸盖3上还设置有进气道30及进气门导管安装孔(图中未示出)，所述进气道30的内端与发动机的主燃室8连通，所述进气道30的外端与进气管(图中未示出)连通，所述进气门导管40安装在所述进气门导管安装孔中，所述进气门4滑动插接在所述进气门导管40中。

所述预燃室本体的上端设置有预燃室喷油器61及预燃室火花塞62，所述预燃室侧壁冷凝腔66环绕所述预燃室喷油器61及预燃室火花塞62设置。

在一实施例中，所述预燃室安装孔33位于所述进气门4与排气门5之间并位于发动机的主燃室8的正上方。

所述预燃室安装孔33为阶梯形圆孔，所述预燃室本体为阶梯形圆管，所述阶梯形圆管的外周面与所述阶梯形圆孔形状匹配，所述预燃室本体压装在所述预燃室安装孔33。

本实用新型的工作原理如下：在进气冲程时，进气门4开启，排气门5关闭，活塞向下运动，空气经进气门4从进气道30进入主燃室8。喷油器可向进气道30或者主燃室8喷射燃油。上一个循环预燃室内腔60内残留的部分废气在压差的作用下可能会经预燃室喷孔流出进入主燃室8。

在压缩冲程，进气门4、排气门5均关闭，活塞向上运动，压缩缸内混合气。主燃室8内的油气混合物被压入预燃室内腔60内。预燃室本体上的预燃室喷油器61向预燃室内腔60喷入少量的燃料，以在预燃室内腔60内形成可点燃的混合气。

在压缩冲程末端，活塞将要到达上止点时，预燃室本体上的预燃室火花塞62点火引燃预燃室内腔60的油气混合物。此时，排气门5处于关闭状态，排气环槽52和导气环槽53之间断开。可燃混合物在预燃室内腔60内发生反应并放热，腔内的压力温度上升，另外排气环槽52和导气环槽53之间断开，高温混合气只能通过预燃室喷射孔63喷进主燃室8，并点燃主燃室8周围混合气。

做功冲程，主燃室8的混合气被预燃室喷射孔63喷出高温气体点燃，快速燃烧，压力和温度快速增加，推动活塞向下运功。

在排气冲程，排气门5开启，活塞向上运动。主燃室8内燃烧后的废气的其中一条流动线路为从主燃室8经排气门5进入排气道31。此时排气门5打开，排气环槽52和导气环槽53之间导通。主燃室8内燃烧后的废气另外一条流动线路为预燃室喷射孔63、预燃室扫气通道64、预燃室安装孔环槽34、缸盖扫气通道32、导气环槽53、气门杆环槽51和排气环槽52，最后进入排气道31。如此，主燃室8内含氧量高的废气进入预燃室内腔60，将原本腔内的含氧量极低废气通过预燃室扫气通道64孔挤出到排气道31。

在发动机工作过程中，主燃室8高温的气体和预燃室内腔60高温的气体将热量传递给预燃室本体，尤其是预燃室喷射孔63附近的侧壁，其温度大幅增加。这些炙热的壁面加热预燃室侧壁蒸发腔65内的工作液并使其蒸发汽化，气态的工作液在压差的作用下沿着预燃室侧壁热管进入预燃室侧壁冷凝腔66，然后将热量传递给预燃室本体的低温壁面并重新凝结为液态，在重力和发动机振动作用下预燃室侧壁冷凝腔66内液态工作液沿着预燃室侧壁热管重新进入预燃室侧壁蒸发腔65。如此实现将预燃室喷射孔63附近的侧壁热量传递到远端预燃室本体的低温区域。

之后重复以上步骤。

根据本实用新型实施例的提高混合气含氧量和实现热管降温的预燃室装置及发动机，所述排气门导管与排气门的杆体之间设置有连接通道，所述缸盖上还设置有缸盖扫气通道；所述预燃室本体上设置有连通所述缸盖扫气通道的入口与预燃室内腔的预燃室扫气通道；所述预燃室侧壁冷凝腔、预燃室侧壁热管通道及预燃室侧壁蒸发腔由上至下依次连通以形成封闭腔，所述封闭腔内填充相变工质以在所述预燃室本体的侧壁上形成预燃室侧壁热管。本申请的提高混合气含氧量和实现热管降温的预燃室装置及发动机，提高了预燃室内腔混合气的含氧量，有效提升预燃室的点火稳定性和点火性能，显著提高了发动机热效率；同时大幅降低预燃室本体上预燃室喷射孔附近区域壁面的热负荷，防止开裂以及烧蚀问题。

另外，本实用新型一实施例还提供一种发动机，其包括缸体1、活塞2、喷油器7及上述实施例的提高混合气含氧量和实现热管降温的预燃室装置，所述缸盖3固定在所述缸体1上，所述缸体1上设置有气缸，所述活塞2滑动设置在所述气缸内，所述活塞2的顶面与预燃室本体6的底部之间形成主燃室8，所述喷油器7安装在所述缸盖3上，用于向所述主燃室8或缸盖3上的进气道30喷油。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种提高混合气含氧量和实现热管降温的预燃室装置，其特征在于，包括缸盖、排气门、排气门导管及预燃室本体，所述缸盖上设置有用于安装所述预燃室本体的预燃室安装孔，所述预燃室本体的内部形成预燃室内腔，所述预燃室本体的底部设有连通所述预燃室内腔与发动机的主燃室的预燃室喷射孔；

所述缸盖上设置有排气道及排气门导管安装孔，所述排气道的外端与排气管连通，所述排气道的内端与发动机的主燃室连通，所述排气门导管安装在所述排气门导管安装孔中，所述排气门滑动插接在所述排气门导管中；所述排气门导管与排气门的杆体之间设置有连接通道，所述缸盖上还设置有缸盖扫气通道；所述预燃室本体上设置有连通所述缸盖扫气通道的入口与预燃室内腔的预燃室扫气通道；

所述预燃室本体上的侧壁上部设置有预燃室侧壁冷凝腔，所述预燃室本体的底部设置有预燃室侧壁蒸发腔，所述预燃室本体的侧壁中部设置有预燃室侧壁热管通道，所述预燃室侧壁冷凝腔、预燃室侧壁热管通道及预燃室侧壁蒸发腔由上至下依次连通以形成封闭腔，所述封闭腔内填充相变工质以在所述预燃室本体的侧壁上形成预燃室侧壁热管；

所述连接通道在所述排气门开启时连通所述缸盖扫气通道的出口及排气道。

2.根据权利要求1所述的提高混合气含氧量和实现热管降温的预燃室装置，其特征在于，所述预燃室侧壁热管通道环绕所述预燃室本体相互间隔地设置有多个，多个所述预燃室侧壁热管通道的上端均与所述预燃室侧壁冷凝腔连通，多个所述预燃室侧壁热管通道的下端均与所述预燃室侧壁蒸发腔连通。

3.根据权利要求1所述的提高混合气含氧量和实现热管降温的预燃室装置，其特征在于，所述连接通道在所述排气门关闭时与所述缸盖扫气通道的出口及排气道阻断。

4.根据权利要求1所述的提高混合气含氧量和实现热管降温的预燃室装置，其特征在于，所述预燃室侧壁冷凝腔为圆环形腔体，所述预燃室侧壁蒸发腔为盆形腔体；

所述预燃室侧壁冷凝腔的流通截面面积大于所述预燃室侧壁热管通道的流通截面面积。

5.根据权利要求1所述的提高混合气含氧量和实现热管降温的预燃室装置，其特征在于，所述排气门导管上设置有排气环槽和导气环槽，所述排气环槽位于所述导气环槽的下方，所述导气环槽与所述缸盖扫气通道的出口连通，所述排气环槽与所述排气道连通，所述排气门的杆体的外周上设置有排气门杆环槽，所述排气门杆环槽的长度大于所述排气环槽与导气环槽之间的距离，所述导气环槽、排气门杆环槽及排气环槽组成所述连接通道；

所述排气门开启时，所述排气门上的气门杆环槽连通所述导气环槽和排气环槽。

6.根据权利要求5所述的提高混合气含氧量和实现热管降温的预燃室装置，其特征在于，所述排气门关闭时，所述排气环槽和导气环槽被所述排气门的杆体阻断。

7.根据权利要求1所述的提高混合气含氧量和实现热管降温的预燃室装置，其特征在于，所述缸盖上环绕所述预燃室本体设置有预燃室安装孔环槽，所述预燃室安装孔环槽与所述缸盖扫气通道的入口连通，所述预燃室扫气通道环绕所述预燃室本体设置有多个，多个所述预燃室扫气通道的出口与所述预燃室安装孔环槽连通，多个所述预燃室扫气通道的入口与所述预燃室内腔连通；

所述预燃室喷射孔环绕所述预燃室本体的底部设置有多个。

8.根据权利要求1所述的提高混合气含氧量和实现热管降温的预燃室装置，其特征在于，所述提高混合气含氧量和实现热管降温的预燃室装置还包括进气门及进气门导管，所述缸盖上还设置有进气道及进气门导管安装孔，所述进气道的内端与发动机的主燃室连通，所述进气道的外端与进气管连通，所述进气门导管安装在所述进气门导管安装孔中，所述进气门滑动插接在所述进气门导管中；

所述预燃室本体的上端设置有预燃室喷油器及预燃室火花塞，所述预燃室侧壁冷凝腔环绕所述预燃室喷油器及预燃室火花塞设置。

9.根据权利要求8所述的提高混合气含氧量和实现热管降温的预燃室装置，其特征在于，所述预燃室安装孔位于所述进气门与排气门之间并位于发动机的主燃室的正上方；

所述预燃室安装孔为阶梯形圆孔，所述预燃室本体为阶梯形圆管，所述阶梯形圆管的外周面与所述阶梯形圆孔形状匹配，所述预燃室本体压装在所述预燃室安装孔。

10.一种发动机，其特征在于，包括缸体、活塞、喷油器及权利要求1-9任意一项所述的提高混合气含氧量和实现热管降温的预燃室装置，所述缸盖固定在所述缸体上，所述缸体上设置有气缸，所述活塞滑动设置在所述气缸内，所述活塞的顶面与预燃室本体的底部之间形成主燃室，所述喷油器安装在所述缸盖上，用于向所述主燃室或缸盖上的进气道喷油。

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