CN215761916U - 预燃室总成、发动机和车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种预燃室总成、发动机和车辆，预燃室总成包括：预燃室主体，预燃室主体设置有预燃腔和旋转腔，预燃腔和旋转腔相连通；旋转件，旋转件可转动地设置于旋转腔且在转动过程中可部分地进入预燃腔，旋转件具有封住旋转腔的第一转动位置和第二转动位置，处于第一转动位置的旋转件进入预燃腔的体积为V1，处于第二转动位置的旋转件进入预燃腔的体积为V2，V1和V2满足关系式：0≤V1＜V2。通过使用旋转件的旋转来实现预燃室容积的变化，对发动机的缸盖设计改动较小，有利于节省了设计空间，并且制造成本低，寿命长，使用效率高。并且通过旋转件对预燃室容积的调节来实现对发动机压缩比的调节，使得发动机可以选择合适的工作模式。

Description

预燃室总成、发动机和车辆

技术领域

本实用新型涉及发动机技术领域，尤其是涉及一种预燃室总成、发动机和车辆。

背景技术

预燃室能够实现快速而稳定的燃烧，配合米勒循环、EGR和稀燃等技术，可以显著地降低泵气、传热和燃烧的损失，近年来在汽油机上的研究和应用逐渐广泛，被认为是未来汽油机最有希望的技术路线之一。燃室作为主燃室的点火源，为后者提供空间分布的射流火焰，并加强主燃室内部的湍流强度，在缩短火焰传播距离的同时，使燃烧速率提升，具有改善燃烧特性的潜力。

相关技术中，发动机在不同负荷下，对预燃室容积的需求不同，为了匹配发动机的正常工作，因此提出了一种往复活塞式的可变容积预燃室，但是这种预燃室的占用空间较大，导致缸盖高度增加，影响发动机的占用空间。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出了一种预燃室总成，通过旋转件的旋转实现预燃腔容积的变化，对预燃室总成改动较小，节省了设计空间。

本实用新型还提出了一种发动机。

本实用新型进一步地提出了一种车辆。

根据本实用新型第一方面实施例的预燃室总成，包括：预燃室主体，所述预燃室主体设置有预燃腔和旋转腔，所述预燃腔和所述旋转腔相连通；旋转件，所述旋转件可转动地设置于所述旋转腔且在转动过程中可部分地进入所述预燃腔，所述旋转件具有封住所述旋转腔的第一转动位置和第二转动位置，处于所述第一转动位置的所述旋转件进入所述预燃腔的体积为V1，处于所述第二转动位置的所述旋转件进入所述预燃腔的体积为V2，V1和V2满足关系式：0≤V1＜V2。

根据本实用新型实施例的预燃室总成，通过使用旋转件的旋转来实现预燃腔容积的变化，对发动机的缸盖设计改动较小，有利于节省了设计空间，并且制造成本低，寿命长，使用效率高。并且通过旋转件对预燃腔容积的调节来实现对发动机压缩比的调节，使得发动机可以选择合适的工作模式。

根据本实用新型的一些实施例，设定处于所述第一转动位置的所述旋转件和处于所述第二转动位置的所述旋转件关于一个基准面对称，所述旋转件包括位于所述基准面两侧的第一部分和第二部分，所述第一部分的体积为V3，所述第二部分的体积为V4，V3和V4满足关系式：V3＜V4。

根据本实用新型的一些实施例，所述基准面位于所述预燃腔上方，所述V2和V4满足关系式：V2＜V4。

根据本实用新型的一些实施例，所述旋转件为切除部分材质的非整球体，所述第一部分的顶面到所述基准面的最大距离小于所述旋转件的半径。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一部分的顶面为平面，所述旋转件的体积与所述旋转腔的容积相同，处于所述第一转动位置的所述旋转件整体位于所述旋转腔内。

根据本实用新型的一些实施例，所述旋转件为挖除部分材质的非整球体，所述第一部分为带有凹槽或穿孔的半球体。

根据本实用新型的一些实施例，所述第二部分为半球体，或所述第二部分的顶面到所述基准面的最大距离小于所述旋转件的半径，或所述第二部分为带有凹槽或穿孔的半球体。

根据本实用新型的一些实施例，所述预燃腔的容积为V5，V5和V2满足关系式：V2≤0.1V5。

根据本实用新型的一些实施例，所述预燃室主体包括安装座和腔壳，所述腔壳设置于所述安装座且与所述安装座限定出所述预燃腔，所述旋转腔形成于所述安装座。

根据本实用新型的一些实施例，所述腔壳设置有与所述预燃腔连通的通孔。

根据本实用新型的一些实施例，所述预燃室总成还包括：驱动件和传动件，所述传动件连接于所述驱动件和所述旋转件之间。

根据本实用新型第二方面实施例的发动机，其特征在于，包括：气缸和上述实施例的预燃室总成，所述预燃室总成设置于气缸。

根据本实用新型第三方面实施例的车辆，包括上述实施例的发动机。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型实施例的旋转件位于第一转动位置时的剖面图；

图2是根据本实用新型实施例的旋转件位于第二转动位置时的剖面图；

图3是根据本实用新型实施例的驱动件为电机驱动组件的结构示意图；

图4是根据本实用新型实施例的驱动件为液压驱动组件的结构示意图；

图5是根据本实用新型实施例的预燃室总成的仰视图。

附图标记：

100、预燃室总成；

10、预燃室主体；11、安装座；12、腔壳；13、预燃腔；14、旋转腔；15、通孔；

20、旋转件；21、第一部分；22、第二部分；

30、驱动件；31、电机驱动组件；32、液压驱动组件；

40、传动件；50、火花塞。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本实用新型的实施例。

下面参考图1-图5描述根据本实用新型实施例的预燃室总成100，本实用新型还提出了一种具有上述预燃室总成100的发动机，本实用新型进一步地提出了一种具有上述发动机的车辆。

根据本实用新型实施例的预燃室总成100，包括：预燃室主体10和旋转件20，预燃室主体10设置有预燃腔13和旋转腔14。此外，在预燃腔13内设置有一个额外的火花塞50，预燃腔13可通过通孔15连接主燃室，可燃混合气在进气行程中进入预燃腔13，并由火花塞50点燃。混合气点燃后形成的火焰锋面从预燃腔13表面的通孔15流出，并点燃主燃室中的可燃混合气，其中，多个点火位置可使混合气更快且更充分地进行燃烧。

此外，如图1和图2所示，预燃腔13和旋转腔14相连通，旋转件20可转动地设置于旋转腔14内，并且旋转件20在转动过程中可部分地进入预燃腔13，旋转件20具有封住旋转腔14的第一转动位置和第二转动位置，其中，通过控制旋转件20的位置来控制预燃腔13的容积。如此，通过使用旋转件20的旋转来实现预燃腔13容积的变化，对发动机的缸盖设计改动较小，有利于节省了设计空间，并且制造成本低，寿命长，使用效率高。

其中，旋转件20调节预燃腔13的容积的方式如下。例如，如图2所示，旋转件20位于第二转动位置，旋转件20进入预燃腔13内的体积较大，从而可以减小预燃腔13的容积，以减小发动机的气缸内的容积，以用于高压缩比操作，这是轻到中等负载的适当模式，可以利于提高燃烧效率，改善排放。又例如，如图1所示，旋转件20位于第一转动位置，旋转件20进入预燃腔13内的体积较小或者为0，从而可以增大预燃腔13的容积，以增加发动机的气缸内的容积，这是高负载爆震限制条件的适当模式，低压缩比限制了爆震，有利于提高发动机性能。

并且，处于第一转动位置的旋转件20进入预燃腔13的体积为V1，处于第二转动位置的旋转件20进入预燃腔13的体积为V2，V1和V2满足关系式：0≤V1＜V2。也就是说，处于第一转动位置的旋转件20进入预燃腔13的体积V1小于处于第二转动位置的旋转件20进入预燃腔13的体积V2，这样使得预燃腔13的容积发生变化，即可以通过控制旋转件20的位置来实现对预燃腔13的容积的调节。进一步地，处于第一转动位置的旋转件20进入预燃腔13的体积V1可以为0，这样设置有利于V2和V1之间的差值较大，即旋转件20对预燃腔13的容积的调节更加明显。

如此，通过使用旋转件20的旋转来实现预燃腔13容积的变化，对发动机的缸盖设计改动较小，有利于节省了设计空间，并且制造成本低，寿命长，使用效率高。并且通过旋转件20对预燃腔13容积的调节来实现对发动机压缩比的调节，使得发动机可以选择合适的工作模式。

其中，设定处于第一转动位置的旋转件20和处于第二转动位置的旋转件20关于一个基准面对称。如此，如图1和图2所示，旋转件20包括位于基准面两侧的第一部分21和第二部分22，第一部分21的体积为V3，第二部分22的体积为V4，V3和V4满足关系式：V3＜V4。也就是说，第一部分21的体积V3小于第二部分22的体积V4，如此设置，使得旋转件20位于第一转动位置和第二转动位置时旋转件20位于预燃腔13内的体积不同，从而使得旋转件20位于不同位置时可以调节预燃腔13的容积。

其中，参照图2所示，基准面位于预燃腔13的上方，V2和V4满足关系式：V2＜V4。处于第二转动位置的旋转件20进入预燃腔13的体积V2小于第二部分22的体积V4，如此设置，使得旋转件20位于第二转动位置时，旋转件20可以封住旋转腔14，以及方便旋转件20在第一转动位置和第二转动位置之间转动。

此外，基准面也可以穿过预燃腔13，即旋转件20的转轴部分位于预燃腔13内。此时，仍需要保持处于第一转动位置的旋转件20进入预燃腔13的体积V1小于处于第二转动位置的旋转件20进入预燃腔13的体积V2，这样使得预燃腔13的容积发生变化，即可以通过控制旋转件20的位置来实现对预燃腔13的容积的调节，此时V1和V2关系不发生变化。以及，第一部分21的体积V3小于第二部分22的体积V4，如此设置，使得旋转件20位于第一转动位置和第二转动位置时旋转件20位于预燃腔13内的体积不同，从而使得旋转件20位于不同位置时可以调节预燃腔13的容积，此时V3和V4关系不发生变化。但是，处于第二转动位置的旋转件20进入预燃腔13的体积V2大于第二部分22的体积V4，即V2和V4之间的关系发生变化。

根据本实用新型的一个可选的实施例，旋转件20可以为切除部分材质的非整球体，第一部分21的顶面到基准面的最大距离小于旋转件20的半径。也就是说，在整球上切除部分材质，使得第一部分21和第二部分22的体积不同，具体地，第一部分21的体积V3小于第二部分22的体积V4，这样使得旋转件20位于第一转动位置和第二转动位置时旋转件20位于预燃腔13内的体积不同。

其中，参照图1和图2所示，第一部分21的顶面可以为平面，旋转件20的体积与旋转腔14的容积相同，处于第一转动位置的旋转件20整体位于旋转腔14内。也就是说，当旋转件20位于第一转动位置时可以整体容置于旋转腔14内，从而使得旋转件20在第一转动位置和第二转动位置时预燃腔13的容积变化为V2，不仅可以方便对预燃腔13容积的调节，而且当旋转件20位于第一转动位置，并且预燃腔13在工作时，第一部分21的顶面为平面可以避免燃料附着在第一部分21上，从而可以避免第一部分21产生积碳。

其中，第一部分21的体积为第二部分22体积的20％，如此设置，使得旋转件20在旋转时不仅可以调节预燃腔13的容积，而且在旋转件20位于第二转动位置时，第一部分21可以封堵住旋转腔14。

根据本实用新型的另一个可选的实施例，旋转件20可以为挖除部分材质的非整球体，其中，第一部分21为带有凹槽或穿孔的半球体。也就是说，第一部分21可以为在半球体上开设凹槽或者设置穿孔的结构，使得旋转件20位于第一转动位置时，第一部分21位于或者部分位于预燃腔13内的体积小，不会影响预燃腔13的容积。

其中，第二部分22可以为半球体，这样使得第二部分22位于预燃腔13内时，可以减小燃料附着在第二部分22上，进而避免第二部分22处产生积碳。或者，第二部分22的顶面到基准面的最大距离小于旋转件20的半径。如此设置，即第二部分22不为半球体，当然，需要保证第一部分21的体积小于第二部分22的体积，从而可以保证旋转件20在旋转时对预燃腔13容积的改变。又或者，第二部分22可以为带有凹槽或穿孔的半球体。如此设置，使得旋转件20位于第一转动位置时，旋转件20的第二部分22可以容纳于旋转腔14，以减小旋转件20位于预燃腔13内的体积，以及在旋转件20位于第二转动位置，旋转件20的第二部分22可以旋入预燃腔13，从而可以减小预燃腔13的容积。

当然，旋转件20还可以为其他回转体结构，例如圆柱体，或者其他不规则形状。

其中，预燃腔13的容积为V5，V5和V2满足关系式：V2≤0.1V5。也就是说，当旋转件20位于第二旋转位置时，旋转件20进入预燃腔13的体积V2占预燃腔13容积V5的10％，也可以是小于10％，即当旋转件20处于第二旋转位置时预燃腔13的体积小于旋转件20位于第一转动位置时预燃腔13的体积，使得预燃室总成100可以根据发动机的使用需求来改变预燃腔13的容积。例如，当发动机运行在中大负荷时，驱动旋转件20处于第一转动位置，此时旋转件20收纳于旋转腔14，即预燃腔13容积变大，发动机压缩比变小，抑制了爆震，有利于提高发动机性能。又例如，当发动机运行在小负荷时，驱动旋转件20处于第二转动位置，此时部分旋转件20进入预燃腔13，即预燃腔13容积变小，发动机压缩比变大，有利于提高燃烧效率，改善排放。

结合图1-图5所示，预燃室主体10包括：安装座11和腔壳12，腔壳12设置于安装座11，并且腔壳12与安装座11限定出预燃腔13，旋转腔14形成于安装座11。其中，安装座11的顶面为平面，从而能够方便旋转件20和火花塞50的布置，降低了布置难度和成本。并且，中空半球形的腔壳12可以使得预燃腔13在工作时，火焰能够充满预燃腔13，避免预燃腔13内燃料燃烧的不充分。

参照图1-图5所示，腔壳12设置有与预燃腔13连通的通孔15。腔壳12为中空的半球形，因此预燃腔13底面设置的通孔15并不是垂直向下喷射的，而是向斜下方喷射的，从而使得预燃腔13中燃烧产生的火焰的活性基能够在立体维度上从多角度均匀且快速地喷到主燃室内部，提高了燃烧效率。

具体的，如图5所示，腔壳12上设置四个射流孔，相邻的两个通孔15与底面中心点的连线之间形成90°夹角，通孔15更多，预燃腔13中燃烧产生的火焰的活性基就能够通过更多的途径喷到主燃室内部，喷射更加均匀。可以理解的是，腔壳12内还可以设置其他数量的通孔15，例如，预燃腔13的底部设置有均匀分布的三个通孔15，相邻的两个通孔15与底面中心点的连线之间形成120°夹角，同样能够将预燃腔13中燃烧产生的火焰的活性基均匀且快速地喷到主燃室内部，提高了燃烧效率。

此外，结合图3-图5所示，预燃室总成100还包括：驱动件30和传动件40，传动件40连接于驱动件30和旋转件20之间。其中，驱动件30可以驱动传动件40，传动件40带动旋转件20旋转，从而使得旋转件20在第一转动位置和第二转动位置之间转动。例如，当需要扩大预燃腔13的容积时，驱动件30驱动传动件40，传动件40带动旋转件20由第二转动位置转动至第一转动位置，从而可以实现预燃腔13的容积的增加；又例如，当需要缩小预燃腔13的容积时，驱动件30驱动传动件40，传动件40带动旋转件20由第一转动位置转动至第二转动位置，从而可以实现预燃腔13的容积的缩减。其中，传动件40设置于安装座11内，安装座11上形成有供传动件40穿过的过孔。

具体地，如图3所示，驱动件30可以是电机驱动组件31，电机驱动组件31可以包括：减速器和电机，电机带动转速器，转速器与传动件40连接。通过设置电机来驱动转动件转动，这种驱动方式简单快捷，并且对空间的占用较小。并且，减速器可以减慢传动件40的转动速度，从而可以避免旋转件20转动过快。

此外，如图4所示，驱动件30还可以液压驱动组件32，液压驱动组件32包括：油路、液压泵和液压阀，液压泵可以控制油路里的油压来驱动液压阀，进而实现旋转传动件40的旋转。此外，液压驱动组件32还包括：管路开关，管路开关可以对液压阀进行控制。

根据本实用新型第二方面实施例的发动机，其特征在于，包括：气缸和上述实施例的预燃室总成100，预燃室总成100设置于气缸。其中，气缸为发动机的主燃室，发动机在运行时，预燃室总成100从气缸内吸入可燃性气体，并且通过火花塞50点燃，点燃后的火焰从通孔15处射出，从而可以实现气泵内空间分布的射流火焰，并加强主燃室内部的湍流强度，在缩短火焰传播距离的同时，使燃烧速率提升，具有改善燃烧特性的潜力。

其中，对应于主燃室的喷油器和主燃火花塞一般也会被设置在主燃室的顶部，因此能够使得整体布置更加规整，且方便对于喷油器、预燃室总成100和主燃火花塞的集中控制，降低了控制成本。

根据本实用新型第三方面实施例的车辆，包括上述实施例的发动机。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (13)

1.一种预燃室总成，其特征在于，包括：

预燃室主体，所述预燃室主体设置有预燃腔和旋转腔，所述预燃腔和所述旋转腔相连通；

旋转件，所述旋转件可转动地设置于所述旋转腔且在转动过程中可部分地进入所述预燃腔，所述旋转件具有封住所述旋转腔的第一转动位置和第二转动位置，处于所述第一转动位置的所述旋转件进入所述预燃腔的体积为V1，处于所述第二转动位置的所述旋转件进入所述预燃腔的体积为V2，V1和V2满足关系式：0≤V1＜V2。

2.根据权利要求1所述的预燃室总成，其特征在于，设定处于所述第一转动位置的所述旋转件和处于所述第二转动位置的所述旋转件关于一个基准面对称，所述旋转件包括位于所述基准面两侧的第一部分和第二部分，所述第一部分的体积为V3，所述第二部分的体积为V4，V3和V4满足关系式：V3＜V4。

3.根据权利要求2所述的预燃室总成，其特征在于，所述基准面位于所述预燃腔上方，所述V2和V4满足关系式：V2＜V4。

4.根据权利要求2所述的预燃室总成，其特征在于，所述旋转件为切除部分材质的非整球体，所述第一部分的顶面到所述基准面的最大距离小于所述旋转件的半径。

5.根据权利要求4所述的预燃室总成，其特征在于，所述第一部分的顶面为平面，所述旋转件的体积与所述旋转腔的容积相同，处于所述第一转动位置的所述旋转件整体位于所述旋转腔内。

6.根据权利要求2所述的预燃室总成，其特征在于，所述旋转件为挖除部分材质的非整球体，所述第一部分为带有凹槽或穿孔的半球体。

7.根据权利要求4-6中任一项所述的预燃室总成，其特征在于，所述第二部分为半球体，或所述第二部分的顶面到所述基准面的最大距离小于所述旋转件的半径，或所述第二部分为带有凹槽或穿孔的半球体。

8.根据权利要求1所述的预燃室总成，其特征在于，所述预燃腔的容积为V5，V5和V2满足关系式：V2≤0.1V5。

9.根据权利要求1所述的预燃室总成，其特征在于，所述预燃室主体包括安装座和腔壳，所述腔壳设置于所述安装座且与所述安装座限定出所述预燃腔，所述旋转腔形成于所述安装座。

10.根据权利要求9所述的预燃室总成，其特征在于，所述腔壳设置有与所述预燃腔连通的通孔。

11.根据权利要求1所述的预燃室总成，其特征在于，还包括：驱动件和传动件，所述传动件连接于所述驱动件和所述旋转件之间。

12.一种发动机，其特征在于，包括：

气缸；

权利要求1-11中任意一项所述的预燃室总成，所述预燃室总成设置于气缸。

13.一种车辆，其特征在于，包括权利要求12所述的发动机。

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