CN115355081B - 一种预燃室及缸盖 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种预燃室及缸盖，其中，预燃室包括预燃室室体、火花塞、火花塞衬套和燃气导管。预燃室室体和火花塞衬套进行集成，同时将火花塞和燃气导管集成在火花塞衬套上，且火花塞和燃气导管的轴线与火花塞衬套的轴线平行，以减小组成的预燃室的周向方向的体积，提高预燃室的结构紧凑性，实现预燃室在平顶式四气门缸盖上的布置，实现主动式稀燃。

Description

一种预燃室及缸盖

技术领域

本申请涉及发动机技术领域，特别涉及一种预燃室及缸盖。

背景技术

预燃室的点火能量高出普通火花塞几个数量级，显著提高了点燃式发动机的稀燃极限。预燃室能够向预燃室内喷射燃料，燃料的喷射相位和喷射量需要通过燃料喷射阀控制。

缸盖上布置有气门和凸轮等机构，导致缸盖结构紧凑，尤其是平顶式四气门缸盖，使得在布置火花塞的空间狭小的中心位置无法设置预燃室，无法实现主动式稀燃。

因此，如何实现预燃室在缸盖上的设置，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请提出了一种预燃室，以实现预燃室在缸盖上的设置。本申请还提出了一种缸盖。

为了实现上述目的，本申请提供了一种预燃室，包括预燃室室体、火花塞、火花塞衬套和燃气导管，

所述预燃室室体能够密封安装在缸盖上，所述预燃室室体与所述缸盖连通的第一端设置有喷射组件，所述预燃室室体的第二端设置有与所述火花塞连通的点火孔和与所述燃气导管连通的进气孔；

所述火花塞衬套能够密封安装在所述缸盖上，所述火花塞衬套与所述预燃室室体同轴布置，所述火花塞衬套的下端套设在所述预燃室室体的上端，所述火花塞衬套上设置有用于安装所述火花塞的第一安装孔和用于安装所述燃气导管的第二安装孔，以将所述火花塞和所述燃气导管集成在所述火花塞衬套内，所述第一安装孔和所述第二安装孔的轴线均与火花塞衬套的轴线平行，所述燃气导管上设置有燃料喷射阀。

优选地，在上述预燃室中，所述火花塞衬套与所述预燃室室体同轴布置。

优选地，在上述预燃室中，所述火花塞为细电极火花塞。

优选地，在上述预燃室中，所述燃气导管位于所述第二安装孔外的一端设置燃料喷射阀。

优选地，在上述预燃室中，所述燃气导管位于所述第二安装孔内的一端设置有单向阀。

优选地，在上述预燃室中，所述预燃室室体包括上部导气段和下部喷射段，所述上部导气段的外部直径大于所述下部喷射段的外部直径，所述上部导气段与所述下部喷射段的连接位置形成台阶面，所述台阶面上设置有用于实现预燃室室体与缸盖密封的第一密封圈，

所述上部导气段上套设所述火花塞衬套，所述上部导气段上设置密封槽，所述密封槽内设置用于实现所述上部导气段与所述火花塞衬套之间密封的第二密封圈。

优选地，在上述预燃室中，所述上部导气段内设置有导气腔体，所述导气腔体的上端为第一圆柱形腔体，所述导气腔体的下端为圆锥形腔体，所述圆锥形腔体的上端的直径大于所述圆锥形腔体的下端的直径，

所述下部喷射段内设置有喷射腔，所述喷射腔为第二圆柱形腔体，所述第二圆柱形腔体的直径与所述圆锥形腔体的下端的直径相等，所述下部喷射段的下端设置用于连通所述喷射腔和所述缸盖的喷孔组件。

优选地，在上述预燃室中，所述喷孔组件包括中心喷孔和多个周向喷孔，所述周向喷孔的螺旋角为5°-10°。

一种缸盖，包括预燃室，所述预燃室为上述任一个方案中所述的预燃室。

本申请实施例提供的预燃室，包括预燃室室体、火花塞、火花塞衬套和燃气导管。预燃室室体和火花塞衬套进行集成，同时将火花塞和燃气导管集成在火花塞衬套上，且火花塞和燃气导管的轴线与火花塞衬套的轴线平行，以减小组成的预燃室的周向方向的体积，提高预燃室的结构紧凑性，实现预燃室在平顶式四气门缸盖上的布置，实现主动式稀燃。

本申请还提供了一种缸盖，包括预燃室，预燃室为上述任意一个方案中记载的预燃室。由于预燃室具有上述技术效果，具有该预燃室的缸盖也具有同样的技术效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图，而且还可以根据提供的附图将本申请应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。

图1是本申请的预燃室组装在缸盖上的结构示意图；

图2是本申请的预燃室室体的主视图。

其中：

1、预燃室室体，11、上部导气段，12、下部喷射段，2、火花塞，3、火花塞衬套，4、燃气导管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关申请，而非对该申请的限定。所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关申请相关的部分。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应当理解，本申请中使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换该词语。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

其中，在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，A/B可以表示A或B；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，在本申请实施例的描述中，“多个”是指两个或多于两个。

以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

本申请中使用了流程图用来说明根据本申请的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。

请参阅图1-图2，本申请一些实施例公开了一种预燃室，包括预燃室室体1、火花塞2、火花塞衬套3和燃气导管4。

其中，预燃室室体1能够密封安装在缸盖上，火花塞衬套3安装在预燃室室体1上，火花塞2安装在火花塞衬套3内，燃气导管4也安装在火花塞衬套3内，即本申请将预燃室室体1和火花塞衬套3集成在一起，同时将火花塞2和燃气导管4集成在火花塞衬套3内，且用于安装火花塞2的第一安装孔和用于安装燃气导管4的第二安装孔的轴线均与火花塞衬套3的轴线平行，实现火花塞2和燃气导管4的轴线与火花塞衬套3的轴线平行，减小组成的整体结构沿预燃室的周向方向的体积，方便预燃室在缸盖上的安装。

预燃室室体1具有内腔，预燃室室体1与缸盖连通的第一端设置有喷射组件，预燃室室体1的第二端与火花塞衬套3连接。

火花塞衬套3与缸盖密封连接。火花塞衬套3的下端套设在预燃室室体1上，火花塞衬套3上设置有用于安装火花塞2的第一安装孔和用于安装燃气导管4的第二安装孔，第一安装孔和第二安装孔与预燃室室体1的内腔连通。

燃气导管4上设置有燃料喷射阀，燃料喷射阀用于控制燃气导管4向预燃室内喷入燃气。

本申请公开的预燃室，将预燃室室体1和火花塞衬套3进行集成，同时将火花塞2和燃气导管4集成在火花塞衬套3上，提高预燃室的结构紧凑性，从而减小预燃室的体积，实现预燃室在平顶式四气门缸盖上的布置，实现主动式稀燃。

预燃室室体1采用耐热钢材料制作。

预燃室室体1与缸盖间隙配合，预燃室室体1与缸盖连通的一端设置有第一密封圈，第一密封圈用于实现预燃室室体1与缸盖密封连接。

火花塞衬套3与预燃室室体1套设连接的一端设置有第二密封圈，第二密封圈用于实现预燃室室体1与缸盖的冷却水的隔离。

火花塞衬套3的上端设置有第三密封圈，第三密封圈用于实现火花塞衬套3与缸盖上部冷却水的隔离。

火花塞衬套3既能起到安装火花塞2和燃气导管4的作用，而且能够对预燃室室体1起到压紧作用，同时又是冷却水的隔离装置。预燃室室体1由于受到预燃室室体1的内部燃烧和缸盖内燃烧的影响，热负荷高，通过火花塞衬套3和缸盖冷却水套的设计在预燃室室体1的周围形成冷却空间，通过冷却水将热量带走，保证预燃室室体1的温度在设定范围之内，防止发生早燃和爆震等异常情况。

为了进一步减小预燃室的周向空间，本申请中火花塞衬套3与预燃室室体1同轴布置，相对于火花塞衬套3相对于预燃室室体1倾斜布置的方式，能够缩小预燃室占用的周向空间，进一步降低预燃室在缸盖上的布置难度。

由于火花塞衬套3上还需要设置火花塞2和燃气导管4，火花塞衬套3的直径大于预燃室室体1的直径。

为了进一步降低火花塞衬套3的周向尺寸，本申请中火花塞2采用细电极火花塞，以减小火花塞2的占用空间，从而也可以缩小火花塞衬套3的周向尺寸。火花塞衬套3的周向尺寸决定了预燃室的整体周向尺寸。

本申请中将燃气导管4集成在火花塞衬套3内，代替将燃料喷射阀和燃气导管4的整体集成在缸盖上，将燃料喷射阀设置在第二安装孔外，燃气导管4的直径相对燃料喷射阀的直径小，从而可以进一步缩小火花塞衬套3的周向尺寸，降低预燃室在缸盖上的安装难度。

本申请在缸盖外设置燃料喷射阀，代替将燃料喷射阀设置在缸盖内，不占用缸盖内的空间，同时提高了燃料喷射阀布置的灵活性。

燃气导管4将燃气导入预燃室室体1，通过燃料喷射阀精确控制燃气的喷射量和喷射时刻。本申请将燃料喷射阀设置在缸盖外，从气源过来的燃气首先进入气轨，然后通过燃料喷射阀喷入燃气导管4。

为了保证燃气进入预燃室室体1的延迟时间短，尽量采用短的燃气导管4，同时为了保证各缸的一致性，对应不同缸的燃气导管4采用等长设计。

燃气导管4位于第二安装孔内的一端设置有单向阀，单向阀设计开启压力和反向截止压力，保证燃气只能单向进入预燃室室体1，预燃室室体1内着火后，单向阀的截止作用避免高温燃气进入燃气导管4。

在本申请的一些实施例中，燃气导管4的直径为3mm-4mm。

单向阀的出口位置和预燃室室体1壁厚重叠，即单向阀沿预燃室室体1的轴线方向的投影一部分落在预燃室室体1的腔体内，一部分落在预燃室室体1的侧壁上，为了降低燃气进入预燃室室体1的阻力，本申请在预燃室室体1的侧壁上开设有与预燃室室体1的腔体连通的导向槽，保证预燃室室体1的侧壁不会对单向阀的出口进行遮挡。

优选地，导向槽的侧壁向着预燃室室体1的腔体倾斜，能够对燃气的流动起到导向作用。

如图2所示，预燃室室体1包括上部导气段11和下部喷射段12，上部导气段11的外部直径大于下部喷射段12的外部直径。

上部导气段11为圆柱形导气段，下部喷射段12为圆柱形导气段，上部导气段11和下部喷射段12的直径不同，在上部导气段11和下部喷射段12的连接位置形成台阶面，相应的，缸盖上用于安装预燃室室体1的安装孔也为台阶孔。

上部导气段11和下部喷射段12的台阶面上设置第一密封圈。

上部导气段11的上端套设火花塞衬套3，上部导气段11上设置有密封槽，密封槽内设置第二密封圈。

上部导气段11内设置有导气腔体，导气腔体的上端为第一圆柱形腔体，导气腔体的下端为圆锥形腔体，圆锥形腔体的上端的直径大于圆锥形腔体的下端的直径，圆锥形腔体的上端的直径与圆柱形腔体的直径相等；

下部喷射段12内设置有喷射腔，喷射腔为第二圆柱形腔体，此处第二圆柱形腔体的直径与圆锥形腔体的下端的直径相等，下部喷射段12的下端设置用于连通喷射腔和缸盖的喷孔组件。

上部导气段11的导气腔体的下端能够对高温高压的气体进行第一次挤压，喷射腔对高温高压的气体进行二次挤压，增大气体喷射至主燃烧室的速度和贯穿距，提高燃烧效果。

喷孔组件包括中心喷孔和多个周向喷孔，中心喷孔的个数可选为一个，周向喷孔沿预燃室室体1的周向均匀或非均匀分布。

周向喷孔的螺旋角为5°-10°，使主燃烧室的气流进入预燃室室体1后产生一定的旋转，对预燃室室体1内的废气进行吹扫。其中，螺旋角为周向喷孔的轴线与周向喷孔的中心和预燃室室体1的中心连线的夹角。

本申请还提供了一种缸盖，包括预燃室，预燃室为上述任意一个方案中记载的预燃室。

由于预燃室具有上述技术效果，具有该预燃室的缸盖也具有同样的技术效果，在此不再赘述。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。本申请中所涉及的申请范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述申请构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的（但不限于）具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (6)

1.一种预燃室，其特征在于，包括预燃室室体（1）、火花塞（2）、火花塞衬套（3）和燃气导管（4），

所述预燃室室体（1）能够密封安装在缸盖上，所述预燃室室体（1）与所述缸盖连通的第一端设置有喷射组件；

所述火花塞衬套（3）能够密封安装在所述缸盖上，所述火花塞衬套（3）与所述预燃室室体（1）同轴布置，所述火花塞衬套（3）的下端套设在所述预燃室室体（1）的上端，所述火花塞衬套（3）上设置有用于安装所述火花塞（2）的第一安装孔和用于安装所述燃气导管（4）的第二安装孔，以将所述火花塞（2）和所述燃气导管（4）集成在所述火花塞衬套（3）内，所述第一安装孔和所述第二安装孔的轴线均与火花塞衬套（3）的轴线平行，所述第一安装孔和所述第二安装孔与所述预燃室室体（1）的内腔连通，所述燃气导管（4）上设置有燃料喷射阀；

所述预燃室室体（1）包括上部导气段（11）和下部喷射段（12），所述上部导气段（11）的外部直径大于所述下部喷射段（12）的外部直径，所述上部导气段（11）与所述下部喷射段（12）的连接位置形成台阶面，所述台阶面上设置有用于实现预燃室室体（1）与缸盖密封的第一密封圈，

所述上部导气段（11）上套设所述火花塞衬套（3），所述上部导气段（11）上设置密封槽，所述密封槽内设置用于实现所述上部导气段（11）与所述火花塞衬套（3）之间密封的第二密封圈；

所述上部导气段（11）内设置有导气腔体，所述导气腔体的上端为第一圆柱形腔体，所述导气腔体的下端为圆锥形腔体，所述圆锥形腔体的上端的直径大于所述圆锥形腔体的下端的直径，

所述下部喷射段（12）内设置有喷射腔，所述喷射腔为第二圆柱形腔体，所述第二圆柱形腔体的直径与所述圆锥形腔体的下端的直径相等，所述下部喷射段（12）的下端设置用于连通所述喷射腔和所述缸盖的喷孔组件；

所述喷孔组件包括中心喷孔和多个周向喷孔，所述周向喷孔的螺旋角为5°-10°，使主燃烧室的气流进入所述预燃室室体（1）后产生旋转，对所述预燃室室体（1）内的废气进行吹扫，其中，螺旋角为所述周向喷孔的轴线与所述周向喷孔的中心和所述预燃室室体（1）的中心连线的夹角。

2.根据权利要求1所述的预燃室，其特征在于，所述火花塞衬套（3）与所述预燃室室体（1）同轴布置。

3.根据权利要求1所述的预燃室，其特征在于，所述火花塞（2）为细电极火花塞。

4.根据权利要求1所述的预燃室，其特征在于，所述燃气导管（4）位于所述第二安装孔外的一端设置燃料喷射阀。

5.根据权利要求1所述的预燃室，其特征在于，所述燃气导管（4）位于所述第二安装孔内的一端设置有单向阀。

6.一种缸盖，其特征在于，包括预燃室，所述预燃室为权利要求1-5中任一项所述的预燃室。

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