发动机预燃装置及发动机预燃系统

1.本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种发动机预燃装置及发动机预燃系统。


背景技术：

2.近年来气候和环境问题备受关注，减少温室气体排放刻不容缓，而车辆运输是温室气体排放主要途径之一，降低排放成为发动机研究和发展的重要方向。
3.稀薄燃烧能够在减少氮氧化物排放的同时能够保持发动机的高效率，因为稀薄燃烧的燃烧温度较低，有效减少了氮氧化物排放，使其达到接近零的水平；在中负荷工况下，稀薄燃烧可以在降低废气排放的同时可以保持较低油耗，获得更高的效率。然而，稀薄燃烧较低的燃烧速度使燃烧过程变得更长且不完全，导致发动机燃烧不稳定。
4.预燃室喷射点火的方式可以扩展稀燃极限，因为预燃室喷射点火会产生多个点火点，增加了稀薄的混合物被点燃可能性。但是，目前预燃室式燃烧室喷油压力较低，空气和燃料混合的燃烧介质在预燃室内预混效果较差，阻碍了发动机预燃室内的顺利点火。同时，还存在燃烧介质在预燃室内燃烧速度慢，造成功率下降，整体热效率不高。因此，亟需设计一种能够提高预燃室的燃烧速度的发动机预燃装置。


技术实现要素：

5.为克服上述至少一种技术问题，本发明的实施例提供了一种发动机预燃装置及发动机预燃系统，通过改变预燃腔的径向截面面积，使得火焰产生的激波在预燃室内的反射叠加，促进了预燃室内的燃烧，提高了发动机的点火稳定性。
6.本发明提供一种发动机预燃装置，包括：壳体；点火机构，设置于所述壳体内部；预燃部，与所述壳体一端连接，所述预燃部的内部形成有预燃腔，所述点火机构的点火端延伸至预燃腔内；以及燃气流道，与所述预燃腔连通，以输送燃烧介质；其中，所述预燃腔的径向截面的面积沿远离所述点火机构的方向逐渐减小，使得所述预燃腔的内表面对输送至预燃室内的燃烧介质进行反射，以促使所述燃烧介质混合充分。
7.在一种可能实施的方式中，所述点火端由预燃腔的截面较大的一端延伸至预燃腔内。
8.在一种可能实施的方式中，所述预燃腔为多级阶梯孔或螺旋阶梯孔。
9.在一种可能实施的方式中，所述的发动机预燃装置，还包括：喷射部，连接于预燃部的远离点火机构的一端，所述喷射部远离预燃部一端设置有至少一个喷射孔。
10.在一种可能实施的方式中，所述喷射部的内部形成逐渐收缩的喷射腔，所述喷射腔较大的一端与所述预燃部连接。
11.在一种可能实施的方式中，所述喷射腔为多级阶梯孔或螺旋阶梯孔。
12.在一种可能实施的方式中，所述喷射孔至少为两个，且绕所述喷射腔的中心线均匀分布。
13.在一种可能实施的方式中，所述点火机构为火花塞，所述火花塞远离点火端的部
分设置于壳体内部，所述火花塞的点火端延伸至壳体外部。
14.在一种可能实施的方式中，所述燃气流道贯穿设置于所述壳体的侧壁内，所述燃气流道连通所述预燃腔与燃烧介质管路。
15.本发明实施例还提供一种发动机预燃系统，包括：发动机预燃装置；燃烧介质管路，一端与所述发动机预燃装置连通；以及预混装置，与所述燃烧介质管路的另一端连通，用以对燃烧介质进行预混。
16.本发明的实施例提供的发动机预燃装置和发动机预燃系统，通过改变预燃腔的径向截面面积，使得火焰产生的激波在预燃室内的反射叠加，燃烧介质充分混合，促进了预燃室内的燃烧，提高了发动机的点火稳定性。
附图说明
17.图1为本发明实施例的发动机预燃装置的安装示意图；
18.图2为本发明实施例的发动机预燃装置的剖面图；
19.图3为本发明一种实施例的预燃部及喷射部的俯视图。
20.【附图中符号说明】
21.1-预混装置；
22.2-燃烧介质管路；
23.3-发动机预燃装置；
24.31-壳体；
25.32-点火机构；
26.33-预燃部；
27.34-燃气流道；
28.35-喷射部；
29.351-喷射孔；
30.36-盖板；
31.37-压紧部。
具体实施方式
32.以下，将参照附图来描述本发明的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本发明实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
33.本发明的实施例提供的发动机预燃装置及发动机预燃系统，通过改变预燃腔的径向截面面积，使得火焰产生的激波在预燃室内的反射叠加，促进了预燃室内的燃烧，提高了发动机的点火稳定性。
34.根据本发明总体上的构思，提供一种发动机预燃装置，包括：壳体；点火机构，设置于所述壳体内部；预燃部，与所述壳体一端连接，所述预燃部的内部形成有预燃腔，所述点火机构的点火端延伸至预燃腔内；以及燃气流道，与所述预燃腔连通，以输送燃烧介质；其
中，所述预燃腔的径向截面的面积沿远离所述点火机构的方向逐渐减小，使得所述预燃腔的内表面对输送至预燃室内的燃烧介质进行反射，以促使所述燃烧介质混合充分。
35.图1为本发明实施例的发动机预燃装置的安装示意图。
36.如图1所示，在一些实施例中，发动机预燃系统包括本发明的发动机预燃装置3，一端与发动机预燃装置3连通的燃烧介质管路2，以及与燃烧介质管路2的另一端连通的预混装置1，预混装置1用以对燃烧介质进行预混。
37.在本发明的一些实施例中，预混装置1包括第一进气端，与第一进气端同侧设置的第二进气端，以及与第一进气端及第二进气端对侧设置的预混出气端。预混出气端与燃烧介质管路2的一端连通。燃气由第一进气端进入预混装置1，空气由第二进气端进入预混装置1，进行预混后的混合气体由预混出气端进入燃烧介质管路2，继而进入发动机预燃装置3中。
38.图2为本发明实施例的发动机预燃装置的剖面图。
39.如图2所示，在一些实施例中，发动机预燃装置，包括：壳体31；设置于壳体31内部的点火机构32；与壳体31一端连接的预燃部33，预燃部33的内部形成有预燃腔，点火机构32的点火端延伸至预燃腔内；以及与预燃腔连通的燃气流道34，以输送燃烧介质。其中，预燃腔的径向截面的面积沿远离点火机构32的方向逐渐减小，使得预燃腔的内表面对输送至预燃室内的燃烧介质进行反射，以促使燃烧介质混合充分。
40.本发明的一些实施例中，壳体31为管状，点火机构32的点火端由壳体31一端穿出。壳体31穿出点火端的一端端口设置有螺纹接口，与预燃部33的一端螺纹连接。在一些实施例中，壳体31远离点火机构32点火端的一端设有盖板36，盖板36远离壳体31一侧设置有压紧部37。通过压紧部将盖板36与壳体31压紧连接，实现对壳体31的密封。
41.在本发明一些实施例中，点火机构32为火花塞，火花塞远离点火端的部分设置于壳体31内部，火花塞的点火端延伸至壳体31外部。在一些实施例中，火花塞的电极延伸至预燃腔内。
42.本发明的一些实施例中，燃气流道34贯穿设置于壳体31的侧壁内，燃气流道34连通预燃腔与燃烧介质管路2。在一些实施例中，燃气流道34为设在侧壁内的连通管道，将预燃腔与燃烧介质管路2的预混出气端连通，使得混合气体通过燃气流道34进入预燃腔内部。燃气流道34还可以是设置于壳体31外部的管路，外部管路连通预燃腔与燃烧介质管路2，实现混合气体进入预燃腔内部。
43.本发明的一些实施例中，点火端由预燃腔的截面较大的一端延伸至预燃腔内。
44.继续参考图2所示，在一些实施例中，与壳体31连接的预燃腔的径向截面的面积最大，沿远离壳体31的方向预燃腔的径向截面的面积逐渐减小。预燃腔的径向截面的面积的变化，使得混合气体被点燃后产生的激波，在预燃腔内发成多次反射、叠加，促进了混合气体中燃油与空气的进一步混合。
45.继续参考图2所示，在一些实施例中，预燃腔为多级阶梯孔或螺旋阶梯孔。
46.本发明的一些实施例中，预燃腔为径向截面的面积逐渐减小的多级阶梯孔。在另一些实施例中，预燃腔为径向截面的面积逐渐减小的螺旋阶梯孔。
47.本发明的一些实施例中，发动机预燃装置3还包括：连接于预燃部33的远离点火机构32的一端的喷射部35，喷射部35远离预燃部33一端设置有至少一个喷射孔351。混合气体
由预燃腔进入喷射腔，再由喷射孔351导出发动机预燃装置3。
48.在一些实施例中，喷射部35内部有喷射腔，喷射腔径向截面的面积最大处与预燃腔径向截面的面积最小处相等并重合连通。在一些实施例中，喷射孔351直径为为2-4mm，设置于距离预燃部33最远的端面上。
49.本发明的一些实施例中，喷射孔351至少为两个，且绕喷射腔的中心线均匀分布。在一些实施例中，喷射孔351数量为2-6个，设置于喷射部35远离预燃部33的一端。
50.本发明的一些实施例中，喷射部35的内部形成逐渐收缩的喷射腔，喷射腔较大的一端与预燃部33连接。在一些实施例中，喷射腔的轴向截面为锥形或者梯形。喷射腔的径向截面的面积的逐渐减小，混合气体的流速加快。进而，当混合气体被点燃时，火焰的传播速度加快。
51.继续参考图2所示，在一些实施例中，喷射腔为多级阶梯孔或螺旋阶梯孔。在一些实施例中，混合气体沿螺旋方向下降，进一步加快混合气体的流速。
52.本发明的一些实施例中，喷射腔为径向截面的面积逐渐减小的多级阶梯孔。在另一些实施例中，喷射腔为径向截面的面积逐渐减小的螺旋阶梯孔。
53.图3为本发明一种实施例的预燃部及喷射部的俯视图。
54.如图2所示，在一些实施例中，预燃腔和喷射腔同为径向截面的面积逐渐减小的多级阶梯孔。
55.本发明的实施例的发动机预燃系统工作时，点火机构32点燃预燃部33内的混合气体形成火焰。混合气体被点燃后伴随产生的激波，被预燃部33内表面反射，由于预燃部33内表面的变化，反射形成多级反射。多级反射的激波同时作用于火焰表面，使得预燃部33内火焰湍流加强，进一步提高了混合气体的混合均匀性。火焰由预燃部33传播至喷射部35的喷射腔中，随喷射腔的收缩，进一步提高火焰传播速度，经喷射孔351喷出发动机预燃装置。
56.本发明的实施例提供的发动机预燃装置及发动机预燃系统，通过改变预燃腔的径向截面面积，使得火焰产生的激波在预燃室内的反射叠加，经过喷射腔的收缩后，使火焰速度进一步提高，促进了预燃室内的燃烧速度，提高了抵抗爆震的能力和内燃机压缩比，进一步提高了发动机的点火稳定性和整机热效率。
57.还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本发明的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本发明实施例的内容。
58.说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。
59.以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。