主动式预燃直喷结构气体机的气缸盖的制作方法

1.本发明是关于内燃机领域，特别是关于一种主动式预燃直喷结构气体机的气缸盖。


背景技术：

2.气缸盖是发动机上与气缸体、气缸套组成燃烧室的重要部分，气缸盖的结构包括燃烧需要的空气、排出燃烧后的废气部分，即进气、排气功能外，还包括燃料的输送结构，此外还有冷却用的结构。现有的气体机气缸盖做功时是通过进气管输入天然气与清洁空气的混合气体，混合气体进入气缸盖后，沿着进气道到达尽头的发动机燃烧室，再通过贯穿气缸盖内部，末端位于燃烧室的点火线圈总成来点燃气体，达到燃烧燃料做功的目的。
3.这种结构需要在前端加装专门的混合器，对空气与可燃天然气进行预先混合才能通过进气管送入缸盖，并且进气管要能承受混合气体的压力，对密闭性要求很高，因为一旦泄露后容易引起爆炸。这种路线下，燃料进入途径长，滞燃期、燃烧持续期长，当燃烧时间超过做功的时刻，气体燃烧的巨大冲击力会让活塞的运动方向相反，就会引起发动机爆震，造成发动机动力变弱、噪音大、振动大，严重影响用户体验。此外点燃大量的混合气体需要较高的点火能量，对点火线圈的性能要求较高。
4.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种主动式预燃直喷结构气体机的气缸盖，其只用将进油结构替换成进燃气结构外，其他均可以沿用柴油机的结构。
6.为实现上述目的，本发明提供了一种主动式预燃直喷结构气体机的气缸盖，包括高压连接管、气体燃料喷嘴、气体燃料输送管、预燃室以及火花塞；高压连接管从气缸盖一侧侧壁处插入气缸盖并向气缸盖的内部中心延伸；气体燃料喷嘴从气缸盖一侧侧壁处插入气缸盖，且气体燃料喷嘴的喷嘴末端从气缸盖的底面露出；气体燃料输送管分别与高压连接管和气体燃料喷嘴连通；预燃室的轴心线与气缸盖的底面垂直地设置在气缸盖中心的下部；火花塞设置在预燃室的上部，且火花塞的发火部裸露在预燃室内。
7.在一优选的实施方式中，主动式预燃直喷结构气体机的气缸盖还包括火焰喷射器，其设置在预燃室的底口处，且火焰喷射器的喷口裸露在气缸盖的底面以外。
8.在一优选的实施方式中，主动式预燃直喷结构气体机的气缸盖还包括点火线圈总成，其设置在气缸盖中心的上部，点火线圈总成的顶部裸露于气缸盖的顶部之外，点火线圈总成与火花塞电性连接。
9.在一优选的实施方式中，主动式预燃直喷结构气体机的气缸盖还包括燃气路径，其设置在气缸盖中心处的中部，燃气路径连通于高压连接管的末端与预燃室之间。
10.在一优选的实施方式中，高压连接管插入气缸体的位置与气体燃料喷嘴插入气缸
体的位置位于气缸体的同一侧的侧壁上，且高压连接管的插入位置高于气体燃料喷嘴的插入位置。
11.与现有技术相比，本发明的主动式预燃直喷结构气体机的气缸盖具有以下有益效果：本方案只需将进油结构替换成进燃气结构外，其他可以沿用柴油机的结构，与柴油机通用的零件多，进气管总成、水泵总成、调温器等总成均可直接借用，相当于在柴油机基础上做进燃气结构的加法即可。克服了原有传统路线的气体机的气缸盖，需要设计大量专用件用来适应原来柴油机进气道从进空气改进混合气体，导致整个发动机要改造的部分较多，调温器、混合器、水泵、增压器系统等都需要设计专用件，以及无法通用柴油机的零件，研发成本远比预燃室结构路线高的问题。本发明的气缸盖结构的预燃室内只存在少量气体，点火需要的能量小很多，且气体燃料直接喷入燃烧室内，在燃烧室与空气混合，途径短且稳定性强，可以大幅缩短滞燃期和燃烧持续期，拓宽爆震边界，并且爆压循环波动降低，可大大提升发动机燃烧的稳定性。
附图说明
12.图1是根据本发明一实施方式的气缸盖的俯视结构示意简图；
13.图2是根据本发明一实施方式的气缸盖的结构、原理示意简图；
14.图3是根据现有技术一实施方式的气缸盖的燃气运行图；
15.图4是根据本发明一实施方式的气缸盖的燃气运行图。
16.主要附图标记说明：
17.1-高压连接管，2-气体燃料喷嘴，201-喷嘴末端，3-气体燃料输送管，4-预燃室，5-火花塞，6-火焰喷射器，7-点火线圈总成，8-燃气路径，9-气缸盖。
具体实施方式
18.下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
19.除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
20.如图1至图2所示，根据本发明优选实施方式的一种主动式预燃直喷结构气体机的气缸盖，其主要包括高压连接管1、气体燃料喷嘴2、气体燃料输送管3、预燃室4以及火花塞5等。高压连接管1从气缸盖一侧的侧壁处插入气缸盖并向气缸盖的内部中心处延伸，而且从外向内高压连接管1有一个略微向下的偏角。气体燃料喷嘴2从气缸盖一侧侧壁处插入气缸盖，且气体燃料喷嘴2的喷嘴末端201从气缸盖的底面露出。气体燃料输送管3分别与高压连接管1和气体燃料喷嘴2连通，并向高压连接管1和气体燃料喷嘴2输送可燃气体。预燃室4的轴心线与气缸盖的底面基本垂直地设置在气缸盖中心的下部，且预燃室4的底口与气缸盖的底面连通。火花塞5设置在预燃室4的上部，且火花塞5的发火部裸露在预燃室4内，火花塞5用于点燃预燃室4内的混合气体。
21.请参阅图2，在一些实施方式中，主动式预燃直喷结构气体机的气缸盖还包括设置在预燃室4的底口处的火焰喷射器6，且火焰喷射器6的喷口裸露在气缸盖的底面以外，火焰
喷射器6用于将预燃室4内被点燃的混合燃气的火焰喷射到燃烧室内。
22.请参阅图2，在一些实施方式中，主动式预燃直喷结构气体机的气缸盖还包括设置在气缸盖中心的上部的点火线圈总成7，点火线圈总成7的顶部裸露于气缸盖的顶部之外，点火线圈总成7与火花塞5电性连接。
23.请参阅图2，在一些实施方式中，主动式预燃直喷结构气体机的气缸盖还包括设置在气缸盖中心处的中部的燃气路径8，燃气路径8连通于高压连接管1的末端与预燃室4之间，可燃气体通过燃气路径8被从高压连接管1输送至预燃室4内。
24.请参阅图1、图2，在一些实施方式中，高压连接管1插入气缸体的位置与气体燃料喷嘴2插入气缸体的位置位于气缸体的同一侧的侧壁上，且高压连接管1的插入位置高于气体燃料喷嘴2的插入位置，因为喷嘴末端201裸露出气缸盖的底面的位置与火焰喷射器6的裸露位置有一段的偏心距离。
25.如图3和图4所示，在一些实施方式中，本发明的主动式预燃直喷结构气体机的气缸盖的可燃气的运行原理大致如下：本提案涉的气缸盖无需混合器结构，通过在气缸盖上设计的气体燃料喷嘴2与高压连接管1、预燃室4、点火线圈等结构，做功时燃料气体(例如是但不限于氢气)直接泵入气体燃料喷嘴2与高压连接管1，通过在气缸盖上布置的主动式气体喷嘴结构，直接将大量燃气直接喷入燃烧室；气缸盖中间布置有贯通燃烧室的点火线圈总成7(上部)与主动式预燃室4结构(下部)，侧向布置的高压连接管1结构，可以联通到气缸盖中下部的预燃室4；工作时，少量氢气通过高压连接管1和燃气路径8进入预燃室4的下部，然后火花塞5点燃进入的少量氢气形成火焰，燃烧的火焰再从预燃室4底口处的火焰喷射器6的喷口喷出，火焰迅速点燃燃烧室中氢气喷嘴送入的大量氢气与从进气管送入的空气，进行做功。
26.综上所述，本发明的主动式预燃直喷结构气体机的气缸盖具有以下优点：本方案只需将进油结构替换成进燃气结构外，其他可以沿用柴油机的结构，与柴油机通用的零件多，进气管总成、水泵总成、调温器等总成均可直接借用，相当于在柴油机基础上做进燃气结构的加法即可，而且本方案无需混合器结构。克服了原有传统路线的气体机的气缸盖，需要设计大量专用件用来适应原来柴油机进气道从进空气改进混合气体，导致整个发动机要改造的部分较多，调温器、混合器、水泵、增压器系统等都需要设计专用件，以及无法通用柴油机的零件，研发成本远比预燃室结构路线高的问题。本发明的气缸盖结构的预燃室内只存在少量气体，点火需要的能量小很多，且气体燃料直接喷入燃烧室内，在燃烧室与空气混合，途径短且稳定性强，可以大幅缩短滞燃期和燃烧持续期，拓宽爆震边界，并且爆压循环波动降低，可大大提升发动机燃烧的稳定性。
27.前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。