一种预燃室的制作方法

1.本技术涉及发动机技术领域，特别涉及一种预燃室。


背景技术：

2.预燃室通过喷孔和主燃烧室连通。主燃烧室内的混合气通过活塞的压缩作用由喷孔压入预燃室，与预燃室内残余的废气混合，火花塞点火，点燃预燃室内的混合气，预燃室内产生高温高压的燃气且与主燃烧室之间形成压差，高温高压的燃气在压差的推动下以高速射流的形式喷入主燃烧室，点燃主燃烧室内的混合气。
3.预燃室内电极附近废气的吹扫效果影响点火的成功率；预燃室的点火能量增加，可以提高火焰的喷射速度，降低传热损失。
4.因此，如何提高预燃室的扫气效果，同时降低预燃室的传热损失，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本技术提出了一种预燃室，以提高预燃室的扫气效果，同时降低预燃室的传热损失。
6.为了实现上述目的，本技术提供了一种预燃室，包括预燃室本体，所述预燃室本体的腔体包括上部腔体、中部腔体和下部腔体，所述下部腔体开设有喷孔组件，所述中部腔体的容积大于所述上部腔体的容积，且所述中部腔体的容积大于所述下部腔体的容积；所述中部腔体的直径大于所述上部腔体的直径，所述中部腔体与所述上部腔体通过第一过渡圆角连接，所述中部腔体的直径大于所述下部腔体的直径，所述中部腔体与所述下部腔体通过第二过渡圆角连接。
7.优选地，在上述预燃室中，所述第一过渡圆角的半径大于所述第二过渡圆角的半径，所述第一过渡圆角和所述第二过渡圆角均向着所述腔体的内壁凸出。
8.优选地，在上述预燃室中，所述上部腔体为圆台形腔体，所述上部腔体的下端的直径大于所述上部腔体的上端的直径，所述上部腔体的下端与所述中部腔体的上端通过所述第一过渡圆角连接。
9.优选地，在上述预燃室中，所述中部腔体为球形腔体，所述中部腔体的上端的直径≥所述中部腔体的下端的直径。
10.优选地，在上述预燃室中，所述下部腔体为圆锥形，所述下部腔体的上端与所述中部腔体的下端通过所述第二过渡圆角连接，所述下部腔体的下端开设所述喷孔组件。
11.优选地，在上述预燃室中，所述中部腔体的高度大于所述下部腔体的高度，所述下部腔体的高度大于所述上部腔体的高度。
12.优选地，在上述预燃室中，所述喷孔组件包括第一喷孔和第二喷孔，所述第一喷孔沿所述预燃室本体的轴线方向开设且与所述预燃室本体同轴布置，所述第二喷孔沿所述预
燃室本体的周向开设。
13.优选地，在上述预燃室中，所述第二喷孔的螺旋角为5
°‑
10
°
。
14.优选地，在上述预燃室中，所述第二喷孔的锥角为60
°‑
65
°
。
15.优选地，在上述预燃室中，所述第二喷孔的孔径为1 mm
ꢀ‑
2.5mm。
16.本技术实施例提供的预燃室，包括上部腔体、中部腔体和下部腔体，下部腔体开设喷孔组件，中部腔体的容积大于上部腔体的容积，且中部腔体的容积大于下部腔体的容积，中部腔体的直径大于下部腔体的直径，且中部腔体的直径大于上部腔体的直径。中部腔体采用较大的容积，增加混合气的质量，增强点火能量；由于上部腔体的容积小于中部腔体的容积，上部腔体积聚的废气量少，同时上部腔体的直径小于中部腔体的直径，混合气自中部腔体进入上部腔体，上部腔体对混合气进行挤压，加快混合气的流速，有利于对电极附近的废气进行吹扫；下部腔体的容积小于中部腔体的容积，下部腔体的直径小于中部腔体的直径，自中部腔体进入下部腔体的高温高压燃气在下部腔体内挤压，喷射速度加快，缩短高温高压燃气与下部腔体的接触时间，同时减小高温高压燃气与下部腔体的接触面积，减少传热损失。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术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技术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技术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。
18.图1是本技术的预燃室的结构示意图；图2是本技术的预燃室的扫气流线示意图；图3是本技术的预燃室内火焰传播示意图。
19.其中：1、上部腔体，2、中部腔体，3、下部腔体。
具体实施方式
20.下面结合附图和实施例对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
21.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，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
22.应当理解，本技术中使用的“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。
23.如本技术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。
24.其中，在本技术实施例的描述中，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，在本技术实施例的描述中，“多个”是指两个或多于两个。
25.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。
26.本技术中使用了流程图用来说明根据本技术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。
27.请参阅图1-图3，本技术一些实施例公开了一种预燃室，包括预燃室本体，预燃室本体的腔体包括上部腔体1、中部腔体2和下部腔体3，其中，上部腔体1设置电极，下部腔体3开设喷孔组件，中部腔体2的容积大于上部腔体1的容积，且中部腔体2的容积大于下部腔体3的容积。
28.本技术中，中部腔体2的直径大于上部腔体1的直径，中部腔体2与上部腔体1通过第一过渡圆角连接，中部腔体2的直径大于下部腔体3的直径，且中部腔体2与下部腔体3通过第二过渡圆角连接。
29.上部腔体1与中部腔体2通过第一过渡圆角连接，中部腔体2与下部腔体3通过第二过渡圆角连接，使得预燃室本体的内腔为平滑内腔，不存在直角或棱角，以减小气体能量损失。
30.本技术公开的预燃室，中部腔体2的容积大于下部腔体3的容积，且中部腔体2的容积大于上部腔体1的容积，中部腔体2的直径大于下部腔体3的直径，且中部腔体2的直径大于上部腔体1的直径。中部腔体2采用较大的容积，增加混合气的质量，增强点火能量；由于上部腔体1的容积小于中部腔体2的容积，上部腔体1积聚的废气量少，同时上部腔体1的直径小于中部腔体2的直径，混合气自中部腔体2进入上部腔体1，上部腔体1对混合气进行挤压，加快混合气的流速，有利于对电极附近的废气进行吹扫；下部腔体3的容积小于中部腔体2的容积，下部腔体3的直径小于中部腔体2的直径，自中部腔体2进入下部腔体3的高温高压燃气在下部腔体3内挤压，喷射速度加快，缩短高温高压燃气与下部腔体3的接触时间，同时减小高温高压燃气与下部腔体3的接触面积，减少传热损失。
31.在上部腔体1和下部腔体3为圆柱形腔体的实施例中，相对于预燃室本体整体为圆柱形的结构，增大了整个预燃室的容积，增大了预燃室的点火能量。
32.吹扫时，混合气自容积较大的中部腔体2进入容积较小的上部腔体1，混合气在上部腔体1受到挤压，流动速度加快，保证对上部腔体1的废气的扫气效果；高温高压燃气自容积较大的中部腔体2进入容积较小的下部腔体3，混合气在下部腔体3受到挤压，流动速度加快，保证喷射速度，同时缩短与下部腔体3的接触时间，降低传热损失。
33.上部腔体1和下部腔体3的形状不限于圆柱形，还可以为其他形状。
34.在本技术的一些实施例中，第一过渡圆角的半径大于第二过渡圆角的半径。
35.大的过渡圆角能够减小流动损失，但是会增加预燃室的高度，这使得达到相同的扫气效果，需要更大的扫气能量；相应的，小的过渡圆角会增大流动损失，这使得达到相同的扫气效果，也需要更到的扫气能量。
36.为了不过多增加预燃室的高度，同时降低对扫气能量的要求，本技术中，在上部腔体1与中部腔体2的连接位置采用半径相对较大且弧度相对较大的第一过渡圆角，以减小上部腔体1与中部腔体2的连接位置的能量损耗。
37.本方案设计不同大小的过渡圆角，在扫气过程中，气流沿着预燃室本体的壁面上升，在能量损耗较大的上部腔体1与中部腔体2的连接位置选用半径相对较大且弧度相对较大的第一过渡圆角，以减小扫气过程中的流动损耗；中部腔体2与下部腔体3的连接位置选用半径相对较小且弧度相对较小的第二过渡圆角，以在一定程度上缩小预燃室的整体高度，以减小预燃室高度的增加。
38.如图1-3所示，第一过渡圆角和第二过渡圆角均向着预燃室本体的腔体的内壁凸出，以减小气体能量损耗，防止腔体内存在死角。
39.如图1所示，预燃室的下部腔体3采用圆锥形，圆锥形的下部腔体3的直径较大的一端与中部腔体2连通。扫气阶段，组织气流过程中，气流自下部腔体3向着中部腔体2运动，直径越大，能量衰减越快，圆锥形的下部腔体3保证了扫气过程中，进气能量不至于随着预燃室高度的上升过渡衰减，在进入中部腔体2时依然存在较强的动量。
40.在点火后，火焰传播阶段，随着预燃室内混合气的点燃，预燃室内压力逐渐升高，高温产物经过圆锥形的下部腔体3时，随着下部腔体3截面积的不断减小，高温产物的速度不断增加，最终增大了火焰的喷射速度，火焰的贯穿距增大。
41.在本技术的一些实施例中，上部腔体1为圆台形腔体，上部腔体1的下端的直径大于上部腔体1的上端的直径，上部腔体1的下端与中部腔体2的上端通过第一过渡圆角连接。
42.上部腔体1为圆台形，以减小第一过渡圆角高度的增加，同时直径逐渐缩小的圆台形的上部腔体1可以增强电极处的湍动能。
43.在本技术的一些实施例中，中部腔体2为球形腔体，中部腔体2的上端的直径≥中部腔体2的下端的直径。具体的，中部腔体2的上端的直径可以与中部腔体2的下端的直径相等，中部腔体2的上端的直径也可以大于中部腔体2的下端的直径。
44.在中部腔体2的上端直径大于中部腔体2的下端直径的实施例中，如图2所示，混合气在预燃室的腔体内形成涡流，在预燃室内沿着预燃室的轴线上升。
45.中部腔体2的高度大于下部腔体3的高度，以较大程度的增加预燃室本体1的总体体积。
46.下部腔体3的高度大于上部腔体1的高度，即上部腔体1的高度最小，该种设置方式不仅减少废气在上部腔体1的积聚，提高扫气效果，而且能够提高高温高压燃气在下腔体的挤压长度，保证喷射速度。
47.本技术不对中部腔体2和下部腔体3之间的高度关系进行明确限定，具体由本领域技术人员根据实际需要进行选择。
48.本技术公开的预燃室的喷孔组件包括第一喷孔和第二喷孔，其中第一喷孔沿预燃
室本体的轴线方向开设且与预燃室本体同轴布置，第二喷孔的个数为多个且沿预燃室本体的周向均匀或非均匀开设。
49.在本技术的另一些实施例中，喷孔组件仅包括第二喷孔，多个第二喷孔沿预燃室的周向均匀或非均匀开设。
50.优选地，第二喷孔沿预燃室的周向均匀分布，不仅提高了预燃室本体内混合气的均匀分布，而且点火后，有利于提高主燃烧室的点火性能。
51.在本技术的一些实施例中，第二喷孔的螺旋角为5
°‑
10
°
，孔径为1 mm
ꢀ‑
2.5mm，锥角为60
°‑
65
°
。
52.以上描述仅为本技术的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。本技术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。例如上述特征与本技术中公开的（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。