一种预燃室、燃烧系统以及发动机的制作方法

1.本发明涉及发动机技术领域，特别涉及一种预燃室、燃烧系统以及发动机。


背景技术：

2.高能点火是提升点燃式发动机热效率的有效方式，预燃室的点火能量高出普通火花塞点火几个数量级，因此对于加快燃烧速度、提高热效率具有明显的作用。
3.稀燃发动机主燃烧室的混合气包含过量的新鲜空气，因此预燃室扫气比较容易实现，火花塞电极附近易于形成有利于着火的混合气。但是对于当量比发动机，主燃烧室中没有过量的新鲜空气，而且一般会采用egr(废气再循环技术)降低爆震，因此预燃室火花塞电极处残余废气高，扫气困难，影响预燃室的成功点火进而影响主燃室的燃烧。


技术实现要素：

4.本发明的第一个目的在于提供一种预燃室，以改善预燃室扫气效果，进而保证预燃室的点火以及主燃室的燃烧。
5.本发明的第二个目的在于提供一种包括上述预燃室的燃烧系统以及发动机。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种预燃室，所述预燃室沿轴线方向按照距离活塞由近及远地间隔设置有第一喷孔组以及第二喷孔组，所述第一喷孔组包括绕所述预燃室的轴线间隔布置的多个第一喷孔，各所述第一喷孔的轴线在所述预燃室的横截面上的投影平行且不共线，所述第二喷孔组包括绕所述预燃室的轴线间隔布置的多个第二喷孔，各所述第二喷孔的轴线在所述预燃室的横截面上的投影平行且不共线，所述第一喷孔沿垂直于发动机的燃烧系统的进气门至排气门方向设置，所述第二喷孔沿发动机的燃烧系统的进气门至排气门方向设置，所述第一喷孔的轴线与所述预燃室的轴线的夹角大于所述第二喷孔的轴线与所述预燃室的轴线的夹角。
7.可选地，所述第一喷孔组包括两个第一喷孔，经过所述预燃室的轴线且与各所述第一喷孔的轴线平行的纵截面为所述预燃室的第一纵向中心面，两个所述第一喷孔分别位于所述第一纵向中心面的两侧。
8.可选地，两个所述第一喷孔的轴线与所述第一纵向中心面的垂直距离相等。
9.可选地，所述第二喷孔组包括两个第二喷孔，经过所述预燃室的轴线且与各所述第二喷孔的轴线平行的纵截面为所述预燃室的第二纵向中心面，两个所述第二喷孔分别位于所述的第二纵向中心面两侧。
10.可选地，两个所述第二喷孔的轴线与所述第二纵向中心面的垂直距离相等。
11.可选地，所述第一喷孔的孔径小于所述第二喷孔的孔径。
12.一种燃烧系统，包括：主燃室，所述主燃室由活塞以及气缸盖围成，所述气缸盖为穹顶式缸盖；预燃室，所述预燃室设置于所述气缸盖并伸入所述主燃室内，所述预燃室为如上
任意一项所述的预燃室，所述预燃室能够通过各个第一喷孔以及第二喷孔与所述主燃室连通。
13.可选地，所述活塞的顶面设置有中央凸台，且所述中央凸台沿发动机的燃烧系统的进气门至排气门方向的两侧对称地设置有凹坑，所述预燃室两侧的所述第二喷孔分别与所述凹坑相对设置。
14.可选地，所述凹坑远离所述中央凸台的表面为圆弧曲面。
15.一种发动机，所述发动机包括如上任意一项所述的燃烧系统。
16.由以上技术方案可以看出，本发明中公开了一种预燃室，该预燃室沿轴线方向按照距离活塞由近及远地间隔设置有第一喷孔组以及第二喷孔组。第一喷孔组包括绕预燃室的轴线间隔布置的多个第一喷孔，各第一喷孔的轴线在预燃室的横截面上的投影平行且不共线。第二喷孔组包括绕预燃室的轴线间隔布置的多个第二喷孔，各第二喷孔的轴线在预燃室的横截面上的投影平行且不共线。第一喷孔沿垂直于发动机的燃烧系统的进气门至排气门方向设置，第二喷孔沿发动机的燃烧系统的进气门至排气门方向设置，第一喷孔的轴线与预燃室的轴线的夹角大于第二喷孔的轴线与预燃室的轴线的夹角。在应用时，由于预燃室具有双层喷孔，且每层喷孔均采用横向偏心设置可在预燃室内形成涡流。上下层喷孔具有纵向偏置，即上下层喷孔锥角不同，所形成的两层涡流互不干涉，形成了双涡流扫气效果，从而改善预燃室扫气效果，有助于保证预燃室的点火以及主燃室的燃烧。第一喷孔组以及第二喷孔组分别对应于穹顶式缸盖两个纵截面形状，形成了非常紧凑的燃烧室空间，能够提高了燃烧速度。
17.本发明还公开了一种燃烧系统以及发动机，该燃烧系统以及发动机包括上述预燃室，由于该燃烧系统以及发动机采用了上述预燃室，因此燃烧系统以及发动机理应具有与预燃室相同的有益效果，在此不再赘述。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明实施例提供的预燃室第一视角的主视图；图2为本发明实施例提供的预燃室第二视角的主视图；图3为本发明实施例提供的预燃室处于第二视角时的俯视图；图4为本发明实施例提供的预燃室处于第二视角时内部涡流示意图；图5为本发明实施例提供的燃烧系统处于第一视角时的主视图；图6为本发明实施例提供的燃烧系统处于第二视角时的主视图。
20.图中：1为预燃室；1a为第一纵向中心面；1b为第二纵向中心面；2为第一喷孔；3为第二喷孔；4为经第一喷孔在预燃室内形成的涡流；
5为经第二喷孔在预燃室内形成的涡流；6为活塞；7为气缸盖；8为经第一喷孔喷出的射流；9为凹坑；10为进气门；11为排气门；12为经第二喷孔喷出的射流。
具体实施方式
21.本发明的核心之一是提供一种预燃室，该预燃室的结构设计能够改善预燃室扫气效果，进而保证预燃室的点火以及主燃室的燃烧。
22.本发明的另一核心在于提供一种包括上述预燃室的燃烧系统以及发动机。
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
24.请参阅图1至图4，图1为本发明实施例提供的预燃室第一视角的主视图，图2为本发明实施例提供的预燃室第二视角的主视图，图3为本发明实施例提供的预燃室处于第二视角时的俯视图，图4为本发明实施例提供的预燃室处于第二视角时内部涡流示意图。
25.本发明实施例中公开了一种预燃室1，该预燃室1沿轴线方向按照距离活塞6由近及远地间隔设置有第一喷孔组以及第二喷孔组。
26.其中，第一喷孔组包括绕预燃室1的轴线间隔布置的多个第一喷孔2，各第一喷孔2的轴线在预燃室1的横截面上的投影平行且不共线，第二喷孔组包括绕预燃室1的轴线间隔布置的多个第二喷孔3，各第二喷孔3的轴线在预燃室1的横截面上的投影平行且不共线，第一喷孔2沿垂直于发动机的燃烧系统的进气门10至排气门11方向设置，第二喷孔3沿发动机的燃烧系统的进气门10至排气门11方向设置，第一喷孔2的轴线与预燃室1的轴线的夹角α1大于第二喷孔3的轴线与预燃室1的轴线的夹角α2，通过调整第一喷孔2以及第二喷孔3的轴线与预燃室1的轴线的夹角，可以获得不同的涡流位置。
27.可以看出，与现有技术相比，本发明实施例提供的预燃室1在应用时，由于预燃室1具有双层喷孔，且每层喷孔均采用横向偏心设置可在预燃室1内形成涡流，上下层喷孔具有纵向偏置，即上下层喷孔锥角不同，所形成的两层涡流互不干涉，形成了双涡流扫气效果，如图4所示，第一喷孔组形成涡流4，第二喷孔组形成涡流5，从而改善预燃室1扫气效果，有助于保证预燃室1的点火以及主燃室的燃烧；第一喷孔组以及第二喷孔组分别对应于穹顶式缸盖两个纵截面形状，即第一喷孔组对应于穹顶式缸盖的滚流平行面（与滚流轴线垂直）设置，第二喷孔组对应于穹顶式缸盖的滚流垂直面（经过滚流轴线或与滚流轴线平行），如图5和图6所示，经第一喷孔2喷出的射流8以及经第二喷孔3喷出的射流12与预燃室1的轴线的夹角不同，可以充分利用穹顶式缸盖的形状，形成了非常紧凑的燃烧室空间，能够提高了燃烧速度。
28.作为优选地，如图1和图3所示，在本发明实施例中，上述第一喷孔组包括两个第一喷孔2，经过预燃室1的轴线且与各第一喷孔2的轴线平行的纵截面为预燃室1的第一纵向中心面1a，两个第一喷孔2分别位于第一纵向中心面1a的两侧。
29.进一步地，在本发明实施例中，上述两个第一喷孔2的轴线与第一纵向中心面1a的垂直距离相等。
30.作为优选地，如图2和图3所示，在本发明实施例中，上述第二喷孔组包括两个第二喷孔3，经过预燃室1的轴线且与各第二喷孔3的轴线平行的纵截面为预燃室1的第二纵向中心面1b，两个第二喷孔3分别位于的第二纵向中心面1b两侧，即在本发明实施例中，预燃室1包括2个第一喷孔2以及2个第二喷孔3，共4个喷孔。
31.进一步地，在本发明实施例中，两个第二喷孔3的轴线与第二纵向中心面1b的垂直距离相等。
32.作为优选地，在本发明实施例中，第一喷孔2的孔径小于第二喷孔3的孔径，通过第一喷孔2以及第二喷孔3的孔径的变化可以在预燃室1内形成上下层不同的涡流转速。
33.请参阅图5和图6，本发明实施例还提供了一种燃烧系统，该燃烧系统包括主燃室以及预燃室1。
34.其中，主燃室由活塞6以及气缸盖7围成，气缸盖7为穹顶式缸盖；预燃室1设置于气缸盖7并伸入主燃室内，预燃室1为上述的预燃室1，预燃室1能够通过各个第一喷孔2以及第二喷孔3与主燃室连通。应用时，活塞6上行过程中，主燃室内的燃气混合物在活塞6的推动下经第一喷孔2以及第二喷孔3进入预燃室1内进行扫气，上下层布置的第一喷孔2以及第二喷孔3具有纵向偏置，即第一喷孔2与第二喷孔3的锥角不同，在预燃室1内所形成的两层涡流互不干涉，形成了双涡流扫气效果，从而改善预燃室1扫气效果，当活塞6上行到上止点位置，预燃室1内的火花塞点火，预燃室1内的燃气混合物被点燃，生成的火焰在压力差的作用下从第一喷孔2以及第二喷孔3喷射至主燃室内，由于第一喷孔组以及第二喷孔组分别对应于穹顶式缸盖两个纵截面形状，即滚流平行面以及滚流垂直面，形成了非常紧凑的燃烧室空间，能够提高燃烧速度。
35.在滚流平行面，即平行于进气门10至排气门11方向的平面，即图6所示，穹顶式缸盖进排气侧具有倾角，第二喷孔3锥角小，与气缸盖7进排气侧的倾角相适应；在滚流垂直面，即垂直于进气门10至排气门11方向的平面，如图5所示，穹顶式缸盖具有较充足的燃烧空间，此时利用第一喷孔2锥角大的特点和气缸盖7燃烧空间相适应。
36.进一步优化上述技术方案，在本发明实施例中，如图6所示，活塞6的顶面设置有中央凸台，且中央凸台沿发动机的燃烧系统的进气门10至排气门11方向的两侧对称地设置有凹坑9，预燃室1两侧的第二喷孔3分别与凹坑9相对设置，采用具有中央凸台及凹坑9的活塞6、预燃室1以及穹顶式缸盖共同形成了高压缩比燃烧系统，具有燃烧空间紧凑、燃烧速度快的优点。
37.作为优选地，上述凹坑9远离中央凸台的表面为圆弧曲面。
38.本发明实施例还提供了一种发动机，该发动机包括如上述实施例所述的燃烧系统，由于该发动机采用了上述实施例中的燃烧系统，因此该发动机的技术效果请参考上述实施例。
39.需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重
点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
40.应当理解，本技术中如若使用了“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”，仅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。
41.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。
42.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。
43.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。
44.本技术中如若使用了流程图，则该流程图是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。
45.还需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
46.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。