一種發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火機(jī)構(gòu)及其發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)涉及內(nèi)燃機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火機(jī)構(gòu)，包括火花塞與火焰加速腔道，火焰加速腔道設(shè)置于缸蓋中，火花塞伸入火焰加速腔道的一端，火焰加速腔道的另一端與主燃燒室連通，火焰加速腔道內(nèi)設(shè)有環(huán)形擾流板。本發(fā)明專利技術(shù)還公開(kāi)一種發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)，包括缸蓋部分與缸體部分，其中缸蓋部分包括本發(fā)明專利技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火機(jī)構(gòu)、進(jìn)氣門與排氣門，缸體部分包括缸套、活塞以及曲柄連桿機(jī)構(gòu)，主燃燒室由缸蓋底面、缸套和活塞圍成，進(jìn)氣門和排氣門與主燃燒室相連。本發(fā)明專利技術(shù)在火花塞和主燃燒室之間設(shè)置具有若干環(huán)形擾流板的火焰加速腔道，大幅加速主燃燒室內(nèi)燃燒過(guò)程，燃燒等容度高、熱效率高并且其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉和實(shí)用性高。

Engine ignition mechanism and engine combustion system thereof

The invention relates to the technical field of internal combustion engine, and discloses an engine ignition mechanism comprises a spark plug and the flame acceleration cavity, flame acceleration cavity is arranged on the cylinder head, the spark plug into one end of cavity flame acceleration, flame acceleration and the other end of the main combustion chamber cavity communicating with the flame acceleration cavity is provided with an annular spoiler. The invention also discloses an engine combustion system, including cylinder head and cylinder head part, which includes the ignition mechanism, intake valve and the exhaust door of the invention of the engine, the cylinder part includes cylinder, piston and crank connecting rod mechanism, the main combustion chamber comprises a cylinder bottom surface, cylinder liner and piston enclosed, intake valve and exhaust valve with the main combustion chamber. The invention is provided with a plurality of annular spoiler flame between the spark plug and the main combustion chamber cavity, a main combustion chamber and accelerated combustion process, combustion of high volume, high thermal efficiency and the design of simple structure, low cost and high practicability.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火機(jī)構(gòu)及其發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)
本專利技術(shù)涉及內(nèi)燃機(jī)
，特別是涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火機(jī)構(gòu)及其發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
根據(jù)著火方式的不同，內(nèi)燃機(jī)可分為點(diǎn)燃式和壓燃式，二者均擁有可觀的保有量和市場(chǎng)。其中，點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)需要由點(diǎn)火系統(tǒng)提供著火源，引發(fā)氣缸內(nèi)可燃混合氣燃燒。利用火花塞進(jìn)行單點(diǎn)火花點(diǎn)火是點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)采用的主流點(diǎn)火形式，火花塞通常布置在燃燒室上端面。火花點(diǎn)火引發(fā)的燃燒呈現(xiàn)火焰?zhèn)鞑顟B(tài)，燃燒速度緩慢，等容度較低，且為避免爆震出現(xiàn)，點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比受限，導(dǎo)致其熱效率難以達(dá)到較高水平。在油耗法規(guī)不斷加嚴(yán)的背景下，強(qiáng)化點(diǎn)火、加速燃燒是點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)提高熱效率的必然需求。電暈點(diǎn)火、微波點(diǎn)火、激光點(diǎn)火等排除傳統(tǒng)火花塞設(shè)計(jì)的新型點(diǎn)火系統(tǒng)迎合了上述需求，但存在設(shè)計(jì)復(fù)雜和成本高昂等問(wèn)題，當(dāng)前的實(shí)用性較低。因此，如何基于火花塞點(diǎn)火的基本形式，設(shè)計(jì)具有強(qiáng)化點(diǎn)火并促進(jìn)燃燒的新型發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)，已成為研究高效率點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的一大關(guān)鍵課題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題本專利技術(shù)的目的是提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火機(jī)構(gòu)及其發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)，解決了傳統(tǒng)點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒速度緩慢，等容度較低，熱效率低以及新型點(diǎn)火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)復(fù)雜、成本高昂和實(shí)用性較低的問(wèn)題。(二)技術(shù)方案為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專利技術(shù)提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火機(jī)構(gòu)，包括火花塞與火焰加速腔道，所述火焰加速腔道設(shè)置于缸蓋中，所述火花塞伸入所述火焰加速腔道的一端，所述火焰加速腔道的另一端與主燃燒室連通，所述火焰加速腔道內(nèi)設(shè)有環(huán)形擾流板。其中，所述環(huán)形擾流板為一個(gè)或多個(gè)。其中，若所述環(huán)形擾流板為多個(gè)，所述環(huán)形擾流板在所述火焰加速腔道內(nèi)沿軸向等分布置。其中，若所述環(huán)形擾流板為多個(gè)，則所述環(huán)形擾流板的軸向長(zhǎng)度占相鄰所述環(huán)形擾流板間隔距離的5％-20％。其中，若所述環(huán)形擾流板為多個(gè)，則相鄰兩個(gè)所述環(huán)形擾流板的間隔距離為所述火焰加速腔道的最大橫截面對(duì)應(yīng)直徑的50％-200％。其中，所述火焰加速腔道的容積不超過(guò)所述主燃燒室容積的10％。其中，所述環(huán)形擾流板的橫截流通面積占所述火焰加速腔道的最大橫截面積的50％-95％。本專利技術(shù)還公開(kāi)一種發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)，其特征在于，包括缸蓋部分與缸體部分，其中所述缸蓋部分包括本專利技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火機(jī)構(gòu)、進(jìn)氣門與排氣門，所述缸體部分包括缸套、活塞以及曲柄連桿機(jī)構(gòu)，所述主燃燒室由所述缸蓋底面、所述缸套和所述活塞圍成，所述進(jìn)氣門和所述排氣門與所述主燃燒室相連，所述活塞與曲軸通過(guò)連桿連接。其中，所述火焰加速腔道的軸線與所述活塞表面相交。(三)有益效果本專利技術(shù)提供的一種發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火機(jī)構(gòu)及其發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)，燃燒速度高、等容度高、熱效率高并且其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉和實(shí)用性高。附圖說(shuō)明圖1為本專利技術(shù)的一種發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火機(jī)構(gòu)及其發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)的剖面圖；圖中，1：火花塞；2：火焰加速腔道；3：進(jìn)氣道；4：進(jìn)氣門；5：主燃燒室；6：缸套；7：活塞；8：缸蓋；9：環(huán)形擾流板；10：排氣道；11：排氣門；12：缸體；13：連桿；14：曲軸。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本專利技術(shù)的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)例用于說(shuō)明本專利技術(shù)，但不用來(lái)限制本專利技術(shù)的范圍。在本專利技術(shù)的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本專利技術(shù)中的具體含義。如圖1所示，本專利技術(shù)公開(kāi)一種發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火機(jī)構(gòu)，包括火花塞1與火焰加速腔道2，所述火焰加速腔道2設(shè)置于缸蓋8中，所述火花塞1伸入所述火焰加速腔道2的一端，所述火焰加速腔道2的另一端與主燃燒室5連通，所述火焰加速腔道2內(nèi)設(shè)有環(huán)形擾流板9。具體地，火焰加速腔道2的基本結(jié)構(gòu)為圓形截面腔道，并在其內(nèi)部連接有若干凸起的環(huán)形擾流板9。火焰加速腔道2頂端設(shè)置有火花塞1，其底端與主燃燒室5連接。點(diǎn)火機(jī)構(gòu)工作過(guò)程為，由火花塞1放電，在火焰加速腔道2上部產(chǎn)生火核，火焰沿火焰加速腔道2快速發(fā)展，在主燃燒室內(nèi)形成柱狀火焰，引燃其他可燃混合氣，相同時(shí)刻下，其燃燒范圍明顯大于傳統(tǒng)點(diǎn)火燃燒方式。火焰加速腔道2內(nèi)設(shè)置的環(huán)形擾流板9的內(nèi)徑小于火焰加速腔道2無(wú)環(huán)形擾流板9部分的內(nèi)徑，形成凸起的圓環(huán)形臺(tái)階，在火焰通過(guò)時(shí)，起到破碎火焰、加強(qiáng)湍流以加速火焰發(fā)展的作用。依據(jù)本專利技術(shù)的點(diǎn)火機(jī)構(gòu)，在快速壓縮機(jī)平臺(tái)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。其中本實(shí)驗(yàn)的工作原理是快速壓縮機(jī)到達(dá)壓縮上止點(diǎn)狀態(tài)后由火花塞放電點(diǎn)火，火焰沿火焰加速腔道發(fā)展后進(jìn)入主燃燒室引燃其內(nèi)部可燃混合氣，由壓力傳感器監(jiān)測(cè)主燃燒室的燃燒壓力，由高速相機(jī)拍攝主燃燒室的著火及燃燒情況。其中本實(shí)驗(yàn)的燃料選用甲烷，可燃混合氣采用燃空當(dāng)量比Φ＝1.0，稀釋比3.76，稀釋氣體為氮?dú)猓瑝嚎s比9.5，達(dá)到上止點(diǎn)后點(diǎn)火時(shí)刻壓力1.4MPa。則可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，由高速相機(jī)拍攝，本專利技術(shù)的點(diǎn)火機(jī)構(gòu)在主燃燒室內(nèi)部快速產(chǎn)生柱狀火焰，引燃其他可燃混合氣，其燃燒范圍明顯大于傳統(tǒng)點(diǎn)火燃燒方式；由壓力傳感器監(jiān)測(cè)，本實(shí)施例的燃燒歷時(shí)較傳統(tǒng)點(diǎn)火燃燒方式縮短超過(guò)33％。本專利技術(shù)通過(guò)在火花塞和主燃燒室之間設(shè)置火焰加速腔道，加快火焰發(fā)展速度，燃燒過(guò)程顯著縮短，具備在實(shí)現(xiàn)相同燃燒相位的情況下，將點(diǎn)火時(shí)刻延后，降低壓縮沖程負(fù)功，提高燃燒過(guò)程等容度，提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率的能力，并且其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉和實(shí)用性高。其中，軸向設(shè)置的所述環(huán)形擾流板9為一個(gè)或多個(gè)。優(yōu)選的，軸向設(shè)置的環(huán)形擾流板9為2-3個(gè)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置不同數(shù)量的環(huán)形擾流板9以實(shí)現(xiàn)最佳的燃燒效果。進(jìn)一步地，若所述環(huán)形擾流板9為多個(gè)，所述環(huán)形擾流板9在火焰加速腔道2內(nèi)沿軸向等分布置，以達(dá)到較優(yōu)的火焰加速效果。進(jìn)一步地，所述環(huán)形擾流板9的橫截流通面積占所述火焰加速腔道2的最大橫截面積的50％-95％，火焰加速腔道2的最大橫截面取為無(wú)環(huán)形擾流板9的腔道部分的圓形截面。進(jìn)一步地，若所述環(huán)形擾流板9為多個(gè)，則所述環(huán)形擾流板9的軸向長(zhǎng)度占相鄰所述環(huán)形擾流板9間隔距離的5％-20％，即環(huán)形擾流板9的軸向長(zhǎng)度占整個(gè)火焰加速腔道2的一小部分，以達(dá)到較優(yōu)的火焰加速效果。其中，所述火焰加速腔道2的容積不超過(guò)所述主燃燒室5容積的10％，即火焰加速腔道2的長(zhǎng)度和橫截面積不宜過(guò)大，以避免火焰加速腔道2內(nèi)部殘余過(guò)多廢氣等不利影響。其中，若所述環(huán)形擾流板9為多個(gè)，則相鄰兩個(gè)所述環(huán)形擾流板9的間隔距離為所述火焰加速腔道2的最大橫截面對(duì)應(yīng)直徑的50％-200％，以達(dá)到較優(yōu)的火焰加速效果。本專利技術(shù)還公開(kāi)一種發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)，包括缸蓋部分8與缸體部分12，其中所述缸蓋部分8包括本專利技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火機(jī)構(gòu)、進(jìn)氣門4與排氣門11，所述缸體部分12包括缸套6、活塞7、連桿13與曲軸14所述主燃燒室5由所述缸蓋8底面、所述缸套6和所述活塞7圍成，所述進(jìn)氣門4和所述排氣門11與所述主燃燒室相連，所述活塞7與所述曲軸14通過(guò)所述連桿13連接。發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)的循環(huán)工作過(guò)程分為四個(gè)沖程，即進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、作功沖程以及排氣沖程。進(jìn)氣沖程：進(jìn)氣門4開(kāi)啟，排氣門11關(guān)閉，活塞7由上止點(diǎn)向下止點(diǎn)移動(dòng)，活塞7上方的氣缸容積增大，氣缸內(nèi)形成可燃混合氣(對(duì)于本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括火花塞(1)及火焰加速腔道(2)，所述火焰加速腔道(2)設(shè)置于缸蓋(8)中，所述火花塞(1)伸入所述火焰加速腔道(2)的一端，所述火焰加速腔道(2)的另一端與主燃燒室(5)連通，所述火焰加速腔道(2)內(nèi)設(shè)有環(huán)形擾流板(9)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括火花塞(1)及火焰加速腔道(2)，所述火焰加速腔道(2)設(shè)置于缸蓋(8)中，所述火花塞(1)伸入所述火焰加速腔道(2)的一端，所述火焰加速腔道(2)的另一端與主燃燒室(5)連通，所述火焰加速腔道(2)內(nèi)設(shè)有環(huán)形擾流板(9)。2.如權(quán)利要求1所述的機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述環(huán)形擾流板(9)為一個(gè)或多個(gè)。3.如權(quán)利要求2所述的機(jī)構(gòu)，其特征在于，若所述環(huán)形擾流板(9)為多個(gè)，所述環(huán)形擾流板(9)在所述火焰加速腔道(2)內(nèi)沿軸向等分布置。4.如權(quán)利要求2所述的機(jī)構(gòu)，其特征在于，若所述環(huán)形擾流板(9)為多個(gè)，則所述環(huán)形擾流板(9)的軸向長(zhǎng)度占相鄰所述環(huán)形擾流板(9)間隔距離的5％-20％。5.如權(quán)利要求2所述的機(jī)構(gòu)，其特征在于，若所述環(huán)形擾流板(9)為多個(gè)，則相鄰兩個(gè)所述環(huán)形擾流板(9)的間隔距離為所述火焰加速腔道(2)的最大橫截面對(duì)應(yīng)直徑的50...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王志，王博遠(yuǎn)，王建昕，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：清華大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：北京,11