专利摘要

本实用新型公开一种用于内燃机的火焰环状射流预燃装置，包括上腔体、下腔体、火花塞和喷油器，上腔体和下腔体之间通过螺纹相互连接；上腔体的下端面和下腔体的空心部分形成的空间为预燃室，下腔体底部与发动机缸盖连接；喷油器紧固螺栓的一侧螺纹与上腔体连接，喷油器 紧固螺栓的另一侧螺纹与高压油管连接，喷油器上设有燃油孔，高压油管通过燃油孔向喷油器供油；火花塞斜向安装于上腔体，喷油器的喷孔斜置朝向火花塞方向；下腔体内安装有紧固圈、内芯固定圈和射流内芯，射流内芯与下腔体之间设置有与发动机主燃烧室相通的火焰射流环，该装置可保证燃烧的均匀性和实现燃烧过程的加速。同时可保证在外部燃油稀少时预燃室内部也能可靠点火和燃烧。

权利要求

1.一种用于内燃机的火焰环状射流预燃装置，安装于发动机缸盖上且与高压油管连接，其特征在于，包括上腔体、下腔体、火花塞和喷油器，所述上腔体和下腔体之间通过螺纹相互连接且形成有环形的压紧面；上腔体的下端面和下腔体的空心部分形成的空间为预燃室，下腔体通过安装螺纹与发动机缸盖连接；所述喷油器上一体设置有两侧均有螺纹的喷油器紧固螺栓，所述喷油器紧固螺栓的一侧螺纹与上腔体连接，喷油器紧固螺栓的另一侧螺纹与高压油管连接，所述喷油器紧固螺栓内设有燃油孔，高压油管通过所述燃油孔实现向喷油器供油；

所述火花塞通过螺纹连接斜向安装于所述上腔体，喷油器的喷孔斜置朝向火花塞方向；

所述下腔体内安装有紧固圈、内芯固定圈和射流内芯，所述内芯固定圈通过所述紧固圈固定于下腔体内，内芯固定圈通过螺纹连接所述射流内芯，所述射流内芯与下腔体之间设置有与发动机主燃烧室相通的火焰射流环，所述火焰射流环是宽度为0.5mm～2mm的环状缝隙，可使射流火焰呈伞状射流。

2.根据权利要求1所述一种用于内燃机的火焰环状射流预燃装置，其特征在于，所述上腔体和下腔体之间的压紧面上设有用于密封的铜垫片。

3.根据权利要求1所述一种用于内燃机的火焰环状射流预燃装置，其特征在于，所述燃油孔的直径为3～5mm。

4.根据权利要求1所述一种用于内燃机的火焰环状射流预燃装置，其特征在于，所述喷油器上设有四氟密封圈，四氟密封圈与上腔体之间过盈配合并形成喷油器的第一道密封，喷油器与上腔体之间形成的压紧面为喷油器的第二道密封。

5.根据权利要求1所述一种用于内燃机的火焰环状射流预燃装置，其特征在于，所述火花塞的螺纹为M12×1.25，螺纹长度为19mm。

6.根据权利要求1所述一种用于内燃机的火焰环状射流预燃装置，其特征在于，所述射流内芯的底部设置有便于安装的一字槽，所述内芯固定圈上设置有用于射流火焰的流通的四个扇形火焰流通孔。

7.根据权利要求1所述一种用于内燃机的火焰环状射流预燃装置，其特征在于，所述下腔体和紧固圈上分别设有第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽用于下腔体与发动机缸盖之间的安装和拆卸，所述第二凹槽用于紧固圈与下腔体之间的安装和拆卸。

8.根据权利要求1所述一种用于内燃机的火焰环状射流预燃装置，其特征在于，所述喷油器为喷孔斜置的单孔喷油器，喷孔直径在0.12mm-0.25mm之间。

9.根据权利要求1所述一种用于内燃机的火焰环状射流预燃装置，其特征在于，预燃室有供油式燃烧和非供油式燃烧两种工作模式：供油式燃烧应用于发动机的稀薄燃烧工况，可保证预燃室的混合气始终在化学当量比附近，以实现可靠的点火和初始火焰发展；非供油式燃烧应用于主燃烧室为化学当量的情况，预燃室用于提升燃烧速率。

说明书

技术领域

本实用新型属于内燃机及燃烧技术领域，特别是涉及一种用于内燃机的火焰环状射流预燃装置，可用于点燃式发动机初始火焰加速以及整体的稀薄燃烧和发动机的爆震抑制。

背景技术

目前，如何内燃机使内燃机达到更高的热效率和更低的污染物成为的全世界范围内关注的热点。传统的点燃式发动机通过燃烧室内火花塞点火形成初始火焰，火焰传播和发展使得缸内压力升高，推动活塞做功，从而产生动力输出。但是这种燃烧方式在发动机中小负荷工况下燃烧过于缓慢，难以获得较好的燃油经济性。本实用新型提出的火焰加速装置可大幅提高火焰在燃烧室内的传播速度，提高射流火焰的湍流度，从而改善点燃式发动机在中小负荷工况下燃烧缓慢，热效率低的问题。

虽然中国专利CN 106194395 A公开的一种发动机湍流射流点火预燃室燃烧系统也可提升点燃式发动机燃烧速率，但其射流结构为多孔结构，射流火焰呈现多束状，因而火焰在燃烧室内存在着不均匀性。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种用于内燃机的火焰环状射流预燃装置，该预燃装置内同时具有火花塞和小流量喷油器。可以实现火焰的环状射流，可保证燃烧的均匀性和实现燃烧过程的加速。同时，该预燃装置集成的小流量喷油器可额外为预燃室提供燃料，可保证在该预燃室外部燃油稀少时预燃室内部也能可靠点火和燃烧。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于内燃机的火焰环状射流预燃装置，安装于发动机缸盖上且与高压油管连接，其特征在于，包括上腔体、下腔体、火花塞和喷油器，所述上腔体和下腔体之间通过螺纹相互连接且形成有环形的压紧面；上腔体的下端面和下腔体的空心部分形成的空间为预燃室，下腔体通过安装螺纹与发动机缸盖连接；所述喷油器上一体设置有两侧均有螺纹的喷油器紧固螺栓，所述喷油器紧固螺栓的一侧螺纹与上腔体连接，喷油器紧固螺栓的另一侧螺纹与高压油管连接，所述喷油器紧固螺栓内设有燃油孔，高压油管通过所述燃油孔实现向喷油器供油；

所述火花塞通过螺纹连接斜向安装于所述上腔体，喷油器的喷孔斜置朝向火花塞方向；

所述下腔体内安装有紧固圈、内芯固定圈和射流内芯，所述内芯固定圈通过所述紧固圈固定于下腔体内，内芯固定圈通过螺纹连接所述射流内芯，所述射流内芯与下腔体之间设置有与发动机主燃烧室相通的火焰射流环，所述火焰射流环是宽度为0.5mm～2mm的环状缝隙，可使射流火焰呈伞状射流。

进一步的，所述上腔体和下腔体之间的压紧面上设有用于密封的铜垫片。

进一步的，所述燃油孔的直径为3～5mm。

进一步的，所述喷油器上设有四氟密封圈，四氟密封圈与上腔体之间过盈配合并形成喷油器的第一道密封，喷油器与上腔体之间形成的压紧面为喷油器的第二道密封。

进一步的，所述火花塞的螺纹为M12×1.25，螺纹长度为19mm。

进一步的，所述射流内芯的底部设置有便于安装的一字槽，所述内芯固定圈上设置有用于射流火焰的流通的四个扇形火焰流通孔。

进一步的，所述下腔体和紧固圈上分别设有第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽用于下腔体与发动机缸盖之间的安装和拆卸，所述第二凹槽用于紧固圈与下腔体之间的安装和拆卸。

进一步的，所述喷油器为喷孔斜置的单孔喷油器，喷孔直径在0.12mm-0.25mm之间。

进一步的，预燃室有供油式燃烧和非供油式燃烧两种工作模式：供油式燃烧应用于发动机的稀薄燃烧工况，可保证预燃室的混合气始终在化学当量比附近，以实现可靠的点火和初始火焰发展；非供油式燃烧应用于主燃烧室为化学当量的情况，预燃室用于提升燃烧速率。与现有技术相比，本实用新型的技术方案所带来的有益效果是：

1.本实用新型装置中射流内芯射出的射流火焰呈伞状射流，射流火焰呈360度均匀分布，能较大程度地减少射流火焰分布的不均匀性。该装置大大缩短了火焰传播速度，从而降低末端混合气自燃的可能性，对发动机爆震有抑制效果。

2.在发动机燃烧室内气体非常稀薄的情况下，可通过喷油器使得预燃室内的燃烧维持在化学当量附近，使得在稀薄燃烧的情况下仍然可靠点火，大幅度提升中小负荷发动机的热效率。

3.本实用新型在发动机当量燃烧工况下，有利于提高各方向的火焰传播速度，提高发动机热效率，同时抑制爆震燃烧；

附图说明

图1是本实用新型装置的爆炸结构示意图。

图2是本实用新型装置的三维结构示意图。

图3是本实用新型装置的剖视结构示意图。

图4是是下腔体部分的剖视放大结构示意图。

图5是内芯固定圈与射流内芯的局部三维结构示意图。

图6是下腔体装配体的俯视结构示意图。

图7是预燃室与主燃烧室的燃烧压力曲线图。

附图标记：1-下腔体，2-紧固圈，3-喷油器，4-喷油器紧固螺栓，5-上腔体，6-火花塞，7-内芯固定圈，8-射流内芯，9-连接螺纹，10-连接螺纹，11-燃油孔，12-下腔体安装螺纹，13-安装螺纹，14-压紧面，15-压紧面，16-四氟密封圈，17-压紧面，18-射流环，19-安装螺纹，20-螺纹，21-预燃室，22-紧固圈压紧面，23-内芯固定圈压紧面，24-火焰流通孔，25-一字槽，26-第一凹槽，27-第二凹槽

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提出的预燃装置在燃烧过程中首先通过火花塞6点燃预燃室21内的混合气，初始火焰的传播使得预燃室21内的压力逐渐升高，当火焰到达射流环18时，火焰会发生全部或部分淬息，产生高温热流和高活性燃烧产物，并在预燃室内外压力差的作用下向发动机燃烧室产生湍流射流，该射流呈伞状结构，可使燃烧室内的的燃油发生环状多点自燃，从而达到加快燃烧速率，提高热效率，并抑制发动机爆震燃烧的效果。

如图1所示，该预燃装置主要结构包括上腔体5、下腔体1、喷油器3、喷油器紧固螺栓4、火花塞6、射流内芯8、以及固定射流内芯的内芯固定圈7和紧固圈2。该射流预燃装置安装后如附图2所示，喷油器3与火花塞6均安装于上腔体5上，喷油器的固定通过喷油器紧固螺栓4压紧实现，喷油器紧固螺栓4通过连接螺纹10安装于上腔体5上。在喷油器紧固螺栓4的另一侧的连接螺纹9用于与高压油管连接，并通过内部的燃油孔11实现向喷油器3的供油，燃油孔11的直径在4mm左右。本实用新型安装后的射流预燃室装置通过下腔体安装螺纹12安装在发动机缸盖上。

图3是本射流预燃装置实施例装配后的剖视图，喷油器3的密封通过四氟密封圈16实现，四氟密封圈16通过过盈配合安装于上腔体5的喷油器安装孔内，形成喷油器的第一道密封。喷油器3通过压紧方式安装于上腔体5内，具体通过压紧面15实现压紧，并以此形成喷油器的第二道密封。喷油器的下端面应尽可能与上腔体下端面平齐，喷油器为单孔小流量喷油器，喷孔斜置，其方向大致朝向火花塞方向，以保证火花塞6附近的燃油浓度最适宜点火和初始火焰传播。火花塞6斜置安装于上腔体5上，为保证尽可能紧凑的结构，本实施例中火花塞6螺纹为M12×1.25，螺纹长度为19mm，火花塞采通过压紧面14实现密封。由于本实用新型射流预燃装置结构紧凑，为避免火花塞与喷油器在安装时产生干涉，需要先用内径14mm的六角套筒安装火花塞6，再将喷油器3装入上腔体5并压紧；在拆卸时应先拆卸喷油器3，再拆卸火花塞6。需要注意的是由于喷油器的四氟密封圈16的配合方式为过盈配合，应尽可能减少喷油器的拆装次数，以保证密封圈的可靠性。上腔体5与下腔体1的连接通过安装螺纹13实现，二者的压紧面17为环面，并通过放置于压紧面17的铜垫片产生的轻微形变实现密封，以保证该密封面能承受燃烧产生的高温和高压。

图4是下腔体1及相关装配件的局部放大图。射流内芯8与下腔体1之间存在一条环状缝隙，该缝隙为火焰射流环18，火焰射流环18的宽度在0.5mm至2mm之间，可实现火焰的淬息和加速。射流内芯8通过安装螺纹19与内芯固定圈7相连，二者通过内芯固定圈压紧面23实现定位，内芯固定圈压紧面23需要保证足够的平整度和垂直度，以保证射流内芯的垂直安装。内芯固定圈7通过紧固圈2固定在下腔体1内，紧固圈2对内芯固定圈7的压紧通过螺纹20和紧固圈压紧面22实现。下腔体1内的零件装配后，上腔体5的下端面与下腔体1的空心部分形成的空间即为预燃室21。

由图5中可看出，射流内芯8的底面具有一个一字槽25用于射流内芯8的安装，内芯固定圈7开有四个扇形火焰流通孔24用于火焰的流通。由图6可看出，下腔体1和紧固圈2上分别设有第一凹槽26和第二凹槽27。第一凹槽26可以用于下腔体与发动机缸盖之间的安装和拆卸，第二凹槽27则用于紧固圈2与下腔体1之间的安装和拆卸。为保证下腔体1和紧固圈2的安装于拆卸，需要根据所述第一凹槽26和第二凹槽27定制专用拆装工具。

本实用新型的环状射流预燃装置成功装配并安装于发动机气缸盖上之后，其具体的实施方式分为两类，即非供油式燃烧与供油式燃烧。非供油式燃烧主要应用于发动机的中高负荷工况，在这种工况下发动机主燃烧室内的燃油-空气混合气处在化学当量比附近。针对化学当量的燃烧过程，预燃室内的喷油器不供油，其可燃混合气主要通过为主燃烧室供油的喷油器提供，主燃烧室的可燃混合气在发动机压缩行程一部分进入预燃室，使预燃室内具有可被点燃的混合气浓度。预燃室的供油式燃烧主要应用于发动机的中低负荷，在这种发动机工况下主燃烧室的燃油较少，整体处于稀薄燃烧状态，而这种稀薄的燃油状态不利于火花塞点火和初始火核的形成。针对所述稀薄燃烧工况，预燃室的小流量喷油器进行一定量的喷油，喷油时刻应该处于发动机压缩行程，以避免预燃室的燃油扩散到主燃烧室，同时预燃室的喷油不能太推迟，以避免燃油的蒸发不完全造成不稳定燃烧和过多的碳烟生成。喷油事件由单独地喷油控制器进行控制，以保证精确的油量供给。在小流量喷油器进行一定量燃油喷射后，预燃室内的燃油-空气混合气可处在化学当量比附近，可保证火花塞可靠的点火和初始火核的稳定形成。

无论是供油式燃烧还是非供油式燃烧，由于预燃室内的燃油-空气混合气浓度不会出现太大变化，因而预燃室内的燃烧过程也不会存在太大区别。从图7中曲线可大致分析预燃室内部的燃烧过程。具体而言，在火花塞跳火后，由火花塞附近开始形成初始火核，火核逐渐发展向未燃气体传播，预燃室内的压力逐渐升高。在预燃室与主燃烧室的压力差作用下，一部分预燃室内的气体被挤压形成射流进入主燃烧室。在预燃室火焰继续传播并到达预燃室射流环时，所述火焰发生部分或全部的淬息，产生高温高活性的燃烧中间产物，并在压力差的作用下形成射流进入到主燃烧室。进入到主燃烧室的高温高活性产物与未燃混合气发生化学反应，在环状区域内产生多点自燃，从而加速主燃烧室的燃烧过程，使得主燃烧室的压力反过来高于预燃室压力。

本实用新型并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本实用新型的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本实用新型的保护范围之内。

一种用于内燃机的火焰环状射流预燃装置专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。