具有主动进气预燃室的点火装置的制作方法

1.本发明是关于点燃式活塞发动机技术领域，特别是关于一种具有主动进气预燃室的点火装置。

背景技术：

2.现行点燃式活塞发动机一般是在进气总管增加混合器，燃气单点喷射，把燃料气体和新鲜空气进行混合后，分别送入各气缸，在气缸压缩终点附近，靠火花点燃混合的可燃气。
3.点燃方式一是采用带火花塞的预燃室，二是直接采用火花塞。
4.目前，预燃室都是被动式的，即预燃室的可燃混合气是从气缸内倒灌进气的。倒灌预燃室内的可燃混合气浓度较稀薄，需要高能量的火花去点燃，火花塞的耐久性和点火稳定性差，混合气的燃烧和火焰传播不稳定，燃油消耗率大，发动机易发生失火(火花无法点燃缸内可燃混合气)。
5.火花塞直接点燃方式，需要更高的点火能量，对火花塞可靠性和耐久性要求更加苛刻，一样存在失火问题。而且是进气管单点进气，进气冲程，气门打开早期，上一排气冲程末期，缸内还有高温高压燃气，进气管内高浓度混合气又容易造成进气管回火，存在安全隐患。
6.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：

7.本发明的目的在于提供一种具有主动进气预燃室的点火装置，其结构简单合理，点火能量需求小，优化了发动机的缸内燃烧，拓宽了混合气浓度适应范围，解决了稀燃发动机的失火问题。
8.为实现上述目的，本发明提供了一种具有主动进气预燃室的点火装置，设置于气缸盖中，且气缸盖的下方设置有气缸。具有主动进气预燃室的点火装置包括：喷射机构、火花塞、进气连接管、进气管、喷嘴、天然气主路以及天然气分路。喷射机构设置于气缸盖中，喷射机构内具有预燃室，且喷射机构的底部伸入气缸的燃烧室内。火花塞安装于喷射机构内。进气连接管设置于气缸盖中的进气门与排气门之间，且进气连接管的一端与预燃室相连接。进气管用以提供新鲜空气，且进气管与燃烧室相连接。喷嘴一端伸入燃烧室。天然气主路用以提供第一纯天然气，天然气主路与喷嘴的另一端相连接。以及天然气分路用以提供第二纯天然气，且天然气分路与进气连接管的另一端相连接。其中，喷嘴用以向燃烧室喷射第一纯天然气，并与从进气管进入燃烧室的新鲜空气进行混合，形成混合气。其中，火花塞适时点燃预燃室内的纯天然气，预燃室内的火焰从喷射机构喷出点燃燃烧室内的混合气，进而推动气缸内活塞做功。
9.在本发明的一实施方式中，具有主动进气预燃室的点火装置还包括计量阀，设置
于进气连接管与天然气分路之间。
10.在本发明的一实施方式中，具有主动进气预燃室的点火装置还包括控制器，控制器分别与喷嘴和计量阀电性连接。
11.在本发明的一实施方式中，具有主动进气预燃室的点火装置还包括止回阀，设置于预燃室内。
12.在本发明的一实施方式中，喷射机构包括：本体、火花塞安装沉孔、燃气通道、喷射头安装沉孔以及喷射头。本体呈圆柱状。火花塞安装沉孔设置于本体的上端。燃气通道开设于火花塞安装沉孔的一侧，且燃气通道用以与进气连接管相连通。喷射头安装沉孔开设于本体的下端，且喷射头安装沉孔与火花塞安装沉孔和燃气通道相连通。以及喷射头的上端安装在喷射头安装沉孔内，从而形成预燃室，喷射头的下端开设有火焰喷孔，且火焰喷孔与燃烧室相连通。
13.在本发明的一实施方式中，火花塞安装于火花塞安装沉孔内，且火花塞的下端电极伸入预燃室内。
14.在本发明的一实施方式中，燃气通道的上端通过堵塞密封，且靠近堵塞的燃气通道上部外侧壁横向开设有锥形燃气进气口，锥形燃气进气口与进气连接管相连通。
15.在本发明的一实施方式中，本体与喷射头之间设置有环状垫片。
16.在本发明的一实施方式中，喷射头下端的轴向纵截面呈u形，火焰喷孔向下开设在u形轴向纵截面底部中间和斜向下开设在u形轴向纵截面底部左右两侧。
17.与现有技术相比，根据本发明的具有主动进气预燃室的点火装置，结构合理简单，点火能量需求小，耐久性和点火稳定性好，可优化发动机的缸内燃烧，拓宽了混合气浓度适应范围，提高了稀燃极限，解决了困扰稀燃发动机的失火问题，且降低了热负荷，提高了缸盖、活塞的可靠性，提升了火花塞的耐久性。
附图说明
18.图1是根据本发明一实施方式的具有主动进气预燃室的点火装置的主视结构示意图；
19.图2是根据本发明一实施方式的具有主动进气预燃室的点火装置的局部剖视结构示意图；
20.图3是根据本发明一实施方式的具有主动进气预燃室的点火装置的喷射机构的一剖视结构示意图；
21.图4是根据本发明一实施方式的具有主动进气预燃室的点火装置的喷射机构的一剖视结构示意图。
22.主要附图标记说明：
23.1-气缸盖，2-喷油器火花塞护套，3-预燃室，4-火花塞，5-轴向阶梯沉孔，6-点火线圈套管，7-安装法兰，8-活塞，9-进气连接管，10-堵塞，11-燃气进气口，12-o型密封圈，13-燃气通道，14-燃烧间，15-螺纹安装端，16-密封垫，17-止挡凸缘，18-喷射头，19-火焰喷孔，20-喷嘴，21-小长孔，22-阀球，23-沉孔，24-小长孔，25-沉孔，26-o型密封圈槽，27-螺套，28-进气管，29-天然气主路，30-天然气分路，31-计量阀，32-控制器，33-喷射机构。
具体实施方式
24.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。
25.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。
26.图1是根据本发明一实施方式的具有主动进气预燃室的点火装置的主视结构示意图。图2是根据本发明一实施方式的具有主动进气预燃室的点火装置的局部剖视结构示意图。图3是根据本发明一实施方式的具有主动进气预燃室的点火装置的喷射机构的一剖视结构示意图。图4是根据本发明一实施方式的具有主动进气预燃室的点火装置的喷射机构的一剖视结构示意图。
27.如图1至图4所示，根据本发明优选实施方式的一种具有主动进气预燃室的点火装置，设置于气缸盖1中，且气缸盖1的下方设置有气缸。具有主动进气预燃室的点火装置包括：喷射机构33、火花塞4、进气连接管9、进气管28、喷嘴20、天然气主路29以及天然气分路30。喷射机构33设置于气缸盖1中，喷射机构33内具有预燃室3，且喷射机构33的底部伸入气缸的燃烧室内。火花塞4安装于喷射机构33内。进气连接管9设置于气缸盖1中的进气门与排气门之间，且进气连接管9的一端与预燃室3相连接。进气管28用以提供新鲜空气，且进气管28与燃烧室相连接。喷嘴20一端伸入燃烧室。天然气主路29用以提供第一纯天然气，天然气主路29与喷嘴20的另一端相连接。以及天然气分路30用以提供第二纯天然气，且天然气分路30与进气连接管9的另一端相连接。其中，喷嘴20用以向燃烧室喷射第一纯天然气，并与从进气管28进入燃烧室的新鲜空气进行混合，形成混合气。其中，火花塞4适时点燃预燃室3内的纯天然气，预燃室3内的火焰从喷射机构33喷出点燃燃烧室内的混合气，进而推动气缸内活塞8做功。
28.在本发明的一实施方式中，具有主动进气预燃室的点火装置还包括计量阀31，设置于进气连接管9与天然气分路30之间。
29.在本发明的一实施方式中，具有主动进气预燃室的点火装置还包括控制器32，控制器32分别与喷嘴20和计量阀31电性连接。
30.在本发明的一实施方式中，具有主动进气预燃室的点火装置还包括止回阀，设置于预燃室3内。
31.在本发明的一实施方式中，喷射机构33包括：本体、火花塞4安装沉孔23、燃气通道13、喷射头18安装沉孔23以及喷射头18。本体呈圆柱状。火花塞4安装沉孔23设置于本体的上端。燃气通道13开设于火花塞4安装沉孔23的一侧，且燃气通道13用以与进气连接管9相连通。喷射头18安装沉孔23开设于本体的下端，且喷射头18安装沉孔23与火花塞4安装沉孔23和燃气通道13相连通。以及喷射头18的上端安装在喷射头18安装沉孔23内，从而形成预燃室3，喷射头18的下端开设有火焰喷孔19，且火焰喷孔19与燃烧室相连通。
32.在本发明的一实施方式中，火花塞4安装于火花塞4安装沉孔23内，且火花塞4的下端电极伸入预燃室3内。
33.在本发明的一实施方式中，燃气通道13的上端通过堵塞10密封，且靠近堵塞10的燃气通道13上部外侧壁横向开设有锥形燃气进气口11，锥形燃气进气口11与进气连接管9
相连通。
34.在本发明的一实施方式中，本体与喷射头18之间设置有环状垫片。
35.在本发明的一实施方式中，喷射头18下端的轴向纵截面呈u形，火焰喷孔19向下开设在u形轴向纵截面底部中间和斜向下开设在u形轴向纵截面底部左右两侧。
36.在本发明的一实施方式中，本体和喷射头18分别加工，后采用螺纹或焊接的方式形成一体。
37.在本发明的一实施方式中，本体的上部设有火花塞安装孔，位置偏于一侧，另一侧设置进气通气孔，本体下部端头设有与喷射头18结合的结构。主动进气预燃室进气通气孔为从上往下钻一个长孔，从下往上钻两个短孔，横向钻两个孔，让长孔和一个短孔、两个短孔分别贯通。通气孔的直径、出口位置根据具体情况，可依据模拟计算及试验选用最佳值。
38.在本发明的一实施方式中，与长孔贯通的短孔内，从下方装入一个轴向和横向带贯通孔的堵塞10，轴向孔孔口设置锥面，与浮动钢球配合形成进气止回阀，防止火花返回主动进气通道，引起安全隐患。堵塞过盈装入本体。钢球的重量须小于主动进气的压力，保证主动进气时，气体能顶起钢球。
39.在本发明的一实施方式中，喷射头18上端设有与本体结合的结构，可采用螺纹或焊接方式(采用螺纹结构时，须增加预燃室密封垫)；下端头部设有若干火焰喷孔19，作为火花进入缸内及缸内空气进入预燃室的通道。孔径、角度及位置根据具体情况，可依据模拟计算及试验选用最佳值。
40.在本发明的一实施方式中，控制器32控制计量阀31，实现定时、定量供气，且控制器32还可以控制火花塞4，进行定时点火。本体设置于气缸盖1中的进、排气门之间，头部伸入气缸内，其顶部有压紧螺套进行固定，压紧其下端的密封垫。本体下端与气缸盖之间装有铜垫，防止气缸内的燃气泄露。本体侧面设置有进气孔，孔口设置锥面倒角，进气连接管头部设置球面，装配后，二者形成线密封，密封可燃气体。
41.在实际应用中，本发明的具有主动进气预燃室的点火装置，包括预燃室3(喷射机构33)、喷嘴20、预燃室3的进气连接管9(设于气缸盖1中的进、排气门之间)。如图1所示，预燃室3中安装有火花塞4，预燃室3组件本体侧壁设有进可燃气口，与进气连接管9相连；天然气分两路进气，一路为主进气(天然气主路29)，可与喷嘴20连接，从喷嘴20直接喷射于燃烧室内，与从进气门处进入气缸的新鲜空气混合；或在进气管28内单点喷射，通过混合器，与进气管28的新鲜进气混合后吸入气缸内。一路为分路(天然气分路30)，通过进气连接管9与预燃室3组件连接，预燃室3内设有止回阀，保证燃气不会从预燃室3倒灌；火花塞4适时点燃预燃室3组件内的纯可燃气，火焰喷出并点燃气缸燃烧室中的稀混合气，进而推动气缸内活塞8做功。本发明主动式预燃室3，利用小的点火能量点燃少量的浓混合气，产生火焰再点燃大量的稀混合气，实现快速、稳定的稀混合气燃烧，且结构简单、可靠性高，可实现气体发动机的复合分级燃烧。同时通过设置用于控制可燃气单向流动的止回阀，确保不会发生预燃室3回火的安全事故，可以克服上述现有技术中缺陷。
42.详细来说，喷射机构33设置于气缸盖1的安装孔中，喷嘴20的喷射头18上的火焰喷孔19伸入燃烧室内。此时密封垫16和喷油器火花塞4护套2起到密封燃烧间14中的燃气及其外部的冷却液的作用。喷油器火花塞4护套2由螺套27螺接到气缸盖1的安装孔中压紧。该喷射机构33的顶部由点火线圈套管6和安装法兰7通过螺栓螺接到气缸盖1的安装孔中压紧，
由此产生向下的压力，把该天然气发动机点火装置紧压到气缸盖1孔端面。进气连接管9由螺纹拧紧，其球面头部紧压在锥形燃气进气口11上，为燃气通道13内提供纯可燃气。其中，进气连接管9与燃气解压装置(附图中未示出)通过管路连通。
43.其中，喷嘴20为上端开口的筒状；该筒状喷嘴20具有上端扩口的轴向内腔，外部结构包括：位于上部的螺纹安装端15、位于中部的止挡凸缘17和位于下部的喷射头18。螺纹安装端15与圆柱状预燃室3本体的下端开设有圆柱状喷嘴20安装螺纹沉孔23适配螺接，止挡凸缘17的上壁与圆柱状喷嘴20安装螺纹沉孔23的侧壁底面之间设置有密封垫16。此时，筒状喷嘴20的轴向内腔的上端口被圆柱状喷嘴20安装螺纹沉孔23的顶壁以小间隙封闭形成燃烧间14。装配时，火花塞4的下端电极伸入该燃烧间14内，燃气通道13的下端也通过一个控制可燃气单向流动的止回阀装置与该燃烧间14连通。喷射头18的轴向纵截面呈u形，火焰喷孔19向下开设在u形轴向纵截面底部中间和斜向下开设在u形轴向纵截面底部左右两侧。
44.喷射机构33本体为圆柱状，上端面设置有一个螺纹孔便于装配和维修，上端外侧壁有一个o型密封圈槽26，o型密封圈槽26上设置有o型密封圈12，上端左侧开设有圆柱状的轴向阶梯沉孔235，该轴向阶梯沉孔235向左偏心，下端小孔具有与火花塞4下端安装螺纹适配螺接的内螺纹。当火花塞4的下端安装到轴向阶梯沉孔235的下端小孔时，火花塞4的上端本体位于轴向阶梯沉孔235的上端大孔内。圆柱状预燃室3本体的上端右侧开设有轴向延伸的燃气通道13，该燃气通道13的上端通过堵塞10密封；靠近堵塞10的燃气通道13上部外侧壁横向开设有锥形燃气进气口11。圆柱状本体的下端开设有圆柱状喷嘴20安装螺纹沉孔23，轴向阶梯沉孔235的下端与该喷嘴20安装螺纹沉孔23相连通。燃气通道13的下端有一个与之相通并垂直的小长孔21，小长孔21一端与预燃室3侧壁通过堵塞10密封，一端与圆柱状本体下端的轴向纵截面的沉孔23相通，沉孔23中间有浮动的阀球22。当高压连接管往燃气通道13内通入纯可燃气后，纯可燃气通过小长孔21冲向沉孔23使得阀球22因为进气压力往上浮动，打开了与沉孔23相连的小长孔21的通道，从而让纯可燃气顺着沉孔23流向燃烧间14，火花塞4适时点燃燃烧间14内的纯可燃气，火焰从火焰喷孔19喷出并点燃气缸燃烧室中的稀混合气，进而推动气缸内活塞8做功。其中，燃烧间14点燃纯可燃气后产生的燃烧压力可以从沉孔23途径小长孔21压向阀球22，使得沉孔23与燃气通道13的通道关闭，这样可以防止火焰往回点燃燃气通道13的纯可燃气，从而形成一个控制可燃气单向流动的止回阀装置，保证燃气不会从预燃室3倒灌，确保不会发生进气管28回火的安全事故。
45.本发明的具有主动进气预燃室的点火装置，利用小的点火能量点燃少量的浓混合气，产生火焰再点燃大量的稀混合气，并且运用了控制可燃气单向流动的止回阀装置，以实现燃烧间里的浓混合气、燃烧室内的稀混合气的相继燃烧模式，保证燃气不会从预燃室倒灌，引起预燃室进气通道回火的安全事故。
46.总之，本发明的具有主动进气预燃室的点火装置，结构合理简单，点火能量需求小，耐久性和点火稳定性好，可优化发动机的缸内燃烧，拓宽了混合气浓度适应范围，提高了稀燃极限，解决了困扰稀燃发动机的失火问题，且降低了热负荷，提高了缸盖、活塞的可靠性，提升了火花塞的耐久性。
47.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。

技术特征：

1.一种具有主动进气预燃室的点火装置，设置于气缸盖中，且气缸盖的下方设置有气缸，其特征在于，所述具有主动进气预燃室的点火装置包括：喷射机构，设置于所述气缸盖中，所述喷射机构内具有预燃室，且所述喷射机构的底部伸入所述气缸的燃烧室内；火花塞，安装于所述喷射机构内；进气连接管，设置于所述气缸盖中的进气门与排气门之间，且所述进气连接管的一端与所述预燃室相连接；进气管，用以提供新鲜空气，且所述进气管与所述燃烧室相连接；喷嘴，所述喷嘴一端伸入所述燃烧室；天然气主路，用以提供第一纯天然气，所述天然气主路与所述喷嘴的另一端相连接；以及天然气分路，用以提供第二纯天然气，且所述天然气分路与所述进气连接管的另一端相连接；其中，所述喷嘴用以向所述燃烧室喷射所述第一纯天然气，并与从所述进气管进入所述燃烧室的所述新鲜空气进行混合，形成混合气；其中，所述火花塞适时点燃所述预燃室内的纯天然气，所述预燃室内的火焰从所述喷射机构喷出点燃所述燃烧室内的所述混合气，进而推动所述气缸内活塞做功。2.如权利要求1所述的具有主动进气预燃室的点火装置，其特征在于，还包括计量阀，设置于所述进气连接管与所述天然气分路之间。3.如权利要求2所述的具有主动进气预燃室的点火装置，其特征在于，还包括控制器，所述控制器分别与所述喷嘴和所述计量阀电性连接。4.如权利要求1所述的具有主动进气预燃室的点火装置，其特征在于，还包括止回阀，设置于所述预燃室内。5.如权利要求1所述的具有主动进气预燃室的点火装置，其特征在于，所述喷射机构包括：本体，所述本体呈圆柱状；火花塞安装沉孔，设置于所述本体的上端；燃气通道，开设于所述火花塞安装沉孔的一侧，且所述燃气通道用以与所述进气连接管相连通；喷射头安装沉孔，开设于所述本体的下端，且所述喷射头安装沉孔与所述火花塞安装沉孔和所述燃气通道相连通；以及喷射头，所述喷射头的上端安装在所述喷射头安装沉孔内，从而形成所述预燃室，所述喷射头的下端开设有火焰喷孔，且所述火焰喷孔与所述燃烧室相连通。6.如权利要求5所述的具有主动进气预燃室的点火装置，其特征在于，所述火花塞安装于所述火花塞安装沉孔内，且所述火花塞的下端电极伸入所述预燃室内。7.如权利要求5所述的具有主动进气预燃室的点火装置，其特征在于，所述燃气通道的上端通过堵塞密封，且靠近所述堵塞的所述燃气通道上部外侧壁横向开设有锥形燃气进气口，所述锥形燃气进气口与所述进气连接管相连通。8.如权利要求5所述的具有主动进气预燃室的点火装置，其特征在于，所述本体与所述
喷射头之间设置有环状垫片。9.如权利要求5所述的具有主动进气预燃室的点火装置，其特征在于，所述喷射头下端的轴向纵截面呈u形，所述火焰喷孔向下开设在u形轴向纵截面底部中间和斜向下开设在u形轴向纵截面底部左右两侧。

技术总结

本发明公开了一种具有主动进气预燃室的点火装置，设置于气缸盖中，且气缸盖的下方设置有气缸。具有主动进气预燃室的点火装置包括：喷射机构、火花塞、进气连接管、进气管、喷嘴、天然气主路以及天然气分路。喷射机构设置于气缸盖中，喷射机构内具有预燃室，且喷射机构的底部伸入气缸的燃烧室内。火花塞安装于喷射机构内。进气连接管设置于气缸盖中的进气门与排气门之间，且进气连接管的一端与预燃室相连接。进气管用以提供新鲜空气，且进气管与燃烧室相连接。喷嘴一端伸入燃烧室。借此，本发明的具有主动进气预燃室的点火装置，结构简单合理，点火能量需求小，优化了发动机的缸内燃烧，拓宽了混合气浓度适应范围，解决了稀燃发动机的失火问题。的失火问题。的失火问题。