一种阀控射流点火系统技术方案

本发明专利技术提供了一种阀控射流点火系统，其具有喷嘴、火花塞、预燃室和主燃烧室，所述火花塞、预燃室和喷嘴从缸盖侧朝向气缸侧依次排列直接安装于气缸中心上方的缸盖之中；所述喷嘴的一面朝向预燃室，另一面朝向主燃烧室，所述主燃烧室由活塞、气缸，以及喷嘴和缸盖的下边界面构成；所述火花塞的电极面对预燃室。该点火系统通过进气阀控制预燃室混合气的进气质量，并通过一系列措施降低了预燃室点火系统的温度，使汽油机预燃室得以运行；此外，通过射流阀控制预燃室高温高压气体向主燃烧室喷射时刻，产生了主混合气更快的燃烧速度，因而提高了抵抗爆震的能力，能够提高内燃机压缩比，进一步提高所述内燃机的效率。一步提高所述内燃机的效率。一步提高所述内燃机的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种阀控射流点火系统


[0001]本专利技术涉及到一种内燃机点火技术，尤其涉及一种由预燃室使用的压差射流阀和压差进气阀控制的对主燃烧室混合气的点火技术。

技术介绍

[0002]预燃室点火能够明显缩短主燃烧室混合气燃烧持续期，且能够点燃超稀薄混合气，降低燃烧温度，减少Nox的排放，提高燃烧效率，降低内燃机油耗，这是全球对其展开研究的主要原因。
[0003]预燃室点火包括主动式预燃室和被动式预燃室点火，是指在内燃机预燃室中点燃混合气，并将高温高压气体通过预燃室与主燃烧室间的通道，形成射流气体，通过喷孔喷入主燃烧室，引燃主燃烧室混合气。其中，主动式预燃室是指预燃室内的混合气由独立管道从内燃机外部送入；被动式预燃室是指预燃室内的混合气由内燃机主燃烧室活塞压入；
[0004]以上都是已知技术，并存在各种缺陷：
[0005]无论是主动式预燃室还是被动式预燃室，预燃室与主燃烧室间的通讯通道允许射流气体通过，当预燃室点燃以后，其产生的高温高压射流气体第一次通过所述通道，对通道进行加热，特别是对通道面向主燃烧室的端口进行加热，该端口形成气体射流的喷口；当主燃烧室混合气被射流气体点燃，在主燃烧室内产生高温高压气体，该气体压力此时高于预燃室压力，高温高压气体从主燃烧室反向流入预燃室，通过所述通道和喷口，对其进行第二次加热；当主活塞膨胀下行，主燃烧室压力下降，预燃室内的高温气体再一次经过所述通道和喷口，达到主燃烧室的排气口，第三次对其加热，使所述喷口处于高热状态，高热状态的喷口将会使内燃机发生早燃，导致预燃室点火失败。同时，射流气体多次通过喷口也会产生节流损失。
[0006]某些以前的专利技术，在预燃室上设置冷却装置，然而，所有的冷却装置都难以对喷口处实施有效的冷却。
[0007]尽管可以采用为预燃室专门定制的火花塞，由于高温，火花塞寿命仍然受到影响。
[0008]预燃室混合气点燃以后，因为预燃室和主燃烧室间的通道不存在阀门，其混合气立即由于压力高于主燃烧室而向主燃烧室喷入，此时，预燃室混合气仅仅燃烧一小部分，喷入主燃烧室射流气体的温度和压力都没有达到足够高，以至于对主燃烧室混合气的点燃造成滞燃期延长，主燃烧室点燃和燃烧不完美。为了使主燃烧室混合气更好的燃烧，预燃室的容积必需增加，而预燃室容积增加必然增加了进入预燃室混合气的能量，这些增加的能量释放的热能导致喷口温度进一步提高。
[0009]美国专利技术专利US8,006,666B2公开了一种阀门点火预燃室内燃机，其为主动式预燃室结构，因此必须增加空气压缩机以提供进气充量，还需要预燃室油气混合系统和混合气喷射系统，导致系统的复杂化。
[0010]传统预燃室已经在天然气发动机中使用，由于汽油机的热负荷较高，产生的高温热点容易引发混合气早燃，以至于很难将汽油机预燃室投入使用。
[0011]因此，降低预燃室点火系统的温度成为研究汽油机预燃室系统的主要内容。

技术实现思路

[0012]本专利技术提供的一种阀控射流点火系统，试图一方面通过采用更多的点火能量对主燃烧室进行快速点火，缩短主混合气燃烧持续期，进而采用更大的压缩比，提高内燃机效率；另一方面又采用更少的进入预燃室的混合气能量，降低预燃室点火系统的温度，有效预防早燃。
[0013]本专利技术的技术方案是提供了一种阀控射流点火系统，其具有喷嘴、火花塞、预燃室和主燃烧室，所述火花塞、预燃室和喷嘴从缸盖侧朝向气缸侧依次排列直接安装于气缸中心上方的缸盖之中；所述喷嘴的一面朝向预燃室，另一面朝向主燃烧室，所述主燃烧室由活塞、气缸，以及喷嘴和缸盖的下边界面构成；所述火花塞的电极面对预燃室；其特征在于：
[0014]所述喷嘴具有进气通道和射流通道，所述进气通道和射流通道分别控制气体从主燃烧室进入预燃室的流量，以及气体从预燃室进入主燃烧室的流量；
[0015]所述进气通道具有一个进气阀和至少一个进气流量控制通道；
[0016]所述进气阀为压差控制的单向截止阀；
[0017]当主燃烧室的气体压力P1与所述预燃室的气体压力P2的比值大于预设的进气阈值A时，所述进气阀被开启，气体能够从主燃烧室流入所述预燃室；
[0018]当预燃室气体压力P2大于主燃烧室气体压力P1时，所述进气阀被关闭，气体不能通过所述进气阀从所述预燃室流入所述主燃烧室；
[0019]所述进气流量控制通道为气体从主燃烧室进入预燃室之必经通道，其总的流通面积的大小决定从所述主燃烧室流入所述预燃室的气体流量的多少；
[0020]所述射流通道具有一个射流阀和至少一个喷孔；
[0021]所述射流阀为压差控制的单向截止阀；当预燃室的气体压力P2与所述主燃烧室的气体压力P1的比值P2/P1大于预设的射流阈值B时，所述射流阀被开启，气体能够从预燃室流入所述主燃烧室；
[0022]当主燃烧室的气体压力P1大于预燃室的气体压力P2时，所述射流阀被关闭，气体不能通过所述射流阀从所述主燃烧室流入所述预燃室；
[0023]所述喷孔为气体从预燃室进入主燃烧室之必经通道，多个喷孔指向并均匀分布于所述主燃烧室空间，总的流通面积的大小决定从所述预燃室流入所述主燃烧室的气体流量的多少；
[0024]所述预燃室为被动式结构，即活塞上行，通过所述进气通道将所述主燃烧室中的主混合气之一部分压入预燃室，形成先导混合气，所述先导混合气为燃料和空气的混合物，可以被火花塞点燃；
[0025]在所述先导混合气被火花塞点燃以后，在预燃室中产生高温高压气体，当所述预燃室的气体压力P2大于主燃烧室的气体压力P1时，所述进气阀被关闭；当所述气体压力P2继续上升并使比值P2/P1超过所述射流阈值B时，所述射流阀被开启，所述高温高压气体的一部分通过喷孔，从所述预燃室喷射进入所述主燃烧室，形成在主燃烧室中均匀分布的射流火炬；所述主混合气为燃料和空气的混合物，其被所述射流火炬点燃；
[0026]所述主混合气被射流火炬点燃以后，在所述主燃烧室中产生高温高压气体，当所
述主燃烧室气体压力P1上升，并大于预燃室的气体压力P2时，所述射流阀被关闭；同时，所述主燃烧室的气体压力P1上升，但没有使比值P1/P2超过所述预设的进气阈值A，所述进气阀未被开启；所述主燃烧室内的高温高压气体既不能通过射流阀也不能通过进气阀进入所述预燃室，防止主燃烧室的高温高压气体对预燃室进行二次加热。
[0027]本专利技术还提供了一种阀控射流点火系统，其具有喷嘴、火花塞、预燃室和主燃烧室，所述火花塞、预燃室和喷嘴从缸盖侧朝向气缸侧依次排列直接安装于气缸中心上方的缸盖之中；所述喷嘴的一面朝向预燃室，另一面朝向主燃烧室，所述主燃烧室由活塞、气缸，以及喷嘴和缸盖的下边界面构成；所述火花塞的电极面对预燃室；其特征在于：
[0028]所述喷嘴具有进气通道和射流通道，所述进气通道和射流通道分别控制气体从主燃烧室进入预燃室的流量，以及气体从预燃室进入主燃烧室的流量；
[0029]所述进气通道具有至少一个进气流量控制通道；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阀控射流点火系统，其具有喷嘴、火花塞、预燃室和主燃烧室，所述火花塞、预燃室和喷嘴从缸盖侧朝向气缸侧依次排列直接安装于气缸中心上方的缸盖之中；所述喷嘴的一面朝向预燃室，另一面朝向主燃烧室，所述主燃烧室由活塞、气缸，以及喷嘴和缸盖的下边界面构成；所述火花塞的电极面对预燃室；其特征在于，其特征在于：所述喷嘴具有进气通道和射流通道，所述进气通道和射流通道分别控制气体从主燃烧室进入预燃室的流量，以及气体从预燃室进入主燃烧室的流量；所述进气通道具有一个进气阀和至少一个进气流量控制通道；所述进气阀为压差控制的单向截止阀；当主燃烧室的气体压力P1与所述预燃室的气体压力P2的比值大于预设的进气阈值A时，所述进气阀被开启，气体能够从主燃烧室流入所述预燃室；当预燃室气体压力P2大于主燃烧室气体压力P1时，所述进气阀被关闭，气体不能通过所述进气阀从所述预燃室流入所述主燃烧室；所述进气流量控制通道为气体从主燃烧室进入预燃室之必经通道，其总的流通面积的大小决定从所述主燃烧室流入所述预燃室的气体流量的多少；所述射流通道具有一个射流阀和至少一个喷孔；所述射流阀为压差控制的单向截止阀；当预燃室的气体压力P2与所述主燃烧室的气体压力P1的比值P2/P1大于预设的射流阈值B时，所述射流阀被开启，气体能够从预燃室流入所述主燃烧室；当主燃烧室的气体压力P1大于预燃室的气体压力P2时，所述射流阀被关闭，气体不能通过所述射流阀从所述主燃烧室流入所述预燃室；所述喷孔为气体从预燃室进入主燃烧室之必经通道，多个喷孔指向并均匀分布于所述主燃烧室空间，总的流通面积的大小决定从所述预燃室流入所述主燃烧室的气体流量的多少；所述预燃室为被动式结构，即活塞上行，通过所述进气通道将所述主燃烧室中的主混合气之一部分压入预燃室，形成先导混合气，所述先导混合气为燃料和空气的混合物，可以被火花塞点燃；在所述先导混合气被火花塞点燃以后，在预燃室中产生高温高压气体，当所述预燃室的气体压力P2大于主燃烧室的气体压力P1时，所述进气阀被关闭；当所述气体压力P2继续上升并使比值P2/P1超过所述射流阈值B时，所述射流阀被开启，所述高温高压气体的一部分通过喷孔，从所述预燃室喷射进入所述主燃烧室，形成在主燃烧室中均匀分布的射流火炬；所述主混合气为燃料和空气的混合物，其被所述射流火炬点燃；所述主混合气被射流火炬点燃以后，在所述主燃烧室中产生高温高压气体，当所述主燃烧室气体压力P1上升，并大于预燃室的气体压力P2时，所述射流阀被关闭；同时，所述主燃烧室的气体压力P1上升，但没有使比值P1/P2超过所述预设的进气阈值A，所述进气阀未被开启；所述主燃烧室内的高温高压气体既不能通过射流阀也不能通过进气阀进入所述预燃室，防止主燃烧室的高温高压气体对预燃室进行二次加热。2.一种阀控射流点火系统，其具有喷嘴、火花塞、预燃室和主燃烧室，所述火花塞、预燃室和喷嘴从缸盖侧朝向气缸侧依次排列直接安装于气缸中心上方的缸盖之中；所述喷嘴的一面朝向预燃室，另一面朝向主燃烧室，所述主燃烧室由活塞、气缸，以及喷嘴和缸盖的下
边界面构成；所述火花塞的电极面对预燃室；其特征在于：所述喷嘴具有进气通道和射流通道，所述进气通道和射流通道分别控制气体从主燃烧室进入预燃室的流量，以及气体从预燃室进入主燃烧室的流量；所述进气通道具有至少一个进气流量控制通道；所述进气流量控制通道为气体流入预燃室之必经通道，其总的流通面积的大小决定流入预燃室气体流量的多少；所述射流通道具有一个射流阀和至少一个喷孔；所述射流阀为压差控制的单向截止阀；当预燃室的气体压力P2与所述主燃烧室的气体压力P1的比值P2/P1大于预设的射流阈值B时，所述射流阀被开启，气体能够从预燃室流入所述主燃烧室；当主燃烧室的气体压力P1大于预燃室的气体压力P2时，所述射流阀被关闭，气体不能通过所述射流阀从所述主燃烧室流入所述预燃室；所述喷孔为气体从预燃室进入主燃烧室之必经通道，多个喷孔指向并均匀分布于所述主燃烧室空间，总的流通面积的大...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈大兹，刘琦，贾栋栋，
申请(专利权)人：湖南大兹动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：