一种发动机腔内直喷系统技术方案

本发明专利技术公开了一种发动机腔内直喷系统，包括发动机缸盖，喷火嘴，燃料喷口，喷火嘴主要包括外壳、瓷绝缘体、双头螺杆、导体玻璃密封剂、中心电极、喷火帽，其中喷火帽与发动机缸盖形成热容积喷火腔，在热容积喷火腔的端部喷火帽与发动机缸盖形成圆环型点火隙，在热容积喷火腔壁至少有一个喷口。在热容积喷火腔壁有一个喷口是燃料喷口，还可以有一个喷口是气体喷口。本发明专利技术具有点火，喷火，加温助燃等功能，能够实现可靠，均匀而迅速地完成全部燃烧过程；高压空气的加入使发动机燃烧更充分；本发明专利技术改变发动机的燃烧方式，大大优化和提升了发动机的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于发动机领域，尤其涉及发动机燃烧系统制造领域。
技术介绍
随着汽车发动机电子技术的广泛应用，电喷式发动机，缸内直喷式发动机技术在不断的发展，普通式火花塞只能起点火作用，不能达到喷火燃烧的效果。普通发动机活赛运行速度快，火焰传播速度慢。发动机设计就要根据活赛直径确定点火提前角，用点火提前角来弥补火焰传播速度慢的时间差。提前角是靠发动机转动的离心力和活赛直径确定提前角角度，活赛直径50-70毫米提前角大约是7度左右，活赛直径80-100毫米提前角大约是8-12度左右甚至更多，在提前角期间混合气燃烧只是一个预燃期又称作是无效做功期，无效做功期时间比做功期时间长约三分之二。时间越长浪费的燃料就越多。而且提前角控制着发动机整个工作过程，要环保就得节能，要节能就得牺牲动力。真正要做到环保就得取掉不稳定的点火提前角，将点火时间固定起来与发动机转速同步。要想发动机与点火时间同步必须淘汰点式点火的火花塞，因为火花塞工作过程过于简单，给发动机工作留下太多的麻烦。 现有火花塞工作过程是将高压电在火花塞正负极之间产生电火花，电火花将混合气击燃。击燃的混合气火焰向前传播，传播完100毫米直径的发动机活赛大约需要30毫秒左右。可是活赛从上止点0度受高温高压的挤压活赛下行，下行到大约4度左右高温高压突然降低，剩余物里尚未完全燃烧的物质被迫排出体外就成了废气污染物。发动机活赛在上止点0度高温高压情况下只要有一点火星，就能将所有的高温高压混合气点着火。但是电火花产生了之后能不能完全燃烧就成了这种发动机速度的要害问题；点火着火到产生高温高压这一过程需要时间30毫秒。而发动机活赛的运行速度，发动机做功从上止点0度到下行4度为做功期，做功期也只占0. 004毫秒，火焰传播速度约30毫秒，活赛运行速度大大快于火焰传播速度。不得不设计点火离心提前角12度和真空提前角12度，提前角越多消耗的氧分子越多，当活赛到上止点正是要做功的时候确严重缺乏氧分子，只剩下高温和高压无法着火的一氧化碳，碳氢化合物，尽管高温高压仍在做功，但是已经是有气无力了 。空燃比是指空气与燃料之比，现在发动机使用的是14.7 : 1，过去发动机使用的是12 : l，最佳混合比是指最佳的火焰传播速度，开始着火速度非常快，慢慢的因为氧分子减少火焰燃烧速度减慢，然后让活赛到上止点后突然下行高温高压降低使火焰熄灭，再就是火焰达到高温高压因为缺氧分子熄灭。无论是那种原因火焰熄灭，高温高压突然降低是形成一氧化碳，碳氢化合物的根本原因。在点火角16度中就有12度是无效做功期，燃料燃烧热膨胀过程就由12度白白的被浪费掉。 现在有一种缸内直喷技术，但点火系统技术仍然是发动机中最关键的要改进技术，虽然有些变化但基本原理没有太大的转变。汽油发动机只能使用在发动机活赛直径在100毫米以下，活赛直径越大点火离心提前角就越大，活赛直径达到90毫米以上离心提前角都要超过10度以上。随着环境保护的需要所以人们喜欢使用活赛直径小於70毫米的小3排量发动机，点火离心提前角不超过7度。用这种发动机作为家用型小汽车，其理由是油耗低，环保性能好，但是动力差。无论如何用电喷技术还是缸内直喷技术，只要点式点火系统存在，任何一种发动机都无法克服燃烧不完全理论上存在的弱点。发动机的性能取决于火焰传播速度和火焰传播面积。受火焰传播速度制约的主要因素是火花塞，从十八世纪有了点火式发动机就有了火花塞，无论他用一个极跳火还是两个极或者三个，四个极跳火都可称为点式点火发动机。点式点火必然要设计点火提前角，无论点火角是7度还是10度都是无效作功期，也就是白白浪费能源的环节。 启动和冷启动发动机是设计发动机的动力性，经济性，环保性最为重要的一个环节。它不是供油系统单独能做得到的，点火系统结构设计非常重要。 燃烧室容积是燃烧室三大指标的关键部位，在发动机领域三大指标是指发动机的环保、能耗、动力指标。燃烧室容积大了不利于三大指标的优化，燃烧室容积小了容易诱发暴震，这是制约发动机的原因。 只能点火的火花塞已经给发动机性能快速发展，和从根本上治理排气污染，设置了太多障碍。点火面积小，燃烧速度慢，在提前点火无效做功期内，要浪费大量的燃料，消耗大量的氧分子。氧分子不足会使发动机做功时混合气无法完全燃烧，造成排气严重的污染源。
技术实现思路
本专利技术公开了一种发动机腔内直喷系统，它克服现有发动机点火燃烧系统的缺点，本专利技术通过下列技术方案实现 发动机腔内直喷系统，主要包括发动机缸盖，喷火嘴，燃料喷口 ，其中喷火嘴包括外壳，外壳内装有瓷绝缘体，瓷绝缘体内有带接线螺帽的双头螺杆，导体玻璃密封剂和一端伸出瓷绝缘体的中心电极，与中心电极端部焊接的喷火帽，其中喷火帽与发动机缸盖形成热容积喷火腔，在热容积喷火腔的端部喷火帽与发动机缸盖形成圆环型点火隙，在热容积喷火腔壁至少有一个喷口。 在热容积喷火腔壁有一个喷口是燃料喷口 。 进一步热容积喷火腔壁可以有两个喷口 ， 一个喷口是燃料喷口 ， 一个喷口是气体喷口。 更进一步圆环型点火隙的隙宽不大于1毫米。气缸体的点火突出部与喷火帽的点火突出部的连线与喷火帽的平面有一夹角，该夹角为20度至30度。最佳是25度。即圆环型点火隙的圆环面是倾斜的。 热容积喷火腔安装喷火嘴后的容积不大于5毫升。 上述喷火嘴，燃料喷口位于缸盖上与发动机气缸等组成发动机。 喷火系统的工作时，首先将很小容积的热容积喷火腔内的混合气点着，着火后的混合气产生压力再将火焰推入大容积气缸和燃烧室内，把一次燃烧过程分为两次或者三次燃烧过程。这就是腔内直喷，它具有如下优点 (1)取掉点火离心提前角，只用设提前度，改变着火方式，消除暴震，縮小压縮比，提高动力减少燃料消耗。(2)小容积的热容积喷火腔内的混合气着火后点燃大容积气缸内的混合气使燃料点燃更有效，减少启动和冷启动时排放的废气污染和燃料浪费。 (3)利用腔室小压力大的特点提高喷火燃烧效率，是在发动机里重新构思的独立燃烧系统。 (4)不依靠发动机温度促使混合气蒸发燃烧过程，消除发动机温度造成的温室气体排放。 (5)喷火帽与发动机缸盖形成的圆环型点火隙使热容积喷火腔内的混合气在燃烧高压下呈伞状向气缸内喷出，大大提高了点火燃烧效率。同时圆环型点火隙也使点火更有效不会失火。 (6)喷火帽与发动机缸盖形成圆环型点火隙，而不是原火花塞上同时有点火的两极，这简化了火花塞制造，大大延长火花塞寿命。 (7)高压空气喷口喷人的高压空气与热容积喷火腔内燃料混合防止燃烧缺氧，有利于充分快速燃烧，提高动力。 (8)热容积喷火腔外的喷口用于燃料汽油、燃料天然气喷口。圆环形点火隙喷出的伞状火焰使高压下的汽油空气混合物或天然气空气混合物充分快速燃烧。 综上，本专利技术具有点火，喷火，加温助燃等功能，能够实现可靠，均匀而迅速地完成全部燃烧过程；高压空气的加入使发动机燃烧更充分；本专利技术是从根本上消除汽车排气污染的基础条件，同时能够大幅度降低耗油，提高汽车的各种性能，并延长发动机的使用寿附图说明 下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术喷火嘴结构示意图； 图2是有一个喷口的发动机腔内直喷系统示意图； 图3是有二个喷口的发动机腔内直喷系统示意图； 图4是点火隙夹角的示意图； 图5是点火隙突出部示意图； 图中5、热容积本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发动机腔内直喷系统，主要包括发动机缸盖（２２），喷火嘴，燃料喷口，喷火嘴的中心电极伸出瓷绝缘体并在端部与喷火帽（７）焊接，其特征是：喷火帽（７）与发动机缸盖（２２）形成热容积喷火腔（５），喷火帽（７）的点火突出部（３２）与发动机缸体（２２）点火突出部（３１）形成圆环型点火隙（８），在热容积喷火腔（５）壁至少有一个喷口。

【技术特征摘要】
一种发动机腔内直喷系统，主要包括发动机缸盖(22)，喷火嘴，燃料喷口，喷火嘴的中心电极伸出瓷绝缘体并在端部与喷火帽(7)焊接，其特征是喷火帽(7)与发动机缸盖(22)形成热容积喷火腔(5)，喷火帽(7)的点火突出部(32)与发动机缸体(22)点火突出部(31)形成圆环型点火隙(8)，在热容积喷火腔(5)壁至少有一个喷口。2. 根据权利要求1所述的发动机腔内直喷系统，其特征在于在热容积喷火腔(5)壁有一个喷口 (9)。3. 根据权利要求1所述的发动机腔内直喷系统，其特征在于在热容积喷火腔(5)壁有两个喷...

【专利技术属性】
技术研发人员：申阳德，
申请(专利权)人：申阳德，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]