一种预燃室及燃烧系统的制作方法

1.本技术涉及发动机技术领域，特别涉及一种预燃室及燃烧系统。


背景技术：

2.高能点火是提升点燃式发动机热效率的有效方式，预燃室的点火能量高于普通火花塞，对于加快燃烧速度、提高热效率具有明显的作用。
3.被动预燃室的空燃比由预燃室内的残余废气和来自主燃烧室的气流共同决定，没有单独的燃料或空气供给装置来调节预燃室中的燃料配比。
4.当量比发动机的燃料和空气的配比比例是燃料和空气恰好完全燃烧，主燃烧室内没有过量的新鲜空气，加上采用egr（废气再循环）降低爆震，影响预燃室成功点火。
5.因此，如何提高预燃室点火的成功率，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

6.本技术提出了一种预燃室，以提高预燃室点火的成功率。本技术还提出了一种燃烧系统。
7.为了实现上述目的，本技术提供了一种预燃室，包括预燃室本体和火花塞，所述预燃室本体和所述火花塞同轴布置，所述预燃室本体上设置有第一喷孔组件和第二喷孔组件，所述第一喷孔组件和第二喷孔组件位于预燃室本体的同一轴向高度，所述第一喷孔组件包括至少一个第一喷孔，所述第二喷孔组件包括至少一个第二喷孔，所述第一喷孔的进气速度大于所述第二喷孔的进气速度。
8.优选地，在上述预燃室中，所述第一喷孔为锥形喷孔，所述第二喷孔为圆柱形喷孔，所述第一喷孔的直径较大的一端与主燃烧室连通，所述第一喷孔的直径较小的一端与所述预燃室本体连通，所述第二喷孔的直径≤所述第一喷孔的直径较大的一端的直径且所述第二喷孔的直径≥所述第一喷孔的直径较小的一端的直径。
9.优选地，在上述预燃室中，所述第一喷孔和所述第二喷孔均为锥形喷孔，所述第一喷孔的直径较大的一端与主燃烧室连通，所述第一喷孔的直径较小的一端与所述预燃室本体连通，所述第二喷孔的直径较大的一端与所述预燃室本体连通，所述第二喷孔的直径较小的一端与所述主燃烧室连通。
10.优选地，在上述预燃室中，所述第一喷孔为圆柱形喷孔，所述第二喷孔为锥形喷孔，所述第二喷孔的直径较大的一端与所述预燃室本体连通，所述第二喷孔的直径较
小的一端与主燃烧室连通，所述第一喷孔的直径≥所述第二喷孔的直径较小的一端的直径且所述第一喷孔的直径≤所述第二喷孔的直径较大的一端的直径。
11.优选地，在上述预燃室中，所述锥形喷孔的直径较大的一端直径为d1，所述锥形喷孔的直径较小的一端直径为d2，d2=（0.3-0.7）d1。
12.优选地，在上述预燃室中，所述第一喷孔的数量与所述第二喷孔的数量相等或不相等。
13.优选地，在上述预燃室中，相邻两个所述第一喷孔之间的距离相等，和/或，相邻两个所述第二喷孔之间的距离相等。
14.优选地，在上述预燃室中，相邻两个所述第一喷孔之间的距离与相邻两个所述第二喷孔之间的距离相等。
15.优选地，在上述预燃室中，相邻的所述第一喷孔和所述第二喷孔之间的距离与相邻两个所述第一喷孔或相邻两个所述第二喷孔之间的距离相等。
16.优选地，在上述预燃室中，所述第一喷孔的锥角为60-70
°
；和/或，所述第二喷孔的锥角为60-70
°
。
17.优选地，在上述预燃室中，所述预燃室本体位于主燃烧室外的部分为圆柱形，所述预燃室本体位于所述主燃烧室内的部分为半球形，所述预燃室本体位于所述主燃烧室内的部分开设所述第一喷孔组件和第二喷孔组件。
18.优选地，在上述预燃室中，所述预燃室本体为圆柱形的部分与所述主燃烧室通过螺纹连接。
19.一种燃烧系统，包括预燃室和主燃烧室，所述预燃室安装在所述主燃烧室上，所述预燃室为上述任一个方案中记载的所述预燃室。
20.优选地，在上述燃烧系统中，所述主燃烧室包括与所述预燃室的第一喷孔组件对应的第一腔体和与所述预燃室的第二喷孔组件对应的第二腔体，所述第一腔体为ω型，所述第二腔体为缩口型。
21.本技术实施例提供的预燃室，包括预燃室本体和火花塞，预燃室本体和火花塞同轴布置，预燃室本体上设置有第一喷孔组件和第二喷孔组件，第一喷孔组件和第二喷孔组件位于预燃室本体的同一轴向高度，第一喷孔组件包括至少一个第一喷孔，第二喷孔组件包括至少一个第二喷孔。本技术中第一喷孔的进气速度大于第二喷孔的进气速度，即第一喷孔组件的进气速度大于第二喷孔组件的进气速度，也就是说预燃室本体设置第一喷孔组件的一侧与设置第二喷孔组件的一侧的进气速度不同，能够在预燃室本体内形成组织滚流即气流在预燃室内沿竖直方向形成有组织的大尺度旋流，能够对电极附近的废气进行吹扫，增强扫气效果，提高点火成功率。
22.本技术公开了一种燃烧系统，包括预燃室和主燃烧室，预燃室安装在主燃烧室上，预燃室为上述任一个方案中公开的预燃室。由于预燃室具有上述技术效果，具有该预燃室的燃烧系统也具有同样的技术效果，在此不再赘述。
附图说明
23.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
申请的一些示例或实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图，而且还可以根据提供的附图将本技术应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
24.图1是本技术的燃烧系统的结构示意图；图2是本技术的燃烧系统的俯视图；图3是本技术的预燃室的结构示意图；图4是本技术的预燃室的俯视图；图5是本技术的预燃室的滚流形成示意图；图6是本技术的主燃烧室的俯视图。
25.其中：1、预燃室本体，2、第一喷孔，3、第二喷孔，4、主燃烧室，5、进气道，6、排气道。
具体实施方式
26.下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关申请，而非对该申请的限定。所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
27.需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关申请相关的部分。在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
28.应当理解，本技术中使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换该词语。
29.如本技术和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
30.其中，在本技术实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，a/b可以表示a或b；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，在本技术实施例的描述中，“多个”是指两个或多于两个。
31.以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
32.本技术中使用了流程图用来说明根据本技术的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
33.请参阅图1-图6。
34.本技术一些实施例公开了一种预燃室，包括预燃室本体1和火花塞，预燃室本体1和火花塞同轴布置，预燃室本体1内点火燃烧产生的高温高压燃气喷向预燃室本体1同一轴向高度位置的喷射速度近似相等。
35.预燃室本体1上设置有第一喷孔组件和第二喷孔组件，第一喷孔组件和第二喷孔组件位于预燃室本体1的同一轴向高度。预燃室本体1通过第一喷孔组件和第二喷孔组件与主燃烧室4连通，主燃烧室4内的气体通过第一喷孔组件和第二喷孔组件引入预燃室本体1内。
36.第一喷孔组件包括至少一个第一喷孔2，第二喷孔组件包括至少一个第二喷孔3。此处需要说明的是，第一喷孔组件的所有第一喷孔2的参数相同，第二喷孔组件的所有第二喷孔3的参数相同。其中，第一喷孔2和第二喷孔3的参数包括形状、锥角、螺旋角和孔径等。
37.锥角为沿预燃室本体1的周向设置的喷孔形成的伞状与预燃室本体1的中心线的夹角；螺旋角为喷孔轴线与喷孔中心和预燃室中心连线的夹角。
38.在本技术的一些实施例中，如图1所示，第一喷孔组件位于预燃室本体1靠近主燃烧室4的进气道5的一侧，第二喷孔组件位于预燃室本体1靠近主燃烧室4的排气道6的一侧。第一喷孔组件和第二喷孔组件的设置位置不限于上述实施例，可以设置在预燃室本体1的周向的任何位置。
39.第一喷孔组件和第二喷孔组件可以对称地分布在预燃室本体1上，也可以不对称地分布在预燃室本体1上。
40.本技术中第一喷孔2的进气速度大于第二喷孔3的进气速度，即第一喷孔组件的进气速度大于第二喷孔组件的进气速度，也就是说预燃室本体1设置第一喷孔组件的一侧与设置第二喷孔组件的一侧的进气速度不同，能够在预燃室本体1内形成组织滚流即气流在预燃室本体1内沿竖直方向形成有组织的大尺度旋流，能够对电极附近的废气进行吹扫，增强扫气效果，提高点火成功率。
41.用于实现第一喷孔2和第二喷孔3进气速度不同的技术手段有很多，本技术给出了三种实施例。
42.第一种实施例，第一喷孔2为锥形喷孔，第二喷孔3为圆柱形喷孔。
43.第一喷孔2的直径较大的一端与主燃烧室4连通，第一喷孔2的直径较小的一端预燃室本体1连通，第二喷孔3的直径≤第一喷孔2的直径较大的一端的直径，第一圆柱形喷孔的直径≥第一喷孔2的直径较小的一端的直径。
44.第一喷孔2能够对引入预燃室本体1的气流进行加速，第二喷孔3不对引入预燃室本体1的气流进行加速，即通过第一喷孔2引入预燃室本体1的气体流速大于通过第二喷孔3引入预燃室本体1的气体流速，通过第一喷孔2引入预燃室本体1的气流在预燃室本体1内沿图5中右侧箭头所示的方向运动，通过第二喷孔3引入预燃室本体1的气流在预燃室本体1沿图5中左侧箭头所示的方向运动。
45.点火后，高温高压燃气自预燃室本体1供入主燃烧室4，第一喷孔2能够对喷入主燃烧室4的气流进行减速，第二喷孔3不对喷入主燃烧室4的气流进行减速，通过第一喷孔2喷入主燃烧室4的气体流速小于通过第二喷孔3喷入主燃烧室4的气体流速，对主燃烧室4的燃烧性能进行调节。
46.在本技术的另一些实施例中，第一喷孔2和第二喷孔3均为锥形喷孔。
47.第一喷孔2的直径较大的一端与主燃烧室4连通，第一喷孔2的直径较小的一端与预燃室本体1连通，第二喷孔3的直径较大的一端与预燃室本体1连通，第二喷孔3的直径较小的一端与主燃烧室4连通。
48.第一喷孔2能够对引入预燃室本体1的气流进行加速，第二喷孔3能够对引入预燃室本体1的气流进行减速，通过第一喷孔2引入预燃室本体1的气体流速大于通过第二喷孔3引入预燃室本体1的气体流速，同时增大了通过第一喷孔2引入的预燃室本体1的进气速度与通过第二喷孔3引入预燃室本体1的进气速度的差值，保证在预燃室本体1内形成滚流，对电极附近的废气进行吹扫。
49.点火后，高温高压燃气自预燃室本体1供入主燃烧室4，第一喷孔2能够对喷入主燃烧室4的气流进行减速，第二喷孔3能够对喷入主燃烧室4的气流进行加速，通过第一喷孔2喷入主燃烧室4的气体流速小于通过第二喷孔3喷入主燃烧室4的气体流速，同时增大了通过第一喷孔2喷入主燃烧室4的喷射速度与通过第二喷孔3喷入主燃烧室4的喷射速度的差值，对主燃烧室4的燃烧性能进行调节。
50.在本技术的另一些实施例中，第一喷孔2为圆柱形喷孔，第二喷孔3为锥形喷孔。
51.第二喷孔3的直径较大的一端与预燃室本体1连通，第二喷孔3的直径较小的一端与主燃烧室4连通，第一喷孔2的直径≥第二喷孔3的直径较小的一端的直径且第一喷孔2的直径≤第二喷孔3的直径较大的一端的直径。
52.第一喷孔2不对引入预燃室本体1的气流进行加速，第二喷孔3对引入预燃室本体1的气流进行减速，通过第一喷孔2的气体流速大于通过第二喷孔3的气体流速。
53.点火后，高温高压燃气自预燃室本体1供入主燃烧室4，第一喷孔2不对喷入主燃烧室4的气流进行加速，第二喷孔3能够对喷入主燃烧室4的气流进行加速，通过第一喷孔2喷入主燃烧室4的气体流速小于通过第二喷孔3喷入主燃烧室4的气体流速，对主燃烧室4的燃烧性能进行调节。
54.在本技术的一些实施例中，锥形喷孔的直径较大的一端的尺寸为d1，锥形喷孔的直径较小的一端的尺寸为d2，d2=（0.3-0.7）d1。
55.在第一喷孔2和第二喷孔3均为锥形喷孔的实施例中，第一喷孔2和第二喷孔3的尺寸相等，具体的，第一喷孔2的直径较小的一端的尺寸与第二喷孔3的直径较小的一端的尺寸相等，第一喷孔2的直径较大的一端的尺寸与第二喷孔3的直径较大的一端的尺寸相等。
56.第一喷孔2和第二喷孔3的数量可以相等也可以不相等。
57.优选地，为了增加通过第一喷孔2引入预燃室本体1的进气量，以有利于在预燃室本体1内形成滚流，第一喷孔2的数量多于第二喷孔3的数量。
58.相邻第一喷孔2之间的距离相等，实现通过第一喷孔2引入预燃室本体1的气体分布均匀，且通过第一喷孔2引入主燃烧室4的气体分布均匀。
59.或者，相邻第二喷孔3之间的距离相等，实现通过第二喷孔3引入预燃室本体1的气体分布均匀，且通过第二喷孔3引入主燃烧室4的气体分布均匀。
60.或者，相邻第一喷孔2之间的距离相等，且相邻第二喷孔之间的距离相等，实现通过第一喷孔2和第二喷孔3引入预燃室本体1的气体分布均匀，且通过第一喷孔2和第二喷孔3引入主燃烧室4的气体分布均匀。
61.优选地，相邻两个第一喷孔2之间的距离与相邻两个第二喷孔3之间的距离相等。
62.优选地，相邻的第一喷孔2与第二喷孔3之间的距离与相邻两个第一喷孔2之间的距离相等，该实施例中，第一喷孔2和第二喷孔3统称为喷孔，喷孔在预燃室本体1上均匀分布。
63.第一喷孔2和第二喷孔3的锥角影响喷入预燃室本体1的气体位置和高度，同时影响自预燃室本体1喷入主燃烧室4的贯穿距和在主燃烧室4内的落点位置。
64.在本技术的一些实施例中，第一喷孔2的锥角a为60
°‑
70
°
。
65.在本技术的另一些实施例中，第二喷孔3的锥角b为60
°‑
70
°
。
66.在本技术的另一些实施例中，第一喷孔2的锥角a为60
°‑
70
°
且第二喷孔3的锥角b为60
°‑
70
°
。
67.在本技术的一些实施例中，第一喷孔2的锥角与第二喷孔3的锥角相等。
68.在本技术的一些实施例中，预燃室本体1位于主燃烧室4外的部分为圆柱形，预燃室本体1位于主燃烧室4内的部分为半球形，第一喷孔组件和第二喷孔组件开设在预燃室本体1的半球形的部分。
69.预燃室本体1位于主燃烧室4内的部分为预燃室本体1凸出在主燃烧室4的部分，预燃室本体1凸出主燃烧室4的部分为半球形，能够缩小预燃室本体1与主燃烧室4的接触面积，在一定程度上降低预燃室本体1的温度。
70.优选地，预燃室本体1与主燃烧室4同轴布置；预燃室本体1与主燃烧室4螺纹连接。
71.在本技术的一些实施例中，预燃室的直径为9 mm
ꢀ‑
14mm，预燃室的圆柱形段和半球形段的直径相等。
72.第一喷孔2与预燃室连通的一端的直径为1 mm
ꢀ‑
1.5mm；第二喷孔3与主燃烧室4连通的一端的直径为1 mm
ꢀ‑
1.5mm。
73.本技术公开了一种燃烧系统，包括预燃室和主燃烧室4，预燃室安装在主燃烧室4上，预燃室为上述任一个方案中公开的预燃室。
74.由于预燃室具有上述技术效果，具有该预燃室的燃烧系统也具有同样的技术效果，在此不再赘述。
75.主燃烧室4内的气流形成绕气缸轴线旋转的涡流，并存在一定的滚流，增加缸内的气流扰动。
76.在火花塞点火阶段，预燃室本体1内的气流点燃后产生火焰传播，在预燃室本体1产生高温高压，预燃室本体1内的压力高于主燃烧室4内的压力，高温高压燃气在压差的推动下以高速射流的形式喷入主燃烧室4。
77.在第一喷孔2和第二喷孔3均为锥形喷孔的实施例中，第一喷孔2的直径较小的一端与预燃室本体1连通，第一喷孔2的直径较大的一端与主燃烧室4连通，第二喷孔3的直径较小的一端与预燃室本体1连通，第二喷孔3的直径较大的一端与主燃烧室4连通，火焰喷射通过第一喷孔2和第二喷孔3喷出后的表现形式不同，第一喷孔2喷射出的火焰相对于直孔喷射，随着第一喷孔2的直径增大，火焰喷射火焰面更宽，但是贯穿距减小，第二喷孔3喷射出的火焰相对于直孔喷射，随着第二喷孔3的直径减小，火焰喷射更加集中，火焰面更小，火焰贯穿距增大。
78.本技术公开的燃烧系统，为了适应预燃室的第一喷孔组件和第二喷孔组件的喷射特点，本技术主燃烧室4包括与预燃室的第一喷孔组件对应的第一腔室和与预燃室的第二
喷孔组件对应的第二腔体，其中第一腔体为ω型，第二腔体为缩口型，第一腔体和第二腔体的交界处设置倒圆角。
79.第一腔体适应第一喷孔的喷射火焰面大，贯穿距短的特点；第二腔体适应第二喷孔的喷射火焰面小，贯穿距大的特点。
80.以上描述仅为本技术的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。本技术中所涉及的申请范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述申请构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本技术中公开的（但不限于）具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。