[发明专利]具有预燃室的火花点火式发动机、用于该发动机的预燃室和转接器插入件

说明书

本发明涉及一种火花点火式发动机(3)。该发动机(3)包含至少一个主燃烧室(8)和至少部分包围主燃烧室(8)的气缸盖(2)。具有中心轴线(6)的发动机(3)的火花塞(4)被布置在气缸盖(2)中，并且火花塞(4)的点火端(9)面向主燃烧室(8)。具有至少两个喷嘴(13)的预燃室(12)被布置在主燃烧室(8)中，并通过喷嘴(13)连接火花塞(4)的点火端(9)和主燃烧室(8)。

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1所述的具有预燃室的火花点火式发动机。本发明还涉及用于该发动机的预燃室和具有预燃室的转接器插入件。

背景技术

火花塞用于火花点火式发动机中，用于点燃发动机气缸的主燃烧室中的充料(charge)——即混合燃料和空气。被动式预燃室可以被布置在火花塞上，并且可以通过喷嘴与主燃烧室相连。预燃室的使用可从如US 3,921,605 A，US 4,218,992 A，US 4,092,969A和US 9,850,806 B2中获悉。充料的点火发生在预燃室，并通过喷嘴将部分燃烧的充料喷射到主燃烧室。在发动机的压缩冲程期间，充料被从主燃烧室强制送入预燃室，并随后被火花塞点燃。部分燃烧的充料通过喷嘴流向主燃烧室，并且主燃烧室中的充料在多个点上被点燃。通过这种方式，主燃烧室中燃料可以更快地燃烧，并且可以避免发动机的爆震。预燃室还能够点燃稀薄的混合物，这在没有预燃室的情况下使用传统的火花塞是不可能的。预燃室的使用在摩托比赛的应用中已经很成熟，但尚未辐射至公路汽车的应用中。这是因为在发动机低负荷(如怠速)和缓慢燃烧阶段(如在最初的冷启动期间为排气催化剂产生热量)，难以实现可接受的稳定燃烧。

发明内容

因此，本发明的目的是，为通用型火花点火式发动机指定一种改进的或至少替代的实施例，以克服所述缺点。特别地，本发明的目的是指定一种预燃室，其能够使发动机在整个速度载荷图上运行(并且特别是在发动机低负荷和/或在缓慢燃烧阶段和/或冷启动条件下)。

根据本发明，该目的通过独立权利要求的主题实现。有利实施例是从属权利要求的主题。

火花点火式发动机包含至少一个主燃烧室和至少部分包围主燃烧室的气缸盖。该发动机包含火花塞，该火花塞具有中心轴线，并被布置在气缸盖中。此处，火花塞的点火端面向主燃烧室。换言之，火花塞的点火端从外部沿主燃烧室的方向穿过气缸盖。具有至少两个喷嘴的预燃室被布置在主燃烧室中，并通过喷嘴连接火花塞的点火端和主燃烧室。换言之，具有喷嘴的预燃室被布置在火花塞的点火端和主燃烧室之间。根据本发明，预燃室体积比对应于预燃室的体积与主燃烧室在上止点处的体积之比，并且为1.9％至3.1％。此外，喷嘴系数对应于喷嘴的总过流面积(summed flowed-through area)与预燃室的体积之比，并且为0.085 1/cm至1.15 1/cm。

不言而喻，上止点是具有所述主燃烧室的气缸的活塞位置。主燃烧室在上止点处的体积最小。预燃室体积比决定了预燃室中燃烧所能获得的点火能量。如果预燃室体积比低于1.9％，则在发动机低负荷时点火能量不足，燃烧的充料喷流对主燃烧室的渗透性降低。相反，如果预燃室体积比大于3.1％，预燃室中的压力在发动机高负荷时会过高并且热损失也会增加。喷嘴系数与允许燃烧后从预燃室中流出并向预燃室中补充新充料的能力有关。喷嘴系数也可用于控制预燃室在燃烧过程中的压力上升，这反过来又影响到喷射到主燃烧室中部分燃烧的充料的渗透性，以及主燃烧室中的点火点的位置。有利地，使用预燃室体积比为1.9％至3.1％，并且喷嘴系数为0.085 1/cm至1.15 1/cm的预燃室，可以在整个运行图上和发动机低负荷、缓慢燃烧阶段、发动机冷启动的条件下实现最佳燃烧。火花点火式发动机可用于客车、商务车、摩托车、休闲车，作为固定式发动机或用于其他应用中。火花点火式发动机可以使用汽油或其他类型的燃料。

有利地，可以规定喷嘴长径比对应于相应喷嘴的长度与相应喷嘴的直径之比。喷嘴长径比为1.7至2.2。喷嘴长径比允许控制燃烧充料的各个射流进入主燃烧室的速度和渗透性。此外，喷嘴的长径比确保预燃室中的燃烧事件在通过喷嘴时充分熄灭，从而提供在主燃烧室中启动燃烧所需的部分燃烧充料的射流。