CN116447059A - 一种预燃室点火装置、预燃室点火装置的控制方法和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种预燃室点火装置、预燃室点火装置的控制方法和车辆。预燃室点火装包括：火花塞总成，火花塞总成包括火花塞中心电极、中心电极绝缘体，以及位于火花塞中心电极周侧位置的火花塞侧电极；预燃室电极，预燃室电极设置于预燃室的第一端外侧；动作机构，动作机构用于驱动火花塞中心电极在第一位置和第二位置间移动；在火花塞中心电极处于第一位置时，火花塞中心电极部分穿过预燃室第一端的底喷孔。在火花塞中心电极处于第二位置时，火花塞中心电极远离预燃室的第一端。本发明实施例避免了副火花塞带来的诸多问题，保证了发动机各工况性能的同时，减小空间占用，保证了发动机气体流通性能。

Description

一种预燃室点火装置、预燃室点火装置的控制方法和车辆

技术领域

本发明实施例涉及发动机技术，尤其涉及一种预燃室点火装置、预燃室点火装置的控制方法和车辆。

背景技术

近年来，传统内燃机不断受到油耗法规、排放法规和新能源发展的挑战。汽油机利用预燃室能够实现多点/面、快速而稳定的燃烧，弥补米勒循环和稀燃等技术在燃烧上的劣势，配合使用可以显著地降低泵气、燃烧和传热的损失。随着有效热效率目标的不断提升，预燃室在汽油机上的研究和应用逐渐广泛，被认为是未来汽油机最有希望的技术路线之一。

当前，汽油机在应用预燃室运行时，往往存在冷启动困难和怠速不稳的情况(冷启动和怠速都需要靠后的燃烧，此时，在点火角推后、预燃室空间小、活塞下行等因素的综合作用下，预燃室的点火能力较差，循环变动大)，需要额外增加一个副火花塞。当副火花塞放置在缸盖中间时，将挤占缸盖上的气门和预燃室布置空间，需要缩小进、排气门的大小，但同时牺牲了其流通性能；当副火花塞布置在缸盖侧面时，冷启动和怠速的效果仍然不佳，循环变动较大。

发明内容

本发明提供一种预燃室点火装置、预燃室点火装置的控制方法和车辆，以避免副火花塞带来的诸多问题，保证发动机各工况性能的同时，减小空间占用，保证了发动机气体流通性能。

第一方面，本发明实施例提供了一种预燃室点火装置，包括：

火花塞总成，所述火花塞总成设置于预燃室的腔内，所述火花塞总成包括火花塞中心电极、包覆于部分所述火花塞中心电极周侧的中心电极绝缘体，以及位于所述火花塞中心电极周侧位置的火花塞侧电极；

预燃室电极，所述预燃室电极设置于所述预燃室的第一端外侧；

动作机构，所述动作机构用于驱动所述火花塞中心电极在第一位置和第二位置间移动；在所述火花塞中心电极处于第一位置时，所述火花塞中心电极部分穿过所述预燃室第一端的底喷孔，所述火花塞中心电极与所述预燃室电极相距第一放电距离，所述火花塞中心电极与所述火花塞侧电极之间阻隔有所述中心电极绝缘体；在所述火花塞中心电极处于第二位置时，所述火花塞中心电极远离所述预燃室的第一端，所述火花塞中心电极与所述火花塞侧电极相距第二放电距离。

可选的，所述火花塞总成还包括火花塞外壳，所述火花塞外壳套设于至少部分所述火花塞中心电极的外侧，所述火花塞外壳活动连接于所述预燃室的腔内侧壁上。

可选的，所述预燃室电极与所述火花塞外壳固定连接。

可选的，所述火花塞外壳与所述火花塞中心电极之间设置有火花塞绝缘体。

可选的，所述火花塞绝缘体为陶瓷材质。

可选的，所述火花塞外壳与所述预燃室的腔内侧壁通过螺纹连接。

可选的，所述预燃室电极与所述预燃室的第一端腔外连接；所述预燃室电极处于所述火花塞中心电极从所述第二位置向所述第一位置运动轨迹的延展轨迹上；或者，所述预燃室电极处于所述火花塞中心电极在所述第一位置时，所述火花塞中心电极周侧的任意位置。

可选的，所述动作机构包括电磁阀。

第二方面，本发明实施例还提供了一种预燃室点火装置的控制方法，用于控制上述任意一种预燃室点火装置，包括：

获取发动机运行工况；

如果所述发动机处于冷启动或怠速工况，将所述火花塞中心电极置于所述第一位置；如果所述发动机处于常规工况，将所述火花塞中心电极置于所述第二位置。

第三方面，本发明实施例还提供了一种车辆，包括上述任意一种燃室点火装置。

本发明实施例提供的预燃室点火装置，包括：火花塞总成，火花塞总成设置于预燃室的腔内，火花塞总成包括火花塞中心电极、包覆于部分火花塞中心电极周侧的中心电极绝缘体，以及位于火花塞中心电极周侧位置的火花塞侧电极。预燃室电极，预燃室电极设置于预燃室的第一端外侧。动作机构，动作机构用于驱动火花塞中心电极在第一位置和第二位置间移动；在火花塞中心电极处于第一位置时，火花塞中心电极部分穿过预燃室第一端的底喷孔，火花塞中心电极与预燃室电极相距第一放电距离，火花塞中心电极与火花塞侧电极之间阻隔有中心电极绝缘体；在火花塞中心电极处于第二位置时，火花塞中心电极远离预燃室的第一端，火花塞中心电极与火花塞侧电极相距第二放电距离。通过动作机构驱动火花塞中心电极在第一位置和第二位置间移动，可以使火花塞的放电位置在火花塞侧电极附近和预燃室电极附近切换，从而适应发动机的不同工况。避免副火花塞带来的诸多问题，保证发动机各工况性能的同时，减小空间占用，保证了发动机气体流通性能。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种预燃室点火装置处于第一模式的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种预燃室点火装置处于第二模式的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种预燃室点火装置处于第一模式的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种预燃室点火装置处于第二模式的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种预燃室点火装置控制方法的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明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本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。需要注意的是，本发明实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本发明实施例的限定。此外在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件被形成在另一个元件“上”或“下”时，其不仅能够直接形成在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接形成在另一元件“上”或者“下”。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明实施例提供的一种预燃室点火装置处于第一模式的结构示意图，图2为本发明实施例提供的一种预燃室点火装置处于第二模式的结构示意图，图3为本发明实施例提供的另一种预燃室点火装置处于第一模式的结构示意图，图4为本发明实施例提供的另一种预燃室点火装置处于第二模式的结构示意图，参考图1至图4。本发明实施例提供了一种预燃室点火装置，包括：

火花塞总成1，火花塞总成1设置于预燃室的腔内，火花塞总成1包括火花塞中心电极11、包覆于部分火花塞中心电极11周侧的中心电极绝缘体12，以及位于火花塞中心电极11周侧位置的火花塞侧电极13；

预燃室电极21，预燃室电极21设置于预燃室2的第一端外侧；

动作机构3，动作机构3用于驱动火花塞中心电极11在第一位置和第二位置间移动；在火花塞中心电极11处于第一位置时，火花塞中心电极11部分穿过预燃室2第一端的底喷孔22，火花塞中心电极11与预燃室电极21相距第一放电距离，火花塞中心电极11与火花塞侧电极13之间阻隔有中心电极绝缘体12，即第一模式。在火花塞中心电极11处于第二位置时，火花塞中心电极11远离预燃室2的第一端，火花塞中心电极11与火花塞侧电极13相距第二放电距离，即第二模式。

其中，火花塞总成1包括火花塞点火所需的部分结构。火花塞中心电极11的形状可以呈圆柱状，在圆柱状火花塞中心电极11的部分周侧，可以设置中心电极绝缘体12。在火花塞中心电极11下降并处于第一位置时，由于中心电极绝缘体12具有绝缘作用，可以阻止火花塞中心电极11与火花塞侧电极13之间的放电。使放电仅存在于火花塞中心电极11与预燃室电极21之间。在另一些实施例中，火花塞总成1还可以包括火花塞外壳14，火花塞外壳14套设于至少部分火花塞中心电极11的外侧，火花塞外壳14活动连接于预燃室2的腔内侧壁上。通过火花塞外壳14将火花塞总成1设置在预燃室2中，可以方便火花塞总成1的更换。进一步的，火花塞外壳14与预燃室2的腔内侧壁通过螺纹141连接。因此在进行更换时，可以将火花塞总成1旋入或旋出，使得火花塞总成1的更换更加方便。可选的，预燃室电极21与火花塞外壳14固定连接。从而在进行火花塞总成1更换时，便于将预燃室电极21一同更换。在另一些实施例中，火花塞外壳14与火花塞中心电极11之间还可以设置有火花塞绝缘体15。火花塞绝缘体15可以为陶瓷材质。陶瓷绝缘性能、硬度和耐热性能俱佳，因此尤其适用。火花塞中心电极11的上端可以连接中心电极接线端111，中心电极接线端111可以以任何合适的方式连接接线螺母，从而连接高压电。包覆有中心电极绝缘体12的火花塞中心电极11以间隙滑动的形式嵌入火花塞绝缘体15，在动作机构3的带动下，可以轴向地上下移动，火花塞绝缘体15嵌入火花塞外壳14，二者相对位置固定。火花塞侧电极13位于火花塞外壳14的下端，在火花塞中心电极11移动到第二位置时，能够与火花塞中心电极11形成电火花。预燃室2包括预燃室本体23。预燃室本体23上设有预燃室的侧喷孔24、预燃室的底喷孔22和预燃室电极21。预燃室侧喷孔24和预燃室底喷孔22与主燃室连接，与常规的预燃室发动机一致。在另一些实施例中，预燃室电极21可以位于预燃室2第一端外侧的主燃室内，在火花塞中心电极11处于第一位置时，能够与火花塞中心电极11形成电火花。预燃室电极21处于火花塞中心电极11从第二位置向第一位置运动轨迹的延展轨迹上；或者，预燃室电极21处于火花塞中心电极11在第一位置时，火花塞中心电极11周侧的任意位置。换句话说，在预燃室电极21处于火花塞中心电极11在第一位置的状态下，预燃室电极21设置在火花塞中心电极11的正下方，或者将预燃室电极21设置在火花塞中心电极11下端的侧方都是可行的。在实际实施时，可以根据实际需要确定。动作机构3可以是任意一种能够将火花塞中心电极11移动并固定到第一位置和第二位置的装置，本发明实施例不针对动作机构3的具体结构进行限定。示例性的，动作机构3包括电磁阀31，通过控制电磁阀31的通电和断电，控制电磁阀31在吸合和分开两状态间切换。电磁阀31与火花塞中心电极11连接，从而在电磁阀31进行状态切换时，带动火花塞中心电极11在第一位置和第二位置间移动。其中第一放电距离和第二放电距离可以根据实际需要确定。本发明实施例通过动作机构3驱动火花塞中心电极11在第一位置和第二位置间移动，可以使火花塞的放电位置在火花塞侧电极13附近和预燃室电极21附近切换，从而适应发动机的不同工况。避免副火花塞带来的诸多问题，保证发动机各工况性能的同时，减小空间占用，保证了发动机气体流通性能。

图5为本发明实施例提供的一种预燃室点火装置控制方法的方法流程图，参考图5。本发明实施例还给出了一种预燃室点火装置的控制方法，用于控制上述任意一种预燃室点火装置，包括：

S1：获取发动机运行工况；

S2：如果发动机处于冷启动或怠速工况，将火花塞中心电极11置于第一位置；如果发动机处于常规工况，将火花塞中心电极11置于第二位置。

其中，在发动机冷启动和怠速工况下，动作机构3将火花塞中心电极11移动至下端，此时，火花塞侧电极13与中心电极绝缘体12配合，在预燃室内无法点火，而火花塞中心电极11与预燃室电极21产生电火花，以传统发动机火花点火的方式，实现稳定的点火和时序相对靠后的燃烧。在发动机常规工况下，也就是冷启动或怠速工况以外的工况下，动作机构3将火花塞中心电极11移动至上端，此时，火花塞中心电极11与火花塞侧电极13产生电火花，以预燃室点火的方式，实现时序相对靠前和快速的燃烧。通过分辨发动机运行工况，可以针对性的选择点火位置。

本发明实施例还提供了一种车辆，包括上述任意一种预燃室点火装置。

其中，由于本发明实施例提供的车辆包括本发明任意实施例所提供的预燃室点火装置，因此具备相应的有益效果。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种预燃室点火装置，其特征在于，包括：

火花塞总成，所述火花塞总成设置于预燃室的腔内，所述火花塞总成包括火花塞中心电极、包覆于部分所述火花塞中心电极周侧的中心电极绝缘体，以及位于所述火花塞中心电极周侧位置的火花塞侧电极；

预燃室电极，所述预燃室电极设置于所述预燃室的第一端外侧；

动作机构，所述动作机构用于驱动所述火花塞中心电极在第一位置和第二位置间移动；在所述火花塞中心电极处于第一位置时，所述火花塞中心电极部分穿过所述预燃室第一端的底喷孔，所述火花塞中心电极与所述预燃室电极相距第一放电距离，所述火花塞中心电极与所述火花塞侧电极之间阻隔有所述中心电极绝缘体；在所述火花塞中心电极处于第二位置时，所述火花塞中心电极远离所述预燃室的第一端，所述火花塞中心电极与所述火花塞侧电极相距第二放电距离。

2.根据权利要求1所述的预燃室点火装置，其特征在于，所述火花塞总成还包括火花塞外壳，所述火花塞外壳套设于至少部分所述火花塞中心电极的外侧，所述火花塞外壳活动连接于所述预燃室的腔内侧壁上。

3.根据权利要求2所述的预燃室点火装置，其特征在于，所述预燃室电极与所述火花塞外壳固定连接。

4.根据权利要求3所述的预燃室点火装置，其特征在于，所述火花塞外壳与所述火花塞中心电极之间设置有火花塞绝缘体。

5.根据权利要求4所述的预燃室点火装置，其特征在于，所述火花塞绝缘体为陶瓷材质。

6.根据权利要求2所述的预燃室点火装置，其特征在于，所述火花塞外壳与所述预燃室的腔内侧壁通过螺纹连接。

7.根据权利要求1所述的预燃室点火装置，其特征在于，所述预燃室电极与所述预燃室的第一端腔外连接；所述预燃室电极处于所述火花塞中心电极从所述第二位置向所述第一位置运动轨迹的延展轨迹上；或者，所述预燃室电极处于所述火花塞中心电极在所述第一位置时，所述火花塞中心电极周侧的任意位置。

8.根据权利要求1所述的预燃室点火装置，其特征在于，所述动作机构包括电磁阀。

9.一种预燃室点火装置的控制方法，其特征在于，用于控制权利要求1-8任一所述的预燃室点火装置，包括：

获取发动机运行工况；

如果所述发动机处于冷启动或怠速工况，将所述火花塞中心电极置于所述第一位置；如果所述发动机处于常规工况，将所述火花塞中心电极置于所述第二位置。

10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-8任一所述的预燃室点火装置。