流作用减弱，则经过第一圆角壁面流向火花塞的气流速度低，点火后火焰传播慢，影响发动机效率。
[0037]进一步地，第一圆角壁面和第二圆角壁面的曲率半径均为预燃室上部的腔室内径(尺寸a)的1/5?1/3。
[0038]当第一圆角壁面的曲率半径大于尺寸a的1/3，将导致对来自主燃烧室的气流导向作用加强，预燃室顶部甚至火花塞附近受主燃烧室稀薄混合气稀释严重，且火花塞附近气流速度过大，火花塞不易点火，降低火花塞点火稳定性；当第一圆角壁面的曲率半径小于尺寸a的1/5，可能导致此弯角处火焰传播不到，形成死区，浪费预燃室内空间。
[0039]当第二圆角壁面的曲率半径大于尺寸a的1/3，将导致预燃室上部浓混合气过多通过预燃室下部进入主燃烧室内，预燃室内浓度减小，点火能量降低，并且也将减小过渡凸台对气流的组织作用；当第二圆角壁的曲率半径小于尺寸a的1/5，可能引起此处局部混合气过浓，反而降低火焰能量。
[0040]第三圆角壁面的曲率半径为预燃室上部的腔室内径(尺寸a)的1/8?1/6，第三圆角壁面代替原来尖角的存在对气流的组织分布具有一定的引导作用，但主要是为了气流点火燃烧的情况下，避免由于尖角的存在引起的局部热负荷过高，减少过渡凸台与预燃室下部的腔室侧壁之间的集中热量，故第三圆角壁面的曲率半径不宜过大。
[0041]特别地，过渡凸台的设置，一方面使得预燃室上部右下侧的气流不致直接流向预燃室下部，避免浓混合气过早过多通过预燃室下部进入主燃烧室内，保证预燃室内部混合气浓度控制在合理的范围内；另一方面，可在预燃室上部中组织一定的湍流，促进混合气混合，使预燃室上部分布有较均匀的浓混合气。
[0042]作为一种可选的实施方式，本发明提供的用于气体机的预燃室装置还包括燃气供给通道5，燃气供给通道5连接预燃室上部的腔室顶壁上的第二开口，燃气供给通道的轴线和第二开口的轴线均位于第一平面内，且第二开口的轴线位于第一轴线和第一开口的轴线之间，其中第二开口即为燃气供给通道的出口 ；
[0043]燃气供给通道的轴线与火花塞的轴线成一夹角，且燃气供给通道的轴线方向向所述第一开口倾斜。
[0044]进一步地，燃气供给通道设置在流向火花塞的气流上游，燃气供给通道的轴线与火花塞的轴线之间的夹角为30?40°，并且第二开口与第一开口的中心距为预燃室上部的腔室内径的1/4?1/3。
[0045]结合图2，其中第一圆角壁面的设置，将来自主燃烧室的气流被第一圆角壁面导向右侧，并将燃气供给通道出口较浓的混合气吹向火花塞附近，使火花塞附近混合气浓度较高，且在火花塞附近形成一定的气流速度，促进初始火焰快速传播。
[0046]本发明提供的用于气体机的预燃室装置，涉及对预燃室上下部相对位置、预燃室上部型线、火花塞及燃气供给通道布置位置的设计，为了更好地了解本发明提供的预燃室装置，结合图2和图3，进一步介绍本发明提供的预燃室装置的工作原理。
[0047]在特定时刻，特定量的燃气通过预燃室燃气供给通道喷入预燃室内，沿燃气供给通道的方向，在第一圆角壁面、第二圆角壁面、过渡凸台的共同作用下，使混合气在由预燃室火花塞附近、预燃室上部右侧腔体逐渐向左侧及预燃室下部由浓到稀的分布。
[0048]来自主燃烧室的稀薄混合气，通过流体传送通道，经过预燃室下部，进入预燃室上部。由于第一壁线和第二壁线在同一条线垂直布置，预燃室上部中浓混合气受主燃烧室稀薄混合气稀释程度分布为:沿预燃室上部左下侧向左上侧再向右侧逐渐减小。
[0049]通过上述实施例中预燃室腔体的型线设计，可使预燃室内部混合气综合呈现出，如图2截面中，由预燃室火花塞附近、预燃室上部右侧腔体逐渐向左侧及预燃室下部由浓到稀的分布，且在预燃室上部右侧中较浓混合气分布较均匀。通过控制通过预燃室燃气供给通道5进入预燃室内的燃气的量，即可将预燃室内浓混合气燃空当量比控制在较理想范围内，使其具有高的火花塞点火稳定性。
[0050]火花塞垂直布置在远离预燃室下部的一侧，火花塞靠近第三壁线的一侧面距离第三壁线一般保持安装空间距离1?2mm，在第一壁线和第二壁线附近的侧壁区域以及第一圆角壁面的导流作用下，火花塞附近的气流方向向右；当点火后，火焰将快速传播至预燃室上部右上侧部，由于预燃室上部尤其是右侧腔体内，混合气燃空当量比较理想、分布较均匀，且在过渡凸台的作用下预燃室上部内具有一定的湍流，使得火焰迅速发展至先充满预燃室上部，再沿预燃室下部，通过预燃室通孔喷入主燃烧室。如此可充分利用预燃室空间，对于点燃主燃烧室内稀薄混合气具有更高的点火能量及稳定性，从而提高了气体机缸内燃烧稳定性及燃烧速率，提高发动机效率。
[0051]本发明提供的用于气体机的预燃室装置，通过对预燃室上下部相对位置、预燃室上部型线、火花塞及燃气供给通道布置位置的设计，对预燃室内部气流进行组织，可避免来自主燃烧室的稀薄混合气气流将预燃室上部浓混合气在中心处隔断，使预燃室内具有较理想的浓混合气分布，且火花塞附近浓混合气分布较均匀，燃空当量比在理想范围内，具有较高的火花塞点火稳定性，并使之后的预燃室内火焰在进入主燃室之前尽可能充满整个预燃室，充分利用预燃室内部空间，对于点燃主燃烧室内稀薄混合气具有更高的点火能量及稳定性，从而提高了气体机缸内燃烧稳定性及燃烧速率，提高发动机效率。
[0052]以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，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所述发明构思的情况下，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。例如上述特征与本申请中公开的(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。
【主权项】
1.一种用于气体机的预燃室装置，包括预燃室，其特征在于， 所述预燃室包括:预燃室上部和预燃室下部，所述预燃室上部的第一轴线和所述预燃室下部的第二轴线不在同一直线上且平行设置； 所述预燃室上部的腔室容积大于所述预燃室下部的腔室容积； 所述预燃室装置还包括火花塞，所述火花塞设置在所述预燃室的上方，且所述火花塞安装在所述预燃室上部的腔室顶壁的第一开口处，所述第一开口的轴线与所述第一轴线之间距离大于所述第一开口的轴线与所述第二轴线之间的距离。2.根据权利要求1所述的用于气体机的预燃室装置，其特征在于， 所述预燃室上部和所述预燃室下部的腔室均为圆柱形腔体； 所述第一轴线、所述第二轴线和所述火花塞的轴线均位于第一平面内，所述预燃室关于所述第一平面对称。3.根据权利要求2所述的用于气体机的预燃室装置，其特征在于， 在所述第一平面内，所述预燃室上部的腔室侧壁具有第一壁线，所述预燃室下部的腔室侧壁具有第二壁线；所述第一壁线和所述第二壁线位于同一竖直线上。4.根据权利要求3所述的用于气体机的预燃室装置，其特征在于，所述预燃室上部在所述第一平面内还具有第三壁线，所述第三壁线与所述第一壁线正对； 所述火花塞靠近所述第三壁线的一侧面与所述第三壁线之间的距离为I?2mm。5.根据权利要求2-4任一项所述的用于气体机的预燃室装置，其特征在于， 所述预燃室上部的腔室内径大于所述预燃室下部的腔室内径；和/或 所述预燃室上部的腔室高度大于所述预燃室下部的腔室高度。6.根据权利要求5所述的用于气体机的预燃室装置，其特征在于，所述预燃室上部的腔室内径为所述预燃室下部的腔室内径的2.7?3.3倍；和/或 所述预燃室上部的腔室高度为所述预燃室下部的腔室高度的1.3?1.5倍；和/或 预燃室上部的腔室容积为预燃室下部的腔室容积的5.5?6.5倍。7.根据权利要求3所述的用于气体机的预燃室装置，其特征在于， 在所述预燃室上部正对所述预燃室下部的区域内，所述预燃室上部的腔室顶壁与所述预燃室上部的腔室侧壁之间形成第一圆角壁面； 在所述预燃室上部的下端与所述预燃室下部的上端相连接的部位，从所述预燃室上部的腔室侧壁至所述预燃室下部的腔室侧壁之间形成过渡段；所述过渡段包括依次圆滑过渡的第二圆角壁面、过渡凸台和第三圆角壁面； 所述第一圆角壁面、所述第二圆角壁面、所述过渡凸台和所述第三圆角壁面均可以用于对所述预燃室内的气流进行导向、组织分布。8.根据权利要求7所述的用于气体机的预燃室装置，其特征在于，所述第一圆角壁面和所述第二圆角壁面的曲率半径均为所述预燃室上部的腔室内径的1/5?1/3 ;所述第三圆角壁面的曲率半径为所述预燃室上部的腔室内径的1/8?1/6。9.根据权利要求2所述的用于气体机的预燃室装置，其特征在于，还包括:燃气供给通道，所述燃气供给通道连接所述预燃室上部的腔室顶壁上的第二开口，所述燃气供给通道的轴线和所述第二开口的轴线均位于所述第一平面内，且所述第二开口的轴线位于所述第一轴线和所述第一开口的轴线之间； 所述燃气供给通道的轴线与所述火花塞的轴线成一夹角，且所述燃气供给通道的轴线方向向所述第一开口倾斜。10.根据权利要求9所述的用于气体机的预燃室装置，其特征在于， 所述燃气供给通道的轴线与所述火花塞的轴线之间的所述夹角为30?40° ; 所述第二开口和所述第一开口的中心距为所述预燃室上部的腔室内径的1/4?1/3。
【专利摘要】本发明公开了一种用于气体机的预燃室装置，包括预燃室，预燃室包括：预燃室上部和预燃室下部，预燃室上部的第一轴线和预燃室下部的第二轴线不在同一直线上且平行设置；预燃室上部的腔室容积大于预燃室下部的腔室容积；预燃室装置还包括火花塞，火花塞设置在预燃室的上方，且火花塞安装在预燃室上部的腔室顶壁的第一开口处，第一开口的轴线与第一轴线之间距离大于第一开口的轴线与第二轴线之间的距离。本发明能够实现预燃室内混合气的均匀分布、燃空当量比在理想范围内；并使预燃室内火焰在进入主燃室之前尽可能充满整个预燃室，充分利用预燃室内部空间，提高点火能量及稳定性，从而提高气体机缸内燃烧稳定性，提高发动机效率。
【IPC分类】F02P13/00, F02B19/12, F02B19/16
【公开号】CN105332788
【申请号】CN201510901713
【发明人】李红梅, 平涛, 李翔
【申请人】中国船舶重工集团公司第七一一研究所
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年12月8日