带有预燃室的大缸径天然气发动机气缸装置
技术领域
本实用新型涉及天然气发动机技术领域，具体是一种带有预燃室的大缸径天然气发动机气缸装置。
背景技术
天然气作为发动机燃料，具有低污染性的优点。对于天然气发动机，为提高其功率密度，通常采用提高压缩比的方式，但提高增压比容易造成燃爆现象，因而需要在缸内实现稀薄燃烧。当混合气较稀，燃烧速度降低，燃烧持续期延长，导致发动机热效率下降；如果混合气过于稀薄，会出现火焰淬熄和失火，此时会使得未燃HC排放显著上升，燃料经济性下降。
解决此问题的方式之一是提高点火能量，即采用预燃室系统来增强点火能力。将整个燃烧区域分为主燃烧室和预燃室，由置于预燃室上部的火花塞点火燃烧。预燃室内压力迅速升高，促使高温燃气以火焰射流的形式经通道进入主燃烧室。利用上述原理，公开号为CN107091145A的中国专利公开一种船用大缸径气体发动机的预燃室，通过在船用气体发动机中设置该预燃室，使得一部分较浓混合气先在预燃室内燃烧，使主燃烧室内的稀薄混合气更容易点燃。
上述结构中，预燃室连接燃气通道，改变了气缸结构，并且燃气通道的直径受到限制，燃气流量受限。另外，预燃室直接连接燃气通道，点火时，需要控制燃气进入预燃室的时刻是在需要点火之前且在活塞上行之后，实际上这个时候缸内和预燃室内部压力很大，燃气需要很高的压力或者是很难受控的准确喷入，即使喷入燃气后被点燃，在预燃室内形成的压力也不一定足以克服缸内的压力从喷射通道顺利喷出，而且此种结构的预燃室实际会处于高温状态(因为无法冷却)，喷入燃气后不用火花塞点燃就很容易就燃烧，上述结构的点火时机很难把握准确，并且点火成功的难度较高。
另外，预燃室内火焰通过火焰喷射通道喷出，喷出量受喷射通道限制，不能快速与主燃烧室内气体接触。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种带有预燃室的大缸径天然气发动机气缸装置。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：
一种带有预燃室的大缸径天然气发动机气缸装置，气缸安装有火花塞适配器，气缸连接有进气门及排气门，火花塞适配器设置在进气门与排气门之间，火花塞适配器的下部开设有预燃室，预燃室设置在燃烧室的中间顶部，预燃室与燃烧室直接连通，连通部位是预燃室的最大截面直径处，火花塞适配器连接有两个或多个火花塞，至少安装两个火花塞，火花塞伸入预燃室内。
进气门送入天然气与空气混合气体，由于天然气的密度较轻，天然气容易向燃烧室的顶部聚集，上述结构中，燃烧室的顶部设置预燃室，预燃室相比燃烧室顶部高，天然气会大量聚集在预燃室内，预燃室内的天然气浓度比燃烧室浓度高，从而便于火花塞将其点燃，并且预燃室内安装两个或多个火花塞，可实现多点位点火，点火效果进一步提高。
所述预燃室为火花塞适配器下部开设的内凹结构，预燃室为长方体槽、球形槽、梯形槽或阶梯形槽结构。
所述燃烧室为方形室、球形室或阶梯状结构。
所述火花塞适配器为圆柱体、圆锥体或立方体结构，火花塞插入火花塞适配器上的安装孔内。
所述火花塞适配器与气缸的缸套之间设有密封装置。
所述气缸的缸头内开设有冷却水通道，火花塞适配器外围设置有冷却水通道，火花塞适配器与缸头内的冷却水直接或间接接触，以冷却预燃室和火花塞。
火花塞适配器安装的火花塞可以对称或非对称分布，火花塞可以选用同样大小规格，也可以是一主一辅的形式。
所述预燃室在进气门与排气门的之间的中间位置，进气门、排气门在预燃室的外部周边布置。
本实用新型所达到的有益效果是：
本实用新型适用于天然气发动机的稀薄燃烧方式，稀薄燃烧方式不仅节省燃料，而且动力更强，本实用新型可实现将稀薄混合气快速点燃，点火效率高，且使发动机在低速下可以输出大扭矩。
本实用新型的进气门设置在气缸上，即预燃室无需单独设置燃料通道，火花塞适配器的安装与使用无需改变气缸结构，同时保证进气门正常的进气流量，相比于现有技术，本实用新型无需天然气混合气单独送到预燃室里面点燃，直接进入燃烧室。另外，预燃室与燃烧室直接连通，火花塞将预燃室内聚集的天然气点燃形成火球，火球直接将燃烧室点燃，相比于现有技术，无需复杂的火焰喷射通道，结构简化。
本实用新型对预燃室的冷却效果好。
另外，火花塞通过适配器与气缸连接，独立安装，方便加工、拆卸、检修。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
图1是本实用新型实施例一的结构示意图；
图2是图1的俯视图(火花塞适配器与进气门、排气门的位置示意)；
图3是本实用新型实施例二火花塞适配器的结构示意图；
图4是本实用新型实施例三火花塞适配器的结构示意图；
图中：1、火花塞适配器；2、进气门；3、气缸；4、燃烧室；5、活塞；6、冷却水通道；7、排气门；8、火花塞；9、预燃室。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例一：
如图1、图2所示，一种带有预燃室的大缸径天然气发动机气缸装置，气缸3设置有燃烧室4，燃烧室4内设置活塞5。
气缸3的缸套上安装有火花塞适配器1，气缸3连接有两个进气门2及两个排气门7，进气门2送入天然气与空气的混合气，如图2所示，火花塞适配器1设置在进气门2与排气门7之间，火花塞适配器1在进气门2与排气门7的之间的中间位置，进气门2、排气门7在火花塞适配器1的外部周边布置。
火花塞适配器1的下部开设有预燃室9，火花塞适配器1为圆柱体结构，预燃室9为圆柱体结构上开设的凹槽。预燃室9设置在燃烧室4的中间顶部，预燃室9与燃烧室4连通。火花塞适配器1安装有两个火花塞8，火花塞8插入火花塞适配器1上的安装孔内，火花塞8设置在预燃室9上部，火花塞8伸入预燃室9内。火花塞适配器1安装的两个火花塞8可以对称分布，两个火花塞8可以选用同样大小规格，也可以是一主一辅的形式。
所述气缸3的缸头内开设有多条相互连通的冷却水通道6，火花塞适配器1外围设置有冷却水通道6，冷却水通道6对应设置在预燃室9和火花塞8相应位置，火花塞适配器1与气缸3之间设有密封装置，火花塞适配器1与缸头内的冷却水直接或间接接触，以冷却预燃室9和火花塞8。
所述预燃室9为半球形结构，截面为圆弧形。
所述燃烧室4为方形室结构。
所述火花塞适配器1与气缸3的缸套之间设有密封装置，密封装置选用铜环或其他密封材料。
实施例二：
如图3所示，本实施例与实施例一基本相同，不同之处在于，本实施例的预燃室9形状与实施例一不同，本实施例的预燃室9设置为梯形槽结构，截面为梯形结构。
实施例三：
如图4所示，本实施例与实施例一基本相同，不同之处在于，本实施例的预燃室9形状与实施例一不同，本实施例的预燃室9设置为长方体槽结构，截面为矩形结构。
