CN103812012B - 一种用于内燃机的等离子点火火花塞 - Google Patents

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Abstract

一种用于内燃机的等离子点火火花塞，属于内燃机的等离子点火装置。该火花塞的接地电极与中心电极之间设有一段第二绝缘体并留有一段电离腔，在接地电极的外侧采用第一绝缘体包裹，在第一绝缘体的下半部设有壳体。该火花塞能够将少量进入电离腔的可燃混合气电离并引燃，使其以火焰柱的形式从喷孔喷出。从喷孔喷出的火焰柱相当于点火能量被无限放大的火源，从而能够使燃烧室内的可燃混合气迅速着火，这将改善稀燃发动机的燃烧稳定性，扩展发动机的稀燃极限，从而改善发动机的经济性；由于发动机在稀燃条件下工作，使燃烧温度得到控制，因此能够降低NOX排放水平。

Description

一种用于内燃机的等离子点火火花塞
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的等离子点火火花塞，属于内燃机的等离子点火装置。
背景技术
稀薄燃烧是近年来内燃机研究领域的一个备受关注的研究方向。燃料在当量比小于化学计量比的条件下燃烧，能够有效地提高燃烧效率，从而提高燃油经济性、降低HC和CO的排放；与此同时，由于燃烧温度较低，与化学计量比燃烧相比，稀薄燃烧的NOX排放也较低。因此，发动机稀薄燃烧技术具有广阔的应用前景。然而，在稀薄条件下燃料点火较为困难，这会导致发动机工作不稳定。而且，当发动机在稀燃极限附近工作时，点火困难这一问题加剧，将会导致发动机循环变动增加、HC及CO排放恶化，从而影响发动机整体性能。为了改进稀薄燃烧发动机的点火性能，进一步改善发动机经济性和排放特性，我们提出了一种用于内燃机的等离子点火火花塞。
发明内容
为了改善发动机点火性能，本发明提供了一种用于内燃机的等离子点火火花塞。该等离子点火火花塞应具有扩展发动机稀燃极限，加快燃烧速度，提高燃烧效率，从而最终改善发动机的燃油经济性及排放特性的作用。
本发明所采用的具体技术方案：一种用于内燃机点火的等离子点火火花塞，它包括中心电极和壳体，它还包括一个接地电极，所述接地电极采用管状结构，在接地电极与中心电极之间设有一段第二绝缘体并留有一段电离腔，在接地电极的外侧采用第一绝缘体包裹，在第一绝缘体的下半部设有壳体。
所述中心电极的上端高于第二绝缘体，所述接地电极的上端高于第一绝缘体。
所述壳体的下端部采用球状结构，在球状结构上设有喷孔。
所述喷孔选用椭圆形喷孔、圆形喷孔或槽形喷孔。
采用上述技术方案的内燃机，等离子点火火花塞的喷孔既是可燃混合气进入电离腔的通路，也是等离子体火焰喷入主燃烧室的通路。内燃机的燃料可采用传统的汽油、柴油等液体燃料，也可采用CNG、二甲醚等气体燃料。该火花塞的工作方式是：在压缩冲程中缸内少量可燃混合气从喷孔进入等离子点火火花塞的电离腔中，在两电极间的强大电场作用下被电离从而形成具有高度活性的等离子体，等离子体进一步在电场作用下被点燃，燃烧火焰以较高速度从喷孔喷出，进而引燃燃烧室内的大量可燃混合气。
本发明的有益效果是：这种等离子点火火花塞的接地电极与中心电极之间设有一段第二绝缘体并留有一段电离腔，在接地电极的外侧采用第一绝缘体包裹，在第一绝缘体的下半部设有壳体。该火花塞能够将少量进入电离腔的可燃混合气电离并引燃，使其以火焰柱的形式从喷孔喷出。对于燃烧室内的大量可燃混合气而言，从喷孔喷出的火焰柱相当于点火能量被大幅放大的火源，从而能够使燃烧室内的可燃混合气迅速着火，这将改善稀燃发动机的燃烧稳定性，扩展发动机的稀燃极限，从而改善发动机的经济性；由于发动机在稀燃条件下工作，使燃烧温度得到控制，因此能够降低NOX排放水平。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是一种用于内燃机的等离子点火火花塞的结构图。
图2是等离子点火火花塞的头部放大图。
图3是等离子点火火花塞的吸气过程示意图。
图4是等离子点火火花塞的电离过程示意图。
图5是等离子点火火花塞的点火过程示意图。
图6是等离子点火火花塞的火焰喷射示意图。
图7是椭圆形喷孔示意图。
图8是圆形喷孔示意图。
图9是槽形喷孔示意图。
图中：1、中心电极，2、接地电极，3、第一绝缘体，4、第二绝缘体， 5、壳体，6、喷孔，6a、椭圆形喷孔，6b、圆形喷孔，6c、槽形喷孔，7、电离腔。
具体实施方式
图1、2示出了用于内燃机的等离子点火火花塞的结构图。图中，等离子点火火花塞包括中心电极1、壳体5和接地电极2，接地电极2采用管状结构，在接地电极2与中心电极1之间设有一段第二绝缘体4并留有一段电离腔7，在接地电极2的外侧采用第一绝缘体3包裹，在第一绝缘体3的下半部设有壳体5。中心电极1的上端高于第二绝缘体4，所述接地电极2的上端高于第一绝缘体3。
壳体5的下端部采用球状结构，在球状结构上设有喷孔6。喷孔6选用椭圆形喷孔6a、圆形喷孔6b或槽形喷孔6c（如图7、8、9所示）。
当发动机处于压缩冲程时，内燃机的活塞上行，少量位于主燃烧室内的可燃混合气经压缩进入喷孔6中，可燃混合气沿着中心电极1与接地电极2形成的电离腔7上行（如图3所示）。由于中心电极1与接地电极2之间的放电作用，可燃混合气被电离成等离子体状态（如图4所示），并随即在强电场中被点燃（如图5所示）。燃烧后混合气的体积迅速膨胀，并经喷孔6喷入到主燃烧室中（如图6所示），最终引燃位于主燃烧室中的大量可燃混合气。

Claims (1)

1.一种用于内燃机点火的等离子点火火花塞，它包括中心电极（1）和壳体（5），它还包括一个接地电极（2），所述接地电极（2）采用管状结构，在接地电极（2）与中心电极（1）之间设有一段第二绝缘体（4），在接地电极（2）的外侧采用第一绝缘体（3）包裹，在第一绝缘体（3）的下半部设有壳体（5）；其特征是：所述接地电极（2）与中心电极（1）之间设有一段电离腔（7），所述壳体（5）的下端部采用球状结构，在球状结构上设有喷孔（6）；当发动机处于压缩冲程时，内燃机的活塞上行，位于主燃烧室内的可燃混合气经压缩进入喷孔（6）中，可燃混合气沿着中心电极（1）与接地电极（2）之间形成的电离腔（7）上行，由于中心电极（1）与接地电极（2）之间的放电，可燃混合气被电离成等离子体状态，并随即在强电场中被点燃，燃烧后混合气的体积迅速膨胀，并经喷孔（6）喷入到主燃烧室中，最终引燃位于主燃烧室中的可燃混合气。
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