CN108104945B - 一种二冲程内燃机电极组件 - Google Patents

一种二冲程内燃机电极组件 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种二冲程内燃机电极组件，包括：上保护罩、缸盖、火花塞、缸体、活塞、扫气口、电源、等离子体发生器、连杆、曲轴箱；缸体上方设有缸盖，所述缸盖被上保护罩包裹，所述活塞、曲轴箱置于缸体内部，在活塞上方设有放电空腔，等离子体发生器置于放电空腔顶部，火花塞穿过上保护罩、缸盖置于放电空腔中的等离子体发生器旁，所述等离子体发生器顶部穿过缸盖与电源相连，在活塞的一侧设有扫气口，所述连杆顶部与活塞活动连接，底部置于曲轴箱中，所述曲轴箱中安装有曲轴。本申请改善了二冲程内燃机的经济性，并降低污染物排放。

Description

一种二冲程内燃机电极组件
本申请为申请号2017103470500、申请日2017年05月16日、发明名称“一种用于等离子体强化燃烧的二冲程内燃机电极组件”的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种电极组件，具体说是一种二冲程内燃机电极组件。
背景技术
等离子体强化燃烧是近年来兴起的一种高效清洁燃烧技术。该技术通过对燃料、空气或燃料-空气混合气加载高电压，使气体分子在电场中被电离，生成具有高度反应活性的带电重粒子、电子和自由基。这些电离生成的活性物质可大幅提高反应活性，具有能够降低最小点火能量、提高燃烧效率、降低污染物排放、扩大稀燃极限等一系列优势。
与四冲程内燃机相比，由于二冲程内燃机在缸头上没有进排气门等运动部件，因此更适合于在缸内布置用于放电的电极，从而实现缸内电离的目的。
发明内容
本申请提供了一种二冲程内燃机电极组件，以此来改善二冲程内燃机的经济性，并降低污染物排放。
为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：一种二冲程内燃机电极组件，包括：上保护罩、缸盖、火花塞、缸体、活塞、扫气口、电源、等离子体发生器、排气口、进气口、连杆、曲轴箱；缸体上方设有缸盖，所述缸盖被上保护罩包裹，所述活塞、曲轴箱置于缸体内部，在活塞上方设有放电空腔，等离子体发生器置于放电空腔顶部，火花塞穿过上保护罩、缸盖置于放电空腔中的等离子体发生器旁，所述等离子体发生器顶部穿过缸盖与电源相连，在活塞的一侧设有排气口、进气口、另一侧设有扫气口，所述连杆顶部与活塞活动连接，底部置于曲轴箱中，所述曲轴箱中安装有曲轴。
进一步的，所述等离子体发生器，包括：水平机构和垂直机构；电极导线被绝缘介质包裹置于垂直机构中，在垂直机构的外表面设有连接螺纹，高压电极置于水平机构中的绝缘介质顶面与绝缘介质底面之间，在绝缘介质顶面设有凸起，所述高压电极与电极导线相连；所述等离子体发生器通过连接螺纹安装到缸盖上。
进一步的，所述绝缘介质为陶瓷或石英玻璃。
进一步的，所述绝缘介质采用螺纹或焊接的方式固定到缸盖上。
进一步的，所述绝缘介质底面形状与缸盖底面形状相匹配，所述绝缘介质顶面形状与活塞顶面形状相匹配。
更进一步的，所述高压电极和电极导线能做成一体，或通过零件装配而成。
更进一步的，所述高压电极为圆形或环形或螺旋形或多环形；所述绝缘介质顶面为圆形或椭圆形。
更进一步的，所述活塞顶面上设有凸起。
作为更进一步的，所述绝缘介质顶面、活塞顶面上设有均匀分布的凸起。
作为更进一步的，接地端在曲轴处。
本发明由于采用以上技术方案，能够取得如下的技术效果：本申请通过导电系统向等离子发生器输入电流，在活塞顶部放电空腔中产生大量活性粒子。当火花塞在放电空腔内点火，缸内燃料迅速燃烧，实现提升二冲程内燃机的燃烧效率、扩展稀燃极限，从而提高发动机经济性并改善排放水平的目的。
附图说明
本发明共有附图9幅：
图1所示为一种二冲程内燃机电极组件示意图；
图2所示为活塞在上止点时火花塞点火示意图；
图3所示为等离子体发生器结构示意图；
图4所示为活塞结构示意图；
图5所示为等离子体发生器丝状放电示意图；
图6、7、8和9所示分别为不同顶端放电电极的形状示意图。
图中序号说明：1、上保护罩，2、缸盖，21、缸盖底面，3、火花塞，4、缸体，5、活塞，51、活塞顶面，52、凸起，6、扫气口，7、电源，8、等离子体发生器，81、电极导线，82、绝缘介质，83、高压电极，84、连接螺纹，85、绝缘介质顶面，86、绝缘介质底面，87、凸起，88、丝状放电，9、排气口，10、进气口，11、活塞销，12、连杆，13、曲轴，14、曲轴箱。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
本实施例提供一种二冲程内燃机电极组件，包括：上保护罩、缸盖、火花塞、缸体、活塞、扫气口、电源、等离子体发生器、排气口、进气口、连杆、曲轴箱；缸体上方设有缸盖，所述缸盖被上保护罩包裹，所述活塞、曲轴箱置于缸体内部，在活塞上方设有放电空腔，等离子体发生器置于放电空腔顶部，火花塞穿过上保护罩、缸盖置于放电空腔中的等离子体发生器旁，所述等离子体发生器顶部穿过缸盖与电源相连，在活塞的一侧设有排气口、进气口、另一侧设有扫气口，所述连杆顶部通过活塞销与活塞活动连接，底部置于曲轴箱中，所述曲轴箱中安装有曲轴。
优选的，所述活塞顶面上设有凸起。
实施例2
作为对实施例1的补充说明，本实施例提供一种等离子体发生器，包括：水平机构和垂直机构；电极导线被绝缘介质包裹置于垂直机构中，在垂直机构的外表面设有连接螺纹，高压电极置于水平机构中的绝缘介质顶面与绝缘介质底面之间，在绝缘介质顶面设有凸起，所述高压电极与电极导线相连；所述等离子体发生器通过连接螺纹安装到缸盖上，接地端在曲轴处。
优选的，所述绝缘介质为陶瓷或石英玻璃等电导率低且耐高温的材料；绝缘介质采用螺纹或焊接的方式固定到缸盖上并保证密封性，使等离子体发生器的位置得以固定。所述绝缘介质底面形状与缸盖底面形状相匹配，所述绝缘介质顶面形状与活塞顶面形状相匹配。
优选的，所述高压电极和电极导线能做成一体，或通过零件装配而成。所述电极导线和高压电极不与接地端直接接触。所述高压电极为圆形或环形或螺旋形或多环形，对于多环形可以在不同的环上施加不同的控制电路，实现环与环、环与接地端以及两种相结合的方式放电；所述高压电极用铜或者不锈钢等导电材料制成；所述绝缘介质顶面为圆形或椭圆形。所述绝缘介质顶面、活塞顶面上设有凸起，分布方式可采用均匀分布，也可采用其他任意分布方式，用来增加放电时的放电密度。
上述等离子体发生器不能影响活塞的运动过程。
电源、电极导线、高压电极构成高压通路；接地端在曲轴处，由于缸体、活塞、活塞销、连杆和曲轴之间相互连接，活塞顶面和缸体为等离子体发生器的接地端。当活塞运动到上止点附近时，电源向电极导线通电，此时高压通路连通，高压电极与活塞顶面和缸体之间发生放电，位于此区域的气体在电场作用下被电离成活性粒子，随后火花塞点火，内部的活性可燃物迅速燃烧。通过调整电源的输入电流的频率或大小，可实现不同工况下放电过程的灵活控制。
供电时可采用持续通电，让放电空腔的气体持续电离；或采用在火花塞点火前一段时间供电的方式，根据实际情况改变所加电压和频率，得到尽可能多的活性粒子。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种二冲程内燃机电极组件，其特征在于，包括：上保护罩、缸盖、火花塞、缸体、活塞、扫气口、电源、等离子体发生器、连杆、曲轴箱；缸体上方设有缸盖，所述缸盖被上保护罩包裹，所述活塞、曲轴箱置于缸体内部，在活塞上方设有放电空腔，等离子体发生器置于放电空腔顶部，火花塞穿过上保护罩、缸盖置于放电空腔中的等离子体发生器旁，所述等离子体发生器顶部穿过缸盖与电源相连，在活塞的一侧设有扫气口，所述连杆顶部与活塞活动连接，底部置于曲轴箱中，所述曲轴箱中安装有曲轴;
所述等离子体发生器，包括：水平机构和垂直机构；电极导线被绝缘介质包裹置于垂直机构中，在垂直机构的外表面设有连接螺纹，高压电极置于水平机构中的绝缘介质顶面与绝缘介质底面之间，在绝缘介质顶面设有凸起，所述高压电极与电极导线相连；所述等离子体发生器通过连接螺纹安装到缸盖上；所述绝缘介质底面形状与缸盖底面形状相匹配，所述绝缘介质顶面形状与活塞顶面形状相匹配；所述高压电极和电极导线能做成一体，或通过零件装配而成；所述高压电极为圆形或环形或螺旋形或多环形；所述绝缘介质顶面为圆形或椭圆形；所述活塞顶面上设有凸起；所述绝缘介质顶面、活塞顶面上设有均匀分布的凸起;
当活塞运动到上止点附近时，电源向电极导线通电，此时高压通路连通，高压电极与活塞顶面和缸体之间发生放电，位于此区域的气体在电场作用下被电离成活性粒子，随后火花塞点火，内部的活性可燃物迅速燃烧；通过调整电源的输入电流的频率或大小，实现不同工况下放电过程的灵活控制；
供电时采用持续通电，让放电空腔的气体持续电离；或采用在火花塞点火前一段时间供电的方式，根据实际情况改变所加电压和频率，得到尽可能多的活性粒子。
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