CN111287876A - 用于内燃机的燃烧点火装置 - Google Patents

用于内燃机的燃烧点火装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111287876A
CN111287876A CN201910497768.7A CN201910497768A CN111287876A CN 111287876 A CN111287876 A CN 111287876A CN 201910497768 A CN201910497768 A CN 201910497768A CN 111287876 A CN111287876 A CN 111287876A
Authority
CN
China
Prior art keywords
combustion
chamber
ignition device
plasma
prechamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910497768.7A
Other languages
English (en)
Inventor
S·H·琴
C·A·艾狄舍里亚
P·M·纳吉特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GM Global Technology Operations LLC filed Critical GM Global Technology Operations LLC
Publication of CN111287876A publication Critical patent/CN111287876A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/10—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder
    • F02B19/1004—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder details of combustion chamber, e.g. mounting arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P23/00—Other ignition
    • F02P23/04—Other physical ignition means, e.g. using laser rays
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/12—Engines characterised by precombustion chambers with positive ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P3/00—Other installations
    • F02P3/01—Electric spark ignition installations without subsequent energy storage, i.e. energy supplied by an electrical oscillator
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/2406—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/2406—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes
    • H05H1/2418—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes the electrodes being embedded in the dielectric
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/10—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder
    • F02B19/1019—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder with only one pre-combustion chamber
    • F02B19/108—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder with only one pre-combustion chamber with fuel injection at least into pre-combustion chamber, i.e. injector mounted directly in the pre-combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P13/00—Sparking plugs structurally combined with other parts of internal-combustion engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P15/00—Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits
    • F02P15/006—Ignition installations combined with other systems, e.g. fuel injection
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

一种内燃机包括通过形成在气缸体中的气缸孔、气缸盖和活塞的配合而形成的燃烧室。燃烧点火装置设置在燃烧室中且包括限定预燃室的喷嘴、包括设置在预燃室中的尖端部分和设置在喷嘴中的多个孔的阻挡放电等离子体点火器。预燃室经由多个孔与燃烧室流体连通。控制器与发动机和阻挡放电等离子体点火器通信。

Description

用于内燃机的燃烧点火装置
引言
火花点火(SI)发动机将空气/燃料混合物引入每个气缸，该混合物在压缩冲程期间被压缩并由火花塞点燃。SI发动机可以以不同的燃烧模式运行，包括但不限于通过均质SI燃烧模式和分层充气SI燃烧模式。SI发动机可以构造为在预定速度/负载运行条件下以均质充气压缩点火(HCCI)燃烧模式运行，也称为受控自动点火燃烧。HCCI燃烧是分布式的、无焰的、动力学控制的自动点火燃烧过程，其中发动机在稀释的空气/燃料混合物下运行，即贫化学计量的空气/燃料点，具有相对低的峰值燃烧温度，导致低NOx排放。
发明内容
提供设置在内燃机的燃烧室中的燃烧点火装置。燃烧点火装置包括具有限定预燃室的内表面和在预燃室与燃烧室之间建立流体连通的一个或多个孔的预燃室壳体、包括设置在预燃室中的尖端部分的阻挡放电等离子体点火器，以及从预燃室壳体内表面延伸到预燃室中的一个或多个等离子体传播特征件。一个或多个等离子体传播特征件可以包括难熔金属。一个或多个等离子体传播特征件可以是锥形或楔形形状。预燃室壳体可以是铜合金、铝合金或难熔金属。阻挡放电等离子体点火器可以包括电极，该电极包括封装在介电材料中的尖端部分。一个或多个等离子体传播特征件可以被偏置朝向阻挡放电等离子体点火器的尖端部分。一个或多个等离子体传播特征件可以具有达到约150微米的表面粗糙度。一个或多个等离子体传播特征件可以包括多个等离子体传播特征件。一个或多个等离子体传播特征件可以从预燃烧室壳体的内表面向内延伸达到约7毫米。燃烧点火装置可以进一步包括预燃室燃料喷射器和预燃室空气喷射器，预燃室燃料喷射器包括设置在预燃室中的尖端部分，预燃室空气喷射器包括设置在预燃室中的尖端部分。
还提供了一种内燃机，其可以包括：缸膛、气缸盖和活塞，其配合以形成燃烧室；燃料喷射器，其设置为将燃料喷射到燃烧室；以及燃烧点火装置，其设置在燃烧室中。燃烧点火装置可以包括：预燃室壳体，其具有限定预燃室的内表面以及在预燃室与燃烧室之间建立流体连通的一个或多个孔；以及阻挡放电等离子体点火器，其包括设置在预燃室中的尖端部分。一个或多个等离子体传播特征件可以包括难熔金属。一个或多个等离子体传播特征件可以是锥形或楔形形状。预燃室壳体可以是铜合金或铝合金。阻挡放电等离子体点火器可以包括电极，该电极包括封装在介电材料中的尖端部分。一个或多个等离子体传播特征件可以被偏置朝向阻挡放电等离子体点火器的尖端部分。一个或多个等离子体传播特征件可以具有达到约150微米的表面粗糙度。一个或多个等离子体传播特征件可以包括多个等离子体传播特征件。一个或多个等离子体传播特征件可以从预燃烧室壳体的内表面向内延伸达到约7毫米。内燃机可以进一步包括预燃室燃料喷射器和预燃室空气喷射器，预燃室燃料喷射器包括设置在预燃室中的尖端部分，预燃室空气喷射器包括设置在预燃室中的尖端部分。
通过以下对示例性实施例和附图的详细描述，示例性实施例的其他目的、优点和新颖特征件将变得更加显而易见。
附图说明
图1示出根据一个或多个实施例的用于多缸内燃机的单个气缸和相关联的发动机控制器的示意性横截面视图；并且
图2示出根据一个或多个实施例的燃烧点火装置的示意性横截面侧视图。
具体实施方式
如本文所描述和说明的，所公开实施例的部件可布置和设计成各种不同配置。因此，以下详细描述并非旨在限制所要求保护的本公开的范围，而是仅代表其可能的实施例。另外，尽管在以下描述中阐述了许多具体细节以便提供对本文所揭示的实施例的透彻理解，但可在没有这些细节中的一些的情况下实践一些实施例。此外，为了清楚起见，没有详细描述相关领域中的某些技术材料，以避免不必要地模糊本公开。为了方便和清楚起见，可以参考附图使用方向术语。这些方向术语以及类似的方向术语不应被解释为限制本公开的范围。此外，如本文所说明和描述的，本公开可以在缺少本文未具体公开的要素的情况下实施。
现在参考附图，其中这些描绘是为了展示某些示例性实施例的目的而不是为了限制这些实施例的目的，图1展示用于多缸内燃机(发动机)100和相关联的发动机控制器(ECM)60的单个气缸的示意性截面视图。发动机100包括限定多个气缸孔28的发动机气缸体12，气缸孔含有可动活塞14，示出了可动活塞14中的一个。气缸盖18设置在发动机缸体12的标称顶部部分上，且旋转曲轴(未示出)设置在发动机缸体12的标称底部部分处。气缸孔28中的每一个容纳一个可动活塞14。气缸孔28的壁、活塞14的顶部部分和气缸盖18的内部暴露部分限定了设置在其中的可变容积燃烧室16的外边界。每个活塞14机械地联接到连杆，连杆可旋转地联接到曲轴，且活塞14在气缸孔28内以往复运动在上止点(TDC)位置和下止点(BDC)位置之间可滑动地平移，以在每个燃烧循环期间将机械动力传递到曲轴。发动机100优选地在四冲程燃烧循环中运行，该四冲程燃烧循环包括重复执行的进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程，其中这些冲程与活塞14随气缸孔28的平移相关联。发动机100的运行由ECM60控制，ECM60与燃料喷射系统通信以控制燃料喷射器25喷射燃料，并经由线路62与等离子点火控制器50通信以控制燃烧点火装置30的运行，燃烧点火装置30包括部分地设置在气缸内的介电阻挡放电等离子点火器(等离子点火器)31(见图2)。在一个实施例中，等离子体点火器31被构造为无接地介电阻挡放电等离子体点火器，尽管本文描述的概念不限于此。如本文所使用的，术语“无接地”表示在等离子体点火器31附近不存在能够电联接到电接地路径的分立元件或结构。参考图2示出燃烧点火装置30的细节。包括本文描述的等离子体点火器的实施例的燃烧点火装置30优选地用作火花点火模块和火花塞的替代物，并且便于在贫空燃比下运行，包括在HCCI和其它燃烧模式下运行。
气缸盖18包括与燃烧室16流体连通的进气口或流道24，其中设置有用于控制进入燃烧室16的气流的进气阀20。气缸盖18还包括与燃烧室16流体连通的排气口或流道26，其中排气阀22设置在排气口或流道内，用于控制废气流出燃烧室16。图1示出与燃烧室16相关联的单个进气阀20和单个排气阀22，但是应当理解的是，每个燃烧室16可以构造为具有多个进气阀和/或多个排气阀。发动机气流可以通过选择性地调节节流阀(未示出)的位置和相对于活塞位置调节进气阀20和排气阀22的打开和/或关闭来控制。进气可变阀致动系统21布置为控制进气阀20的打开和关闭，且排气可变阀致动系统23布置为控制排气阀22的打开和关闭。进气和排气可变阀致动系统21、23可以包括可变凸轮定相和可选择的多级阀升程，例如，提供两个或更多个阀升程位置的多级凸轮凸角，且利用可旋转地联接到曲轴的一个或多个旋转凸轮轴上的阀弹簧和凸角的推动，或其它合适的机构来实现此类控制。多级阀升程机构的阀位置的变化可以是分立的阶跃变化。
气缸盖18可以布置为提供用于安装燃料喷射器25的结构，其中示出了单个燃料喷射器。每个燃料喷射器25设置为将燃料喷射到燃烧室16的一个中。在一个实施例中，燃料喷射器25布置有燃料燃烧预燃室，该燃料燃烧预燃室设置在燃烧室16的圆柱形横截面的几何中心部分中且与其纵向轴线对齐。燃料喷射器25流体地且可运行地联接到燃料喷射系统，该燃料喷射系统以适于运行发动机100的流量供应加压燃料。燃料喷射器25包括流量控制阀和设置为将燃料喷射到燃烧室16中的燃料燃烧预燃室。燃料可以是合适的成分，诸如但不限于汽油、乙醇、柴油、天然气及其组合。燃料燃烧预燃室可以延伸穿过气缸盖18进入燃烧室16。此外，气缸盖18可以布置有燃料喷射器25和燃料燃烧预燃室，燃料喷射器和燃料燃烧预燃室设置在燃烧室16的圆柱形横截面的几何中心部分中且与其纵向轴线对齐。燃料燃烧预燃室可以布置为与燃烧点火装置30在进气阀20与排气阀22之间成一直线。可替代地，气缸盖18可以布置有燃料燃烧预燃室，该燃料燃烧预燃室设置为与燃烧点火装置30成一直线且垂直于进气阀20与排气阀22之间的直线。可替换地，气缸盖18可以布置为燃料燃烧预燃室设置在侧喷射构型中。可替换地，燃料喷射器25可以布置在进气口燃料喷射构型中，其中燃料燃烧预燃室设置在进气流道24中。本文描述的包括燃料燃烧预燃室和燃烧点火装置30的气缸盖18的布置是说明性的。在本公开的范围内可以采用其它合适的布置。
图2展示燃烧点火装置30的一个实施例的示意性横截面侧视图，其包括具有限定预燃室44的内表面46的预燃室壳体42，且等离子体点火器31包括设置在预燃室44内的尖端部分34。气缸盖18可以布置为提供用于安装燃烧点火装置30的结构，优选地以通孔19的形式。气缸盖18电连接到电接地56。等离子体点火器31可以固定地附接到安装凸台29或其它合适的结构上。安装凸台29优选地插入并附接到气缸盖18中的通孔19，从而使得预燃室44突出到燃烧室16中。电极33的第一端部35可以电连接到等离子体点火控制器50。
预燃室壳体42包括在预燃室44与燃烧室16之间建立流体连通的一个或多个孔43。例如，喷嘴主体可以包含三到十个之间的孔43。在一个实施例中，可以有三个到十个之间的孔43，每个孔具有约320微米的平均直径。孔43可围绕气缸孔28的中心线轴线以大致等间隔的角度设置，例如与气缸孔28的中心线轴线成60度到160度之间的角度。
每个等离子体点火器31包括至少一个电极33，该电极具有突出到预燃室44中的尖端部分34。电极33和尖端部分34可以封装在介电涂层32中。在一个实施例中，介电涂层32可以具有约1mm到约5mm的厚度。介电涂层32在电极33的尖端部分34周围提供介电阻挡层。如此，电极33的尖端部分34由形成电介质涂层32的介电材料完全封装。介电涂层32可以被构造为截头圆锥形状，该截头圆锥形状朝向尖端部分34以变窄的方式逐渐变细，但是本领域技术人员将认识到，其它几何构型也是可行的，且电极33和介电涂层32可以相对于尖端部分34的轮廓以其它方式成形和/或成型。例如，尖端部分34可以成形为例如圆锥形端部、圆柱形端部、斜切圆柱形端部等。其他横截面形状，例如，可以采用椭圆形、矩形、六边形等。可以采用具有类似效果的介电阻挡放电等离子体点火器的其它构型。介电材料可以是能够承受发动机燃烧室中可能发生的温度和压力的合适介电材料。例如，介电材料可以是玻璃、石英或陶瓷介电材料，诸如高纯度氧化铝。
预燃室44由包含在燃烧室16中的燃料、空气和燃烧产物供应。在一个实施例中，燃烧点火装置30还进一步包括预燃室空气喷射器40，该预燃室空气喷射器包括设置在预燃室中的尖端部分41。在一个实施例中，燃烧点火装置30还包括预燃室燃料喷射器38，该预燃室燃料喷射器包括设置在预燃室中的尖端部分39。在一个实施例中，燃烧点火装置30还包括预燃室空气喷射器40和预燃室燃料喷射器38。预燃室燃料喷射器38可以是合适的燃料喷射装置，其能够可控地将燃料输送到预燃室44中，同时承受缸内温度和压力环境。预燃室空气喷射器40可以是合适的空气喷射装置，其能够在承受缸内温度和压力环境的同时将空气输送到预燃室44中。
等离子体点火控制器50利用从电源55(例如直流电源)供应的电能控制等离子体点火器31的运行。等离子体点火控制器50还电连接到电接地路径56，从而形成到气缸盖18的电接地连接。等离子体点火控制器50优选地经由多个电缆52电连接到每个等离子体点火器31，其中示出了单个电缆。等离子体点火控制器50包括控制电路，该控制电路构造为产生高频、高压电脉冲，该高频、高压电脉冲经由电缆52供应到每个等离子体点火器31以产生等离子体放电事件，该等离子体放电事件响应于可能源自ECM60的控制信号点燃燃料-空气汽缸充气。可以设置电流传感器来监测电缆52，以检测在每个等离子体放电事件期间从等离子体点火控制器50供应到等离子体点火器31的电流。电流传感器可以采用与信号处理电路和算法相结合的直接或间接电流感测技术来确定与提供给每个等离子体点火器31的电流的大小相关联的参数。作为非限制性实施例，此类电流感测技术可以包括感应、电阻分流或霍尔效应感测技术。
燃烧点火装置30进一步包括从预燃室壳体42内表面46延伸到预燃室44中的一个或多个等离子体传播特征件45。在每个等离子体放电事件期间，等离子体点火控制器50运行以产生经由电缆52供应到电极33的高频、高压电脉冲。在一个示例中，高频、高压电脉冲可以具有100V的峰值初级电压、10和70kV之间的次级电压、2.5ms的持续时间以及总能量1.0J，其中频率接近一兆赫兹(MHz)。等离子体放电事件产生一个或多个等离子体放电流束，其起源于安装凸台29且朝向尖端部分34传播。等离子体放电流束与气缸充气相互作用并点燃气缸充气，气缸充气在燃烧室16中燃烧以产生机械动力。一个或多个等离子体传播特征件45用于在整个预燃室44中将一个或多个等离子体放电流束传播远离尖端部分34。因此，预燃室内的燃烧是等离子体点火器31的构型、其在燃烧室16中的布置、以及与电功率相关联的运行参数(峰值电压、频率和持续时间)和在每个等离子体放电事件期间的激活定时的具体细节，且优选地被选择为在燃烧室16内实现期望的燃烧特性。多个等离子体放电流束产生大的放电区域，用于在气缸充气中形成有效的火焰，该气缸充气本质上可以是化学计量均质的、贫均质的、富均质的、和/或贫/富分层的和贫控制的自动点火。
如图2中所展示，燃烧点火装置30包含四个等离子体传播特征件45，等离子体传播特征件被示出为将四个相应的等离子体放电流束传播离开等离子体点火器31。可以选择此类等离子体传播特征件45的数量、位置和形状以优化等离子体放电流束在预燃室44内的传播。在一些实施例中，等离子体传播特征件45可以包含圆锥形和/或楔形几何形状等。等离子体传播特征件45可以朝向尖端部分34偏置，以便引导等离子体放电流束的传播远离可能积聚在安装凸台29附近的残余燃料和/或废气。等离子体传播特征件45可以包含粗糙表面、或尖头和/或凹槽以更好地吸引电子。例如，等离子体传播特征件可以包含达到约100μm、达到约125μm、或达到约150μm的表面粗糙度。等离子体传播特征件可以从预燃室壳体42的内表面46向内延伸例如达到约5mm、达到约6mm或达到约7mm。在一些实施例中，等离子体传播特征件可从预燃室壳体42的内表面46向内延伸达到预燃室22的半径的约45％的距离，达到预燃室22的半径的约50％，或达到预燃室22的半径的约55％的距离。
等离子体传播特征件45可以包含导电金属和金属合金，诸如铜合金和铝合金，且可以特别地包含难熔金属，诸如钛、钒、铬、锰、锆、铌、钼、锝、钌、铪、钽、钨、铼、锇和铱。预燃室壳体可以包含金属和金属合金，诸如铜合金和铝合金，且还可以包含难熔金属。
虽然以上描述了示例性实施例，但是这些实施例并不旨在描述权利要求所涵括的所有可能的形式。说明书中使用的词语是描述的词语而不是限制的词语，并且应当理解的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以进行各种改变。如先前所述，各种实施例的特征件可组合以形成本发明的可能未明确描述或示出的另外的实施例。虽然关于一个或多个期望的特性，已将各种实施例描述为提供优点或优于其它实施例或现有技术实施方案，但是本领域的普通技术人员认识到，一个或多个特征件或特性可能会被折中以实现期望的整体系统属性，这取决于特定的应用和实施方式。这些属性可以包括但不限于成本、强度、耐用性、生命周期成本、市场性、外观、包装、尺寸、适用性、重量、可制造性、组装容易性等。因此，相对于一个或多个特征件而言，被描述为比其他实施例或现有技术实现方式更不是期望的实施例并不在本公开的范围之外，并且对于特殊的应用而言可能是期望的。

Claims (10)

1.一种设置在内燃机的燃烧室中的燃烧点火装置，包含：
预燃室壳体，所述预燃室壳体具有限定预燃室的内表面以及在所述预燃室与所述燃烧室之间建立流体连通的一个或多个孔；
阻挡放电等离子体点火器，包括设置在所述预燃室中的尖端部分；以及
一个或多个等离子体传播特征件，从所述预燃室壳体内表面延伸到所述预燃室中。
2.一种内燃机，包含：
缸膛、气缸盖和活塞，配合以形成燃烧室；
燃料喷射器，设置为将燃料喷射到燃烧室；以及
燃烧点火装置，设置在所述燃烧室中且包括：
预燃室壳体，具有限定预燃室的内表面以及在所述预燃室与所述燃烧室之间建立流体连通的一个或多个孔；以及
阻挡放电等离子体点火器，包括设置在所述预燃室中的尖端部分。
3.如上述权利要求中任一项所述的燃烧点火装置或内燃机，其中，所述一个或多个等离子体传播特征件包含难熔金属。
4.如上述权利要求中任一项所述的燃烧点火装置或内燃机，其中，所述一个或多个等离子体传播特征件包含锥形形状或楔形形状。
5.如上述权利要求中任一项所述的燃烧点火装置或内燃机，其中，所述预燃室壳体包含铜合金、铝合金或难熔金属。
6.如上述权利要求中任一项所述的燃烧点火装置或内燃机，其中，所述阻挡放电等离子体点火器包含电极，所述电极包括封装在介电材料中的尖端部分。
7.如上述权利要求中任一项所述的燃烧点火装置或内燃机，其中，所述一个或多个等离子体传播特征件朝向所述阻挡放电等离子体点火器的所述尖端部分偏置。
8.如上述权利要求中任一项所述的燃烧点火装置或内燃机，其中，所述一个或多个等离子体传播特征件包含达到约150微米的表面粗糙度。
9.如上述权利要求中任一项所述的燃烧点火装置或内燃机，其中，所述一个或多个等离子体传播特征件包括多个等离子体传播特征件。
10.如上述权利要求中任一项所述的燃烧点火装置或内燃机，其中，所述一个或多个等离子体传播特征件从所述预燃室壳体的所述内表面向内延伸达到约7毫米。
CN201910497768.7A 2018-12-10 2019-06-10 用于内燃机的燃烧点火装置 Pending CN111287876A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/214408 2018-12-10
US16/214,408 US20200182217A1 (en) 2018-12-10 2018-12-10 Combustion ignition devices for an internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111287876A true CN111287876A (zh) 2020-06-16

Family

ID=70776502

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910497768.7A Pending CN111287876A (zh) 2018-12-10 2019-06-10 用于内燃机的燃烧点火装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20200182217A1 (zh)
CN (1) CN111287876A (zh)
DE (1) DE102019115462A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112096554A (zh) * 2020-08-19 2020-12-18 清华大学 一种发动机低温等离子体点火方法及系统
CN113006927A (zh) * 2021-03-18 2021-06-22 吉林大学 一种稀燃发动机热射流机构及其燃烧系统

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11408329B2 (en) * 2019-12-19 2022-08-09 Board Of Trustees Of Michigan State University Engine turbulent jet ignition system
EP4160001A1 (de) * 2021-09-29 2023-04-05 MWI Micro Wave Ignition AG Mikrowellen-vorkammerzündung für einen verbrennungsmotor
JP2024050166A (ja) * 2022-09-29 2024-04-10 株式会社Subaru エンジン

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080173270A1 (en) * 2005-09-01 2008-07-24 Perriquest Defense Research Enterprises Llc Fuel injection device including plasma-inducing electrode arrays
US20160305393A1 (en) * 2014-02-26 2016-10-20 GM Global Technology Operations LLC Plasma ignition device
CN106194395A (zh) * 2014-09-25 2016-12-07 马勒动力总成有限公司 火花点火发动机的湍流射流点火预燃室燃烧系统
CN108071546A (zh) * 2016-11-14 2018-05-25 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于内燃机的燃烧点火装置
CN108291476A (zh) * 2015-10-06 2018-07-17 伍德沃德有限公司 无源预燃室直接喷射燃烧

Family Cites Families (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3149620A (en) * 1963-02-18 1964-09-22 Gen Motors Corp Corona ignition device
JPS5142245B2 (zh) * 1974-07-08 1976-11-15
AU508702B2 (en) * 1975-10-23 1980-03-27 Tokai Trw & Co., Ltd Ignition method for internal combustion engine
JPS5343143A (en) * 1976-09-30 1978-04-19 Tokai Trw & Co Ignition plug
JPS57113968A (en) * 1981-01-07 1982-07-15 Hitachi Ltd Microwave plasma ignition type engine
JP2747476B2 (ja) * 1989-06-26 1998-05-06 正士 神藤 マイクロ波コロナ放電式内燃機関点火装置
US7469662B2 (en) * 1999-03-23 2008-12-30 Thomas Engine Company, Llc Homogeneous charge compression ignition engine with combustion phasing
US6883507B2 (en) * 2003-01-06 2005-04-26 Etatech, Inc. System and method for generating and sustaining a corona electric discharge for igniting a combustible gaseous mixture
FR2886689B1 (fr) * 2005-06-02 2010-12-17 Peugeot Citroen Automobiles Sa Systeme et procede d'allumage d'un moteur a combustion interne et moteur a combustion interne
US20090114178A1 (en) * 2005-09-01 2009-05-07 Perriquest Defense Research Enterprises Llc Fuel injection device including plasma-inducing electrode arrays
US7625531B1 (en) * 2005-09-01 2009-12-01 Los Alamos National Security, Llc Fuel injector utilizing non-thermal plasma activation
US7182076B1 (en) * 2005-12-20 2007-02-27 Minker Gary A Spark-based igniting system for internal combustion engines
JP2009036068A (ja) * 2007-08-01 2009-02-19 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の燃焼制御装置
JP4924275B2 (ja) * 2007-08-02 2012-04-25 日産自動車株式会社 非平衡プラズマ放電式の点火装置
JP2009036123A (ja) * 2007-08-02 2009-02-19 Nissan Motor Co Ltd 非平衡プラズマ放電式エンジン
CN101855444A (zh) * 2007-11-16 2010-10-06 日产自动车株式会社 内燃发动机
JP5228450B2 (ja) * 2007-11-16 2013-07-03 日産自動車株式会社 内燃機関の運転制御装置及び運転制御方法
JP5119879B2 (ja) * 2007-11-16 2013-01-16 日産自動車株式会社 内燃機関の非平衡プラズマ放電制御装置及び非平衡プラズマ放電制御方法
US8887683B2 (en) * 2008-01-31 2014-11-18 Plasma Igniter LLC Compact electromagnetic plasma ignition device
US8783220B2 (en) * 2008-01-31 2014-07-22 West Virginia University Quarter wave coaxial cavity igniter for combustion engines
AT507156B1 (de) * 2008-07-22 2011-12-15 Ge Jenbacher Gmbh & Co Ohg Vorrichtung zur zündung eines treibstoff/luftgemischs
JP5439484B2 (ja) * 2008-07-23 2014-03-12 ボーグワーナー インコーポレーテッド 可燃性混合物の点火
US20100133976A1 (en) * 2008-11-30 2010-06-03 Max Siegel Maxx fire spark plug
AT508475B1 (de) * 2009-03-26 2012-12-15 Inocon Technologie Gmbh Kolbenmotor mit plasmainjektionsantrieb
US8567369B2 (en) * 2010-11-11 2013-10-29 Cameron International Corporation Spark ignited radical injection system
WO2012097290A1 (en) * 2011-01-13 2012-07-19 Federal-Mogul Ignition Company Corona igniter having controlled location of corona formation
JP5691662B2 (ja) * 2011-03-07 2015-04-01 株式会社デンソー 非熱平衡プラズマ点火装置
JP5901459B2 (ja) * 2012-07-25 2016-04-13 株式会社デンソー 点火装置
US9169814B2 (en) * 2012-11-02 2015-10-27 Mcalister Technologies, Llc Systems, methods, and devices with enhanced lorentz thrust
US9169821B2 (en) * 2012-11-02 2015-10-27 Mcalister Technologies, Llc Fuel injection systems with enhanced corona burst
US8746197B2 (en) * 2012-11-02 2014-06-10 Mcalister Technologies, Llc Fuel injection systems with enhanced corona burst
DE102012021778B4 (de) * 2012-11-06 2016-03-10 Mtu Friedrichshafen Gmbh Gemischaufgeladener Gasmotor und Verfahren zur Kompensation von Liefergradabweichungen in einem gemischaufgeladenen Gasmotor
JP5934635B2 (ja) * 2012-11-29 2016-06-15 株式会社日本自動車部品総合研究所 点火装置
JP5858903B2 (ja) * 2012-12-20 2016-02-10 株式会社日本自動車部品総合研究所 点火装置
US9377002B2 (en) * 2013-02-20 2016-06-28 University Of Southern California Electrodes for multi-point ignition using single or multiple transient plasma discharges
JP6069062B2 (ja) * 2013-03-22 2017-01-25 川崎重工業株式会社 副室式ガスエンジンの燃料供給制御装置
DE102014111897B4 (de) * 2013-10-31 2020-06-25 Borgwarner Ludwigsburg Gmbh Zündeinrichtung zum Zünden von Brennstoff-Luft-Gemischen in einer Brennkammer eines Verbrennungsmotors durch eine Korona-Entladung
JPWO2016027897A1 (ja) * 2014-08-22 2017-07-06 イマジニアリング株式会社 点火装置一体型インジェクタ、内燃機関、ガスバーナー、及び点火装置
WO2016075361A1 (en) * 2014-11-12 2016-05-19 Wärtsilä Finland Oy Lean-burn internal combustion gas engine provided with a dielectric barrier discharge plasma ignition device within a combustion prechamber
EP3234348A1 (en) * 2014-11-12 2017-10-25 Wärtsilä Finland Oy An ignition assembly and a method of igniting a combustible fuel mixture in a combustion chamber of an internal combustion piston engine
WO2016075358A1 (en) * 2014-11-12 2016-05-19 Wärtsilä Finland Oy A prechamber assembly adaptable in a cylinder head of an internal combustion engine and a cylinder head
US9775227B2 (en) * 2014-12-01 2017-09-26 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Non-thermal equilibrium plasma ignition plug and non-thermal equilibrium plasma ignition device
DE102015220539B4 (de) * 2015-10-21 2017-06-01 Mtu Friedrichshafen Gmbh Vorkammer für eine Brennkraftmaschine, Brennkraftmaschine mit einer solchen Vorkammer und Verfahren zum Auslegen und/oder Herstellen einer solchen Vorkammer
WO2017093598A1 (en) * 2015-12-04 2017-06-08 Wärtsilä Finland Oy A microwave plasma ignition assembly
WO2017110209A1 (ja) * 2015-12-24 2017-06-29 三菱電機株式会社 点火プラグ及びこれを備えた点火システム
US10605222B2 (en) * 2016-03-31 2020-03-31 GM Global Technology Operations LLC Internal combustion engine and method of igniting a fuel

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080173270A1 (en) * 2005-09-01 2008-07-24 Perriquest Defense Research Enterprises Llc Fuel injection device including plasma-inducing electrode arrays
US20160305393A1 (en) * 2014-02-26 2016-10-20 GM Global Technology Operations LLC Plasma ignition device
CN106194395A (zh) * 2014-09-25 2016-12-07 马勒动力总成有限公司 火花点火发动机的湍流射流点火预燃室燃烧系统
CN108291476A (zh) * 2015-10-06 2018-07-17 伍德沃德有限公司 无源预燃室直接喷射燃烧
CN108071546A (zh) * 2016-11-14 2018-05-25 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于内燃机的燃烧点火装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112096554A (zh) * 2020-08-19 2020-12-18 清华大学 一种发动机低温等离子体点火方法及系统
CN113006927A (zh) * 2021-03-18 2021-06-22 吉林大学 一种稀燃发动机热射流机构及其燃烧系统
CN113006927B (zh) * 2021-03-18 2021-12-21 吉林大学 一种稀燃发动机热射流机构及其燃烧系统

Also Published As

Publication number Publication date
DE102019115462A1 (de) 2020-06-10
US20200182217A1 (en) 2020-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111287876A (zh) 用于内燃机的燃烧点火装置
CN108071546B (zh) 用于内燃机的燃烧点火装置
US10605222B2 (en) Internal combustion engine and method of igniting a fuel
US7610900B2 (en) Method and apparatus for operating a spark-ignited direct fuel injection engine
US9638146B2 (en) Gasoline direct-injection engine
CN111164285B (zh) 用于机动车的内燃机
US9951743B2 (en) Plasma ignition device
US6595182B2 (en) Direct fuel injection and ignition system for internal combustion engines
US20190353088A1 (en) Variable volume pre-chamber for a combustion engine
WO2004107518A1 (en) Ignition plugs for internal combustion engine
KR20020019566A (ko) 연료 분사 시스템
CN111206983B (zh) 带副室内燃机
US9874173B2 (en) Control device for direct injection gasoline engine
JP2010037949A (ja) 内燃機関用バリア放電装置
CN111219241B (zh) 带副室内燃机
US20160160742A1 (en) Engine system having enriched pre-chamber spark plug
ITRM980076A1 (it) Motore a combustione interna a ciclo otto
US6659070B2 (en) Fuel injection system
US20150377205A1 (en) Internal combustion engine and vehicle
US10309338B2 (en) Fuel injection control device for direct-injection engine
US20220220921A1 (en) Passive prechamber lean burn combustion system
US9810192B1 (en) Method and apparatus for controlling operation of an internal combustion engine
US4960089A (en) Combustion system
JP2004519606A (ja) 燃料噴射システム
GB2441621A (en) An internal combustion engine incorporating a poppet valve with integrated electrode to overcome the need for spark plugs

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20200616