CN111326955A - 用于提高汽油机的燃烧速度的火花塞 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于提高汽油机的燃烧速度的火花塞，其中，点燃内燃机的燃烧室中的燃料和空气的混合物的火花塞的本体的一端，和气缸盖的安装火花塞的端部位于对角线上，以向下引导滚流，并使在火花塞处产生的火焰朝向湍流能量高的燃烧室的中心部扩展，使得初始燃烧速度和主燃烧速度均较高。

Description

用于提高汽油机的燃烧速度的火花塞

技术领域

本发明涉及一种用于提高汽油机的燃烧速度的火花塞，更具体涉及以下这种用于提高汽油机的燃烧速度的火花塞，其中，实施初始燃烧的火花塞的电极位于流速高的位置，并且改变火花塞的本体的形状和安装单元(气缸盖)的形状，以向下引导流动，以使得在火花塞处产生的火焰朝向湍流能量较高的燃烧室的中心部扩展，从而使初始燃烧速度和主燃烧速度均较高。

背景技术

通常，火花塞作为车辆内燃机的点火装置已广为人知，其具有沿轴向彼此面对并限定火花放电间隙的中心电极和接地电极，其。火花塞在火花放电间隙产生火花放电，并且火花放电点燃内燃机的燃烧室中的气态混合物。

在燃烧室中形成诸如涡流或滚流(tumble flow)等流体的流动(即，气态混合物的流动)，由于即使在火花放电间隙中，流体也能够适当地流动，因此能够确保点火性能。

顺便提及，根据火花塞安装在内燃机中的状态，安装到壳体的顶端部的接地电极的一部分，有时基于流动方向设置在火花放电间隙的上游侧。在这种情况下，燃烧室内的气流被接地电极阻挡，因而，存在气流会在火花放电间隙附近停滞的问题。因此，存在火花塞的点火性能劣化的问题。换言之，根据火花塞安装在内燃机中的状态，可能会发生火花塞的点火性能不均的问题。近年来，经常使用利用稀燃模式的内燃机。然而，在目前的内燃机中，存在基于火花塞的安装状态，燃烧稳定性会劣化的问题。

在普通的汽油机中，随着燃烧速度的提高，发动机效率也提高(燃料经济性提高)。当在火花塞处产生火焰，然后火焰点扩展时，随着在产生火焰的位置处的流速提高，初始燃烧速度变得更高。当流速提高从而产生湍流时(主燃烧)，随着湍流能量的增加，燃烧速度变得更高。

然而，流速高的位置与湍流能量高的位置处于权衡关系，因此，存在难以在初始燃烧速度和主燃烧速度均较高的条件下实施燃烧的问题。

换言之，如图1A所示，流速在燃烧室的中心部较低，而在燃烧室的外周处较高。相反，如图1B所示，由于存在流速偏差(dV/dt)，湍流能量在燃烧室的中心部较高，而在燃烧室的外周较低。

在这种情况下，由于流速低且不稳定，因此在燃烧室的中心部随时间变化的流速偏差较大，而由于流速高且稳定，因此在燃烧室的外周随时间变化的流速偏差较小。

换言之，如图2所示，火花塞1位于初始燃烧速度和主燃烧速度均适中的位置，其中初始燃烧速度在流速高的位置处较高，而主燃烧速度在湍流能量较高的位置处较高，因此，存在难以在初始燃烧速度和主燃烧速度均处于最高的条件下实施燃烧的问题。

在本发明背景技术部分中公开的信息仅用于加强对本发明整体背景的理解，而不应视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员已知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面旨在提供一种用于提高汽油机的燃烧速度的火花塞，其中将实施初始燃烧的火花塞的电极定位在流速高的位置，并改变火花塞的本体形状和安装火花塞的气缸盖的形状，以向下引导气流，以使在火花塞处产生的火焰朝向湍流能量高的燃烧室的中心部扩展，使得初始燃烧速度和主燃烧速度均较高。

本发明的各个方面旨在提供一种用于提高汽油机的燃烧速度的火花塞，其中，点燃内燃机的燃烧室21中的燃料和空气的混合物的火花塞1的电极位于流速高的位置，并且火花塞的本体10的一端和气缸盖 20的安装火花塞的端部位于对角线上，以向下引导滚流，并使在火花塞1处产生的火焰朝向湍流能量高的燃烧室的中心部扩展，使得初始燃烧速度和主燃烧速度均较高。

火花塞的本体包括斜面，该斜面围绕火花塞的本体的整个圆周，形成在火花塞的本体的端部。

火花塞的本体包括斜面，该斜面仅形成在火花塞的本体的端部的一侧。

形成在火花塞的本体的端部的斜面，仅沿进气方向形成。

火花塞的本体包括斜面，该斜面形成在火花塞的本体的端部，并且从气缸盖的表面突出地形成。

火花塞的本体包括形成在火花塞的本体上的斜面，并且气缸盖的燃烧室具有曲线槽，该曲线槽形成于在火花塞的本体上形成的斜面的延长线上。

根据如上所述配置的本发明的示例性实施方式，实施初始燃烧的火花塞的电极位于流速高的位置处，并改变火花塞的本体的形状和气缸盖的形状以向下引导气流，以使在火花塞处产生的火焰朝向湍流能量高的燃烧室的中心部扩展，使得初始燃烧速度和主燃烧速度均较高，从而提高发动机效率。

本发明的方法和装置具有其它特征和优点，这些特征和优点通过结合在本文中的附图和以下具体实施例中将会显而易见或在其中得以更详细地阐明，附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

图1A和图1B示出由滚流产生的流速和湍流能量的视图，其中图 1A示出在燃烧室的中心部流速较低，而在燃烧室的外周流速较高，图 1B示出由于存在流速偏差(dV/dt)，湍流能量在燃烧室的中心部较高，而在燃烧室的外周较低；

图2是示例性地示出现有技术中的火花塞布置在燃烧室中的状态的剖视图；

图3A和图3B是示出根据本发明的示例性实施方式的用于增加汽油机的燃烧速度的火花塞的示例性实施方式的视图，其中，图3A示例性地示出布置火花塞的状态，图3B示例性地示出火花塞；

图3C是示出滚流比与湍流能量之间关系的图表；

图3D是示出流动速度与燃烧时间之间关系的图表；

图3E是示出湍流能量与燃烧时间之间关系的图表；

图4A、图4B和图4C是示出根据本发明的示例性实施方式的用于提高汽油机的燃烧速度的火花塞的另一示例性实施方式的视图，其中，图4A是示例性地示出布置火花塞的状态的剖视图，图4B是示例性地示出火花塞的视图，而图4C是示例性地示出形成在火花塞的本体上的斜面沿进气方向设置的状态的视图；

图5是示例性地示出其中布置有根据本发明示例性实施方式的用于提高汽油机的燃烧速度的火花塞和燃烧室的状态的视图；

图6是示例性地示出其中布置有根据本发明的另一示例性实施方式的用于提高汽油机的燃烧速度的火花塞和燃烧室的状态的视图。

应当理解的是，附图不一定按比例绘制，而是呈现出说明本发明的基本原理的各种特征的有所简化的表示。如本文所公开的包括例如具体尺寸、方向、位置和形状的本发明的具体设计特征，将部分地由特定预期的应用和使用环境来确定。

在附图中，贯穿附图的多幅图形中，附图标记表示本发明的相同或等效的部件。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的各种实施例，其示例在附图中示出并在以下予以说明。虽然将结合本发明的示例性实施例说明本发明，但是应当理解的是，本说明并非旨在将本发明限制于这些示例性实施例。相反地，本发明旨在不仅涵盖本发明的这些示例性实施例，而且涵盖可包括在由所附权利要求所限定的本发明的思想和范围内的各种替代形式、修改、等同物和其他实施例。

为了清楚地描述本发明，将省略与描述无关的部分，并且在整个说明书中，将使用相同的附图标记表示相同或相似的组成元件。

此外，说明书和权利要求书中使用的术语或词语可以不被解释为限于一般含义或词典含义，而是可以基于发明人可通过最佳方式适当地定义术语的概念来描述他或她自己的发明的原理来解释为符合本发明的技术精神的含义和概念。

在下文中，将参照附图详细描述本发明的示例性实施方式。

图3A和图3B是示出根据本发明的示例性实施方式的用于提高汽油机的燃烧速度的火花塞的示例性实施方式的视图，其中，图3A是示例性地示出布置有火花塞的状态的视图，而图3B是示例性地示出火花塞的视图。

根据本发明的示例性实施方式，如图3A所示，点燃内燃机的燃烧室21中的燃料和空气的混合物的火花塞1的电极位于流速高的位置，并且火花塞的本体10的一端和气缸盖20的布置火花塞的端部位于对角线上，以向下引导滚流，并使在火花塞1处产生的火焰朝向湍流能量高的燃烧室的中心部扩展，使得初始燃烧速度和主燃烧速度两者都高。

换言之，如图3B所示，形成在火花塞的本体10的一端的斜面11 围绕本体10的整个圆周形成，从而能够沿图3A中箭头所示的方向主动地引导滚流，进而促进燃烧。

下面将参照图3C-3E描述燃烧速度与滚流之间的关系。

如图3C所示，基于点火时的湍流能量相对于滚流比的趋势，可以看出在压缩冲程的后期形成了强劲的湍流，促进燃烧。

换言之，随着滚流比的增加，点火时的湍流能量增加。

如图3D所示，可以看出，燃烧速度因初始点火时的强劲气流而增大时，流速增大，并且燃烧速度增大，使得燃烧时间减少。

如图3E所示，可以看出，由于燃烧速度随着湍流能量的增大而增大，因此湍流能量使燃烧时间减少。

如图3A所示，为了满足图3C-3E所示的条件，根据本发明示例性实施方式的火花塞1的电极位于流速高的位置，使得初始燃烧速度增大，火焰被引向湍流能量高的燃烧室的中心部，因此，可提高主燃烧速度。

在当前情况下，形成在火花塞的本体10上的斜面11的延长线，可以指向内部电极中心P1和外部电极中心P2之间的部分。

图4A、图4B和图4C是示出根据本发明一个示例性实施方式的用于提高汽油机的燃烧速度的火花塞的另一示例性实施例的视图，其中，图4A是示例性地示出布置火花塞的状态的剖视图，图4B是示例性地示出火花塞的视图，图4C是示例性地示出形成在火花塞的本体上的斜面沿火花塞的进气方向设置的状态的视图。

根据本发明的该示例性实施方式的基本配置与上述的本发明示例性实施方式的基本配置相同。

然而，如图4C所示，形成在火花塞的本体10的一端处的斜面11a 仅沿进气方向形成，以在初始燃烧速度和主燃烧速度都最高的条件下实施燃烧。

图5是示例性地示出其中布置有根据本发明示例性实施方式的用于提高汽油机的燃烧速度的火花塞和燃烧室的状态的视图。气缸盖20 的燃烧室21具有形成在火花塞的本体10的斜面11a的延长线上的曲线槽21a，从而能够更主动地引导气流。

图6是示例性地示出其中布置有根据本发明另一示例性实施例的用于提高汽油机的燃烧速度的火花塞和燃烧室的状态的视图。凹状曲线槽21a，其沿着与安装在气缸盖20的燃烧室21中的火花塞的本体 10同心的圆而形成，使得在火花塞1处产生的火焰朝向湍流能量高的燃烧室的中心部扩展，因此初始燃烧速度和主燃烧速度两者都高。

例如，因为流动主要形成在从进气部到排气部的方向上，因此形成曲线槽21a以更主动地引导气流。

为了在所附权利要求中方便说明和准确定义，使用术语“上部”、“下部”、“内部”、“外部”、“上”、“下”、“上部的”、“下部的”、“向上”、“向下”、“前”、“后”、“后方”、“内部”、“外部”、“向内”、“向外”、“内部的”、“外部的”、“内侧”、“外侧”、“向前”和“向后”等，参照示例性实施例的特征在附图中所示的位置来描述这些特征。还应该理解，术语“连接”或其派生词既指直接连接又指间接连接。

上面已经出于说明和描述的目的，给出了本发明的特定示例性实施方式的前述说明。该说明并非旨在穷举或将本发明限制于所公开的确切形式，并且鉴于上述教导，显然还可以存在多种修改和变形。选择和说明示例性实施例是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够实施和利用本发明的各种示例性实施例及其各种替代形式和变型。旨在由所附权利要求及其等效形式来限定本发明的范围。

Claims (6)

1.一种用于提高汽油机的燃烧速度的火花塞，其中，点燃内燃机的燃烧室中的燃料和空气的混合物的火花塞的本体的一端，和气缸盖的安装所述火花塞的端部位于对角线上，以向下引导滚流，并使在所述火花塞处产生的火焰朝向湍流能量高的所述燃烧室的中心部扩展，使得初始燃烧速度和主燃烧速度均较高。

2.如权利要求1所述的火花塞，

其中，所述火花塞的本体包括斜面，所述斜面围绕所述火花塞的本体的整个圆周，形成在所述火花塞的本体的端部。

3.如权利要求1所述的火花塞，

其中，所述火花塞的本体包括斜面，所述斜面仅形成在所述火花塞的本体的端部的一侧。

4.如权利要求3所述的火花塞，

其中，形成在所述火花塞的本体的端部的斜面，仅沿进气方向形成。

5.如权利要求1所述的火花塞，

其中，所述火花塞的本体包括斜面，所述斜面形成在所述火花塞的本体的端部，并且从所述气缸盖的表面突出地形成。

6.如权利要求1所述的火花塞，

其中，所述火花塞的本体包括形成在所述火花塞的本体上的斜面，并且

其中，所述气缸盖的燃烧室具有曲线槽，所述曲线槽形成于在所述火花塞的本体上形成的斜面的延长线上。

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