CN1352728A - 内燃机燃料混合物的点火装置 - Google Patents
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Abstract
一种填充以压电陶瓷声波导的内燃机点火塞。其结果是,在燃料混合物点火时产生的即时功率增加了。
Description
发明领域
本发明涉及发动机结构的领域，并且更加具体地涉及内燃机(ICE)的点火系统。
发明背景
公知有内燃机燃料混合物点火装置(苏联发明证书号1464272，及Ross Tveg，汽车点火系统，莫斯科，“Za rulyom”出版社，1998，39)，包括一个含有金属体和在内部有一个中心电极陶瓷绝缘体的点火塞。
公知的点火塞(火花塞)的问题是由于点火脉冲的前沿波形下降造成的较低的即时功率。
为了提高此较低的即时功率，有一种内燃机燃料混合物点火装置(俄罗斯联邦专利申请号9610357/06，申请日期是96年6月22日)，含有一个由钢制体和陶瓷绝缘体组成的点火塞，在陶瓷绝缘体中有一个被覆有压电陶瓷层的中心电极。由于在压电陶瓷中形成声波，在中心电极上的压电陶瓷层使之可以在一定程度上增加点火脉冲前沿的陡度；然而，由于在整个表面上压电陶瓷和中心电极之间的电气和机械接触，即时功率的增加微乎其微。
发明内容
提高在燃料混合物点火时产生的ICE点火塞的即时功率仍然是迫切的问题。
在本发明中此问题由于这样的事实而解决：在内燃机中燃料混合物的点火装置，包括一个具有一个金属体和一个有一个中心电极的陶瓷绝缘体的点火塞，设有一个有三个电极的压电陶瓷声波导，其中一个电机与电源连接，第二个电极连接点火塞本体或者连接发动机，而第三个电极连接点火塞的中心电极。
压电陶瓷声波导可以为压电电压变换器或者压电电流变换器的形式，或者是并联接线的压电电压变换器和压电电流变换器的形式。
建议点火塞的中心电极的电容量大小相对于其本体大小均匀地减少，而有效阻抗的大小向排气间隙均匀地增加。
从结构的角度上，建议在点火塞的陶瓷绝缘体中有一个空腔，并且所述的压电陶瓷声波导置于此空腔中。
附图简述
图1根据本发明制造的点火塞的结构；
图2示出一个常规的火花塞和一个本发明所述的火花塞的即时输出功率的图表；
图3示出一个压电电压变换器；以及
图4示出一个压电电流变换器。
发明实施例
所述装置制造和工作如下。
压电陶瓷声波导(5)(图1)由一个电极(6)连接到电源(未示)，由一个第二电极(7)连接到点火塞本体(2)或者连接到发动机，并且由一个第三电极(4)连接到位于点火塞的陶瓷绝缘体(1)的内部的中心电极(3)。
当脉冲信号施加到压电陶瓷声波导(5)的电极(6)(图1)以由电源对燃料混合物点火时，由于在压电陶瓷声波导中的输入信号的谐波成分的传播速率差，形成振动波形，其结果是经声波导(5)的第三电极(4)向中心电极(3)传输的即时能量和在燃烧室中放出的即时能量与该脉冲波形的陡度改变成比例地增加。
如示出常规装置的即时输出功率(曲线1)和使用本发明所述的压电陶瓷声波导的即时输出功率(曲线2)的图表的图2所示，随着使用压电陶瓷声波导点火脉冲波形的陡度增加，并且因此即时功率上升。
压电陶瓷声波导(5)可以在压电陶瓷板(8)的基础上用压电电压变换器的形式制造(图3)，在压电陶瓷板(8)上安装第一(9)、第二(10)和第三(11)电极。在此情况下，当脉冲的点火信号施加在第一电极(9)上时，在压电电压变换器的第三电极上形成相对于第二电极加强了的电压，并且点火信号的波形的陡度上升。
压电陶瓷声波导(5)还可以在压电陶瓷板(12)的基础上用压电电流变换器的形式制造(图4)，在压电陶瓷板(12)上安装第一(13)、第二(14)和第三(15)电极。在此情况下，当向第一电极(13)施加点火信号时，在压电电流变换器的第三电极(15)形成相对于第二电极增加了的电流，并且点火信号的波形陡度还是增加。
在以并联接线的压电电压和电流变换器的形式制造压电陶瓷管路的情况下也具有上述的效果。
点火塞的中心电极(3)相对于其本体(2)的电容量大小可以向着排气间隙均匀地下降，并且有效阻抗的大小可以均匀地上升。在此情况下，由于沿点火塞在电容量和有效阻抗上特别产生的改变的结果，在中心电极(3)和本体(2)之间形成一段不均匀的同轴线。由于在此不均匀的同轴线中的干涉作用的结果，经点火塞的中心电极(3)传播的脉冲波形陡度增加，其结果，在燃烧室中(在排气间隙中)放出的即时能量增加。
中心电极(3)相对于本体(2)的电容量和有效阻抗改变的物理实现，例如可以通过沿点火塞的中线逐渐地改变点火塞的陶瓷绝缘体(1)的界电常数及损耗阻抗得到，或者通过改变陶瓷绝缘体的形状得到。例1
含有标准压电陶瓷PZT-11的压电电压变换器的点火塞，尺寸是11.5×5×2毫米。在此例中，内燃机中的即时功率增加18％。例2
含有标准压电陶瓷PZT-11的压电电流变换器的点火塞，尺寸是11×5×4毫米。在此例中，内燃机中的即时功率增加19％。
Claims (6)
1.一种内燃机燃料混合物的点火装置，含有一个点火塞，点火塞有一个金属体和一个陶瓷绝缘体，在陶瓷绝缘体中有一个中心电极，其特征在于，所述的点火塞有一个具有三个电极的压电陶瓷声波导，其中一个电极连接到电源，第二个电极连接到点火塞的本体或者连接到发动机，而第三个电极连接到点火塞的中心电极。
2.权利要求1所述的装置，其特征在于，压电陶瓷声波导是压电电压变换器的形式。
3.权利要求1所述的装置，其特征在于，压电陶瓷声波导是压电电流变换器的形式。
4.权利要求1所述的装置，其特征在于，压电陶瓷声波导是并联接线的压电电压和电流变换器的形式。
5.权利要求1至4中任何一项所述的装置，其特征在于，点火塞的中心电极有一个其大小相对于本体的电容量向排气间隙均匀地减少的电容量，以及中心电极有一个其大小向排气间隙均匀地增加的有效阻抗。
6.权利要求1至5中任何一项所述的装置，其特征在于，点火塞的陶瓷绝缘体中形成有空腔，以及压电陶瓷声波导位于此空腔中。
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