CN1834448A - 内燃机中的火花塞系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种火花塞系统，包括中央火花塞和多个外围火花塞，火花塞从缸盖内表面延伸到内燃机的屋脊型燃烧室的内部，并大致设置在所述屋脊的脊线上。中央火花塞从缸盖内表面凸出到燃烧室内的量不同于外围火花塞从缸盖内表面凸出到燃烧室内的量，由此中央火花塞的火焰传播到达外围火花塞的火焰传播的时间得以延迟。

Description

内燃机中的火花塞系统
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的火花塞系统，该内燃机在其每个气缸内实现多点点火。
背景技术
日本未审公开的申请H8-4641号中公开的多点点火内燃机通过将周围点火塞或火花塞布置在气流小的位置处使得每个火花塞的火花不会被轻易熄灭，由此改善点火率，来实现燃烧稳定性。
然而，上述已知的发动机对减少发动机排气中的排放(尤其是碳氢化合物)作用很小。
发明内容
本系统提供了一种内燃机中的火花塞的布置方式，这种火花塞布置方式显著减小在排气中的排放，如碳氢化合物。
更具体地说，本发明的火花塞系统包括中央火花塞和多个外围火花塞。火花塞从缸盖的内表面延伸到内燃机的屋脊型燃烧室内，并大致设置在屋脊的脊线上。中央火花塞从缸盖的内表面凸出到燃烧室内的量不同于每个外围火花塞从缸盖的内表面凸出到燃烧室内的量。
通过这种结构，中央火花塞的火焰传播到达周边火花塞的火焰传播的时间被延迟。
附图说明
本系统的其他特征和优点将从随后结合附图给出的描述中变得清楚，图中：
图1A是在多点点火内燃机中的本发明的火花塞系统的第一实施例的示意性平面图；
图1B是沿着图1A的线1B-1B取得的第一实施例的正面的示意性横截面图；
图2A是在多点点火内燃机中的本发明的火花塞系统的第二实施例的示意性平面图；
图2B是沿着图2A的线2B-2B取得的第二实施例的正面的示意性横截面图；
图3A是在多点点火内燃机中的本发明的火花塞系统的第三实施例的示意性平面图；
图3B是沿着图3A的线3B-3B取得的第三实施例的正面的示意性横截面图；
图4A是在多点点火内燃机中的本发明的火花塞系统的第四实施例的示意性平面图；
图4B是沿着图4A的线4B-4B取得的第四实施例的正面的示意性横截面图；以及
图4C是沿着图4C的线4C-4C取得的第四实施例的正面的示意性横截面图。
具体实施方式
参照图1A和1B，在内燃机1中，燃烧室13由缸体内设置的缸径11、缸盖12和活塞14形成。该燃烧室13是屋脊型的。进气气门15设置在屋脊的脊线12a的一侧上，而排气气门16设置在另一侧上。中央火花塞31和外围火花塞32沿着脊线12a设置。
中央火花塞31设置在缸盖12的大致中心处。中央火花塞31从缸盖12的内表面凸出，使得它的电极31a靠近活塞14。
外围火花塞32设置成靠近屋脊的脊线12a，并且靠近燃烧室13的周边。外围火花塞的电极32a的凸出量被调节成比中央火花塞31a更靠近缸盖12的内表面。
中央火花塞31和外围火花塞32的位置如下确定。中央火花塞31从电极31a产生火花，以传播火焰。这种传播如虚线圆圈31b所示。外围火花塞32也从电极32a产生火花，以传播火焰。这种传播如虚线圆弧32b所示。当中央火花塞31和外围火花塞32被相当的点火能量激发时，火焰传播圆圈31a和圆弧32b的半径基本相等。中央火花塞31和外围火花塞32的竖直位置设置成使得火焰传播圆圈31a和圆弧32b的重叠尽可能延迟(换句话说，每个火焰传播之间的干扰尽可能延迟)。各位置的细节通过初步试验等来确定。
在第一实施例中，由于中央火花塞31和外围火花塞32基本上沿着屋脊的脊线12a设置，中央火花塞31从缸盖12的内表面的凸出量大于外围火花塞的，当中央火花塞31和外围火花塞32同时被点火时，它们的火焰传播不会轻易彼此重叠，并且以稳定的方式扩展。这实现了稳定的燃烧，使得排放可以明显降低，由此改善燃料消耗。
对于本点火系统的第二、第三和第四实施例中的每一个，与第一实施例的元件具有相同功能的元件在相应的附图中由相同的附图标记标示，并且省略多余的描述。
参照图2A和2B，根据第二实施例的多点点火发动机10与第一实施例不同之处在于每个外围火花塞32从缸盖12的内表面的凸出量大于中央火花塞31的。
同样根据第二实施例，由于在中央火花塞31和外围火花塞32同时点火时，它们相应的火焰传播不会轻易干涉，因此，实现了火焰的稳定传播，并于是，稳定燃烧成为可能，显著减小排放，并因此改善燃料消耗。
参照图3A和图3B，根据第三实施例的多点点火发动机10的进气气门15a其中之一是形成涡旋的口，并且根据工作条件，它可以产生涡流，这由图3A中的箭头A表示。外围火花塞32设置在直线L1、L1上、在法线方向竖直卷流和涡流的上游侧、相对于屋脊型燃烧室13的脊线12a围绕中央火花塞31转过预定角度θ1。
外围火花塞32设置在涡流的上游，使得它们可以甚至在法线方向竖直卷流稍微强的情况下点火，于是，未燃烧的气体可以在更优选的方式下燃烧。
参照图4A、4B和4C，根据本系统的第四实施例，进气气门15的进气口是产生法线方向卷流的口，并根据工作条件，产生法线方向竖直卷流和涡流，如图4C中的箭头A所示。对法线方向竖直卷流和涡流的描述如下：从进气气门15进入气缸的空气沿着靠近排气气门16一侧的气缸壁向下流过，并沿着靠近进气气门15一侧上的气缸壁向上流过的是涡流，相反，从进气气门15进入气缸的空气沿着靠近进气气门15一侧的气缸壁向下流过，并沿着靠近排气气门16一侧的气缸壁向上流过的涡流是相反方向的竖直卷流和涡流。
外围火花塞32设置在法线方向竖直卷流和涡流的上游侧上的直线L2和L3上，该直线相对于屋脊型燃烧室13的屋脊脊线12a、围绕中央火花塞31、以相反方向转过指定角度θ2。
如上所述，外围火花塞32设置在涡流的上游，使得它们可以在法线方向竖直卷流和涡流甚至稍微强的情况下点火，于是，未燃烧的气体可以以更优选的方式燃烧。
各种改进和变型都是有可能的，而不局限于上述实施例。
例如，在第三和第四实施例中，外围火花塞32从缸盖的内表面的凸出量可以大于中央火花塞31的，如第二实施例所述。
可以认识到内燃机可以包括多个设置成排的缸径，内燃机的每个燃烧室可以形成有屋脊。在这种发动机中，优选的是，每个屋脊的脊线可以与缸径排的方向对齐，在平面图中，每个燃烧室内的火花塞可以基本上沿着相应屋脊的脊线设置。
从而，虽然已经相对于本发明的特定实施例描述了本点火系统，但这是示例性的而不是限定性的，并且所附权利要求书应按照现有技术所允许的尽可能宽的范围理解。

Claims (11)

1.一种用于内燃机的火花塞系统，该内燃机具有形成屋脊型燃烧室的缸盖，该火花塞系统包括中央火花塞和多个外围火花塞，所述火花塞从缸盖的内表面延伸到所述燃烧室内，并大致设置在所述屋脊的脊线上，其特征在于，所述中央火花塞从所述缸盖的内表面凸出到所述燃烧室内的量与所述外围火花塞从所述缸盖的内表面凸出到所述燃烧室内的量，由此所述中央火花塞的火焰传播到达所述外围火花塞的火焰传播的时间被延迟。
2.如权利要求1所述的火花塞系统，其中，所述中央火花塞凸出量大于每个所述外围火花塞凸出量。
3.如权利要求1所述的火花塞系统，其中，所述中央火花塞的凸出量小于每个所述外围火花塞的凸出量。
4.如权利要求1到3中任一项所述的火花塞系统，其中，在平面图中，所述外围火花塞设置成靠近所述屋脊的脊线，并相对于所述脊线位于所述燃烧室内气流的上游侧。
5.如权利要求4所述的火花塞系统，其中，所述气缸气流是涡流，而所述外围火花塞设置在围绕所述中央火花塞相对于脊线旋转的直线上，且设置在所述燃烧室内气流的上游。
6.如权利要求4所述的火花塞系统，其中，所述燃烧室内的气流是法线方向竖直卷流和涡流，并且所述外围火花塞设置成它们相对于所述屋脊的脊线更靠近所述进气气门。
7.如权利要求4所述的火花塞系统，其中，所述燃烧室内的气流是相反方向竖直卷流和涡流，并且所述外围火花塞设置成它们相对于所述屋脊的脊线更靠近所述排气气门。
8.一种内燃机，包括：
缸体，在该缸体内形成有缸径；
缸盖，该缸盖连接到所述缸径上并且其中形成有进气通道和排气通道；
活塞，该活塞可滑动地设置在所述缸径内，以限定燃烧室；
进气气门，该进气气门可选择地将所述燃烧室与所述进气通道相连接；
排气气门，该排气气门可选择地将所述燃烧室与所述排气通道相连接；以及
多个火花塞，所述多个火花塞延伸到所述燃烧室内，每个火花塞在正电极和负电极之间具有间隙，所述火花塞的间隙在气缸的轴向上分别设置在变化的位置处。
9.如权利要求8所述的内燃机，包括设置成排的多个所述缸径，其中，所述内燃机的每个燃烧室形成有屋脊，该屋脊与缸径排的方向对齐，且其中在平面图中每个所述燃烧室内的所述火花塞基本上沿着相应屋脊的脊线设置。
10.如权利要求8或9所述的内燃机，其中，所述燃烧室内表面和所述间隙之间的距离有所不同，由此，所述间隙沿着所述气缸的轴向设置在变化的位置处。
11.如权利要求8到10中任一项所述的内燃机，其中，所述多个火花塞包括在平面图中大致设置在各个燃烧室中心的中央火花塞以及一对侧火花塞，在平面图中，该对侧火花塞基本设置在气缸壁的附近、从所述中心偏移。
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