CN201610813U - 一种发动机喷火嘴 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种发动机喷火嘴，包括外壳，外壳内装有瓷绝缘体，瓷绝缘体内有带接线螺帽的双头螺杆，导体玻璃密封剂和一端伸出瓷绝缘体的中心电极，与中心电极端部焊接的喷火帽，喷火帽有一平面，平面尖锐的边缘形成圆，平面与外壳的端面的垂直距离大于8毫米，喷火帽与发动机缸盖形成的点火隙是圆环型的，喷火帽与发动机缸盖形成热容积喷火腔。本实用新型具有电火花点火，喷火，加温助燃等功能，能够实现可靠，均匀而迅速地完成全部燃烧过程。本实用新型从根本上消除汽车排气污染的基础条件，同时能够大幅度降低耗油，提高汽车的各种性能，并延长发动机的使用寿命。

Description

一种发动机喷火嘴

技术领域

本实用新型属于发动机制造领域，尤其涉及一种发动机燃烧系统的制造。

背景技术

随着汽车发动机电子技术的广泛应用，电喷式发动机，缸内直喷式发动机技术在不断的发展，普通式火花塞只能起点火作用，而且点火点少、点火面积小。

现有火花塞工作过程是将高压电在火花塞或者喷火嘴正负极之间产生电火花，电火花将混合气击燃，击燃的混合气火焰向四周传播，传播完100毫米直径的发动机活塞大约需要30毫秒左右。活塞从上止点0度受高温高压的挤压推动活塞下行，下行到大约4？度左右高温高压突然降低，待剩余物质尚未完全燃烧就被迫排出体外就成了废气污染物。发动机活塞在上止点0度高温高压情况下只要有一点火星，就能将所有的高温高压混合气点燃。但是电火花产生了之后能不能完全燃烧就成了这种发动机性能上的要害问题；点火着火传播到产生高温高压这一过程需要时间30毫秒。而发动机活塞的运行速度，发动机做功从上止点0度到下行4？度为做功期，做功期也只占0.004毫秒左右，火焰传播完燃烧室容积内的时间越30毫秒，活塞运行速度比火焰传播速度快了29.996毫秒。不得不设计点火离心提前角大于12度和真空提前角12度，提前角越大消耗的氧分子越多，当活塞到上止点正是要做功的时候确严重缺乏氧分子，只剩下高温和高压无法着火的一氧化碳，碳氢化合物，尽管高温高压仍在做功，但是已经是有气无力了。点火提前角为12度称“无效做功期”，做功期为4度称“有效做功期”无效做功期占了有效做功期的四分之三。再就是混合比；混合比是指空气与燃料比统称为“空燃比”，现在发动机使用的空燃比是14.7∶1，过去发动机使用的空燃比是12∶1，最佳混合比是指最佳的火焰传播速度，开始着火速度非常快，慢慢的因为氧分子減少火焰燃烧速度減慢，然后活塞到上止点后突然下行高温高压压力降低使火焰熄灭，再就是火焰达到高温高压因为缺氧分子熄灭。无论是那种原因火焰熄灭，高温高压突然降低是形成一氧化碳，碳氢化合物的根本原因。在点火角16度中就有12度是无效做功期，燃料燃烧热膨胀过程就由12度白白的被浪费掉。

燃烧室容积是发动机的关键部位，燃烧室容积大了不利于环保、能耗、动力三大指标的优化。燃烧室容积小了容易诱发暴震，这是制约发动机发展的重要原因。

点火面积小，燃烧速度慢，在提前点火无效做功期内，要浪费大量的燃料，消耗大量的氧分子。氧分子不足会使发动机做功时混合气无法完全燃烧，造成排气严重的污染源。

发明内容

本实用新型的目的是公开一种发动机喷火嘴，本实用新型喷火嘴是利用喷火嘴燃烧面积大，速度快，取消点火离心提前角，在点火系统中不再设计点火离心提前角，只设提前度。以达到减少燃料消耗，避免消耗氧分子，降低发动机的尾气排放污染的目的。

本实用新型通过以下技术方案实现：

发动机喷火嘴，包括外壳，外壳内装有瓷绝缘体，瓷绝缘体内有带接线螺帽的双头螺杆，导体玻璃密封剂和一端伸出瓷绝缘体的中心电极，与中心电极端部焊接的喷火帽，其中喷火帽有一平面，平面尖锐的边缘形成圆，平面与外壳的端面的垂直距离大于8毫米。

喷火嘴安装在发动机气缸盖上，喷火帽与发动机气缸盖形成热容积喷火腔。热容积喷火腔安装有喷燃料的喷口。

所述喷火帽与发动机气缸盖形成的点火隙是圆环型的360度。圆环型点火隙的隙宽不大于1毫米。

喷火帽是有一平面和平面边缘尖锐的半球形、三角形或梯形结构。

本实用新型喷火嘴的结构用金属材料制成的金属外壳，外壳内装有专用陶瓷制成的瓷绝缘体，瓷绝缘体内有带接线螺帽的双头螺杆，导体玻璃封剂将螺杆和中心电极相接，中心电极另一端与喷火帽相焊接，喷火帽边沿与缸盖顶端圆弧之间形成点火隙。缸体内孔与瓷绝缘体之间形成热容积喷火腔，缸盖顶端圆弧处设有不大于1毫米360度的喷火口喷出火焰呈伞状从外向里反转燃烧。

点火隙由喷火帽尖锐的边缘与缸盖内孔形成360度大圆环点火隙。以确保电火花不受氧化物的热电阻的影响，准确无误滑动跳火的电火花。

喷火帽中心孔与中心电极端部焊接连接，喷火帽边沿与外壳顶端不大于1毫米的距离，并有一定高度呈25度电火花斜角，喷火帽下边沿与缸盖顶端上边沿形成尖角放电，确保电火花有效不会失火。

上述外壳内孔中心瓷绝缘体之间形成一定系数容积的喷火高温腔室，确保有效的喷火压力。

本实用新型使用的材料均为市售产品。

本实用新型具有如下优点：

(1)取掉点火离心提前角，改变着火方式，消除暴震，缩小燃烧室容积，提高动力減少燃料消耗。

(2)小容积的热容积喷火腔内的混合气着火后点燃大容积气缸内的混合气使燃料点燃更有效，減少启动和冷启动时排放的废气污染和燃料浪费。

(3)利用腔室小压力大的特点提高喷火燃烧效率，是在发动机里重新构思的独立燃烧系统。

(4)不依靠发动机温度促使混合气蒸发燃烧过程，消除发动机温度造成的温室气体排放。

(5)喷火帽与发动机气缸盖形成的圆环型点火隙使热容积喷火腔内的混合气在燃烧高压下呈伞状向气缸内喷出，大大提高了点火燃烧效率。同时圆环型点火隙也使点火更有效不会失火。

(6)喷火帽与发动机气缸盖形成圆环型点火隙，而不是原喷火嘴上同时有点火的两极，大大延长喷火嘴的使用寿命。

综上，本实用新型具有电火花点火，喷火，加温助燃等功能，能够实现可靠，均匀而迅速地完成全部燃烧过程。本实用新型是从根本上消除汽车排气污染的基础条件，同时能够大幅度降低耗油，提高汽车的各种性能，并延长发动机的使用寿命。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型喷火嘴的内部结构示意图；

图2是本实用新型喷火嘴的结构示意图；

图3是本实用新型喷火嘴安装示意图；

图4是点火隙的示意图；

图中1、瓷绝缘体，2、带接线螺帽的双头螺杆，3、外壳，4、导体玻璃密封剂，5、热容积喷火腔，6、中心电极，7、喷火帽，8、点火隙，9，喷油嘴，20、喷火帽的平面，21、外壳3的端面，22、发动机气缸盖，31、发动机缸盖尖锐边缘，32、喷火帽尖锐边缘。

具体实施方式

结合图1、图2，图中喷火嘴包括外壳3，外壳3内装有瓷绝缘体1，瓷绝缘体1内有带接线螺帽的双头螺杆2，导体玻璃密封剂4和一端伸出瓷绝缘体1的中心电极6，与中心电极6端部焊接的喷火帽7，其中喷火帽7是半球型结构，半球型的平面20与外壳3的端面21的垂直距离大于8毫米。其中中心电极6是在与喷火帽7焊接部分伸出瓷绝缘体1，中心电极6的其它部分被瓷绝缘体1包裹。喷火帽7可以和图中所示半球型与一平台的结合，也可以呈为一个半球型，还可以是三角型等形状，只要其制成的喷火帽有尖锐，尖锐边缘32能与气缸盖22尖锐边缘31形成环形点火隙8。半球型的平面20与外壳3的端面21的垂直距离根据气缸容积决定，它部分决定热容积喷火腔的容积，大于8毫米可形成约2至5毫升热容积喷火腔，目前活塞直径100毫米使用该垂直距离10毫米的较好。

结合图3：图3是喷火嘴安装示意图。图中可以清楚看见喷火帽7尖锐边缘32与气缸盖22尖锐边缘31相对应，且气缸盖22的点火尖锐边缘31在喷火帽7的半球型的平面20上端，即气缸盖22的点火尖锐边缘31与喷火帽7的点火尖锐边缘32的连线与喷火帽7的半球型的平面20有一夹角，该夹角为20度至30度，该气缸盖22在点火隙8外是呈扩散状，这有利于热容积喷火腔5通过点火隙8喷出的火焰呈伞状。图中的燃料喷口9在热容积喷火腔内，从喷油嘴按装位置就可以看出，以喷火嘴为中心的主要部件共同组成的喷火燃烧系统。喷火嘴中心部位设计安装在热容积喷火腔内一个小腔室里并暴露在空间，整个热容积喷火腔内吸取大量的热能，吸热多散热少形成高温炽热区，等待喷油嘴喷出燃油，当燃油喷进喷火嘴中心与气缸盖体形成的“高温热腔室”时，燃油在炽热区就会突然升温，升温后的燃油就会变成雾化状气体。雾化状气体遇到进气门进来的高速旋流气流，气流层夹杂着雾化状气体高速度随活塞下行到下止点，当活塞上行快到上止点时有将旋转着的气流层压缩成层状体。此时喷火嘴中心电极頂端的喷火帽与气缸盖体之间，由高压线路送来的高压电在点火隙中就会产生高压电火花，电火花击着正在高速旋转着的层状混合气。混合气着火前分为两个阶段；1、喷油嘴将燃油喷入高温热腔室后，由活塞下行吸走了绝大部分燃油，留在高温热腔室内壁上的剩余燃油等待活塞上行时推入第二次旋转着的层状体气流。层状体气流进入高温热腔室内的混合气，在喷火嘴中心陶瓷管的高温帮助下升温速度非常快，与气缸内的混合气温度相混合。此时，高温热腔室内的可燃气体，在小腔室内的混合气，二次推入层状体部分相加是最佳着火的混合比，这些混合气已经达到高压高温着火临界温度。2、气缸内的气流形成，活塞下行吸动旋转气流挟持着高温热腔室内的临界温度绞拌成层状体气流。当活塞上行时有给层状体气流加压，压到活塞上止点时层状体气流就被压成像千层饼式层状体气流层。当喷火嘴中心电极得到高压线路中传来的高压电，在喷火嘴中心电极的顶端按装有喷火帽，喷火帽边沿高出气缸盖边沿，形成360度园周25度斜角处产生电火花，电火花一边是12-14比1的高温浓混合气，另一边是层状体18-22比1的低温超稀混合气，当高温浓混合气遇到电火花迅速升温升压，高温热腔室容积约2毫升左右，容积小起火快。将火焰直接喷入层状体气流饼4分之一处一周，火焰分为里外两个方向传播燃烧，促使在同一容器内的混合气同时着火燃烧，燃火速度快燃烧完全瞬间产生的压力不低于压燃式发动机的做功率。这种燃烧过程可使用在在用汽车发动机的技术改造上，重点还是要使用在新型发动机制造上。

本实用新型喷火嘴与气缸盖形成点火喷火系统，改变了发动机设计理念，提高了发动机的经济性，动力性，环保性。喷火系统也即喷火嘴从根本上改变三大指标。喷火嘴能从根本上改变发动机的燃烧方式，不依靠发动机温度和进气温度；混合气的燃烧温度完全由喷火嘴中心电极吸热多散热少的特点为混合气加温；燃烧面积由喷火帽内平面尖角与气缸盖孔口尖角形成25度夹角，将喷出火焰改变成伞状，伞状火焰射在活塞半径的二分之一处从外向里卷着燃烧，发明出这种燃烧方式能消除爆震。本实用新型中高温热腔室容积约2毫升，与喷火帽周围的空腔3毫升相加为5毫升。将混合气压缩到5毫升的小聚燃室里，其爆发能力远远超过压燃式发动机。其活塞受力是在活塞的正中心，活塞不会受偏压以达到減少活塞与缸套的磨擦阻力。同时也可以实现取消点火离心提前角的目的。在点火系统中不再设计点火离心提前角，以达到减少燃料消耗，避免大量消耗氧分子，减少发动机的尾气排放污染。

Claims (6)

1.一种发动机喷火嘴，包括外壳(3)，外壳内装有瓷绝缘体(1)，瓷绝缘体(1)内有带接线螺帽的双头螺杆(2)，导体玻璃密封剂(4)和一端伸出瓷绝缘体(1)的中心电极(6)，与中心电极(6)端部焊接的喷火帽(7)，其特征在于：喷火帽(7)有一平面(20)，平面(20)尖锐的边缘(32)形成圆，平面(20)与外壳(3)的端面(21)的垂直距离大于8毫米。

2.根据权利要求1所述的发动机喷火嘴，其特征在于：所述喷火帽(7)与发动机缸盖(22)形成热容积喷火腔(5)。

3.根据权利要求2所述的发动机喷火嘴，其特征在于：所述热容积喷火腔(5)至少有一个燃料喷口(9)。

4.根据权利要求1至3任一项所述的发动机喷火嘴，其特征在于：所述喷火帽(7)的边缘(32)与发动机缸盖(22)的边缘(31)形成的点火隙(8)是圆环型的。

5.根据权利要求4所述的发动机喷火嘴，其特征在于：所述喷火帽(7)与发动机缸盖(22)形成的圆环型点火隙(8)的隙宽不大于1毫米。

6.根据权利要求4所述的发动机喷火嘴，其特征在于：所述喷火帽(7)是有一平面(20)和平面(20)边缘(32)尖锐的半球形、三角形或梯形结构。

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