CN213331370U - 一种内燃机及汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及内燃机技术领域，公开了内燃机及汽车，其包括：缸盖、缸体、活塞、第一点火组件和第二点火组件；缸盖和缸体组成燃烧室，活塞滑动设于燃烧室内；第一点火组件包括第一绝缘层、第一导电层及第一导电体，第一绝缘层设于活塞的内端面，第一导电层设于第一绝缘层上，第一导电体的第一端穿过活塞、第一绝缘层与第一导电层电连接；第二点火组件包括第二绝缘层、第二导电层及第二导电体，第二绝缘层设于燃烧室的内壁，第二导电层设于第二绝缘层上，第二导电体的第一端依次穿过缸盖、第二绝缘层与第二导电层电连接；第一导电体的第二端及第二导电体的第二端用于分别连接高压电源的正负极。该内燃机及汽车能提升燃烧效率，节约布置空间。

Description

一种内燃机及汽车

技术领域

本实用新型涉及点燃式内燃机技术领域，特别是涉及一种内燃机及汽车。

背景技术

随着排放法规的要求越发严格，发展高效内燃机技术势在必行。点燃式内燃机由于点火时刻可控，排放后处理技术较压燃式内燃机的简单，而且处理成本便宜，因此备受青睐。未来高效点燃式内燃机离不开高稀释技术(即稀薄燃烧或高EGR率技术)，高稀释技术需要使用高能点火装置。目前，一般采用多火花塞点火装置、传统高能点火系统或电晕点火、微波点火等新型点火系统实现。

其中，多火塞点火装置通过在缸盖上布置多个火花塞，在燃烧室里形成多个火核，缩短火焰传播距离，加快燃烧速度，从而提高燃烧效率。但在缸盖上布置多个火花塞，会占用较多的空间，该结构难以应用在紧凑型发动机中。

传统高能点火系统通过加大点火能量，或延长点火持续期等措施，形成稳定火核。但该系统同样占据缸盖空间，而且该系统仍为单点着火方式，燃烧需从中部一直延展到燃烧室外围，燃烧速度提升效果受限。

电晕点火、微波点火等新型点火系统燃烧速度提升效果明显，但受多种因素限制，如燃烧系统需要进行相应的改造，或设备较笨重，或点火控制未成熟等；同时，该新型点火系统也需占据缸盖空间。

实用新型内容

本实用新型的目的是：提供一种内燃机及汽车，其结构简单，能提升燃烧效率，节约缸盖的布置空间。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种内燃机，其包括：缸盖、缸体、活塞、第一点火组件和第二点火组件；

所述缸盖和所述缸体间设有燃烧室，所述活塞滑动设于所述燃烧室内；

所述第一点火组件包括第一绝缘层、第一导电层及第一导电体，所述第一绝缘层设于所述活塞的内端面上，所述第一导电层设于所述第一绝缘层上，所述第一导电体的第一端依次穿过所述活塞、所述第一绝缘层与所述第一导电层电连接；

所述第二点火组件包括第二绝缘层、第二导电层及第二导电体，所述第二绝缘层设于所述燃烧室的内壁上，且所述第二绝缘层与所述第一绝缘层相对设置，所述第二导电层设于所述第二绝缘层上，所述第二导电体的第一端依次穿过所述缸盖、所述第二绝缘层与所述第二导电层电连接；

所述第一导电体的第二端及所述第二导电体的第二端用于分别连接高压电源的正负极。

作为优选方案，所述第一点火组件还包括设于所述第一导电层上的第一耐腐蚀层；

所述第二点火组件还包括设于所述第二导电层上的第二耐腐蚀层。

作为优选方案，所述第一导电层与所述第二导电层的形状一致。

作为优选方案，还包括喷油器，所述喷油器插设于所述缸盖中并与所述燃烧室相连通。

作为优选方案，所述第二导电层呈以所述喷油器为圆心并环绕所述喷油器设置的圆环状。

作为优选方案，所述第二导电层设置在所述缸盖上位于所述燃烧室的中心区域处。

作为优选方案，所述第二导电层设置在所述缸盖上位于所述燃烧室的边缘处。

作为优选方案，所述第一导电层覆盖所述活塞的内端面，所述燃烧室的内壁相对于所述第一导电层的区域均覆盖有所述第二导电层。

为了解决相同的技术方案，本申请还提供一种汽车，其包括高压电源、控制开关及上述任一技术方案所述的内燃机，所述高压电源的正负极分别与所述第一导电体和所述第二导电体电连接，所述控制开关与所述高压电源电连接。

本实用新型提供的一种内燃机及汽车与现有技术相比，其有益效果在于：本实用新型通过在活塞上设置第一点火组件，在缸盖上设置第二点火组件，其中第一点火组件和第二点火组件均包括导电层，且导电层均与导电体电连接。第一点火组件中的第一导电体和第二点火组件中的第二导电体分别能够与外界高压电源的正负极电连接。在工作状态下，同时对两个导电体通高压电，使得燃烧室内的混合物被大规模电离，形成多个火核同时燃烧，提升燃烧效率。该结构不需要在燃烧室内布置火花塞，使缸盖的布局更为灵活，可以加大进排气门直径，令进气更为充分、排气更为顺畅，总体提升内燃机性能。

附图说明

图1是本实用新型实施例一提供的内燃机的结构示意图；

图2是沿图1中A－A线的剖视图；

图3是沿图1中B－B线的剖视图；

图4是本实用新型实施例一提供的第一点火组件的结构示意图；

图5是本实用新型实施例一提供的第二点火组件的结构示意图；

图6是本实用新型实施例二提供的内燃机的结构示意图；

图7是本实用新型实施例二提供的第二点火组件沿图6中C－C线的剖视图；

图8是本实用新型实施例二提供的第一点火组件沿图6中D－D线的剖视图；

图9是本实用新型实施例三提供的内燃机的结构示意图；

图10是本实用新型实施例三提供的第一点火组件沿图6中E－E线的剖视图；

图11是本实用新型实施例三提供的第一点火组件沿图6中F－F线的剖视图；

图12是本实用新型实施例四提供的内燃机的结构示意图。

图中，1、缸盖；2、活塞；3、燃烧室；4、第一点火组件；41、第一耐腐蚀层；42、第一导电层；43、第一绝缘层；44、第一导电体；5、第二点火组件；51、第二绝缘层；52、第二导电层；53、第二耐腐蚀层；54、第二导电体；6、喷油器；7、缸体。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，应当理解的是，本实用新型中采用术语在本实用新型的描述中，应当理解的是，本实用新型中采用术语“中心”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

应当理解的是，本实用新型中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

如图1至图5所示，本实用新型的优选实施例的一种内燃机，其包括缸盖1、缸体7、活塞2、第一点火组件4和第二点火组件5；缸盖1和缸体间设有燃烧室3，活塞2滑动设于燃烧室3内。第一点火组件4包括第一绝缘层43、第一导电层42和第一导电体44，第一绝缘层43设于活塞2的内端面上，第一导电层42设于第一绝缘层43上，第一导电体44的第一端依次穿过活塞2、第一绝缘层43与第一导电层42电连接；第二点火组件5包括第二绝缘层51、第二导电层52及第二导电体54，第二绝缘层51设于缸盖1的内壁上，且第二绝缘层51和第一绝缘层43相对设置，第二导电层52设于第二绝缘层51上，第二导电体54的第一端依次穿过缸盖1、第二绝缘层51与第二导电层52电连接；第一导电体44的第二端和第二导电体54的第二端用于分别连接高压电源的正负极。

应当理解的是，燃烧室3中具有进气门和排气门。第一绝缘层43和第二绝缘层51均由绝缘材料构成。第一导电层42和第二导电层52均由导电材料构成。第一导电体44可以连接外界高压电源的正极或负极，第二导电体54可以连接外界高压电源的负极或正极，只需保证两个导电体分别连接高压电源的正负两个不同电极即可。第一导电体44和第二导电体54可以是电线。

基于上述技术方案，本申请分别在缸盖1和活塞2上涂上绝缘层和导电层，并引入导电体，用于引入高压电。通电后，正负高压电穿过绝缘层进入导电层中，燃烧室3内的油气混合物被大规模电力，形成多个火核同时燃烧，提高了燃烧室3的燃烧效率。由于缸盖1和活塞2的材料均为导电材料，而在本申请中，只需电荷集中在缸盖1和活塞2表面，因此必须使用绝缘材料隔绝缸盖1靠近燃烧室3的一侧和缸盖1的其他区域，以及隔绝活塞2靠近燃烧室3的一侧和活塞2的其他区域，避免缸盖1和活塞2的其他区域通电。本申请取消了采用火花塞点火的方式，节约了原有的用于布置火花塞的空间，使得内燃机缸盖1的有效空间更大，空间布置更灵活。进排气门的直径可以加大，令进气更为充分、排气更为顺畅，总体提升内燃机性能。与高能点火系统的单点着火方式相比，本申请提供的内燃机为多点同时着火，缩短燃烧持续期，燃烧效率进一步提升，最终达到节能减排的目的。

由于燃烧室3内的超高压电离容易对缸盖1和活塞2表面造成腐蚀，因此，为减缓甚至杜绝电腐蚀的情况发生，可以在缸盖1和活塞2表面涂抹一层耐腐蚀材料。第一点火组件4还包括设于第一导电层42上的第一耐腐蚀层41，第一耐腐蚀层41连接在第一导电层42背离第一绝缘层43的一侧；第二点火组件5还包括设于第二导电层52上的第二耐腐蚀层53，第二耐腐蚀层53连接在第二导电层52背离第二绝缘层51的一侧。第一耐腐蚀层41和第二耐腐蚀层53均由耐腐蚀材料构成，例如聚四氟乙烯等。

其中，由于第一导电体44的一端与第一导电层42连接，另一端用于连接电源的正极或负极，第二导电体54的一端与第二导电层52连接，另一端用于连接电源的负极或正极，因此，为保证电离效果，第一导电层42和第二导电层52的形状相同，且第一导电层42和第二导电层52相对设置，保证正负电荷在燃烧室3中接近到一定距离，电压足以击穿电极之间的空气，形成电弧，也就是使得整个燃烧室3内同时形成多个火核。在本实施例中，第一耐腐蚀层41与第二耐腐蚀层53相对设置，第一绝缘层43与第二绝缘层51相对设置。

可选地，该内燃机还包括喷油器6，喷油器6插设于缸盖1中并与燃烧室3相连通。喷油器6在缸盖1上的安装位置与角度取决于燃烧室3的设计。喷油器6将燃油雾化，并将雾化的燃油分散在燃烧室3内，使燃油与空气混合。

优选地，第二导电层52呈以喷油器6为圆心并环绕喷油器6设置的圆环状。同样地，第一导电层42呈圆环状。喷油器6设置在第二导电层52的圆心处，令喷油器6与第二导电层52中的任一点之间的距离均相等，保证火焰在燃烧室3中等距离传播，有助于降低爆震倾向，提高燃烧效率。更优选地，第二导电层52设置在缸盖1上位于燃烧室3的中心区域处。在本实施例中，第二导电层52与喷油器6的距离为零。由于第二导电层52与第一导电层42相对设置，因此，第一导电层42也位于活塞2表面的中心处。喷油器6设置在缸盖1的中心处，在靠近喷油器6的周边布置一圈等距离设置的第二导电层52，使得火焰从燃烧室3中部逐渐向外扩散。

为了解决相同的技术问题，本实用新型还提供一种汽车，其包括高压电源、控制开关和上述任一技术方案中的内燃机。高压电源的正负极分别与第一导电体44和第二导电体54电连接，控制开关与高压电源电连接，用于控制高压电源是否与第一导电体44和第二导电体54连通。内燃机的点火时刻由第一导电体44和第二导电体54的通电时刻决定。根据内燃机的不同转速负荷工况，需要不同的点火时刻与之对应，通电时刻也应随之进行调整，相应提早或推后通电时刻。使用者可根据需要通过控制开关控制高压电源是否与第一导电体44和第二导电体54通电，进而实现燃烧室3内的点火时刻。当控制开关控制高压电源的正极与第一导电体44或第二导电体54连通，高压电源的负极与第二导电体54或第一导电体44连通时，燃烧室3内形成火核燃烧。在内燃机点火成功并稳定燃烧后，控制开关切断高压电源对两个导电体的供电。本申请取消了采用火花塞点火的方式，节约了原有的用于布置火花塞的空间，使得内燃机缸盖1的有效空间更大，空间布置更灵活。进排气门的直径可以加大，令进气更为充分、排气更为顺畅，总体提升内燃机性能。

实施例二

参见图6至图8，本实施例与实施例一的不同之处在于：第二导电层52设置在缸盖1上位于燃烧室3的边缘处。第二导电层52的外边缘与喷油器6之间的距离等于燃烧室3的内径。第一导电层42设置在活塞2位于燃烧室3的边缘处，目的也是为了降低爆震。

除上述区别外，本实施例的其它结构与实施例一中的一致，相应的效果及原理也一致，此处不再赘述。

实施例三

参见图9至图11，本实施例与实施例一的不同之在于：将第二导电层52的内侧边缘与喷油器6之间的距离定义为a，将燃烧室3的内径定义为b，则a的范围为0＜a＜b。本实施例中的第二导电层52可以设置在缸盖1上的任一处，只需满足0＜a＜b的条件即可。

除上述区别外，本实施例的其它结构与实施例一中的一致，相应的效果及原理也一致，此处不再赘述。

实施例四

参见图12，本实施例与实施例一的不同之处在于：第一导电层42覆盖活塞2的内端面，燃烧室3的内壁相对于第一导电层42的区域均覆盖有第二导电层52。喷油器6穿插在缸盖1的中心处。该布置方式同样保证了喷油器6与第二导电层52各处的距离相同，在点火过程中，覆盖在缸盖1表面的第二导电层52和覆盖在活塞2表面的第一导电层42一起点火，令火焰能够等距离扩散。但该布置方式需要较多材料，以使第一导电层42和第二导电层52能够完全覆盖在活塞2和缸盖1表面。

除上述区别外，本实施例的其它结构与实施例一中的一致，相应的效果及原理也一致，此处不再赘述。

本实用新型的工作过程为：在生产内燃机时，先在缸盖1和活塞2上刷上一层绝缘层材料，在此基础上，再涂覆一层导电材料，并在导电材料的表面再涂覆一层耐腐蚀材料。分别在缸盖1和活塞2对应的位置，使用导电体穿过绝缘层插入导电层中，导电体远离导电层的另一端与高压电源的正极或负极电连接，只需保证第一导电体44和第二导电体54分别连接高压电源的正负极即可。在内燃机压缩冲程期间，在活塞2压缩上行过程中，控制开关控制高压电源与两个导电体通高压电，燃烧室3内部形成一个巨大的火花塞腔体，燃烧室3内油气混合气被大规模电离，形成多个火核同时燃烧。点火成功并稳定燃烧后，控制开关切断正负极电源。

综上，本实用新型实施例提供一种内燃机及汽车，其通过在活塞上设置第一点火组件，在缸盖上设置第二点火组件，其中第一点火组件和第二点火组件均包括导电层，且导电层均与导电体电连接。第一点火组件中的第一导电体和第二点火组件中的第二导电体分别能够与外界高压电源的正负极电连接。在工作状态下，同时对两个导电体通高压电，使得燃烧室内的混合物被大规模电离，形成多个火核同时燃烧，提升燃烧效率。该结构不需要在燃烧室内布置火花塞，节约了原有的用于布置火花塞的空间，使得内燃机缸盖1的空间布置更灵活，进排气门的直径可以加大，令进气更为充分、排气更为顺畅，总体提升内燃机性能。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种内燃机，其特征在于，包括：缸盖、缸体、活塞、第一点火组件和第二点火组件；

所述缸盖和所述缸体间设有燃烧室，所述活塞滑动设于所述燃烧室内；所述第一点火组件包括第一绝缘层、第一导电层及第一导电体，所述第一绝缘层设于所述活塞的内端面上，所述第一导电层设于所述第一绝缘层上，所述第一导电体的第一端依次穿过所述活塞、所述第一绝缘层与所述第一导电层电连接；

所述第二点火组件包括第二绝缘层、第二导电层及第二导电体，所述第二绝缘层设于所述燃烧室的内壁上，且所述第二绝缘层与所述第一绝缘层相对设置，所述第二导电层设于所述第二绝缘层上，所述第二导电体的第一端依次穿过所述缸盖、所述第二绝缘层与所述第二导电层电连接；

所述第一导电体的第二端及所述第二导电体的第二端用于分别连接高压电源的正负极。

2.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于，所述第一点火组件还包括设于所述第一导电层上的第一耐腐蚀层；

所述第二点火组件还包括设于所述第二导电层上的第二耐腐蚀层。

3.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于，所述第一导电层与所述第二导电层的形状一致。

4.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于，还包括喷油器，所述喷油器安装于所述缸盖中并与所述燃烧室相连通。

5.如权利要求4所述的内燃机，其特征在于，第二导电层呈以所述喷油器为圆心并环绕所述喷油器设置的圆环状。

6.如权利要求5所述的内燃机，其特征在于，所述第二导电层设置在所述缸盖上位于所述燃烧室的中心区域处。

7.如权利要求5所述的内燃机，其特征在于，所述第二导电层设置在所述缸盖上位于所述燃烧室的边缘处。

8.如权利要求5所述的内燃机，其特征在于，所述第一导电层覆盖所述活塞的内端面，所述燃烧室的内壁相对于所述第一导电层的区域均覆盖有所述第二导电层。

9.一种汽车，其特征在于，包括高压电源、控制开关及如权利要求1－8中任一项所述的内燃机，所述高压电源的正负极分别与所述第一导电体和所述第二导电体电连接，所述控制开关与所述高压电源电连接。

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