一種用于內(nèi)燃機(jī)的介質(zhì)阻擋放電非平衡等離子體火花塞的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)的介質(zhì)阻擋放電非平衡等離子體火花塞，屬于內(nèi)燃機(jī)燃燒領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]稀薄燃燒技術(shù)是近年來備受內(nèi)燃機(jī)界重視的新型發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒技術(shù)，該技術(shù)要求發(fā)動(dòng)機(jī)在燃空當(dāng)量比小于I的條件下工作，通過提高缸內(nèi)充量絕熱指數(shù)及降低燃燒溫度等方式實(shí)現(xiàn)較好的經(jīng)濟(jì)性及較低的NOx排放。但是在稀薄條件下混合氣中的可燃物少，與化學(xué)計(jì)量比燃燒相比，稀薄燃燒的燃燒過程不穩(wěn)定，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)變動(dòng)的增大及HC、CO排放的惡化；處于火花位置附近的混合氣成分及充量運(yùn)動(dòng)的大范圍時(shí)空變化對(duì)點(diǎn)火系統(tǒng)的可靠性提出了很高要求，尤其當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在稀燃極限條件工作時(shí)由于著火的困難會(huì)導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)性及HC、CO排放的急劇惡化；稀薄燃燒還會(huì)導(dǎo)致火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊慕档图氨痫L(fēng)險(xiǎn)的加劇。為了改進(jìn)稀薄燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火性能，進(jìn)一步改善發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性和排放特性，我們提出了一種用于內(nèi)燃機(jī)的介質(zhì)阻擋放電非平衡等離子體火花塞。
[0003]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了改善稀薄燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火性能，本發(fā)明提供了一種用于內(nèi)燃機(jī)的介質(zhì)阻擋放電非平衡等離子體火花塞。該火花塞的工作方式是:在壓縮沖程中缸內(nèi)少量可燃混合氣進(jìn)入介質(zhì)阻擋放電非平衡等離子體火花塞的電離腔中，在強(qiáng)電場作用下被電離，從而形成具有高度活性的非平衡等離子體。非平衡等離子體從電離腔中沖出，進(jìn)入燃燒室中，進(jìn)而引燃燃燒室內(nèi)的大量可燃混合氣，實(shí)現(xiàn)空間多點(diǎn)點(diǎn)火。該介質(zhì)阻擋放電非平衡等離子體火花塞具有擴(kuò)展發(fā)動(dòng)機(jī)稀燃極限，加快燃燒速度，提高燃燒效率，從而改善發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性及排放特性的作用。
[0005]本發(fā)明所采用的具體技術(shù)方案:一種用于內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火的介質(zhì)阻擋放電非平衡等離子體火花塞，介質(zhì)阻擋放電非平衡等離子體火花塞包括第I絕緣層、第2絕緣層、第3絕緣層、外電極、內(nèi)電極和電離腔，所述內(nèi)電極設(shè)置于介質(zhì)阻擋放電非平衡等離子體火花塞的中心位置，第3絕緣層包在內(nèi)電極上部外側(cè)，第I絕緣層上部包在內(nèi)電極的中部外側(cè)，第I絕緣層下部與內(nèi)電極下部之間的空間形成電離腔；所述外電極套在第I絕緣層外側(cè)，第2絕緣層設(shè)置于外電極外側(cè)與連接螺紋之間；位于電離腔內(nèi)的內(nèi)電極表面設(shè)有凸起。
[0006]所述電離腔的下端采用敞開式結(jié)構(gòu)。
[0007]采用上述的技術(shù)方案，內(nèi)電極為一根金屬材料制成的表面加工有凸起的圓柱狀電極，位于該介質(zhì)阻擋放電非平衡等離子體火花塞的中心位置。外電極為一金屬材料制成的圓筒狀電極，其內(nèi)側(cè)為第I絕緣層。第I絕緣層與內(nèi)電極之間的空間構(gòu)成電離腔。在壓縮沖程中被壓入電離腔的少量可燃混合氣在內(nèi)電極、第I絕緣層、外電極之間形成的電場作用下，被電離形成非平衡等離子體并從電離腔中沖出、進(jìn)入到發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室中，引發(fā)燃燒室中燃料的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，點(diǎn)燃燃燒室內(nèi)的大量可燃混合氣。介質(zhì)阻擋放電非平衡等離子體火花塞適用于所有采用火花點(diǎn)火的發(fā)動(dòng)機(jī)，且不限制燃料的具體種類。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:該介質(zhì)阻擋放電非平衡等離子體火花塞能夠?qū)⑸倭靠扇蓟旌蠚怆婋x，使之產(chǎn)生一部分高活性非平衡等離子體。這部分高活性非平衡等離子體以火焰柱的形式從電離腔噴出，進(jìn)入燃燒室空間。對(duì)于燃燒室內(nèi)的大量可燃混合氣而言，該火焰柱相當(dāng)于點(diǎn)火能量被無限放大的火源，從而能夠使燃燒室內(nèi)的可燃混合氣迅速著火，這將改善稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒穩(wěn)定性，擴(kuò)展發(fā)動(dòng)機(jī)的稀燃極限，從而改善發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性；增強(qiáng)的點(diǎn)火能量能夠提高燃料的燃燒效率，從而帶來較低的HC及CO排放；由于發(fā)動(dòng)機(jī)在稀燃條件下工作，使燃燒溫度得到控制，因此能夠降低NOx排放水平。
【附圖說明】
[0009]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0010]圖1是一種介質(zhì)阻擋放電非平衡等離子體火花塞在內(nèi)燃機(jī)中的位置示意圖。
[0011]圖2是一種介質(zhì)阻擋放電非平衡等離子體火花塞的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖3是一種介質(zhì)阻擋放電非平衡等離子體火花塞的進(jìn)氣示意圖。
[0013]圖4是一種介質(zhì)阻擋放電非平衡等離子體火花塞的電離示意圖。
[0014]圖5是一種介質(zhì)阻擋放電非平衡等離子體火花塞的點(diǎn)火示意圖。
[0015]圖中:1、介質(zhì)阻擋放電非平衡等離子體火花塞，2、電源，3、氣門，4、燃燒室，5、缸壁，6、活塞，11、第I絕緣層，12、第2絕緣層，13、第3絕緣層，14、外電極，15、內(nèi)電極，16、緊固螺母，17、連接螺紋，18、電離腔。
【具體實(shí)施方式】
[0016]圖2所示為所述的介質(zhì)阻擋放電非平衡等離子體火花塞的結(jié)構(gòu)圖。圖中，介質(zhì)阻擋放電非平衡等離子體火花塞I包括第I絕緣層11、第2絕緣層12、第3絕緣層13、外電極14、內(nèi)電極15和電離腔18。內(nèi)電極15設(shè)置于介質(zhì)阻擋放電非平衡等離子體火花塞I的中心位置，第3絕緣層13包在內(nèi)電極15上部外側(cè)，第I絕緣層11上部包在內(nèi)電極15的中部外側(cè)，第I絕緣層11下部與內(nèi)電極15下部之間的空間形成電離腔18，電離腔18的下端采用敞開式結(jié)構(gòu)。外電極14套在第I絕緣層11外側(cè)，第2絕緣層12設(shè)置于外電極14外側(cè)與連接螺紋17之間。位于電離腔18內(nèi)的內(nèi)電極15表面設(shè)有凸起。
[0017]當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于壓縮沖程時(shí)，圖1中所示的活塞6上行，少量位于所述的燃燒室4內(nèi)的可燃混合氣被壓縮至圖2中所示的等離子火花塞的電離腔18中。如圖3所示，可燃混合氣沿著所述的內(nèi)電極15與所述的第I絕緣層形成的電離腔18上行。這時(shí)如圖4所示，所述的內(nèi)電極15與所述的外電極14放電，可燃混合氣被電離成非平衡等離子體狀態(tài)，并隨即如圖5所示在強(qiáng)電場中著火。著火后混合氣的體積迅速膨脹，并噴入到燃燒室4中，最終引燃位于燃燒室4中的大量可燃混合氣。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火的介質(zhì)阻擋放電非平衡等離子體火花塞，介質(zhì)阻擋放電非平衡等離子體火花塞(I)包括第I絕緣層(11)、第2絕緣層(12 )、第3絕緣層(13 )、外電極(14 )、內(nèi)電極(15)和電離腔(18)，其特征是:所述內(nèi)電極(15)設(shè)置于介質(zhì)阻擋放電非平衡等離子體火花塞(I)的中心位置，第3絕緣層(13 )包在內(nèi)電極(15 )上部外側(cè)，第I絕緣層(11)上部包在內(nèi)電極(15)的中部外側(cè)，第I絕緣層(11)下部與內(nèi)電極(15)下部之間的空間形成電離腔(18);所述外電極(14)套在第I絕緣層(11)外側(cè)，第2絕緣層(12)設(shè)置于外電極(14)外側(cè)與連接螺紋(17)之間；位于電離腔(18)內(nèi)的內(nèi)電極(15)表面設(shè)有凸起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火的介質(zhì)阻擋放電非平衡等離子體火花塞，其特征是:所述電離腔(18)的下端采用敞開式結(jié)構(gòu)。
【專利摘要】一種用于內(nèi)燃機(jī)的介質(zhì)阻擋放電非平衡等離子體火花塞，其屬于內(nèi)燃機(jī)燃燒領(lǐng)域。該火花塞的內(nèi)電極設(shè)置于中心位置，第1絕緣層下部與內(nèi)電極下部之間的空間形成電離腔，位于電離腔內(nèi)的內(nèi)電極表面設(shè)有凸起。在壓縮沖程中少量可燃混合氣被壓入電離腔內(nèi)，可燃混合氣電離形成非平衡等離子體。所形成的非平衡等離子體具有高度化學(xué)活性，并從電離腔中沖出，進(jìn)入到燃燒室空間內(nèi)，利用高能電子的高活性激發(fā)位于燃燒室空間的混合氣，開始鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。非平衡等離子體廣泛分布于燃燒室空間內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)空間多點(diǎn)點(diǎn)火。本發(fā)明能夠提高火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火能量，改善稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒穩(wěn)定性與排放性能，擴(kuò)展發(fā)動(dòng)機(jī)的稀燃極限，從而改善發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。
【IPC分類】H01T13-20
【公開號(hào)】CN104779524
【申請?zhí)枴緾N201410838800
【發(fā)明人】陳雷, 宋鵬, 隆武強(qiáng), 趙強(qiáng), 王愛國, 張旭東, 張 杰
【申請人】大連理工大學(xué), 陜西柴油機(jī)重工有限公司
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2014年12月30日