[实用新型]用于内燃机燃烧室的瞬态等离子体点火器

说明书

技术领域

本发明涉及等离子体技术，是一种用于内燃机燃烧室的瞬态等离子体点火器。

背景技术

目前，各类内燃机燃烧室中普遍采用的点火方式是火花塞点火，在点火瞬间(即放电瞬间)，放电元件周围的可燃混合气体温度急速升高，使这个以放电尖端为中心的区域内可燃混合气体开始燃烧放热反应，进而燃焰传至整个燃烧室，实现点火。

火花塞点火方式的显著缺点是：点火延迟时间长，并且只能在放电尖端周围很小的区域内实现单点点火，很难可靠、快速地引燃燃烧室里贫油预混的可燃混合气体，对于贫油下限附近的可燃混合气体则很容易出现熄火现象；点火过程的放电能量利用率低，大约只有5%-20%的放电能量被用来加热可燃混合气体，绝大部分的能量用来加热电极和发光，造成能量的损失。这些缺点都是由于火花塞点火方式固有的局限性造成的。

瞬态等离子体点火器利用高能脉冲放电，形成局部高温区域，可激发大量的活性粒子，快速点燃可燃混合气体。乌克兰公路大学的研究表明，在汽车发动机的道路试验的过程中，采用瞬态等离子体点火系统的发动机，可使每加仑燃油可行使英里数上升15%。在11年欧洲燃烧学术会议上，法国Domingues等人公开了一型碟形瞬态等离子体点火器。该瞬态等离子体点火器将安装套筒作为阴极，点火时碟形阳极1与点火器安装套筒的外螺纹柱面放电。瞬态等离子体点火器与火花塞点火器相比点火区域更大、点火时间更短，点火能量可以更好的与可燃混合气体耦合，点火区域内的大分子碳氢燃料被电离成活化能小的等离子体态粒子，使可燃混合气体的燃烧反应速率更快，反应时间更短，点火成功率得到有效提高；除此之外，瞬态等离子体点火还能够强化可燃混合气体的燃烧，具有点火和助燃的双重效果，并且这种特性在贫油状态下依然可以得到保持。

瞬态等离子体点火方式加快了可燃混合气体反应，这使得气缸内压力升高，内燃机做功能力增强，提高了燃料利用率。

发明内容

为克服现有技术中存在的内燃机点火器点火面积小的不足，本发明提出了一种用于内燃机燃烧室的瞬态等离子体点火器。

本发明包括碟形阳极、阳极连接杆、绝缘套筒、安装套筒、绝缘套和阴极环。其中，绝缘套筒套装在阳极连接杆上。安装套筒4套装在绝缘套筒的中部。碟形阳极位于阳极连接杆一端的端面上，所述绝缘套位于阳极连接杆的另一端，套装在绝缘套筒的外圆周面上。

所述阳极连接杆一端安装有螺帽，另一端有碟形阳极。当所述绝缘套筒套装在该阳极连接杆上后，绝缘套筒的一个端面与碟形阳极的上表面贴合，绝缘套筒的另一个端面与所述螺母的端面配合，从而实现阳极连接杆与绝缘套筒之间的轴向定位连接。

所述阴极环的外表面为锥形，并且该阴极环的剖面中，该阴极环环壁的一端为锐角，形成放电尖端，以实现尖端放电。该阴极环的高度为3-5mm。

本发明中的碟形阳极采用耐高温、导电能力强的金属或合金材料。碟形结构更有利于尖端放电。工作时在碟形阳极1输入高能脉冲电压，阴极环作为阴极通过与活塞固接实现接地，在活塞达到最高位置时，高压脉冲击穿并电离碟形阳极和阴极环之间的混合气体，快速点燃可燃混合气体。通过改变阳极连接杆长度来调节碟形阳极下表面与阴极环之间的距离，或通过改变瞬态等离子体点火器的输入电压和电流，控制击穿的强度和工作气体的电离度，达到调节点火器点火能量的目的。

阴极环与碟形阳极为同轴的环形，阴极环半径大于碟形阳极的半径，并且阴极环固接在活塞上表面。工作时，当活塞到达最大行程位置时，碟形阳极与其他金属构件（如节气门、汽缸壁）之间的距离大于碟形阳极与阴极环之间的距离，从而保证碟形阳极只与阴极环产生放电。

与火花塞点火器相比较，本发明的有益效果为：

1、点火区域面积大，能够在多点点燃可燃混合气体，在更大范围内迅速燃烧，燃料利用率高，并可提高点火成功率高。

2、使可燃混合气体的燃烧反应速率更快，具有更短的点火延迟时间。

3、混合气体快速反应使得气缸内气压更大，内燃机做功能力更强，可以降低内燃机工作油耗，提高效率。

与法国Domingues等人研究的碟形瞬态等离子体点火器相比较，本发明点火区域体积大，能够在多点点燃可燃混合气体，在更大范围内迅速燃烧。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。图中：

1.碟形阳极；2.阳极连接杆；3.绝缘套筒；4.安装套筒；5.绝缘套；6.阴极环7.点火区域。

具体实施方式

本实施例是用于四冲程汽油机燃烧室的瞬态等离子体点火器。