[发明专利]具有梭动电极的火花塞

说明书

提供了用于包括燃烧室(11)的内燃发动机(2)的具有梭动电极的火花塞(1)，用中性气体稀释的主要装料(12)在所述燃烧室(11)中被点燃，所述火花塞(1)容纳分层腔(15)，在所述分层腔(15)中中心电极(6)打开并且在所述分层腔(15)中分层喷射器(17)能够在压力下喷射由易燃的可燃物‑AF燃料混合物组成的引燃装料(18)，所述腔(15)由分层导管(16)连接到所述燃烧室(11)，而梭动电极(20)插置在所述中心电极(6)和接地电极(7)之间并可在所述分层导管(16)中平移。

本发明的主题是具有梭动电极的火花塞，其允许借助于仅火花或借助于公知的引燃装料点燃被引入内燃发动机的燃烧室中的主要装料，所述火花塞被设计为优化所述引燃装料的效率以点燃所述主要装料。

根据当前技术，往复式内燃发动机的最大和平均效率相对较低。在汽车中，奥托循环主动点火发动机的最大效率为约35％，并且柴油循环发动机的最大效率为约40％。关于汽车发动机的当前平均效率，对于主动点火发动机通常小于20％，并且对于柴油发动机小于25％。

在所述发动机中，通过燃料的燃烧而释放且未转换成有用功的能量的一部分主要在冷却系统中和在所述发动机的排气口处以热的形式被耗散。

除了效率低外，汽车中使用的往复式内燃发动机产生对环境和健康有害的污染气体和颗粒。

尽管有这些不利的特征，由于缺乏提供更好的能量、环境、功能和经济妥协的其它解决方案，奥托或柴油循环内燃发动机安装在世界上流通的几乎所有机动车辆上。

这种情况解释了发动机制造商通过一切手段为改进内燃发动机的能量和环境平衡在研究和开发中做出的巨大努力。这些努力特别是旨在完善用于构建此类发动机的技术，并用允许实现新策略的新特征补充它们。

这些策略之一是用中性气体或富含氧的新鲜空气稀释往复式内燃发动机的空气和燃料装料。

本发明聚焦于此类稀释，且特别是旨在针对最经常地消耗汽油或天然气的具有主动点火的往复式内燃发动机。

用新鲜空气或用预先冷却的排气稀释主动点火发动机的装料允许增加所述发动机的平均和/或最大热力学效率。这对所产生的相同数量的功导致减小的燃料消耗。

当主动点火发动机在部分扭矩中操作时，将稀释的装料引入其气缸中比引入未稀释的装料产生更少的泵气损失。所述损失的减小是由于稀释的装料在相同的能量含量下具有较大的体积这一事实。因此，为了将相同量的能量引入所述气缸中，通常借助于节流阀产生的在所述发动机的进气时的节流较不明显，且出现在所述进气口处的气体的压力较高。

此外，在相同的能量被引入主动点火发动机的气缸中的情况下，稀释装料增加了质量和后者的总热容量。因此，所有东西都是相等的，所述装料的燃烧发生在较低的温度下。除了减小由燃烧产生的氮氧化物的量以外，所述低温还减小气缸的壁处的热损失，这是由于所述装料将热的一部分转移至所述壁。

最后，如果装料特别是用氧含量低或甚至不含氧的中性气体稀释，则所述装料对空气-燃料混合物的未受控的自点火较不敏感。这个自点火负责嘎嘎作响，这是一种由爆震燃烧表征的不期望现象，爆震燃烧使主动点火发动机的效率下降并损坏其机械部件。由装料的稀释提供的嘎嘎作响的减敏允许所述发动机在较高的压缩比下操作，或在可能提高效率的最有利的时间触发的点火的情况下操作，或两者。

在稀释的空气和燃料装料的这个特定上下文中，存在对化学计量混合物操作的主动点火发动机，所述发动机在也被称为“稀混合物”的过量空气中操作。

对化学计量混合物操作的发动机仅与三向催化转化器(一种后处理从燃烧产生的污染物的公知的设备)兼容。所述催化转化器负责燃烧没有在热发动机的燃烧室中燃烧的碳氢化合物。这个燃烧的产物是已经存在于大气中的水蒸气和二氧化碳。所述三向催化转化器也完成众所周知造成污染的一氧化碳的氧化以同样将其转化成二氧化碳，并将氧化氮还原为大气二氮，其构成地球大气的大约78％且在本质上是无污染的。