用于內(nèi)燃機(jī)的等離子體栓塞的制作方法
【專利摘要】一種用于內(nèi)燃機(jī)的等離子體栓塞，包含有一容置殼體、設(shè)置于該容置殼體內(nèi)并沿該容置殼體的軸向延伸的一第一電極、一與該第一電極間隔一第一距離的一第二電極、一設(shè)置于該第一電極與該第二電極之間的電阻構(gòu)件，以及一固定于該容置殼體外的電容。一電氣絕緣體設(shè)置于該容置殼體內(nèi)的一容置空間，該第一電極具有一凸出于該容置殼體外而形成的第一放電端，該電容電性連接一高壓電源以及該第一電極。本實用新型藉由該電阻構(gòu)件電性連接該第一電極與該第二電極，提供導(dǎo)電路徑而產(chǎn)生電弧，進(jìn)而于該內(nèi)燃機(jī)內(nèi)產(chǎn)生等離子體粒團(tuán)，達(dá)到較佳的燃燒效率。
【專利說明】用于內(nèi)燃機(jī)的等離子體栓塞

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種等離子體栓塞，尤其涉及一種應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)上的等離子體栓塞。

【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)燃機(jī)在動力輸出領(lǐng)域中使用得非常廣泛，其使用火星塞作為輔助的點火系統(tǒng)，配合壓縮以及其他動作以點燃特定的燃料?；鹦侨?火花塞)的主要動作在于以兩個電極之間進(jìn)行高電壓放電，藉以產(chǎn)生點火而達(dá)到引擎燃爆運轉(zhuǎn)的目的。由上得知，火星塞的點火效能優(yōu)劣及火星塞點火的準(zhǔn)確性將攸關(guān)引擎效益及出力的性能表現(xiàn)。
[0003]因此，為了改善火星塞的放電結(jié)構(gòu)，各種不同的相關(guān)研究不斷的在進(jìn)行中，其中如中國臺灣專利公告第1431880號的「對稱偶極強電場放電式火星塞」，其揭露一種對稱式尖端電極的結(jié)構(gòu)，藉此達(dá)到對稱放電的火星塞，以提高燃燒的效率。但目前的研發(fā)技術(shù)中，都針對火星塞放電電極的結(jié)構(gòu)、位置、形狀進(jìn)行改良，但事實上影響燃油效率的因素還很多。
[0004]根據(jù)研究，一旦活塞在汽缸內(nèi)移動超過大約1/3的行程，在點火剛超過上死點(top dead center, TDC)時，會因為火焰缺乏點燃的燃料而使得燃燒過程結(jié)束。如此一來，汽缸內(nèi)剩余的部分燃燒的燃料和副產(chǎn)品會從排氣管排出引擎，使得燃油效率不佳與造成環(huán)境污染。這個問題在引擎速度改變，特別是在換檔的時候更為嚴(yán)重。
[0005]一般內(nèi)燃機(jī)引擎中，汽油會在汽缸內(nèi)會混和空氣，并配合火星塞點燃混合油氣，達(dá)到爆炸產(chǎn)生動力的目的，但一般高電壓產(chǎn)生火花的點火方式所產(chǎn)生的絕熱壓縮(adiabaticcompress1n)和震波很少能點燃在汽缸內(nèi)的所有混合油氣，使得部份燃燒的燃料和副產(chǎn)品會被排出引擎。更甚者，內(nèi)燃機(jī)內(nèi)部也容易積碳，耗油量亦會增加，使得燃油效率不斷的降低。柴油和汽油內(nèi)燃機(jī)的固有問題是傳統(tǒng)點燃汽缸內(nèi)混合油氣的方法無法產(chǎn)生足夠的能量，或及時傳送以點燃汽缸內(nèi)所有內(nèi)容物。如果整個汽缸內(nèi)的內(nèi)容物在剛超過上死點后就被點燃，那么引擎效能會大幅提升，并減少排出的污染物。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型的主要目的，在于提供一種利用等離子體點火的內(nèi)燃機(jī)點火系統(tǒng)，而提高點燃內(nèi)燃機(jī)的汽缸內(nèi)混和油氣的比例。
[0007]本實用新型的另一目的，在于利用等離子體點火方式避免引擎轉(zhuǎn)速改變而降低混和油氣被點燃的比例。
[0008]為達(dá)上述目的，本實用新型提供一種用于內(nèi)燃機(jī)的等離子體栓塞，其包含有:
[0009]—容置殼體，具有一頂端、一遠(yuǎn)離該頂端的底端以及一設(shè)置于該頂端與該底端之間的容置空間；
[0010]一填充于該容置空間內(nèi)的電氣絕緣體；
[0011 ] 一設(shè)置于該容置殼體內(nèi)并沿該容置殼體的軸向延伸的第一電極，該第一電極由該容置殼體內(nèi)往該底端方向凸出于該容置殼體外而形成一第一放電端，并該第一電極具有一遠(yuǎn)離該第一放電端的第一電連接端；
[0012]—與該第一電極間隔一第一距離的一第二電極；
[0013]一位于該容置殼體內(nèi)并設(shè)置于該第一電極與該第二電極之間的電阻構(gòu)件，其電性連接該第一電極與該第二電極；以及
[0014]一固定于該容置殼體外的電容，該電容具有一電性連接一高壓電源的第一電板、一電性連接該第一電連接端的第二電板，以及一位于該第一電板與該第二電板之間的介電質(zhì)。
[0015]上述的用于內(nèi)燃機(jī)的等離子體栓塞，其中該容置殼體更具有一設(shè)置于頂端與該底端之間的固定段，該電容固定于該固定段上，而該容置空間位于該固定段與該底端之間。
[0016]上述的用于內(nèi)燃機(jī)的等離子體栓塞，其中該電容為環(huán)形而圈繞在該容置殼體外，并固定于該固定段上。
[0017]上述的用于內(nèi)燃機(jī)的等離子體栓塞，其中該容置殼體更具有一相鄰于該底端的鎖固部，該鎖固部供該容置殼體鎖合固定于該內(nèi)燃機(jī)上。
[0018]上述的用于內(nèi)燃機(jī)的等離子體栓塞，其中該第一電極設(shè)置于該容置殼體的中心，該第二電極則設(shè)置于相鄰于該容置殼體的一外壁面。
[0019]上述的用于內(nèi)燃機(jī)的等離子體栓塞，其中該第二電極設(shè)置于該容置殼體內(nèi)并沿該容置殼體的軸向往該底端方向延伸，且凸出于該容置殼體外而形成一第二放電端。
[0020]上述的用于內(nèi)燃機(jī)的等離子體栓塞，其中更具有一設(shè)置于該容置殼體內(nèi)并沿該容置殼體的軸向往該底端方向延伸的觸發(fā)電極，該觸發(fā)電極與該電阻構(gòu)件間隔一第二距離，并與該第一電極與該第二電極的位置形成三角形。
[0021]上述的用于內(nèi)燃機(jī)的等離子體栓塞，其中該觸發(fā)電極與該第一電極及該第二電極等距離設(shè)置。
[0022]本實用新型具有下列特點:
[0023]一、利用第一電極、第二電極配合電阻構(gòu)件的結(jié)構(gòu)而于該容置殼體的底端形成一導(dǎo)電路徑，配合內(nèi)燃機(jī)的汽缸內(nèi)的混合油氣進(jìn)行等離子體爆發(fā)以產(chǎn)生等離子體粒團(tuán)。
[0024]二、藉由等離子體點火的方式產(chǎn)生足夠的能量，而無視引擎速度，不論在任何時間點被點燃，皆可以點燃內(nèi)燃機(jī)的汽缸內(nèi)的絕大部分混和油氣，提升燃燒效率。
[0025]以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對本實用新型的限定。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1，為本實用新型第一實施例的結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖；
[0027]圖2，為本實用新型第一實施例的組裝配置示意圖；
[0028]圖3A，為本實用新型第一實施例的部分剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖3B，為本實用新型第一實施例的底視示意圖；
[0030]圖4A，為本實用新型第二實施例的部分剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖4B，為本實用新型第二實施例的底視示意圖；
[0032]圖5，為本實用新型第三實施例的結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖；
[0033]圖6A，為本實用新型第三實施例的部分剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖6B，為本實用新型第三實施例的底視示意圖。

【具體實施方式】
[0035]有關(guān)本實用新型的詳細(xì)說明及技術(shù)內(nèi)容，現(xiàn)就配合圖示說明如下:
[0036]請參閱圖1、圖2、圖3A及圖3B所示，本實用新型為一種用于內(nèi)燃機(jī)的等離子體栓塞，其組裝設(shè)置于一內(nèi)燃機(jī)10的汽缸11上，并包含有一容置殼體20、一設(shè)置于該容置殼體20內(nèi)并沿該容置殼體20的軸向延伸的第一電極30、一與該第一電極30間隔一第一距離dl的一第二電極40、一位于該容置殼體20內(nèi)并設(shè)置于該第一電極30與該第二電極40之間的電阻構(gòu)件50,以及一固定于該容置殼體20外的電容60。該容置殼體20具有一頂端21、一遠(yuǎn)離該頂端21的底端22以及一設(shè)置于該頂端21與該底端22之間的容置空間23，一電氣絕緣體24填充于該容置空間23內(nèi)，于本實施例中，該容置殼體20更具有一相鄰于該底端22的鎖固部25,該鎖固部25供該容置殼體20鎖合固定于該內(nèi)燃機(jī)10上。該第一電極30由該容置殼體20內(nèi)往該底端22方向凸出于該容置殼體20外而形成一第一放電端31,并該第一電極30具有一遠(yuǎn)離該第一放電端31的第一電連接端32。該電容60具有一電性連接一高壓電源71的第一電板61、一電性連接該第一電連接端32的第二電板62,以及一位于該第一電板61與該第二電板62之間的介電質(zhì)63，需特別說明的是，于本實施例中，該電容60的一端連接至該高壓電源71,另外一端通過一火花開關(guān)72 (spark switch)電性連接至該第一電連接端32，且該電容60亦可以依照使用需求而使用一個以上，并以串連的方式電性連接。該電阻構(gòu)件50電性連接該第一電極30與該第二電極40，并于該底端22形成一導(dǎo)電路徑以產(chǎn)生電弧，進(jìn)而于該內(nèi)燃機(jī)10內(nèi)產(chǎn)生等離子體粒團(tuán)。
[0037]更進(jìn)一步的說明，于本實施例中，該第二電極40平行于該第一電極30而設(shè)置于該容置殼體20內(nèi)并沿該容置殼體20的軸向往該底端22方向延伸，且凸出于該容置殼體20外而形成一第二放電端41，較佳的，該第一電極30與該第二電極40之間的第一距離dl為I?10毫米(mm)。該第二電極40遠(yuǎn)離該第二放電端41的一側(cè)具有一第二電連接端42，該第二電連接端42于本實施例中為接地。其中，該容置殼體20更具有一設(shè)置于該頂端21與該底端22之間的固定段26，該電容60為環(huán)形而圈繞在該容置殼體20且固定于該固定段26上，而該容置空間23位于該固定段26與該底端22之間。除此之外，該第一電極30與該第二電極40的至少其中的一的材質(zhì)為二氧化釕，以提供額外的氧原子。當(dāng)電流通過二氧化釕，氧原子(離子)會由該第一放電端31與該第二放電端41的暴露部分釋放至汽缸11內(nèi)的混合油氣，進(jìn)一步激發(fā)與產(chǎn)生等離子體粒團(tuán)。本實用新型也可利用其他電極材料來提供離子，其可強化燃燒過程，降低汽缸11磨耗與提供其他的優(yōu)點。而于本實施例中，該電阻構(gòu)件50的材質(zhì)為碳薄膜，該電氣絕緣體24為陶瓷。薄長條碳薄膜的電阻構(gòu)件50用來提供導(dǎo)電路徑以于電極間產(chǎn)生電弧，而不是火花。
[0038]因此，該等離子體栓塞的動作方式如下:
[0039]由該高壓電源71提供該電容60足夠的儲存電力，而在系統(tǒng)決定了適當(dāng)?shù)狞c火時間，電容60所儲存的能量會提供電極足夠的電流，而在底端22通過該第一電極30、該第二電極40以及該電阻構(gòu)件50產(chǎn)生等離子體電弧。根據(jù)該第一電極30、該第二電極40以及該電阻構(gòu)件50特定的幾何形狀，電流所產(chǎn)生的等離子體爆發(fā)會有特定的形狀，而可稱為等離子體粒團(tuán)。一般來說，于本實用新型的結(jié)構(gòu)及需求狀況下，該等離子體粒團(tuán)具有約5-50ev(電子伏特，electron volt，lev約11，331°C )的溫度，并且為液態(tài)流動的離子化氣體形式。因此，等離子體的活動和形狀一般會遵循流體力學(xué)的原則。當(dāng)?shù)入x子體粒團(tuán)在容置殼體20的底端22產(chǎn)生時，電流會產(chǎn)生相當(dāng)大的磁場，促使等離子體粒團(tuán)離開容置殼體20的底端22而進(jìn)入汽缸11。等離子體粒團(tuán)的整體大小和形狀會迅速膨脹而充滿整個汽缸11腔室。在汽缸11內(nèi)產(chǎn)生的震波效應(yīng)會進(jìn)一步提高等離子體粒團(tuán)的溫度。迅速膨脹的等離子體粒團(tuán)會充滿整個汽缸11腔室，使其整個內(nèi)部燃燒。如前述，傳統(tǒng)的點火系統(tǒng)必須特別地與精確地產(chǎn)生油氣混合，以便在某一轉(zhuǎn)速(RPM，每分鐘轉(zhuǎn)速)下達(dá)到腔室最有效的燃燒效率。本實用新型的等離子體點火實質(zhì)上可完全燃燒，達(dá)到更高的效率與更低的污染。
[0040]請再配合參閱圖4A及圖4B所示，本實用新型更可具有一設(shè)置于該容置殼體20內(nèi)并沿該容置殼體20的軸向往該底端22方向延伸的觸發(fā)電極80，該觸發(fā)電極80與該電阻構(gòu)件50間隔一第二距離d2，并與該第一電極30與該第二電極40的位置形成三角形，該觸發(fā)電極80通過該容置殼體20的頂端21而與一傳統(tǒng)的汽車點火系統(tǒng)的火花產(chǎn)生器73電性連接。在此實施例中，觸發(fā)電極80可以提供點燃混和油氣的火花，因此，可以省略火花開關(guān)72的使用。更進(jìn)一步的說明，該觸發(fā)電極80與該第一電極30及該第二電極40等距離設(shè)置，并且該第二距離d2小于該第一距離dl。
[0041]此外，請再配合參閱圖5、圖6A及圖6B所示，其為本實用新型的另一實施例，該第一電極30a設(shè)置于該容置殼體20的中心，并同樣具有以軸向延伸方式穿出于該底端22形成的該第一放電端31a，以及遠(yuǎn)離該第一放電端32a的第一電連接端32a，而該第二電極40a則為該容置殼體20對應(yīng)于該底端22的外壁面，而該電阻構(gòu)件50a設(shè)置于該容置殼體20內(nèi)，并由該第一電極30a往該第二電極40a方向延伸并電性連接于該第一電極30a及該第二電極40a。藉此，如同先前方式進(jìn)行點火時，便會因為該第一電極30a與該第二電極40a的形狀與結(jié)構(gòu)，而形成如甜甜圈型或球狀的等離子體粒團(tuán)，由該第一電極30a的高電壓與該第二電極40a的接地之間的電流通過離子化等離子體產(chǎn)生的磁力，迅速被推向汽缸11內(nèi)。
[0042]綜上所述，本實用新型具有以下特點:
[0043]一、利用第一電極、第二電極配合電阻構(gòu)件的結(jié)構(gòu)而于該容置殼體的底端形成一導(dǎo)電路徑，配合內(nèi)燃機(jī)的汽缸內(nèi)的混合油氣進(jìn)行等離子體爆發(fā)以產(chǎn)生等離子體粒團(tuán)。
[0044]二、藉由等離子體點火的方式產(chǎn)生足夠的能量，而無視引擎速度，不論在任何時間點被點燃，皆可以點燃內(nèi)燃機(jī)的汽缸內(nèi)的絕大部分混和油氣，提升燃燒效率。
[0045]三、通過該觸發(fā)電極的設(shè)置，更進(jìn)一步提升點火技術(shù)，同時適用于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)，符合使用需求。
[0046]四、利用第一電極位于容置殼體中心，且第二電極設(shè)置于外環(huán)的方式，提供球狀或甜甜圈形的等離子體粒團(tuán)，以達(dá)到對稱均勻的爆發(fā)效果。
[0047]當(dāng)然，本實用新型還可有其它多種實施例，在不背離本實用新型精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本實用新型作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本實用新型所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于內(nèi)燃機(jī)的等離子體栓塞，其特征在于，包含有: 一容置殼體，具有一頂端、一遠(yuǎn)離該頂端的底端以及一設(shè)置于該頂端與該底端之間的容置空間； 一填充于該容置空間內(nèi)的電氣絕緣體； 一設(shè)置于該容置殼體內(nèi)并沿該容置殼體的軸向延伸的第一電極，該第一電極由該容置殼體內(nèi)往該底端方向凸出于該容置殼體外而形成一第一放電端，并該第一電極具有一遠(yuǎn)離該第一放電端的第一電連接端； 一與該第一電極間隔一第一距離的一第二電極； 一位于該容置殼體內(nèi)并設(shè)置于該第一電極與該第二電極之間的電阻構(gòu)件，其電性連接該第一電極與該第二電極；以及 一固定于該容置殼體外的電容，該電容具有一電性連接一高壓電源的第一電板、一電性連接該第一電連接端的第二電板，以及一位于該第一電板與該第二電板之間的介電質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于內(nèi)燃機(jī)的等離子體栓塞，其特征在于，該容置殼體更具有一設(shè)置于頂端與該底端之間的固定段，該電容固定于該固定段上，而該容置空間位于該固定段與該底端之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于內(nèi)燃機(jī)的等離子體栓塞，其特征在于，該電容為環(huán)形而圈繞在該容置殼體外，并固定于該固定段上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于內(nèi)燃機(jī)的等離子體栓塞，其特征在于，該容置殼體更具有一相鄰于該底端的鎖固部，該鎖固部供該容置殼體鎖合固定于該內(nèi)燃機(jī)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于內(nèi)燃機(jī)的等離子體栓塞，其特征在于，該第一電極設(shè)置于該容置殼體的中心，該第二電極則設(shè)置于相鄰于該容置殼體的一外壁面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于內(nèi)燃機(jī)的等離子體栓塞，其特征在于，該第二電極設(shè)置于該容置殼體內(nèi)并沿該容置殼體的軸向往該底端方向延伸，且凸出于該容置殼體外而形成一第二放電端。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于內(nèi)燃機(jī)的等離子體栓塞，其特征在于，更具有一設(shè)置于該容置殼體內(nèi)并沿該容置殼體的軸向往該底端方向延伸的觸發(fā)電極，該觸發(fā)電極與該電阻構(gòu)件間隔一第二距離，并與該第一電極與該第二電極的位置形成三角形。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于內(nèi)燃機(jī)的等離子體栓塞，其特征在于，該觸發(fā)電極與該第一電極及該第二電極等距離設(shè)置。
【文檔編號】F02P23/04GK203962271SQ201420368549
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
【發(fā)明者】尤禹濤 申請人:尤禹濤