本發(fā)明屬于內燃機技術領域，特別是涉及一種用于等離子體強化燃燒的活塞組件。

背景技術：

等離子體強化燃燒技術是近年來興起的一種高效清潔燃燒技術，在外加電場作用下，通過氣體放電產生帶電重離子、電子和自由基等活性粒子，并通過活性粒子來提高反應活性，具有能夠降低最小點火能量、提高燃燒效率、擴大稀燃極限以及降低污染排放物等一系列優(yōu)勢。

目前，在應用了等離子體強化燃燒技術的內燃機中，通常采用缸外電離方案，即在進氣道內設置電極，將進氣(空氣或空氣-燃料混合氣)通過電極形成的電場進行電離，由于放電產生的帶電重離子、電子和自由基存在的時間很短，僅為納秒量級或微秒量級，則在進氣過程中，活性粒子的數量會急速減少，從而導致強化燃燒效率大打折扣。

因此，設計一種缸內電離方案十分必要，以使混合氣能夠在缸內進行電離，在點火時刻能夠確保缸內擁有數量足夠多的活性粒子，以提高內燃機稀燃時的著火能力，進而改善內燃機的經濟性和排放潛力。

技術實現要素：

針對現有技術存在的問題，本發(fā)明提供一種用于等離子體強化燃燒的活塞組件，可使混合氣在缸內進行電離，在點火時刻能夠確保缸內擁有數量足夠多的活性粒子，有效提高內燃機稀燃時的著火能力，同時改善內燃機的經濟性和排放潛力。

為了實現上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：一種用于等離子體強化燃燒的活塞組件，包括內燃機活塞和等離子體發(fā)生機構；所述等離子體發(fā)生機構包括正電極、內導線、外導線及電源；在所述正電極外部包覆有絕緣套，在所述內燃機活塞的頂面開設有正電極安裝槽，包覆有絕緣套的正電極位于正電極安裝槽內；在所述正電極安裝槽的槽底開設有第一內導線穿裝孔，在所述內燃機活塞的側壁上開設有第二內導線穿裝孔，內導線一端通過第一內導線穿裝孔與絕緣套內部的正電極接觸相連，內導線另一端通過第二內導線穿裝孔固定在內燃機活塞的側壁上，且內導線的端頭面與內燃機缸套內表面接觸滑動配合；所述電源位于內燃機外部，在內燃機缸套和內燃機機體上開設有外導線穿裝孔，所述外導線一端與電源相連，外導線另一端通過外導線穿裝孔固定在內燃機缸套上，且外導線的端頭面與內燃機缸套內表面相平齊，外導線的端頭面與內導線的端頭面采用觸接配合方式；內燃機曲軸設為接地端，且內燃機活塞為等效接地端。

在所述絕緣套外表面設置有若干放電凸起點。

在所述內燃機活塞的頂面設置有若干引電凸起點。

所述正電極采用圓弧形結構、圓環(huán)形結構或多邊形結構。

包覆有絕緣套的正電極數量為一個或多個。

當包覆有絕緣套的正電極數量為多個時，其在內燃機活塞的頂面上采用同心分布方式或矩陣分布方式。

所述外導線的導電內芯截面直徑大于或等于內導線的導電內芯截面直徑。

在所述內導線外部加裝有內導線絕緣保護套管，在所述外導線外部加裝有外導線絕緣保護套管，內導線絕緣保護套管的兩端分別與內燃機活塞的頂面和側壁相固連，外導線絕緣保護套管與內燃機缸套和內燃機機體相固連。

所述外導線的導電內芯截面直徑小于內導線絕緣保護套管的截面外徑。

加裝有內導線絕緣保護套管的內導線與內燃機活塞的內壁面貼合布置。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明與現有技術相比，可使混合氣在缸內進行電離，在點火時刻能夠確保缸內擁有數量足夠多的活性粒子，有效提高內燃機稀燃時的著火能力，同時改善內燃機的經濟性和排放潛力。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種用于等離子體強化燃燒的活塞組件(活塞處于下止點)結構示意圖；

圖2為本發(fā)明的一種用于等離子體強化燃燒的活塞組件(活塞處于上止點)結構示意圖；

圖3為圖1中a-a剖視圖；

圖4為包覆有絕緣套的正電極采用圓環(huán)形的多環(huán)同心結構示意圖；

圖5為包覆有絕緣套的正電極采用圓環(huán)形的多環(huán)矩陣結構示意圖；

圖6為包覆有絕緣套的正電極采用多邊形(方形)的單環(huán)結構示意圖；

圖中，1—內燃機活塞，2—正電極，3—內導線，4—外導線，5—電源，6—絕緣套，7—正電極安裝槽，8—第一內導線穿裝孔，9—第二內導線穿裝孔，10—內燃機缸套，11—外導線穿裝孔，12—內燃機曲軸，13—放電凸起點，14—引電凸起點，15—內導線絕緣保護套管，16—外導線絕緣保護套管，17—內燃機機體。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明。

如圖1～6所示，一種用于等離子體強化燃燒的活塞組件，包括內燃機活塞1和等離子體發(fā)生機構；所述等離子體發(fā)生機構包括正電極2、內導線3、外導線4及電源5；在所述正電極2外部包覆有絕緣套6，在所述內燃機活塞1的頂面開設有正電極安裝槽7，包覆有絕緣套6的正電極2位于正電極安裝槽7內；在所述正電極安裝槽7的槽底開設有第一內導線穿裝孔8，在所述內燃機活塞1的側壁上開設有第二內導線穿裝孔9，內導線3一端通過第一內導線穿裝孔8與絕緣套6內部的正電極2接觸相連，內導線3另一端通過第二內導線穿裝孔9固定在內燃機活塞1的側壁上，且內導線3的端頭面與內燃機缸套10內表面接觸滑動配合；所述電源5位于內燃機外部，在內燃機缸套10和內燃機機體17上開設有外導線穿裝孔11，所述外導線4一端與電源5相連，外導線4另一端通過外導線穿裝孔11固定在內燃機缸套10上，且外導線4的端頭面與內燃機缸套10內表面相平齊，外導線4的端頭面與內導線3的端頭面采用觸接配合方式；內燃機曲軸12設為接地端，且內燃機活塞1為等效接地端。

在所述絕緣套6外表面設置有若干放電凸起點13。

在所述內燃機活塞1的頂面設置有若干引電凸起點14。

所述正電極2采用圓弧形結構、圓環(huán)形結構或多邊形結構等。

包覆有絕緣套6的正電極2數量為一個或多個。

當包覆有絕緣套6的正電極2數量為多個時，其在內燃機活塞1的頂面上采用同心分布方式或矩陣分布方式。

所述外導線4的導電內芯截面直徑大于或等于內導線3的導電內芯截面直徑。

在所述內導線3外部加裝有內導線絕緣保護套管15，在所述外導線4外部加裝有外導線絕緣保護套管16，內導線絕緣保護套管12的兩端可以通過螺紋或焊接方式分別與內燃機活塞1的頂面和側壁相固連，外導線絕緣保護套管16可以通過螺紋或焊接方式與內燃機缸套10和內燃機機體17相固連，同時保證連接密封性。

所述外導線4的導電內芯截面直徑小于內導線絕緣保護套管12的截面外徑，用以保證通電穩(wěn)定性。

加裝有內導線絕緣保護套管15的內導線3與內燃機活塞1的內壁面貼合布置，用以保證連桿的運動不受影響。

下面結合附圖說明本發(fā)明的一次使用過程：

本實施例中，正電極2采用圓環(huán)形且為單環(huán)，可采用銅或不銹鋼等導電金屬制成；絕緣套6隨著正電極2也為圓環(huán)形，可采用導電率低且耐高溫的絕緣材料，如陶瓷或石英玻璃等制成。

當內燃機活塞1運行到上止點附近時，內導線3的端頭面將與外導線4的端頭面接觸連接上，此時的正電極2將依次通過內導線3和外導線4與電源5接通。

由于接地端設在內燃機曲軸12處，且由于內燃機曲軸12依次通過具有導電性的連桿和活塞銷與內燃機活塞1相連，進而使內燃機活塞1等效為接地端。

在正電極2接通電源后，高壓將擊穿絕緣套6并開始放電，并在絕緣套6與內燃機活塞1的頂面之間形成放電電弧，由于放電凸起點13和引電凸起點14的存在，可有效增加放電電弧的密度。

通過放電過程，將混合氣電離成帶電重離子、電子和自由基等大量的活性粒子，隨后火花塞再進行點火，使活性可燃物迅速燃燒。

通過調整電源5的電流大小和頻率，用以適應缸內不同壓力和當量比，還可通過輸入不同脈沖電流來控制放電過程，最終得到最多數量的活性粒子來參與燃燒和助燃過程。

實施例中的方案并非用以限制本發(fā)明的專利保護范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實施或變更，均包含于本案的專利范圍中。