[發明專利]用于掃除殘余廢氣的火花塞及相關的燃燒室

有效

• 申請號: 201380003889.2
• 申請日: 2013-02-11
• 公開（公告）號: CN103947060B
• 公開（公告）日: 2017-03-22
• 發明（設計）人: K·J·道格拉斯;秦霄;D·J·奧康納;P·薩西德哈蘭
• 申請（專利權）人: 康明斯知識產權公司
• 主分類號: H01T13/32
• 分類號: H01T13/32;F02P13/00
• 代理公司: 上海一平知識產權代理有限公司31266
• 代理人: 邱忠貺,蔡繼清

技術領域

本申請的主題概括地來說關于內燃機，更具體地，涉及內燃機的燃料點火系統。?

背景技術

火花塞用于與各種類型的燃燒室配合使用，燃燒室配置為對易燃的燃料和空氣的混合物進行點火。一些燃燒室配置為包括被動預燃室、開式燃燒室及燃料供給預燃室的配置。現有的火花塞的設計有著各種缺點，依賴于配置為火花塞在內部操作的燃燒室的類型，可能會讓這些缺點更加嚴重。?

眾所周知，火花塞與預燃室及開式燃燒室組合使用在內燃機內對燃燒事件進行點火。預燃室對預混合的稀薄燃燒天然氣發動機的燃焰的著火和傳播特別有用，稀薄燃燒天然氣發動機難以使用傳統的開式燃燒室的配置來點火。被動預燃室包括燃燒容積，在其中設置火花塞。火花塞往往包括中央陰極電極和至少部分地環繞于陰極電極的一個或更多的外部接地或陽極電極，以在其間生成間隙。火花塞通過產生跨越在中央和外部電極之間的間隙的火花(例如電子流)對燃燒事件進行著火。更具體的，火花對通過預燃室容積傳播的火焰進行著火。這種燃燒在預燃室內產生了壓力上的突然增加，從而穿過在預燃室和主燃室之間的節流孔產生一個大的壓差。該壓差促使火焰穿過節流孔進入主燃室，從而成功地進行燃燒事件。?

在成功地進行燃燒事件之后，主燃室內的殘余廢氣在排氣沖程中換氣。在進氣沖程中，新鮮的預混合空氣和燃料的混合物(充量)通過由活塞所驅動的壓縮事件進入主汽缸。然而，一些被動預燃室內及火花塞電極之間的殘余廢氣沒有進行完全換氣，而是在排氣和進氣沖程中殘余在預燃室內。在隨后的壓縮沖程中，主燃室和預燃室之間的壓差促使新鮮的充量穿過節流孔進入預燃室，將殘余廢氣朝預燃室的設置有火花塞的后部壓縮。?

發明內容

針對現有技術，尤其是針對現有技術中還沒有被當前可用的燃燒室和火花塞完全解決的燃燒室和火花塞內的問題和需求，提出本申請的主題。只有在將近壓縮沖程的末尾時(例如在有火花時)至少一些電極間隙內的殘余廢氣從電極間隙內被清除(例如移除或移走)且被替換為新鮮的充量，才能成功進行點火。申請人意識到殘余廢氣清除過程的成功高度依賴于預燃室、節流孔及火花塞電極的設計。一些已知的火花塞電極的配置無法從電極間隙充分清除殘余氣體。其結果是，間隙內的殘余氣體會抑制或阻礙新鮮的空氣充量的燃燒，這是因為穿過間隙的火花無法恰當地到達新鮮的空氣充量而是換為到達殘余氣體，導致了不完全燃燒或全部失火。因此，所提出的本申請的主題在于提供一種燃燒室及相關的火花塞，來至少克服現有技術中的許多缺點。?

例如，根據一個實施方式，提供一種用于內燃機的火花塞，該火花塞包括中央電極，該中央電極到達在中央軸周圍規定的第一末端表面為止。該火花塞也包括至少一個外部電極，該至少一個外部電極到達第二末端表面為止。該至少一個外部電極至少在側面部分地環繞中央電極，從而第二末端表面相對于中央電極在徑向上偏置，以在該中央電極和該至少一個外部電極之間規定側面間隙。該中央電極的第一末端表面相對于該至少一個外部電極的第二末端表面在軸向上凹陷。?

在火花塞的一些實施方式中，該中央電極的第一末端表面和該至少一個外部電極的第二末端表面實質上共面。在某些實施方式中，火花塞具有多個外部電極。該中央電極的第一末端表面相對于該至少一個外部電極的第二末端表面可以凹陷至大約一毫米。根據一些實施方式，中央電極包括了對第一末端表面進行規定的汽缸頭部。在這些實施方式中，中央電極可進一步包括相對于至少一個外部電極對頭部進行支撐的柄部，從而在中央電極的頭部和該至少一個外部電極之間對側面間隙進行規定。?

根據另一個實施方式，提供一種用于內燃機的火花塞，該火花塞包括中央電極，該中央電極到達第一末端表面為止，在中央軸周圍規定該第一?末端表面。該火花塞也包括至少一個外部電極，該至少一個外部電極到達第二末端表面為止。該至少一個外部電極至少在側面部分地環繞中央電極，從而第二末端表面相對于中央電極在徑向上偏置，以在該中央電極和該至少一個外部電極之間規定側面間隙。該火花塞包括與該至少一個外部電極的第二末端表面連接的至少一個襯墊，其中該至少一個襯墊的第三末端表面相對于該中央電極的第一末端表面在軸向上偏置。該襯墊可用第一材料制造且該至少一個外部電極可用與第一材料不同的第二材料制造。?

根據一些實施方式，該火花塞包括多個外部電極和多個襯墊，其中多個外部電極中的每一個外部電極都分別連接于多個襯墊中的一個襯墊。?