受控火花点火火焰核心流动制造技术

在一些方面中，火花塞包括在火花塞的外壳中的火花间隙。火花塞包括在外壳的内部中的通道。在发动机运行期间，该通道引导流动通过火花间隙，主要地从外壳的燃烧室端部离开。通道能够以5米/秒或更大的速度引导流动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求了2013年3月15日提交的美国专利申请No.13/833,226的优先权，其作为2011年3月8日提交的共同待决的美国专利申请No.13/042,599的部分继续申请且要求了其权益，所述美国专利申请No.13/042,599要求了2010年11月23日提交的美国临时专利申请No.61/416,588的权益。2013年3月15日提交的美国专利申请No.13/833,226也是2012年1月10日提交的共同待决的美国专利申请No.13/347,448的部分继续申请且要求了其权益，后者是2011年3月8日提交的美国专利申请No.13/042,599的部分继续申请，所述美国专利申请No.13/042,599要求了2010年11月23日提交的美国临时专利申请No.61/416,588的权益。此申请要求了2013年10月3日提交的美国专利申请No.14/045,625的优先权，其作为2013年3月15日提交的美国专利申请No.13/833,226的继续申请，所述美国专利申请No.13/833,226是2011年3月8日提交的共同待决的美国专利申请No.13/042,599的部分继续申请且要求了其权益，所述美国专利申请No.13/042,599要求了2010年11月23日提交的美国临时专利申请No.61/416,588的权益。作为2013年3月15日提交的美国专利申请No.13/833,226的继续申请的2013年10月3日提交的美国专利申请No.14/045,625也是2012年1月10日提交的共同待决的美国专利申请No.13/347,488的部分继续申请且要求了其权益，所述美国专利申请No.13/347,488是2011年3月8日提交的美国专利申请No.13/042,599的部分继续申请，所述美国专利申请No.13/042,599要求了2010年11月23日提交的美国临时专利申请No.61/416,588的权益。
本说明书涉及用于内燃机的火花塞。
技术介绍
以例如天然气的气体燃料运行的发动机通常被供给以稀薄燃料混合物，所述燃料混合物是空气和燃料的混合物，所述混合物包含超过“在化学上恰当的”或化学计量比的量的过多的空气。稀薄燃料混合物经常导致例如缺火、不完全燃烧的不良燃烧和不良的燃料经济性，且改进燃烧的努力经常导致爆震或使用高能火花，这导致火花塞的短寿命。可能导致此情况的一个因素是常规火花塞有效且一致地点燃在运行的发动机的气缸内的稀薄燃料混合物的能力差。稀薄燃料混合物的更有效的燃烧可使用预燃烧室或预燃室来实现。预燃室火花塞典型地用于促进在例如天然气稀薄燃烧发动机或汽车稀薄汽油机的稀薄燃烧发动机中的稀薄可燃性极限。在已知的预燃室火花塞中，例如在美国专利No.5,554,908中公开的预燃室火花塞中，火花间隙约束在腔内，所述腔具有可代表总发动机气缸排量的相对小的部分的体积。腔的一部分成形为拱顶且具有多种切向引入/喷射孔。在运行期间，当压缩循环期间发动机活塞向上移动时，促使空气/燃料混合物通过引入孔到预燃室内。孔的定向可确定预燃室腔内侧的空气/燃料混合物的运动和在离开预燃室时的反作用射流的运动。当预燃室腔内的空气/燃料混合物的燃烧率增加时，结果是更高穿透的火焰射流进入发动机燃烧室中。这些火焰射流改进了发动机以更稀薄的空气/燃料混合物实现在发动机燃烧室内更迅速和可重复性的火焰传播的能力。许多常规的预燃室火花塞具有不可重复的且不可预测的性能特征，这可能导致高于希望的变化系数（COV）和缺火，这是粗糙的测量值。此外，许多常规的预燃室火花塞对于制造变动敏感且遭受差的燃烧气体扫气，这进一步导致增加的COV。火花塞设计中的一个挑战是造成如下的火花塞，尽管在内燃机中新鲜进气将在许多方面（例如，当量比、湍流、温度、残余物）在各循环中通常不是均匀的或可重复的事实，所述火花塞能够实现在燃烧过程期间的可重复和可控制的点火延迟时间。也希望具有如下火花塞，所述火花塞对于制造或其部件或组件中的变化相对不敏感。火花塞设计中的另一个挑战是过早的火花塞磨损。典型地，过早的火花塞磨损由于化学计量比混合物的高的燃烧温度导致。对于高BMEP发动机应用中的火花塞，在需要更换前仅持续800至1000小时不是不常见的。这可能导致发动机的意外停机，因此导致对于发动机运行者的增加的运行成本。
技术实现思路
在一些方面中，火花塞可生成高速火焰射流而带有低COV和长运行寿命，其益处可包括主室内的更快的燃烧，从而导致改进的NOx与燃料消耗（或效率）的折衷关系。在一些方面中，预燃室火花塞包括金属壳体、连接到壳体的端盖、中心电极和接地电极。另外，预燃室火花塞包括布置在壳体内的绝缘体。在一些实施中，中心电极具有被绝缘体围绕的第一部分和从绝缘体延伸到预燃室内的第二部分。预燃室体积通过外壳和端盖限定。在一些实施例中，接地电极连接到壳体。在一些实施例中，接地电极包括间隔开地围绕中心电极的内环、连接到壳体的外环和多个将内环和外环连接的辐条。在一些应用中，接地电极具有矩形形状，所述形状用于保护通过中心电极和接地电极之间的间隙的引入的中心孔流动（主流动）不受到由于经过侧向孔（副孔）进入的流动导致的湍流的影响。管形空间也引导在外周处的接地电极后方的侧向孔流动以使其在离开间隙时结合火花核心。另外，中心电极具有空气动力学形状，这改进了从中心孔通过间隙的流动流线。在另一个方面中，促进内燃机内的燃烧。空气/燃料混合物在预燃室火花塞的预燃室内被点燃。在一些实施中，在预燃室内点燃空气/燃料混合物包括提供第一口以允许第一量的空气/燃料混合物流入到中心电极和接地电极之间的间隙中，带有从预燃室的前室的主要向后的流动方向（更多的流动在此方向上，且在一定的情况中所有流动在此方向上），且包括在间隙内点燃空气/燃料混合物，其中该点燃产生了火焰核心。此外，火焰核心被传送到预燃室的后室，且第二口允许空气/燃料混合物的次要（侧向）量的流动进入前室中，使得次要量的空气/燃料混合物流到后室以被火焰核心点燃。次流动也可以具有涡旋，所述涡旋用于将所形成的火焰在后室中在方位方向上传播，使得方位均匀性得以改进且在预燃室内生成了进一步加速燃烧的湍流。第一量和第二量的空气/燃料混合物的点燃造成了预燃室内的压力升高，这导致从第一口和第二口发出火焰射流。口孔尺寸和角度可被控制（例如，在一些情况中被改进或优化），以最大化火焰射流速度和到主室内的穿透，因此促进了主室内的燃烧。孔尺寸控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种促进发动机运行中的燃烧的方法，包括：从发动机的燃烧室接收空气/燃料混合物到火花塞的外壳内；将接收的空气/燃料混合物在外壳内的火花间隙中点燃；将点燃的空气/燃料混合物以至少为进入外壳内的峰值流动速度的10%的峰值流动速度引导通过火花间隙而主要地离开外壳的燃烧室端部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.03.15 US 13/833226;2013.10.03 US 14/0456251.一种促进发动机运行中的燃烧的方法，包括：
从发动机的燃烧室接收空气/燃料混合物到火花塞的外壳内；
将接收的空气/燃料混合物在外壳内的火花间隙中点燃；
将点燃的空气/燃料混合物以至少为进入外壳内的峰值流动速度的10%的峰值流动速
度引导通过火花间隙而主要地离开外壳的燃烧室端部。
2.根据权利要求1所述的方法，其中峰值流动速度为5米/秒或更大，且将残余气体从间
隙清除。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中火花间隙的高度H为2.5mm或更大，且
间隙内的峰值流动速度为V，且其中H/V*360*RPM小于或等于3度发动机的曲轴角度。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，包括：
将空气/燃料混合物以涡旋流围绕外壳的内部引导且引导到外壳的与燃烧室端部相对
的端部；和
将在火花间隙中点燃的空气/燃料混合物从涡旋流屏蔽。
5.根据权利要求4所述的方法，包括将离开火花间隙的点燃的空气/燃料混合物从涡旋
流屏蔽。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中火花塞为M14至M24尺寸，且包括在点
燃火花间隙中的空气/燃料混合物之后将由于空气/燃料混合物的燃烧导致的外壳中的最
大压力延迟7度或更大的发动机的曲轴角度。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，包括仅在点燃处于外壳的与燃烧室端部相
对的半个内的基本上全部空气/燃料混合物之后将点燃的空气/燃料混合物从外壳内部喷
射到发动机的燃烧室内。
8.一种用于发动机的火花塞，包括：
在火花塞的外壳内的火花间隙；和
在外壳的内部中的通道，在发动机运行期间所述通道从外壳外侧接收流动且引导该流
动通过火花间隙主要地从外壳的燃烧室端部离开，
其特征在于，火花塞包括用于产生在火花间隙内的至少为进入外壳内的峰值流动速度
的10%的峰值流动速度的装置。
9.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：GJ汉普森，D基拉，
申请(专利权)人：伍德沃德有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US