一种小型转子发动机燃烧室内火花塞点火装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种小型转子发动机燃烧室内火花塞点火装置及方法，属于小型转子发动机领域。本发明专利技术的装置包括第一工作室、第二工作室、普通火花塞、火花塞通道、引燃室、密封片、第三工作室。还包括发动机气缸、改造火花塞、改造火花塞阳极、衬套、阴极、三角转子。本发明专利技术通过去除引燃室和火花塞通道优点如下：(1)降低能量损失，降低相邻两缸窜气概率；(2)在其余结构不改变的情况下，压缩比也可以得到提升，尺度越小的发动机压缩比提升的幅度越大。通过将点火位置由引燃室内部改进到燃烧室内部带来如下优点：(1)大幅缩短火焰传播距离，减少小型转子发动机爆震与火焰淬熄的可能性；(2)火花直接接触压缩后的新鲜混合气，点火难度大大降低。

Ignition device and method of spark plug in combustion chamber of small rotor engine

The invention discloses a spark plug ignition device and method in a combustion chamber of a small rotor engine, belonging to the field of a small rotor engine. The device of the invention comprises a first working chamber, a second working chamber, a common spark plug, a spark plug channel, a pilot chamber, a sealing sheet and a third working chamber. It also includes engine cylinder, spark plug, anode, bushing, cathode and triangular rotor. The invention has the following advantages by removing the pilot chamber and the spark plug channel: (1) reducing the energy loss and the probability of blowby of the adjacent two cylinders; (2) the compression ratio can also be improved without changing the other structures, and the smaller the scale, the greater the increase of the engine compression ratio. By improving the ignition position from the inside of the pilot chamber to the inside of the combustion chamber, the following advantages are brought: (1) greatly reducing the flame propagation distance, reducing the possibility of detonation and flame quenching of small rotor engine; (2) the difficulty of ignition is greatly reduced when the spark directly contacts the compressed fresh mixture.

【技术实现步骤摘要】
一种小型转子发动机燃烧室内火花塞点火装置及方法
本专利技术涉及小型转子发动机的基础零部件组成，尤其涉及一种基于小型转子发动机的燃烧室内火花塞点火装置及工作方法，属于小型转子发动机领域。
技术介绍
随着微电子机械系统(MEMS)的发展和多种微型化军事装备概念的提出，研制体积小、质量轻、能量密度高、能持续运行的微能量系统已成为各国关注的焦点。与传统的便携式电源相比，微小型发动机采用碳氢作为燃料，其能量密度要高的多，电压也能保持稳定，还具有成本低廉的优点。因此微小型发动机在工业、农业、环境保护、医疗卫生等各行各业的电子器件将有广泛的应用前景，还可直接为微型汽车、微型飞机、微型泵等微型机械提供动力。目前，根据所用燃料的不同，用于小型转子发动机的点火装置主要分为两种：电热塞点火装置与火花塞点火装置。电热塞点火装置主要用于使用低闪点燃料的小型转子发动机。在这种小型转子发动机中，电热塞维持持续的高温(高于燃料闭口闪点)来引燃低闪点燃料。这种燃料例如：甲醇(闭口闪点8℃)、乙醇(闭口闪点12℃)等。火花塞点火装置则主要用于小型汽油小型转子发动机、小型煤油小型转子发动机和其他小型重油小型转子发动机中。这些小型转子发动机使用的燃料无法使用电热塞进行点燃，只能依靠能量较高的火花塞进行点燃。无论是采用电热塞点火装置，还是采用普通火花塞点火装置，在小型转子发动机中，都需要给电热塞/火花塞预留单独的引燃室，同样都要给电热塞/火花塞预留连通引燃室与燃烧室的电热塞/火花塞通道(以后统称火花塞通道)。在传统小型转子发动机正常工作情况下，位于燃烧室内部的可燃压缩混合气的一部分通过火花塞通道被压入引燃室，经电热塞/火花塞点燃之后，产生火焰，并再次通过火花塞通道将位于燃烧室内部的混合气点燃。这样，引燃室和火花塞通道的存在将不可避免地增加了火焰传播距离、提高了混合气引燃难度、并会造成一部分能量损失，成为了阻碍小型转子发动机效率进一步提升的绊脚石。同时，在密封片扫过火花塞通道时，相邻两缸之间会发生严重的窜气，同样会降低小型转子发动机的性能表现。
技术实现思路
针对传统小型转子发动机点火装置的引燃室和火花塞通道带来的点火过程火焰传播距离长、点火难度大、能量损失严重、密封片扫过时刻窜气严重等问题，本专利技术公开一种小型转子发动机燃烧室内火花塞点火装置及方法要解决的技术问题是：提供一种不需要引燃室和火花塞通道的火花塞点火装置及方法，即采用小型转子发动机燃烧室缸内直接点火，使火花塞点火的位置由引燃室内部改进为燃烧室内部，同时将引燃室和火花塞通道与燃烧室隔离开，进而在点火装置中省去引燃室与火花塞通道的结构，避免该结构造成的火焰传播距离长、点火难度大、能量损失严重、密封片扫过时刻窜气严重等问题，即：通过去除引燃室和火花塞通道带来如下优点：(1)降低能量损失，降低相邻两缸窜气概率；(2)在其余结构不改变的情况下，压缩比也可以得到提升，尺度越小的发动机压缩比提升的幅度越大。通过将点火位置由引燃室内部改进到燃烧室内部带来如下优点：(1)大幅缩短火焰传播距离，减少小型转子发动机爆震与火焰淬熄的可能性；(2)火花直接接触压缩后的新鲜混合气，点火难度大大降低。本专利技术的目的通过下述技术装置实现。本专利技术公开一种小型转子发动机燃烧室内火花塞点火装置，包括第一工作室、第二工作室、普通火花塞、火花塞通道、引燃室、密封片、第三工作室。还包括发动机气缸、改造火花塞、改造火花塞阳极、衬套、阴极、三角转子。所述衬套由绝缘耐高温材料制成。所述改造火花塞摘除其自身的L形阴极结构。所述发动机气缸上安装改造火花塞的安装孔结构，适应改造火花塞的结构以及安装要求，整体安装孔深增加。所述阴极由耐高温金属材料制成。所述三角转子凹坑中心加工有用于安装阴极的安装孔。改造火花塞安装在发动机气缸上，改造火花塞安装位置需保证改造火花塞阳极与发动机气缸型面贴近，改造火花塞阳极与发动机气缸型面贴近距离既需保证改造火花塞阳极与位于三角转子上的阴极点火间隙满足点火要求，又需保证最大程度减小火花塞通道与燃烧室连通的体积。衬套套在改造火花塞的阳极之上，与改造火花塞共同安装在发动机气缸内部，用于将燃烧室和引燃室隔绝开来，并将改造火花塞阳极与发动机气缸绝缘开，通过将改造火花塞阳极与发动机气缸绝缘避免改造火花塞与发动机气缸直接打火。改造火花塞的阴极与改造火花塞分离，装在三角转子凹坑中心，只有三角转子运动到压缩上止点时刻，阴极和改造火花塞阳极的距离才满足点火要求。本专利技术公开一种小型转子发动机燃烧室内火花塞点火装置的工作方法为：发动机气缸是小型转子发动机中不参与复杂旋转运动的固定件，发动机气缸与三角转子在径向将发动机气缸内部空间分割成三个独立的工作室，每个工作室分别单独完成进气、压缩、膨胀做功、排气四个冲程。三角转子在发动机气缸中做复杂的行星运动，三个顶角扫过的路径即为发动机气缸型线。当三角转子运动到某个工作室达到最小容积时，称该工作室达到压缩上止点，称该工作室为燃烧室。燃烧室相对于发动机气缸的位置是固定的，燃烧室相对于三角转子的位置不是固定的，三角转子的每个弧边都能够与发动机气缸围成燃烧室。改造火花塞与衬套安装在燃烧室对应的发动机气缸型面之下，封闭型面之下原有的火花塞通道和引燃室结构，降低能量损失，降低相邻两缸窜气概率，在其余结构不改变的情况下，压缩比也能够得到提升，尺度越小的发动机压缩比提升的幅度越大。改造火花塞阳极与发动机气缸型面贴近，直接暴露在燃烧室边缘。改造火花塞的阴极安装在做复杂行星运动的三角转子凹坑中心，当三角转子到达某个工作室的压缩上止点时刻，改造火花塞的阴极与改造火花塞阳极距离达到最短，满足打火的基本要求。在小型转子发动机运转过程中，在压缩上止点时刻，安装于前平衡重的感应磁铁触发霍尔传感器，再由霍尔传感器信号上升沿触发点火线圈，将能量聚集于改造火花塞的阳极，同一时刻，紧贴于发动机气缸型面的改造火花塞阳极与安装于三角转子凹坑中心的阴极在给定的时刻和给定的地点击穿空气，在燃烧室内部产生电火花。电火花的位置为燃烧室内部，大幅缩短火焰传播距离，减少小型转子发动机爆震与火焰淬熄的可能性。电火花直接接触压缩后的新鲜混合气，使点火难度大大降低。火花由改造火花塞阳极导向阴极，然后由阴极-三角转子-密封片-发动机气缸最终导入大地。为了保障改造火花塞阳极与发动机气缸之间绝缘，且衬套可以长期暴露在高温高压燃气下而不失效，作为优选，所述衬套材料选陶瓷。为了保障阴极和改造火花塞阳极之间能够顺利打火，作为优选，所述阴极材料选铱金。为了保障阴极和改造火花塞阳极之间能够顺利打火，作为优选，改造火花塞阳极和位于三角转子凹坑中心的阴极在打火时刻的最佳距离为0.5mm～1mm。有益效果：1、本专利技术公开一种小型转子发动机燃烧室内火花塞点火装置及方法，提供一种不需要引燃室和火花塞通道的火花塞点火装置及方法，即采用小型转子发动机燃烧室缸内直接点火，使火花塞点火的位置由引燃室内部改进为燃烧室内部，进而省去引燃室与火花塞通道的结构，避免该结构造成的火焰传播距离长、点火难度大、能量损失严重本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种小型转子发动机燃烧室内火花塞点火装置，其特征在于：包括第一工作室(2)、第二工作室(3)、普通火花塞(5)、火花塞通道(6)、引燃室(7)、密封片(8)、第三工作室(9)；还包括发动机气缸(1)、改造火花塞(10)、改造火花塞阳极(13)、衬套(11)、阴极(12)、三角转子(4)；/n所述衬套(11)由绝缘耐高温材料制成；所述改造火花塞(10)摘除其自身的L形阴极结构；所述发动机气缸(1)上安装改造火花塞(10)的安装孔结构，适应改造火花塞(10)的结构以及安装要求，整体安装孔深增加；所述阴极(12)由耐高温金属材料制成；所述三角转子(4)凹坑中心加工有用于安装阴极(12)的安装孔；/n改造火花塞(10)安装在发动机气缸(1)上，改造火花塞(10)安装位置需保证改造火花塞阳极(13)与发动机气缸(1)型面贴近，改造火花塞阳极(13)与发动机气缸(1)型面贴近距离既需保证改造火花塞阳极(13)与位于三角转子(4)上的阴极(12)点火间隙满足点火要求，又需保证最大程度减小火花塞通道(6)与燃烧室(3)连通的体积；衬套(11)套在改造火花塞(10)的阳极之上，与改造火花塞(10)共同安装在发动机气缸(1)内部，用于将燃烧室(3)和引燃室(7)隔绝开来，并将改造火花塞阳极(13)与发动机气缸(1)绝缘开，通过将改造火花塞阳极(13)与发动机气缸(1)绝缘避免改造火花塞(10)与发动机气缸(1)直接打火；改造火花塞(10)的阴极(12)与改造火花塞(10)分离，装在三角转子(4)凹坑中心，只有三角转子(4)运动到压缩上止点时刻，阴极(12)和改造火花塞阳极(13)的距离才满足点火要求。/n...

【技术特征摘要】
1.一种小型转子发动机燃烧室内火花塞点火装置，其特征在于：包括第一工作室(2)、第二工作室(3)、普通火花塞(5)、火花塞通道(6)、引燃室(7)、密封片(8)、第三工作室(9)；还包括发动机气缸(1)、改造火花塞(10)、改造火花塞阳极(13)、衬套(11)、阴极(12)、三角转子(4)；
所述衬套(11)由绝缘耐高温材料制成；所述改造火花塞(10)摘除其自身的L形阴极结构；所述发动机气缸(1)上安装改造火花塞(10)的安装孔结构，适应改造火花塞(10)的结构以及安装要求，整体安装孔深增加；所述阴极(12)由耐高温金属材料制成；所述三角转子(4)凹坑中心加工有用于安装阴极(12)的安装孔；
改造火花塞(10)安装在发动机气缸(1)上，改造火花塞(10)安装位置需保证改造火花塞阳极(13)与发动机气缸(1)型面贴近，改造火花塞阳极(13)与发动机气缸(1)型面贴近距离既需保证改造火花塞阳极(13)与位于三角转子(4)上的阴极(12)点火间隙满足点火要求，又需保证最大程度减小火花塞通道(6)与燃烧室(3)连通的体积；衬套(11)套在改造火花塞(10)的阳极之上，与改造火花塞(10)共同安装在发动机气缸(1)内部，用于将燃烧室(3)和引燃室(7)隔绝开来，并将改造火花塞阳极(13)与发动机气缸(1)绝缘开，通过将改造火花塞阳极(13)与发动机气缸(1)绝缘避免改造火花塞(10)与发动机气缸(1)直接打火；改造火花塞(10)的阴极(12)与改造火花塞(10)分离，装在三角转子(4)凹坑中心，只有三角转子(4)运动到压缩上止点时刻，阴极(12)和改造火花塞阳极(13)的距离才满足点火要求。


2.如权利要求1所述的一种小型转子发动机燃烧室内火花塞点火装置，其特征在于：为了保障改造火花塞阳极(13)与发动机气缸(1)之间绝缘，且衬套(11)长期暴露在高温高压燃气下而不失效，所述衬套(11)材料选陶瓷。


3.如权利要求1所述的一种小型转子发动机燃烧室内火花塞点火装置，其特征在于：为了保障阴极(12)和改造火花塞阳极(13)之间能够顺利打火，所述阴极(12)材料选铱金。


4.如权利要求1所述的一种小型转子发动机燃烧室内火花塞点火装置，其特征在于：为了保障阴极(12)和改造火花塞阳极(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘金祥，焦慧超，李媛，邹润，白文君，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11