一种汽车发动机用折叠同轴腔微波点火器制造技术

一种汽车发动机用折叠同轴腔微波点火器，属于微波应用技术领域。由四分之一波长同轴谐振腔、缝隙耦合结构、阶梯同轴匹配结构、N型射频同轴连接器一体化设计加工而成。利用四分之一波长同轴谐振腔实现较低输入功率下燃烧室的体燃烧和对油气混合物的充分燃烧；缝隙耦合结构完成对四分之一波长同轴谐振腔的微波能量输入，降低外部电路对谐振腔的影响；阶梯同轴匹配结构实现整个电路的良好匹配；N型射频同轴连接器作为微波输入端口，可直接与现有低成本的微波源配套使用。本实用新型专利技术与现有火花塞具有相似的外形，可与常规内燃机气缸匹配，在不改变气缸结构的基础上直接替代现有火花塞，具有燃烧效率高，生产成本低，加工可重复性好，易于大批量生产等优点。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于微波应用
，涉及汽车发动机点火装置。
技术介绍
火花点火一直是汽油发动机的技术核心，它利用火花塞产生火花，从而使压缩后的可燃混合气体燃烧。然而，在上述燃烧过程中有很多潜在能量未被利用，而且燃烧不充分、燃烧效率较低。随着世界能源的不断消耗，油价的不断上升，提高点火系统的燃烧效率就成为缓解能源紧缺压力的一种行之有效的办法。微波点火技术通过对发动机燃烧室内辐照微波功率实现点火，可消除常规效能很差的分层燃烧，混合气体的燃烧更迅速、更充分， 燃烧效率大为提高，同时也大幅度降低了燃料消耗。这项技术可使内燃机向节能减排跨出非常重要的一步。目前，最为实用的微波点火技术是通过专用的等离子体点火器实现。该点火器能在输入微波功率较低时，产生可以击穿油气混合物的电场强度，激发等离子体，实现微波点火。故此，对等离子体点火器的设计非常关键。其不仅需要满足微波等离子体点火系统的指标要求，也需要具有与现有火花塞一致的外形，以便于直接替代现有的火花塞。值得注意的是，为了满足大规模的商用需求，此类点火器应该具有一体化、免调试、高一致性、高可靠性的优点。而目前常见的等离子体激发器不具备上述特点，不能满足微波点火技术的实际需求。
技术实现思路
本技术提供一种汽车发动机用折叠同轴腔微波点火器，其外形均与现有火花塞外形一致，可在不改变发动机气缸结构的基础上直接替代现有火花塞。本技术技术方案为一种汽车发动机用折叠同轴腔微波点火器，包括内导体和外导体；所述外导体由外导体外轮廓和外导体内轮廓封闭构成；所述外导体的外轮廓至少包括一个与汽车发动机气缸连接的外螺纹21和一个便于拆卸和安装的六棱柱工作面23 ；所述外导体的内轮廓为不同半径的圆柱面结构，包括分别与内导体尖端5相对应的外导体内轮廓一 31、与内导体一 41相对应的外导体内轮廓二 32和外导体内轮廓三33、与内导体二 42相对应的外导体内轮廓四34、与内导体三43相对应的外导体内轮廓五35 ；所述内导体由内导体一 41、内导体二 42、内导体三43、内导体尖端5构成；内导体一 41、内导体二 42、内导体三43为共轴连接的圆柱体结构，三者的半径逐渐增加；内导体尖端5为圆锥体，圆锥体顶部为半球体；内导体尖端5与内导体一 41相连，内导体一 41靠近底部的侧面与圆盘连接导体61相连，圆盘连接导体61通过两个扇形柱状连接导体62与外导体相连；内导体与外导体之间除内导体尖端5与外导体内轮廓一 31之间的区域以及内导体三43与外导体内轮廓五35之间的区域之外的其他区域填充绝缘介质7，外导体内轮廓五35与内导体三43构成微波输入端口 1，其尺寸与标准N型射频同轴连接器一致。—种汽车发动机用折叠同轴腔微波点火器，包括内导体和外导体；所述外导体由外导体外轮廓和外导体内轮廓封闭构成；所述外导体的外轮廓至少包括一个与汽车发动机气缸连接的外螺纹21和一个便于拆卸和安装的六棱柱工作面23 ；所述外导体的内轮廓为不同半径的圆柱面结构，包括分别与内导体尖端5相对应的外导体内轮廓一 31、与内导体一41相对应的外导体内轮廓二 32和外导体内轮廓三33、与内导体二 42相对应的外导体内轮廓四34、与内导体三43相对应的外导体内轮廓五35 ；所述内导体由内导体一 41、内导体二42、内导体三43、内导体尖端5构成；内导体一 41、内导体二 42、内导体三43为共轴连接的圆柱体结构，三者的半径逐渐增加；内导体尖端5为圆锥体，圆锥体顶部为半球体；内导体尖端5与内导体一 41相连，内导体一 41靠近底部的侧面与圆盘连接导体61相连，圆盘连接导体61通过四个圆柱形连接导体62与外导体相连；内导体与外导体之间除内导体尖端5与外导体内轮廓一 31之间的区域以及内导体三43与外导体内轮廓五35之间的区域之外的其他区域填充绝缘介质7，外导体内轮廓五35与内导体三43构成微波输入端口 1， 其尺寸与标准N型射频同轴连接器一致。本技术所述折叠同轴腔微波点火器包含四分之一波长同轴谐振腔、折叠同轴耦合结构、阶梯同轴匹配结构、N型射频同轴连接器四部分。磁控管等大功率微波器件输出的微波能量通过波导或同轴电缆馈入N型射频同轴连接器，再通过阶梯同轴匹配结构和折叠同轴耦合结构进入四分之一波长同轴谐振腔中，谐振腔末端插入燃烧室内；当四分之一波长同轴谐振腔谐振时，输入500W的微波功率就可在谐振腔内导体末端实现大于 2. 25*107V/m的电场强度，满足10个标准大气压下激发等离子体的门限条件，从而击穿谐振腔内导体末端周围的油气混合物并产生等离子体，实现点火；随后，通过等离子体的电子在燃烧室内的快速运动，极快地实现整个燃烧室的体燃烧和对油气混合物的充分燃烧。四分之一波长同轴谐振腔的内外导体之间填充陶瓷，以实现燃油与点火器内部的隔离。有益效果本技术具有以下优点1、相较普通火花塞，该点火器可点燃非常稀薄的油气混合物(详见K Linkenheil, et al， A novel spark-plug for improved ignition in engines with gasoline direct injection (GDI)，IEEE Transactions on Plasma Science，33，2005， 1696-1702，以及 F A Pertl, et al, Electromagnetic design of a novel microwave internal combustion engine ignition source, the quarter wave coaxial cavity igniter，Proceeding IMechE Part D J. Automobile Engineering，223，2009， 1450-1474)；2、相较普通火花塞，该点火器的点火效率更高(详见J E SmithiIntegration of microwave plasma ignition into a multi-fuel engine，2009)；3、该点火器无阴极结构，可避免传统火花塞两个电极间产生的热点荷载(详见J E Smith,Integration of microwave plasma ignition into a multi-fuel engine，2009)；4、该点火器外形与现有火花塞的外形一致，与常规汽车发动机气缸相匹配；5、该点火器中的折叠同轴耦合结构的耦合度大小易于调节，便于设计；6、该点火器可一体化设计加工，无需调试，结构对称，适于大批量生产；7、该点火器可以方便的移植到其他等离子体点火系统中使用。附图说明图1是本技术提供的第一种汽车发动机用折叠同轴腔微波点火器的剖视图。图2是本技术提供的第一种汽车发动机用折叠同轴腔微波点火器的俯视图。图3是本技术提供的第二种汽车发动机用折叠同轴腔微波点火器的剖视图。图4是本技术提供的第二种汽车发动机用折叠同轴腔微波点火器的俯视图。具体实施方式实施例1一种汽车发动机用折叠同轴腔微波点火器，包括内导体和外导体；所述外导体由外导体外轮廓和外导体内轮廓封闭构成；所述外导体的外轮廓至少包括一个与汽车发动机气缸连接的本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种汽车发动机用折叠同轴腔微波点火器，包括内导体和外导体；所述外导体由外导体外轮廓和外导体内轮廓封闭构成；所述外导体的外轮廓至少包括一个与汽车发动机气缸连接的外螺纹（２１）和一个便于拆卸和安装的六棱柱工作面（２３）；所述外导体的内轮廓为不同半径的圆柱面结构，包括分别与内导体尖端（５）相对应的外导体内轮廓一（３１）、与内导体一（４１）相对应的外导体内轮廓二（３２）和外导体内轮廓三（３３）、与内导体二（４２）相对应的外导体内轮廓四（３４）、与内导体三（４３）相对应的外导体内轮廓五（３５）；所述内导体由内导体一（４１）、内导体二（４２）、内导体三（４３）、内导体尖端（５）构成；内导体一（４１）、内导体二（４２）、内导体三（４３）为共轴连接的圆柱体结构，三者的半径逐渐增加；内导体尖端（５）为圆锥体，圆锥体顶部为半球体；内导体尖端（５）与内导体一（４１）相连，内导体一（４１）靠近底部的侧面与圆盘连接导体（６１）相连，圆盘连接导体（６１）通过两个扇形柱状连接导体（６２）与外导体相连；内导体与外导体之间除内导体尖端（５）与外导体内轮廓一（３１）之间的区域以及内导体三（４３）与外导体内轮廓五（３５）之间的区域之外的其他区域填充绝缘介质（７），外导体内轮廓五（３５）与内导体三（４３）构成微波输入端口（１），其尺寸与标准Ｎ型射频同轴连接器一致。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：樊勇，程钰间，郑伟，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：实用新型
国别省市：90