[发明专利]一种内燃发动机用微波等离子体点火耦合装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种内燃发动机用微波等离子体点火耦合装置，属于微波应用技术领域。

背景技术

随着内燃发动机在世界范围内尤其是新兴国家的使用范围越来越广以及使用数量越来越多，由此带来的能源安全和环境保护问题日益受到社会的关注和政府的重视，因而对内燃发动机节能减排技术的研究仍是具有重要现实意义的工作，改善内燃发动机的点火装置是实现节能减排的一个重要研究方向。

目前，火花塞是内燃发动机的主流点火装置。长期以来，在世界范围内对提高和改善火花塞点火性能的研究工作从未停止过，但从本质上讲，火花塞点火系统始终只有小部分能量用于点火，其点火效率较低。所以，对新型内燃发动机点火装置的研究日益活跃起来。

世界上已经发展了多种新型的内燃发动机点火方法，其中一种是微波等离子体点火。微波等离子体点火是由于高能电子碰撞引起可燃混合气分子发生离解、激发甚至电离，形成大量的活性原子、基团、离子，从而引起燃料的氧化连锁反应达到点火的目的，这与火花塞通过高压放电实现点火的原理是不同的。实验研究表明，微波等离子体点火能实现快速且大体积的点火，能高效地提高点火能量、提高冷启动性能和扩展稀薄燃烧极限，尤其是能提高燃烧效率并降低有害气体排放。但目前这种方法仍然处于实验研究阶段，缺乏有效的装置使其得到大规模应用。

发明内容

本发明的目的是提出一种内燃发动机用微波等离子体点火耦合装置，用于替代已有的内燃发动机的火花塞点火，使微波等离子体点火技术得到大规模应用。

本发明提出的内燃发动机用微波等离子体点火耦合装置，包括外导体、绝缘层和内导体；所述的外导体、绝缘层和内导体同轴安装，所述的绝缘层处于外导体和内导体之间；所述的外导体的前端部设有前端连接螺纹，用于使微波等离子体点火耦合装置与微波传输线的一端相连，微波传输线的另一端与微波发生器相连，外导体的后部设有后端连接螺纹，用于使微波等离子体点火耦合装置与内燃机的汽缸相连；所述的绝缘层与外导体成紧配合，绝缘层的端部与外导体接触处设有密封垫圈；所述的内导体与绝缘层成紧配合，内导体的前端部为内导体连接端，用于与微波传输线连接，内导体的后端部为内导体耦合端，用于增强电场强度，诱导微波无极放电，实现等离子体点火。

本发明提出的内燃发动机用微波等离子体点火耦合装置，其优点是：本发明装置能够直接安装在内燃发动机的燃烧室上，在对具有圆筒状金属燃烧室的内燃发动机做较少改动的前提下，将微波耦合入内燃发动机的燃烧室，在较低的微波功率下即可产生等离子体并实现点火，可显著扩展稀薄燃烧极限，高效地提高点火能量和冷启动性能。在点火前后，微波能量均可进入燃烧室起到助燃的作用。与传送火花塞相比，其点火效率更高，能够有效减少有害气体的排放，且易于安装维护，便于批量生产。

附图说明

图1是本发明提供的内燃发动机用微波等离子体点火耦合装置的结构示意图。

图1中，1是外导体，11是外导体前端连接螺纹，12是外导体后端连接螺纹，2是内导体，21是内导体连接端，22是内导体耦合端，3是绝缘层，4是密封垫圈。

具体实施方式

本发明提出的内燃发动机用微波等离子体点火耦合装置，其结构如图1所示，包括外导体1、绝缘层3和内导体2。外导体1、绝缘层3和内导体2同轴安装，绝缘层3处于外导体1和内导体2之间。外导体1的前端部设有前端连接螺纹11，用于使微波等离子体点火耦合装置与微波传输线的一端相连，微波传输线的另一端与微波发生器（图1中未示出）相连，外导体1的后部设有后端连接螺纹12，用于使微波等离子体点火耦合装置与内燃机的汽缸（图1中未示出）相连。绝缘层3与外导体1成紧配合，绝缘层的端部与外导体接触处设有密封垫圈4。内导体2与绝缘层3成紧配合，内导体2的前端部为内导体连接端21，用于与微波传输线（图1中未示出）连接，内导体2的后端部为内导体耦合端22，用于增强电场强度，诱导微波无极放电，实现等离子体点火。