一种用于等离子体强化燃烧的活塞组件的制作方法

本发明属于内燃机技术领域，特别是涉及一种用于等离子体强化燃烧的活塞组件。

背景技术：

等离子体强化燃烧技术是近年来兴起的一种高效清洁燃烧技术，在外加电场作用下，通过气体放电产生带电重离子、电子和自由基等活性粒子，并通过活性粒子来提高反应活性，具有能够降低最小点火能量、提高燃烧效率、扩大稀燃极限以及降低污染排放物等一系列优势。

目前，在应用了等离子体强化燃烧技术的内燃机中，通常采用缸外电离方案，即在进气道内设置电极，将进气(空气或空气-燃料混合气)通过电极形成的电场进行电离，由于放电产生的带电重离子、电子和自由基存在的时间很短，仅为纳秒量级或微秒量级，则在进气过程中，活性粒子的数量会急速减少，从而导致强化燃烧效率大打折扣。

因此，设计一种缸内电离方案十分必要，以使混合气能够在缸内进行电离，在点火时刻能够确保缸内拥有数量足够多的活性粒子，以提高内燃机稀燃时的着火能力，进而改善内燃机的经济性和排放潜力。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种用于等离子体强化燃烧的活塞组件，可使混合气在缸内进行电离，在点火时刻能够确保缸内拥有数量足够多的活性粒子，有效提高内燃机稀燃时的着火能力，同时改善内燃机的经济性和排放潜力。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于等离子体强化燃烧的活塞组件，包括内燃机活塞和等离子体发生机构；所述等离子体发生机构包括正电极、内导线、外导线及电源；在所述正电极外部包覆有绝缘套，在所述内燃机活塞的顶面开设有正电极安装槽，包覆有绝缘套的正电极位于正电极安装槽内；在所述正电极安装槽的槽底开设有第一内导线穿装孔，在所述内燃机活塞的侧壁上开设有第二内导线穿装孔，内导线一端通过第一内导线穿装孔与绝缘套内部的正电极接触相连，内导线另一端通过第二内导线穿装孔固定在内燃机活塞的侧壁上，且内导线的端头面与内燃机缸套内表面接触滑动配合；所述电源位于内燃机外部，在内燃机缸套和内燃机机体上开设有外导线穿装孔，所述外导线一端与电源相连，外导线另一端通过外导线穿装孔固定在内燃机缸套上，且外导线的端头面与内燃机缸套内表面相平齐，外导线的端头面与内导线的端头面采用触接配合方式；内燃机曲轴设为接地端，且内燃机活塞为等效接地端。

在所述绝缘套外表面设置有若干放电凸起点。

在所述内燃机活塞的顶面设置有若干引电凸起点。

所述正电极采用圆弧形结构、圆环形结构或多边形结构。

包覆有绝缘套的正电极数量为一个或多个。

当包覆有绝缘套的正电极数量为多个时，其在内燃机活塞的顶面上采用同心分布方式或矩阵分布方式。

所述外导线的导电内芯截面直径大于或等于内导线的导电内芯截面直径。

在所述内导线外部加装有内导线绝缘保护套管，在所述外导线外部加装有外导线绝缘保护套管，内导线绝缘保护套管的两端分别与内燃机活塞的顶面和侧壁相固连，外导线绝缘保护套管与内燃机缸套和内燃机机体相固连。

所述外导线的导电内芯截面直径小于内导线绝缘保护套管的截面外径。

加装有内导线绝缘保护套管的内导线与内燃机活塞的内壁面贴合布置。

本发明的有益效果：

本发明与现有技术相比，可使混合气在缸内进行电离，在点火时刻能够确保缸内拥有数量足够多的活性粒子，有效提高内燃机稀燃时的着火能力，同时改善内燃机的经济性和排放潜力。

附图说明

图1为本发明的一种用于等离子体强化燃烧的活塞组件(活塞处于下止点)结构示意图；

图2为本发明的一种用于等离子体强化燃烧的活塞组件(活塞处于上止点)结构示意图；

图3为图1中a-a剖视图；

图4为包覆有绝缘套的正电极采用圆环形的多环同心结构示意图；

图5为包覆有绝缘套的正电极采用圆环形的多环矩阵结构示意图；

图6为包覆有绝缘套的正电极采用多边形(方形)的单环结构示意图；

图中，1—内燃机活塞，2—正电极，3—内导线，4—外导线，5—电源，6—绝缘套，7—正电极安装槽，8—第一内导线穿装孔，9—第二内导线穿装孔，10—内燃机缸套，11—外导线穿装孔，12—内燃机曲轴，13—放电凸起点，14—引电凸起点，15—内导线绝缘保护套管，16—外导线绝缘保护套管，17—内燃机机体。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1～6所示，一种用于等离子体强化燃烧的活塞组件，包括内燃机活塞1和等离子体发生机构；所述等离子体发生机构包括正电极2、内导线3、外导线4及电源5；在所述正电极2外部包覆有绝缘套6，在所述内燃机活塞1的顶面开设有正电极安装槽7，包覆有绝缘套6的正电极2位于正电极安装槽7内；在所述正电极安装槽7的槽底开设有第一内导线穿装孔8，在所述内燃机活塞1的侧壁上开设有第二内导线穿装孔9，内导线3一端通过第一内导线穿装孔8与绝缘套6内部的正电极2接触相连，内导线3另一端通过第二内导线穿装孔9固定在内燃机活塞1的侧壁上，且内导线3的端头面与内燃机缸套10内表面接触滑动配合；所述电源5位于内燃机外部，在内燃机缸套10和内燃机机体17上开设有外导线穿装孔11，所述外导线4一端与电源5相连，外导线4另一端通过外导线穿装孔11固定在内燃机缸套10上，且外导线4的端头面与内燃机缸套10内表面相平齐，外导线4的端头面与内导线3的端头面采用触接配合方式；内燃机曲轴12设为接地端，且内燃机活塞1为等效接地端。

在所述绝缘套6外表面设置有若干放电凸起点13。

在所述内燃机活塞1的顶面设置有若干引电凸起点14。

所述正电极2采用圆弧形结构、圆环形结构或多边形结构等。

包覆有绝缘套6的正电极2数量为一个或多个。

当包覆有绝缘套6的正电极2数量为多个时，其在内燃机活塞1的顶面上采用同心分布方式或矩阵分布方式。

所述外导线4的导电内芯截面直径大于或等于内导线3的导电内芯截面直径。

在所述内导线3外部加装有内导线绝缘保护套管15，在所述外导线4外部加装有外导线绝缘保护套管16，内导线绝缘保护套管12的两端可以通过螺纹或焊接方式分别与内燃机活塞1的顶面和侧壁相固连，外导线绝缘保护套管16可以通过螺纹或焊接方式与内燃机缸套10和内燃机机体17相固连，同时保证连接密封性。

所述外导线4的导电内芯截面直径小于内导线绝缘保护套管12的截面外径，用以保证通电稳定性。

加装有内导线绝缘保护套管15的内导线3与内燃机活塞1的内壁面贴合布置，用以保证连杆的运动不受影响。

下面结合附图说明本发明的一次使用过程：

本实施例中，正电极2采用圆环形且为单环，可采用铜或不锈钢等导电金属制成；绝缘套6随着正电极2也为圆环形，可采用导电率低且耐高温的绝缘材料，如陶瓷或石英玻璃等制成。

当内燃机活塞1运行到上止点附近时，内导线3的端头面将与外导线4的端头面接触连接上，此时的正电极2将依次通过内导线3和外导线4与电源5接通。

由于接地端设在内燃机曲轴12处，且由于内燃机曲轴12依次通过具有导电性的连杆和活塞销与内燃机活塞1相连，进而使内燃机活塞1等效为接地端。

在正电极2接通电源后，高压将击穿绝缘套6并开始放电，并在绝缘套6与内燃机活塞1的顶面之间形成放电电弧，由于放电凸起点13和引电凸起点14的存在，可有效增加放电电弧的密度。

通过放电过程，将混合气电离成带电重离子、电子和自由基等大量的活性粒子，随后火花塞再进行点火，使活性可燃物迅速燃烧。

通过调整电源5的电流大小和频率，用以适应缸内不同压力和当量比，还可通过输入不同脉冲电流来控制放电过程，最终得到最多数量的活性粒子来参与燃烧和助燃过程。

实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。