专利摘要

本发明公开了一种发动机循环点火节能装置，包括：喷嘴，其设置在燃烧室上方，并与燃烧室连通；绝热腔，其通过通道连通所述喷嘴，用于储存燃烧室产生的高温高压气体；以及点火阀，其设置在所述通道内，用于控制所述通道的开启和关闭；其中，当所述点火阀开启时，所述高温高压气体进入燃烧室，用于点燃燃烧室内的混合气体。本发明采用发动机循环点火装置，能够储存燃烧室内燃烧产生的高温高压气体，并在气缸需要点火时释放高温高压气体实现空间点火。同时，把点火喷嘴设计成可调节容积的绝热腔体，使整个发动机等效于可变压缩比发动机，提高发动机的综合性能。本发明还提供了一种发动机。

权利要求

1.一种发动机循环点火节能装置，其特征在于，包括：

喷嘴，其设置在燃烧室上方，并与燃烧室连通；

绝热腔，其通过通道连通所述喷嘴，用于储存燃烧室产生的高温高压气体；以及

点火阀，其设置在所述通道内，用于控制所述通道的开启和关闭；

其中，当所述点火阀开启时，所述高温高压气体进入燃烧室，用于点燃燃烧室内的混合气体。

2.根据权利要求1所述的发动机循环点火节能装置，其特征在于，所述喷嘴内部设置有圆柱腔体，其连通所述燃烧室，形成燃烧室的一部分。

3.根据权利要求1或2所述的发动机循环点火节能装置，其特征在于，还包括：压缩比调节机构，其设置在所述喷嘴上部。

4.根据权利要求3所述的发动机循环点火节能装置，其特征在于，所述压缩比调节机构包括：

活塞，其设置在所述圆柱腔体内，将其分成上腔体和下腔体；

动力机构，其能够驱动活塞在所述圆柱腔体内上下移动，改变所述下腔体的体积，从而改变发动机的压缩比。

5.根据权利要求4所述的发动机循环点火节能装置，其特征在于，所述动力结构包括：

电机；

主动齿轮，其固定连接所述电机的输出轴；

从动齿轮，其和所述主动齿轮啮合；

螺杆，其末端固定连接所述活塞，所述螺杆和所述从动齿轮的中心螺纹配合。

6.根据权利要求1所述的发动机循环点火节能装置，其特征在于，根据燃烧室和绝热腔的压力差，实现所述点火阀的开启和关闭。

7.根据权利要求5所述的发动机循环点火节能装置，其特征在于，所述电机为直流伺服电机，其正反转可控。

8.根据权利要求5所述的发动机循环点火节能装置，其特征在于，所述螺杆上端焊接有锁块，其两侧的扁耳插入气缸盖的凹槽内，将锁块两侧进行固定，从而使螺杆能够上下移动。

9.一种发动机，其特征在于，包括：权利要求1-8任意一项所述的发动机循环点火节能装置，还包括：火花塞，其固定在气缸盖上，下部与燃烧室连通，能够点燃所述燃烧室内的可燃混合气。

10.一种发动机循环点火方法，其特征在于，包括：权利要求1-8任意一项所述的发动机循环点火节能装置；

发动机启动时，点火阀关闭，采用火花塞单独点火方式进行点火；

循环点火装置介入，循环点火装置和火花塞共同点火，使发动机达到平稳运行；

火花塞不再参与点火，循环点火装置点火，实现发动机的连续循环工作。

说明书

技术领域

本发明涉及发动机领域，尤其涉及一种利用高温高压气体实现发动机循环点火的节能装置。

背景技术

发动机的燃烧室用于将燃料的化学能转化为机械能。汽油发动机燃烧室内燃料的点燃取决于几个因素：可燃混合气温度、点火器的类型、点火能量、燃料空气比、点火能量输入点及可燃混合气混合状态等.汽油机燃烧室需要一个点火器来击穿可燃混合气产生电火花触发燃烧过程，目前汽油机普遍采用火花塞点火器，该点火系统产生一个高压脉冲加到火花塞上，在火花塞的两个电极之间产生一个瞬态的高压电场，这个高电场引起油气混合气体击穿或放电，形成等离子体火花继而实现燃烧室油气混合气体的燃烧。此方式火花塞放电相对集中，点火效果受到变化的混合气浓度分布以及混合气温度、气缸温度的影响，因此带来了混合气体燃烧不稳定、燃烧不迅速和燃烧不完全的难题。

发动机燃烧室内混合气体点燃后，可燃混合气燃烧膨胀推动活塞做功，而在这一过程中燃烧室内会出现混合气体温度最高、压强最大的时刻，此时的混合气体温度最高且具有很高的能量，如果设法利用它来实现其它气缸点火，相比于传统点火方式的火花塞点火，点火能量较高、点火点分布相对均匀广泛，将有利于火花在燃烧室内的传播，有利于实现可燃混合气的完全燃烧，达到高效节能的目的。

此外，固定压缩比的汽油发动机不能在各种工况下充分发挥发动机的性能。譬如，在小负荷低转速时，发动机热效率较低相应的综合性能较差，故要求有较高的压缩比；而在大负荷高转速时，若压缩比较高则很容易产生爆燃并产生很大的热负荷，造成机体损坏，故这时要求采用较小的压缩比。随负荷的变化而连续调节发动机的压缩比，可以最大限度的发掘发动机的潜力，进而提高发动机的综合性能。但是对于传统发动机受制于结构限制，其燃烧室容积和气缸工作容积是一定的，很难实现可变压缩比。

发明内容

本发明设计开发了一种发动机循环点火装置，目的是克服现有汽油机采用火花塞单点点火，火花塞放电相对集中，导致混合气体燃烧效率不高，增加能耗的问题。

本发明的另一个目的是实现发动机压缩比连续可变。

本发明提供的技术方案为：

一种发动机循环点火节能装置，包括：

喷嘴，其设置在燃烧室上方，并与燃烧室连通；

绝热腔，其通过通道连通所述喷嘴，用于储存燃烧室产生的高温高压气体；以及

点火阀，其设置在所述通道内，用于控制所述通道的开启和关闭；

其中，当所述点火阀开启时，所述高温高压气体进入燃烧室，用于点燃燃烧室内的混合气体。

优选的是，所述喷嘴内部设置有圆柱腔体，其连通所述燃烧室，形成燃烧室的一部分。

优选的是，所述压缩比调节机构设置在所述喷嘴上部。

优选的是，所述压缩比调节机构包括：

活塞，其设置在所述圆柱腔体内，将其分成上腔体和下腔体；

动力机构，其能够驱动活塞在所述圆柱腔体内上下移动，改变所述下腔体的体积，从而改变发动机的压缩比。

优选的是，所述动力结构包括：

电机；

主动齿轮，其固定连接所述电机的输出轴；

从动齿轮，其和所述主动齿轮啮合；

螺杆，其末端固定连接所述活塞，所述螺杆和所述从动齿轮的中心螺纹配合。

优选的是，根据燃烧室和绝热腔的压力差，实现所述点火阀的开启和关闭。

优选的是，所述电机为直流伺服电机，其正反转可控。

优选的是，所述螺杆上端焊接有锁块，其两侧的扁耳插入气缸盖的凹槽内，将锁块两侧进行固定，防止锁块带动螺杆和活塞进行圆周运动

一种发动机，包括一种发动机循环点火节能装置，还包括：火花塞，其固定在气缸盖上，下部与燃烧室连通，能够点燃所述燃烧室内的可燃混合气。

一种发动机循环点火方法，包括一种发动机循环点火节能装置，还包括：

发动机启动时，点火阀关闭，采用火花塞单独点火方式进行点火；

循环点火装置介入，循环点火装置和火花塞共同点火，使发动机达到平稳运行；

火花塞不再参与点火，循环点火装置点火，实现发动机的连续循环工作。

本发明的有益效果是：采用发动机循环点火装置，在发动机冷启动时，通过空间点火进行辅助点火，使发动机冷启动更为迅速和可靠。发动机启动完成后切换为循环点火装置单独点火模式，无需火花塞介入，避免了火花塞长时间冷启动和低温怠速运行时容易产生积碳，减少寿命和增加点火能耗，并简化了发动机点火系统。由于高温高压气体具有较高的能量，在燃烧室内传播速度更快，燃烧室内可燃混合气容易实现空间点火，因此，采用高温高压气体的点火方式可以使燃烧室内可燃混合气燃烧更加充分，提高发动机输出功率的同时，减少发动机能耗。同时，点火喷嘴设计成可调节容积的绝热腔体，使整个发动机等效于可变压缩比发动机，提高发动机的综合性能。

附图说明

图1为本发明所述的发动机单个气缸循环点火装置阀结构示意图。

图2为本发明所述的压缩比调节机构结构的结构示意图

图3为本发明所述的发动机循环点火装置应用在四缸发动机上的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1所示，所述喷嘴1设置燃烧室上方，所述点火阀5设置在通道内，通道连通绝热腔3和喷嘴1，用来控制绝热腔3和燃烧室9内高温高压气体的流通。喷嘴1下部与燃烧室9连通，能够把绝热腔3内高温高压气体均匀的喷入燃烧室9内，实现燃烧室9内可燃混合气的均匀分布点燃。喷嘴1具有高温高压气体回流能力，当绝热腔3内气体压强小于燃烧室9内气体压强时，高温高压气体能够迅速反冲入绝热腔3。绝热腔3具有一定的结构强度和热强度，能够储存高温高压气体，为了保持高温高压气体的点火能量，该绝热腔3还具有良好的隔热性。

所述点火阀5通过控制绝热腔3和燃烧室9内高温高压气体的流通，控制发动机的点火。发动机的点火时刻应满足发动机工作循环需要，高温高压气体点燃气缸内的可燃混合气体，从点火到完全燃烧需要一定时间，为了使发动机产生最大的功率，不应该在气缸10压缩行程的上止点点火，而应适当提前一个角度，这样当活塞11达到上止点时，可燃混合气已接近充分燃烧，发动机才能发出最大功率。

点火阀5的控制可以采用类似于传统发动机点火系统的控制方式，通过类似于分电器的结构控制点火阀的开启，从而控制点火时间和点火顺序。所不同的是传统方式控制的是火花塞，本发明通过压差变化控制点火阀5通断。采用压差控制方式，不需要单独的执行机构来驱动点火阀的5开关，结构简单。

所述火花塞6，为传统汽油机所用火花塞，其设置在所述喷嘴的右边，支撑在发动机气缸盖7上。发动机在启动时绝热腔3内还没有收集高温高压气体，无法通过绝热腔3内的气体实现气缸点火，需要火花塞6先进行点火。火花塞6点火完成后，绝热腔3储存的高温高压气体具有较高的点火能量，可以实现燃烧室9内可燃混合气的点火。此时，方可关闭火花塞6，发动机可以通过循环点火装置循环点火。但是如果发动机处于冷启动工况，即进气温度很低、汽缸壁温度较低时，此时可燃混合气充量少时，也可采用传统火花塞6和所述循环点火装置同时工作来保证可燃混合气可靠点燃，待发动机启动后，切换为循环点火装置单独点火工作模式。

当气缸10需要点火时，点火阀5打开，高温高压气体从绝热腔3通过点火阀5经喷嘴1进入燃烧室9，实现燃烧室9内可燃混合气的点燃。绝热腔3内高温高压气体流出后，腔内温度和压强迅速下降，而此时燃烧室9内可燃混合气体燃烧后温度和压强迅速上升，一方面推动活塞11对外做功，另一方面，当燃烧室9内燃烧的气体压强大于绝热腔3内气体压强时，又将高温高压气体经喷嘴1和点火阀5反冲入绝热腔3，使绝热腔3内高温高压气体得到补充。当燃烧室9内温度和压强达到最大时关闭点火阀6，此时绝热腔3内储存气体能量也达最高，最终使绝热腔3完成高温高压气体的收集，为下一工作气缸实施点火做准备。

如图2所示，所述压缩比调节机构4连接于所述喷嘴1的上部，所述压缩比调节机构4包括：电机48、主动齿轮49、活塞41、螺杆44、从动齿轮螺母43、导向座42、固定锁块45。所述电机48为5V直流伺服电机，活塞41固定在螺杆44的下端，所述从动齿轮螺母43与设置于喷嘴1顶端的导向座42连接，所述螺杆44顶端焊接有一个锁块45，该锁块两侧扁耳46插入气缸盖7对应的凹槽47内，可以防止活塞41和螺杆44进行圆周转动。所述电机48和齿轮减速机构均安装和支承在气缸盖7的机体上。电机48通过主动齿轮49和从动齿轮螺母减速机构控制螺杆44的上下移动，从而带动活塞41在点火喷嘴1的圆柱腔内上下移动来改变点火喷嘴1下方腔体容积。

当需要调节发动机压缩比时，直流电机48通过主动齿轮49带动从动齿轮螺母43减速增扭转动，从而使螺杆44带动调节活塞41倚靠密封导向座42上下移动，从而改变喷嘴1的圆柱腔内下腔体体积。由于喷嘴1的腔体是燃烧室9的一部分，故喷嘴1圆柱腔内下腔体体积发生变化，会导致发动机压缩比随之变化。当调节活塞41向上移动时，发

动机压缩比减小；当调节活塞41向下移动时，发动机压缩比增大。为此通过控制直流电机48的正反转，从而精确控制活塞41在喷嘴1内腔中的位置，可以让发动机压缩比在一定范围内实现压缩比的连续变化，从而最大限度的发掘发动机的潜力，提高发动机的综合性能。

如图3所示，当所述循环点火装置应用于多个气缸时，需在每个气缸上布置一套循环点火节能装置。其中，各个气缸的绝热腔3连通为一体，利用上一工作气缸产生的高温高压燃气进入绝热腔3后点燃下一工作气缸内的可燃混合气，实现循环点火。

由于多缸发动机共计采用1个火花塞进行点火，原理上讲亦可实现循环点火方式，但是考虑到发动机停机时曲轴所处位置不一定使配备火花塞的气缸处在下一点火工作的相序，会导致发动机启动不良。本发明采用各个气缸仍保留传统火花塞的结构方案可以有效保证发动机启动时的可靠点火。为此，采用1个火花塞的技术方案不能构成有别于本发明技术方案的新创造。

如图3所示，四缸发动机依次采用1号缸100、2号缸200、4号缸400、3号缸300的点火顺序，且采用各个缸单独点火方式，即不考虑同时存在两个气缸同时点火(其中一个为正常点火，另一个为废火)的点火方式。对于采用其他发火次序以及其他多气缸点火方式的方案不构成有别于本发明技术方案的新创造。

当发动机刚刚启动，准备从传统火花塞点火方式切换为循环点火方式，此时所述火花塞130点火，使燃烧室140内产生高温高压气体，待动活塞150做功后，通过压差控制方式控制点火阀120打开，而其他气缸点火阀220、320、420关闭，点火后燃烧室140内高温高压气体通过点火阀120经由点火喷嘴110进入绝热腔3，在燃烧室140内气体温度和压强达到最大时，关闭点火阀120，此时绝热腔3内充满高温高压气体，腔内气体温度和压强达到最大，此时发动机启动完成，传统点火方式正式切换为循环点火方式，此时火花塞130、230、330、430均处于关闭状态。

发动机启动完成后，绝热腔3内充满高温高压气体。当发动机曲轴运转至2号缸200时，打开点火阀220，并且，点火阀120、320和420保持关闭，绝热腔3内储存的高温高压气体通过点火阀220经由点火喷嘴210进入燃烧室240。可燃混合气对外推动活塞250做功的同时，由于绝热腔3内温度和压强迅速下降，根据压差控制的点火阀220开启，当燃烧室240内气体压强大于绝热腔3内压强时，高温高压气体通过点火喷嘴210经由点火阀220进入绝热腔3，补充绝热腔3内的气体，使之继续保持高温高压状态准备下一循环使用。

下一循环气缸4号缸400需要点火时，点火阀420打开，点火阀120、220、320关闭，绝热腔3内高温高压气体通过点火阀420经由点火喷嘴410燃烧室440，可燃混合气体对外推动活塞450做功，产生高温高压气体。当燃烧室440内气体压强大于绝热腔3内压强时，高温高压气体通过点火喷嘴410经由点火阀4，20进入绝热腔3，补充绝热腔3内的气体，使之继续保持高温高压状态准备下一循环使用。

当下一循环气缸3号缸300需要点火时，点火阀320打开，同时点火阀120、220、420、关闭，绝热腔3内高温高压气体通过点火阀320经由喷嘴310进入到燃烧室340中，可燃混合气体对外推动活塞350做功，产生高温高压气体。当燃烧室340内气体压强大于绝热腔3内压强时，高温高压气体通过点火喷嘴310经由点火阀320进入绝热腔3，补充绝热腔3内的气体，使之继续保持高温高压状态准备下一循环使用。

根据点火时序依次通过循环控制点火阀120、220、420、320的通断，绝热腔3内气体温度和压强总是接近于燃烧室140、240、340、440内燃烧产生的最大温度和压强，以极高的点火能量为各个气缸循环点火，各气缸循环工作，实现发动机循环空间点火。

发动机正常启动时，火花塞130只在发动机启动初期辅助点火，发动机启动完成后所有火花塞130、230、330、430关闭。但是如若发动机处在冷启动工况，绝热腔3提供的高温高压气体点火能量不够时，亦可采用传统方式，所有火花塞130、230、330、430和明所述循环点火装置同时工作来保证可燃混合气可靠点燃，待发动机工作一段时间过后，脱离冷启动工况再关闭所有火花塞130、230、330、430，正式进入循环点火模式。

所述绝热腔3内储存的高温高压气体，可以迅速点燃燃烧室7内的可燃混合气。相比于传统火花塞点火方式，高温高压气体的点火能量极高，且着火点更加均匀，在燃烧室7内传播速度更快。循环空间点火方式有利于燃烧室7内可燃混合气的充分燃烧，提高发动机输出功率和热效率。同时，较高的点火能量、较快的传播速度，也有利于气缸内可燃混合气的稀薄燃烧，节约燃料。

采用发动机循环点火装置，能够储存燃烧室内燃烧产生的高温高压气体，并在气缸需要点火时释放高温高压气体实现空间点火。同时，把点火喷嘴设计成体积可调节容积的绝热腔体，使整个发动机等效于可变压缩比发动机，提高发动机的综合性能。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

一种发动机循环点火节能装置和发动机及其循环点火方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。