CN101520001B - 高压电等离子陶瓷内燃机 - Google Patents
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Abstract
高压电等离子陶瓷内燃机。本发明涉及一种动力机械，特别是一种改进的内燃机。本内燃机装置是在传统内燃机基础上进行以下改进，在金属缸体和金属缸盖的内侧嵌入工作温度高于内燃机爆燃温度的绝缘层，金属缸盖的绝缘层外固定高压电金属板，高压电金属板连接于高压静电发生器，高压静电发生器又与汽车点火控制板通过信号线连接。燃气在内燃机气缸内燃烧过程中，采用高压电点火并持续给出高压电脉冲，致使缸内燃气等离子体分子极化，极化后的等离子气体分子在高压电的电场下，由布朗运动变为做定向运动，推动活塞，使得作功效率成极大提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种动力机械，特别是一种改进的内燃机，属于内燃机技术领域。
背景技术
现有的内燃机约30％的热能通过废气排出，约35％的热能通过冷却系统的水带走，总计约近70％的热能是不能做功的，真正做功的热能小于30％。世界各国的研究人员都一直致力于提高内燃机的工作效率，由于原来的设计思路一直局限于让燃气更好地爆燃来达到充分燃烧的目的，燃气分子在缸体内仍然还是做三维空间作无规则的布朗运动，因此目前先进的内燃机的热效率仅能达到30％。如何大幅度提高热效率是一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高压电等离子陶瓷内燃机，其结构简单，可使燃气分子在缸体内由无规则的布朗运动变为定向运动，从而使得做功效率成极大提高。
解决本发明的技术问题所采用的方案是：在金属缸体和金属缸盖的内侧嵌入工作温度高于内燃机爆燃温度的绝缘层，金属缸盖的绝缘层外固定高压电金属板，高压电金属板连接于高压静电发生器，高压静电发生器又与汽车点火控制板通过信号线连接。燃气在内燃机气缸内燃烧过程中，高压电点火并持续给出高压电脉冲，致使气缸中燃气等离子体分子极化，由不导电体变为导电体。极化后的等离子气体分子在高压电的电场下，由布朗运动变为做定向运动，推动活塞，使得做功效率成极大提高。
所述的金属缸体内侧嵌入的绝缘层为陶瓷缸套，金属缸盖嵌入的绝缘层为陶瓷绝缘板；高压电金属板平敷在陶瓷绝缘板外，再通过金属传导杆与高压静电发生器连接；金属传导杆、排气门和进气门与金属缸盖之间设置有绝缘的陶瓷套，且排气门和进气门的气门上设置有绝缘的陶瓷连接杆。陶瓷的绝缘层既能承受较高的缸内温度，又可以绝缘，保证了燃气被击穿而电离。
为了节约能源，本发明采用了活塞通过导线与一储能电容导通，电容又连接于汽车电源两端，这样在汽缸做功时耐高压的大电容可吸收高压脉冲电流，然后放电给汽车的电源，回收电能。
汽缸压缩冲程结束到达点火位置时，汽车点火控制板(ECU)发出点火信号，高压静电发生器给出直流高压电脉冲，高压电金属板与活塞的顶部的燃烧气体被击穿，由于点火的面积是整个活塞头的面积，燃烧极为均匀。点火后，进入作功冲程。汽车点火控制板按程序发出指令，高压静电发生器连续给出直流高压脉冲，由于燃气在作功的过程中，高压脉冲击穿高温气体所需的电压比常温的要低，电能消耗较低。被击穿的燃气分子是电离的等离子体，成为了导体。在导电的过程中，高温气体分子沿电场方向做定向运动，直接推动活塞。原来的气体分子在三维空间作无规则的布朗运动变为做定向运动，作功效率极大提高。
作功冲程结束后，其余的排气冲程和吸气冲程和现有四冲程内燃机完全一致，该发明适用于汽油机和柴油机。
本发明的有益效果是：燃气在作功的过程中，采用高压脉冲击可以以较低的电能消耗穿高温气体；被极穿的燃气分子是电离的等离子体，在高压电的电场下，可沿电场方向做定向运动，气体分子在三维空间的无规则布朗运动变为了定向运动，直接推动活塞，做功效率极大提高；采用耐高压的大电容来吸收高压脉冲电流，然后放电给电源，可节省电能。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图1中：1、排气门，2、进气门，3、陶瓷连接杆，4、金属缸盖，5、陶瓷绝缘板，6、高压电金属板，7、陶瓷缸套，8、金属缸体，9、活塞，10、电源，11、高压静电发生器，12、金属传导杆，13、陶瓷套，14、汽车点火控制板。
具体实施方式
下面结合附图1和实施例对本发明作进一步说明。
本发明所述的内燃机基本结构和现有的发动机结构一致，在原技术的基础上将金属缸体8中嵌入绝缘的陶瓷缸套7，金属缸盖4内也嵌入了缸盖陶瓷绝缘板5，又在缸盖陶瓷绝缘板5的外壁敷上高压电金属板6，该金属板与金属传导杆12连接。对于进气门1和排气门2的气门杆用陶瓷连接杆3连接，在金属传导杆12、排气门1和进气门2与金属缸盖4之间设置有绝缘的陶瓷套13，使气门和金属缸体不导电。
具体的工作过程是：压缩冲程结束，到达点火位置时，汽车点火控制板14发出点火信号，高压静电发生发生器11给出一个直流高压电脉冲，高压电金属板6和活塞9的顶部的气体被击穿，由于点火的面积是整个活塞头的面积，燃烧极为均匀。点火后，进入作功冲程。汽车点火控制板14按程序发出指令，高压静电发生发生器11连续给出高压脉冲，由于燃气在作功的过程中，如柴油机缸内燃烧温度高于1000℃，为低温等离子气体，电离度小于1％，但高压脉冲击穿高温气体所需的电压比常温的要低，电能耗较低。被击穿的燃气分子是电离的等离子体，为导体。在导电的过程中，高温气体分子沿电场方向做定向运动，直接推动活塞。原来的气体分子在三维空间作无规则的布朗运动，现在作一维运动。从理论上讲，做布朗运动时，分子沿三个维度的压力是均等的，如果分子做定向运动，三个方向的压力转到一个方向，压力变为原来的三倍。作功效率会成倍增加。
为了形成良好的高压电场，有必要采用陶瓷缸套7。在作功的过程中，电离的等离子体是导电的，可采用一个耐高压的大电容C吸收高压脉冲电流，然后放电给电源10，回收电能。
作功冲程结束后，其余的排气冲程和吸气冲程和现有四冲程内燃机完全一致，该发明适用于汽油机和柴油机。
Claims (2)
1.一种高压电等离子陶瓷内燃机，其特征是：在金属缸体和金属缸盖的内侧嵌入工作温度高于内燃机爆燃温度的绝缘层，金属缸盖的绝缘层外固定高压电金属板，高压电金属板连接于高压静电发生器，高压静电发生器又与汽车点火控制板通过信号线连接，活塞通过导线与一储能电容导通，电容又连接于汽车电源两端。
2.根据权利要求1所述的高压电等离子陶瓷内燃机，其特征是：金属缸体内侧嵌入的绝缘层为陶瓷缸套，金属缸盖嵌入的绝缘层为陶瓷绝缘板；高压电金属板平敷在陶瓷绝缘板外，再通过金属传导杆与高压静电发生器连接；金属传导杆、排气门和进气门与金属缸盖之间设置有绝缘的陶瓷套，且排气门和进气门的气门上设置有绝缘的陶瓷连接杆。
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