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燃燒點(diǎn)火系統(tǒng)

閱讀：94發(fā)布：2020-10-10

專利匯可以提供燃燒點(diǎn)火系統(tǒng)專利檢索，專利查詢，專利分析的服務(wù)。并且公開了在內(nèi)燃 發(fā)動(dòng)機(jī) 中使用 電阻 加熱元件開始燃燒的 點(diǎn)火系統(tǒng) 、設(shè)備和方法。在一個(gè) 實(shí)施例 中，點(diǎn)火系統(tǒng)包括具有布置成 定位 在該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的 燃燒室 內(nèi)部的部分的導(dǎo)電構(gòu)件，且其包括由低電阻部分分隔的至少兩個(gè)高電阻部分，該高電阻部分布置成達(dá)到足夠在該發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)引起點(diǎn)火的 溫度 。在一些情況下，定位在燃燒室內(nèi)且布置成點(diǎn)燃空氣/ 燃料 混合物的導(dǎo)電構(gòu)件部分包括內(nèi)部分和外部分，該內(nèi)部分包括布置成從該外部分移除足夠防止預(yù)先點(diǎn)火的熱量的熱量移除部分。公開了其他實(shí)施例。，下面是燃燒點(diǎn)火系統(tǒng)專利的具體信息內(nèi)容。

1.一種由具有高于400℃的燃點(diǎn)的燃料提供動(dòng)力的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，包括：
在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃燒室；
導(dǎo)電構(gòu)件，其具有定位在所述燃燒室內(nèi)部、布置成提供具有高于400℃的燃點(diǎn)的燃料點(diǎn)火的部分；以及
電力供給，其構(gòu)造和布置成在高于100kHz的頻率下將電力周期地提供到所述的導(dǎo)電構(gòu)件的部分，所述電力足夠提高所述導(dǎo)電構(gòu)件的部分的外表面的溫度到高于400℃，由此，該發(fā)動(dòng)機(jī)能夠由具有高于400℃的燃點(diǎn)的燃料來操作。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)是往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)是兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，另外地包括燃料供給，其中，所述燃料選自乙醇、丙烷和天然氣構(gòu)成的組。
5.如權(quán)利要求4所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述燃料是天然氣。
6.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述電力供給和導(dǎo)電構(gòu)件被構(gòu)造和布置以在小于約2毫秒內(nèi)提高所述導(dǎo)電構(gòu)件的溫度至少40℃。
7.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述導(dǎo)電構(gòu)件被構(gòu)造和布置成冷卻到足夠防止預(yù)先點(diǎn)火的溫度。
8.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述導(dǎo)電構(gòu)件被構(gòu)造和布置成在小于約40毫秒內(nèi)冷卻至少80℃。
9.如權(quán)利要求8所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述導(dǎo)電構(gòu)件被構(gòu)造和布置成在小于約10毫秒中冷卻至少80℃。
10.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述電力供給被構(gòu)造和布置成提供交流電。
11.如權(quán)利要求10所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述的電力供給被構(gòu)造和布置成在高于
100kHz的頻率下提供交流電。
12.如權(quán)利要求11所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述電力供給在低于200兆赫的頻率下提供電力。
-5
13. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述導(dǎo)電構(gòu)件包括具有至少1×10 H/m的最大導(dǎo)磁率的材料。
-4
14.如權(quán)利要求13所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述導(dǎo)電構(gòu)件包括具有至少1×10 H/m的最大導(dǎo)磁率的材料。
15.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述導(dǎo)熱體包括金屬。
16.如權(quán)利要求15所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述導(dǎo)電構(gòu)件包括金屬，其主要部分包括由鋁、鉻、銅、銥、鐵、鉬、鎳、鈀、鉑、銠和鈦構(gòu)成的組中的一種或多種元素。
17.如權(quán)利要求16所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述導(dǎo)電構(gòu)件包括選自由鉻、鐵和鎳構(gòu)成的組中的一種或多種元素的金屬。
18.如權(quán)利要求17所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述導(dǎo)電構(gòu)件包括不銹鋼。
19.如權(quán)利要求17所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述導(dǎo)電構(gòu)件是鎳鉻合金。
20. 一種兩沖程內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，包括：
導(dǎo)電構(gòu)件，其具有定位在該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室內(nèi)部且布置成提供燃料的點(diǎn)火的部分；以及
電力供給，其構(gòu)造和布置成在高于100kHz的頻率下將電力周期地提供到所述導(dǎo)電構(gòu)件的部分，所述電力足夠提高所述的導(dǎo)電構(gòu)件的部分的外表面的溫度高于所述燃料的所述點(diǎn)火溫度。
21.如權(quán)利要求20所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其另外地包括燃料源且其中，該燃料選自乙醇、丙烷和天然氣構(gòu)成的組。
22.如權(quán)利要求20所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述電力供給和導(dǎo)電構(gòu)件被構(gòu)造和布置成在小于約2毫秒內(nèi)提高所述導(dǎo)電構(gòu)件的溫度至少40℃。
23.如權(quán)利要求20所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述導(dǎo)電構(gòu)件被構(gòu)造和布置成冷卻到足以防止預(yù)先點(diǎn)火的溫度。
24.如權(quán)利要求20所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述導(dǎo)電構(gòu)件被構(gòu)造和布置成在小于約40毫秒內(nèi)冷卻至少80℃。
25.如權(quán)利要求24所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述導(dǎo)電構(gòu)件被構(gòu)造和布置成在小于約10毫秒內(nèi)冷卻至少80℃。
26.如權(quán)利要求20所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述電力供給在低于200兆赫的頻率下提供電力。
-5
27. 如權(quán)利要求20所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述導(dǎo)電構(gòu)件包括具有至少1×10 H/m的最大導(dǎo)磁率的材料。
-4
28.如權(quán)利要求27所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述導(dǎo)電構(gòu)件包括具有至少1×10 H/m的最大導(dǎo)磁率的材料。
29.如權(quán)利要求25所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述導(dǎo)電構(gòu)件包括金屬，其主要部分包括由鋁、鉻、銅、銥、鐵、鉬、鎳、鈀、鉑、銠和鈦構(gòu)成的組中的一種或多種元素。
30. 一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，包括：
導(dǎo)電構(gòu)件，其具有定位在該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室內(nèi)部且布置成提供燃料的點(diǎn)火的部分；以及
電力供給，其構(gòu)造和布置成在高于100kHz的頻率下將電力周期地提供到所述導(dǎo)電構(gòu)件的部分，所述電力足夠提高所述導(dǎo)電構(gòu)件的部分的外表面的溫度高于所述燃料的點(diǎn)火溫度；以及
控制單元，響應(yīng)于選自導(dǎo)電構(gòu)件溫度傳感器和點(diǎn)火傳感器構(gòu)成的組的至少一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器，自動(dòng)地調(diào)節(jié)所述電力供給。
31.如權(quán)利要求30所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述至少一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器是選自電感、電容、電阻、壓電、霍爾效應(yīng)、和光學(xué)傳感器構(gòu)成的組的點(diǎn)火傳感器。
32.如權(quán)利要求31所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述點(diǎn)火傳感器是壓電傳感器，用于自動(dòng)調(diào)節(jié)到所述導(dǎo)電構(gòu)件的電力。
33.如權(quán)利要求30所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述至少一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器是選自電壓、電流、熱電偶、或光學(xué)傳感器構(gòu)成的組的導(dǎo)電構(gòu)件溫度傳感器。
34.如權(quán)利要求33所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述導(dǎo)電構(gòu)件溫度傳感器是電流傳感器，其通過測(cè)量流動(dòng)經(jīng)過所述導(dǎo)電構(gòu)件部分的電流推理地確定溫度，用于自動(dòng)調(diào)節(jié)到所述導(dǎo)電構(gòu)件的電力。
35.一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火裝置，包括：
電力供給；
導(dǎo)電構(gòu)件，其具有布置成定位在所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室內(nèi)部的部分；
所述導(dǎo)電構(gòu)件包括由低電阻部分分隔的至少兩個(gè)高電阻部分，該低電阻部分將所述兩個(gè)高電阻部分在所述燃燒室內(nèi)分隔開；以及
所述導(dǎo)電構(gòu)件通過導(dǎo)體連接到所述電力供給，該導(dǎo)體布置成從所述高電阻部分中的一個(gè)穿過到該燃燒室的外側(cè)的點(diǎn)。
36.如權(quán)利要求35所述的導(dǎo)電構(gòu)件，其中，所述高電阻部分包括金屬，其主要部分包括由鉻、銥、鐵、鉬、鎳、鈀、鉑、銠和鈦構(gòu)成的組中的一種或多種元素。
-5
37. 如權(quán)利要求35所述的導(dǎo)電構(gòu)件，其中，所述高電阻部分包括具有至少1×10 H/m的最大導(dǎo)磁率的材料。
-4
38.如權(quán)利要求37所述的導(dǎo)電構(gòu)件，其中，所述高電阻部分包括具有至少1×10 H/m的最大導(dǎo)磁率的材料。
39.如權(quán)利要求35所述的導(dǎo)電構(gòu)件，其中，所述低電阻部分包括金屬，其主要部分包括選自銅、鋁、鋼和不銹鋼構(gòu)成的組的元素。
40. 如權(quán)利要求35所述的導(dǎo)電構(gòu)件，其中，所述低電阻部分包括具有至少10W /（mK）的導(dǎo)熱率的材料。
41. 如權(quán)利要求35所述的導(dǎo)電構(gòu)件，其中，所述低電阻部分包括具有至少100 W /（mK）的導(dǎo)熱率的材料。
42.如權(quán)利要求35所述的點(diǎn)火裝置，其中，所述高電阻部分的至少一個(gè)包括具有比所述低電阻部分的最小外尺寸小的最小外尺寸的所述導(dǎo)電構(gòu)件的部分。
43.如權(quán)利要求42所述的點(diǎn)火裝置，其中，所述高電阻部分的至少一個(gè)具有最小外尺寸，該最小外尺寸小于所述低電阻部分的最小外尺寸的1/3。
44.如權(quán)利要求42所述的點(diǎn)火裝置，其中，所述高電阻部分的至少一個(gè)具有小于0.04英寸的最小外尺寸。
45.如權(quán)利要求35所述的點(diǎn)火裝置，其中，所述導(dǎo)電構(gòu)件包括由低電阻部分分隔的至少三個(gè)高電阻部分。
46.如權(quán)利要求35所述的點(diǎn)火裝置，其中，所述導(dǎo)電構(gòu)件包括由低電阻部分分隔的至少四個(gè)高電阻部分。
47.如權(quán)利要求46所述的導(dǎo)電構(gòu)件，其中，所述高電阻部分串聯(lián)布置。
48.如權(quán)利要求35所述的點(diǎn)火裝置，其中，所述電力供給被構(gòu)造和布置成供給交流電。
49.如權(quán)利要求48所述的點(diǎn)火裝置，其中，所述電力供給被構(gòu)造和布置成在高于
100kHz的頻率下提供電力。
50. 如權(quán)利要求49所述的點(diǎn)火裝置，其中，所述電力供給被構(gòu)造和布置成在低于200 MHz的頻率下提供電力。
51.一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，包括：
內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其具有由缸體和蓋形成的至少一個(gè)汽缸，
電力供給，其被構(gòu)造和布置成在高于100kHz的頻率周期地提供電力；
第一導(dǎo)電構(gòu)件和與所述第一導(dǎo)電構(gòu)件單獨(dú)地間隔的分隔的第二導(dǎo)電構(gòu)件，并且所述第一導(dǎo)電構(gòu)件和所述第二導(dǎo)電構(gòu)件的每個(gè)包括定位在所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的同一汽缸內(nèi)的高電阻部分；以及
所述導(dǎo)電構(gòu)件電連接到所述電力供給。
52.如權(quán)利要求51所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述第一和第二導(dǎo)電構(gòu)件能夠單獨(dú)地插入并從能夠該發(fā)送機(jī)移除，而不從所述發(fā)動(dòng)機(jī)的所述缸體移除所述發(fā)動(dòng)機(jī)的所述蓋。
53.如權(quán)利要求51所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述第一和第二導(dǎo)電構(gòu)件在所述發(fā)動(dòng)機(jī)的所述蓋內(nèi)凹進(jìn)。
54.如權(quán)利要求51所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，至少一個(gè)所述第一或第二導(dǎo)電構(gòu)件還包括通過低電阻部分與所述第一高電阻部分分隔的第二所述高電阻部分。
55.一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，包括：
導(dǎo)電構(gòu)件部分，其定位在所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室內(nèi)部以提供空氣/燃料混合物的點(diǎn)火并且包括內(nèi)部分和外部分；
所述內(nèi)部分包括導(dǎo)熱體，其熱聯(lián)接到所述外部分和布置成從所述外部分移除熱量；以及
電力供給，其構(gòu)造和布置成在高于100kHz的頻率下將以足夠量的電力周期地提供到所述導(dǎo)電構(gòu)件部分來提高所述外部分的溫度而足夠用于點(diǎn)火。
56. 如權(quán)利要求55所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述內(nèi)部分包括具有至少10W /（mK）的導(dǎo)熱率的材料。
57. 如權(quán)利要求55所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述內(nèi)部分包括具有至少100 W /（mK）的導(dǎo)熱率的材料。
58.如權(quán)利要求55所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述導(dǎo)熱體包括流體。

說明書全文

燃燒點(diǎn)火系統(tǒng)

技術(shù)領(lǐng)域

[0001] 本發(fā)明涉及點(diǎn)火源領(lǐng)域，且更具體地涉及在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中使用的點(diǎn)火源。

背景技術(shù)

[0002] 在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)、尤其是往復(fù)類型的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域中，測(cè)定量的燃料和空氣被點(diǎn)火源或壓縮熱壓縮和點(diǎn)燃。發(fā)動(dòng)機(jī)（在其中空氣/燃料混合物被壓縮熱點(diǎn)燃的）通常稱為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。它利用了系統(tǒng)，其中，用于燃燒的空氣被壓縮至足夠高的提高的溫度以點(diǎn)燃從燃料噴射源提供的燃料。這樣的燃料噴射源通常是噴射器，其具有暴露于所述燃燒室的尖部且其在離散流中噴射燃料。所述燃料噴射器在自中心位置以放射的樣式或在給定的方向上噴射燃料以促進(jìn)由所述燃燒室空氣的旋流混合。然而，在任一種情況下，燃料噴射和所產(chǎn)生的燃燒開始基本上開始于最大活塞行程的點(diǎn)處或鄰近其。
[0003] 在均質(zhì)混合氣壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域中的改進(jìn)已提出在壓縮之前將燃料噴射到進(jìn)氣中以及使用各種方案來點(diǎn)燃所產(chǎn)生的混合物。這樣的建議通常包括例如火花塞的點(diǎn)式點(diǎn)火源。
[0004] 迄今為止在道路上的最常見的發(fā)動(dòng)機(jī)類型是火花點(diǎn)火汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)最初在19世紀(jì)下半葉被開發(fā)且由于其相對(duì)安靜的操作和起動(dòng)簡(jiǎn)便，此后廣泛地使用于給客車提供動(dòng)力。隨著增長(zhǎng)的能源價(jià)格和客戶需求的出現(xiàn)，火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)被要求做的比前些年大幅增加。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的改進(jìn)多半集中在將最大流量的空氣高效地運(yùn)送到燃燒室和在燃燒事件發(fā)生后排出燃燒產(chǎn)物。諸如多個(gè)氣門、調(diào)節(jié)進(jìn)氣系統(tǒng)、可變幾何形狀進(jìn)氣系統(tǒng)和通過渦輪增壓器或增壓器對(duì)進(jìn)氣進(jìn)行主動(dòng)增壓的改進(jìn)是用于試圖改進(jìn)空氣流量的常用途徑。
[0005] 相應(yīng)地，燃料系統(tǒng)通過使用噴射器已經(jīng)發(fā)展和改進(jìn)。所述噴射器已受到電控制以改變數(shù)量和定時(shí)以產(chǎn)生燃料成為用于燃燒的混合物的高度靈活的噴射。另外的建議已經(jīng)做出的是，將燃料機(jī)電地噴射直接進(jìn)入燃燒室，類似于在早期的奔馳跑車上機(jī)械地實(shí)施的系統(tǒng)。
[0006] 最近，生物燃料已被提出，其使用來自糧食作物、多細(xì)胞纖維或植物物質(zhì)的各種形式的乙醇或甲醇，從而提供可再生資源。這樣的燃料提供高辛烷值的優(yōu)點(diǎn)，使得更高的壓縮比可在燃燒室中容易處理。它們還允許排放顯著減少。然而，采用這種類型的燃料的一個(gè)缺點(diǎn)是火焰前鋒的緩慢傳播，使得點(diǎn)火正時(shí)有必要遠(yuǎn)遠(yuǎn)預(yù)先于上止點(diǎn)（TDC）以確保所有的混合物被及時(shí)燃燒。這種早期點(diǎn)火又降低效率，因?yàn)槿紵谝粋€(gè)方向上推靠活塞，其在活塞朝 TDC 移動(dòng)的相反方向移動(dòng)。
[0007] 所述火花塞是用于使在火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)中燃料空氣混合物開始燃燒的常用點(diǎn)火器。這些年來的各種開發(fā)已經(jīng)增加了穿過火花間隙的能量，從而更有效地促進(jìn)燃燒。另外，一些發(fā)明人已經(jīng)建議通過使得火花間隙經(jīng)受電磁力來促進(jìn)點(diǎn)火，以有效地?cái)U(kuò)寬起始燃燒的區(qū)域。
[0008] 然而，大多數(shù)這些方法仍然受制于其需要高壓產(chǎn)生火花，其相關(guān)聯(lián)的涉及到安全性、射頻干擾、可靠性、電絕緣和對(duì)于高壓產(chǎn)生設(shè)備和開關(guān)的要求。1946年，屬于Korman的美國(guó)專利2,403,290概述了火花塞的許多限制。該專利公開了火花塞替代物-超高頻點(diǎn)火裝置，其在絕緣支撐件上使用單個(gè)導(dǎo)線或薄導(dǎo)電膜，其由超高頻點(diǎn)火發(fā)生器供能以加熱到點(diǎn)火溫度?？坡膯谓?jīng)加熱導(dǎo)線或?qū)щ娔ぐ驳慕^緣體結(jié)合期望的“趨膚效應(yīng)”表面加熱，但科曼的公開具有無法理解的缺陷以致其結(jié)構(gòu)、實(shí)施和應(yīng)用嚴(yán)重限制了它的實(shí)用性。另一個(gè)問題存在涉及柴油發(fā)動(dòng)機(jī)及它們無法在寒冷的天氣啟動(dòng)。如上所述，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)利用壓縮熱在燃燒室中點(diǎn)燃空氣/燃料混合物。然而，當(dāng)汽缸蓋和汽缸體是冷的時(shí)候，它們作為散熱片，吸收由壓縮所產(chǎn)生的熱量的一部分。目前，電熱塞被用來加熱所述發(fā)動(dòng)機(jī)缸體和周圍的汽缸。由于電熱塞本質(zhì)上是電阻負(fù)載，當(dāng)電流流過其時(shí)其發(fā)出熱量，預(yù)加熱過程可能需要一些時(shí)間：多達(dá)20秒。因此，存在需要一種更快和更有效的加熱，其足夠允許用于在寒冷的天氣條件下柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火。

發(fā)明內(nèi)容

[0009] 在電導(dǎo)體中，高頻電流趨于分布成使得電流密度在接近導(dǎo)體的表面處最大，稱為“趨膚效應(yīng)”。許多電流流過的深度（即“趨膚深度”）可以由以下公式近似：（1）
其中，
是導(dǎo)體的電阻率
是電流的角頻率（2π 頻率）
是導(dǎo)體的絕對(duì)導(dǎo)磁率（其可以由 得出;其中， 是自由空間的導(dǎo)磁率且
是材料的相對(duì)磁導(dǎo)率）。
[0010] 在導(dǎo)體的表面的電流濃度可導(dǎo)致導(dǎo)體的表面的快速加熱，而其內(nèi)部沒有相當(dāng)?shù)目焖偌訜?。此外，特別是在展示出最顯著的趨膚效應(yīng)的材料中，由于減少了導(dǎo)體的有效截面面積，導(dǎo)體的有效電阻在更高的頻率下大體上更大。
[0011] 本公開的一些實(shí)施例教導(dǎo)了設(shè)備和方法，其使用和趨膚效應(yīng)相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)體的局部加熱以點(diǎn)燃在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的空氣/燃料混合物。替代地或另外地，本公開教導(dǎo)了用于預(yù)先加熱燃燒室的設(shè)備和方法使得在室內(nèi)的空氣和/或空氣/燃料混合物的壓縮將達(dá)到足夠引起點(diǎn)火的溫度。在一些實(shí)施例中，本公開提供了布置，其中，導(dǎo)電構(gòu)件具有相對(duì)低的電阻率和相對(duì)高的導(dǎo)磁率。
[0012] 另外，在一些情況下，本公開描述了用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火系統(tǒng)，其能夠產(chǎn)生熱源，其不受傳統(tǒng)的單點(diǎn)點(diǎn)火原理的限制。點(diǎn)火系統(tǒng)可以包括具有多個(gè)單獨(dú)的、離散的加熱部分的導(dǎo)電構(gòu)件，其增加在這些部分的趨膚效應(yīng)且從而有效地提供多個(gè)同時(shí)的熱源。這部分可以在燃燒室中被排列以便允許多個(gè)火焰前鋒從室內(nèi)的多個(gè)點(diǎn)火源或位置進(jìn)行傳播。有利地，這可以允許在燃燒室內(nèi)的燃料比常規(guī)單點(diǎn)點(diǎn)火系統(tǒng)的燃料燃燒更短的時(shí)間段，從而允許點(diǎn)火更接近上止點(diǎn)而發(fā)生，從而提高了效率。
[0013] 在一些實(shí)施例中，本公開提供了用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火裝置，包括電力供給和導(dǎo)電構(gòu)件，其具有布置成定位在所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室內(nèi)部的部分且包括由低電阻部分分隔的至少兩個(gè)高電阻部分；且所述導(dǎo)電構(gòu)件通過導(dǎo)體電連接到所述電力供給。在一些情況下，所述高電阻部分中的至少一個(gè)包括具有比所述低電阻部分的最小外尺寸更小的最小外尺寸的導(dǎo)電構(gòu)件的部分。另外地或替代地，在一些實(shí)施例中，電力供給被構(gòu)造和布置成在高于100kHz的頻率下提供電力。優(yōu)選地，所述頻率在200兆赫以下。
[0014] 本公開還教導(dǎo)了一種布置成燃燒空氣/燃料混合物的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括導(dǎo)電構(gòu)件和電力供給，其具有定位在所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室內(nèi)部、布置成提供所述空氣/燃料混合物的點(diǎn)火的部分且包括內(nèi)部分和外部分；所述電力供給構(gòu)造且布置成在某些情況下在200 MHz以下的頻率周期地提供電力到所述導(dǎo)電構(gòu)件部分，其足夠提高所述外部分的溫度到高于所述空氣/燃料混合物的點(diǎn)燃溫度；所述內(nèi)部分包括熱聯(lián)接到所述外部分且布置成從所述外部分移除熱量的熱移除部分。在一些情況下，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)是兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)并且在某些情況下，燃料具有400℃以上的燃點(diǎn)。所述燃料優(yōu)選地是天然氣。另外地或替代地，所述導(dǎo)電構(gòu)件可以構(gòu)造且布置成在小于40毫秒內(nèi)且更優(yōu)選地在小于20毫秒內(nèi)，以及最優(yōu)選地在小于10毫秒內(nèi)冷卻所述外部分至少80℃。
[0015] 在一些實(shí)施例中，本公開提供了一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括：電力供給、第一導(dǎo)電構(gòu)件以及第二導(dǎo)電構(gòu)件，第一導(dǎo)電構(gòu)件以及第二導(dǎo)電構(gòu)件每個(gè)包括定位在所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的同一汽缸內(nèi)的至少兩個(gè)高電阻部分，所述第一和第二導(dǎo)電構(gòu)件的所述高電阻部分通過低電阻部分分隔，并且所述導(dǎo)電構(gòu)件電連接到所述電力供給。在一些情況下，所述第一和第二導(dǎo)電構(gòu)件可單獨(dú)插入且可從所述發(fā)動(dòng)機(jī)移除，而不移除所述發(fā)動(dòng)機(jī)的蓋。另外地或替代地，所述導(dǎo)電構(gòu)件在燃燒室的蓋內(nèi)凹進(jìn)。
[0016] 本發(fā)明的進(jìn)一步的形式、目的、特征、方面、益處、優(yōu)點(diǎn)、以及實(shí)施例從本文提供的詳細(xì)描述和附圖中變得明顯。

附圖說明

[0017] 圖1示出了發(fā)動(dòng)機(jī)中示例性點(diǎn)火系統(tǒng)的示意圖。
[0018] 圖2示出了導(dǎo)電構(gòu)件的一個(gè)實(shí)施例的透視圖。
[0019] 圖3示出了帶有安裝件和連接器的圖2的導(dǎo)電構(gòu)件實(shí)施例的透視圖。
[0020] 圖4示出了在蓋中安裝的圖2和3的導(dǎo)電構(gòu)件的一個(gè)布置的透視圖。
[0021] 圖5示出了在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸內(nèi)安裝導(dǎo)電構(gòu)件的一個(gè)實(shí)施例的截面圖。
[0022] 圖6示出了在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸內(nèi)安裝導(dǎo)電構(gòu)件的另一個(gè)實(shí)施例的截面圖。
[0023] 圖7示出了沿線7-7截取的圖6的蓋的剖面圖。
[0024] 圖8示出了在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸內(nèi)安裝導(dǎo)電構(gòu)件的另一個(gè)實(shí)施例的截面圖。
[0025] 圖9示出了沿線9-9截取的圖8的蓋的剖面圖。
[0026] 圖10示出了導(dǎo)電構(gòu)件的一個(gè)實(shí)施例的一部分的正視圖。
[0027] 圖11示出了導(dǎo)電構(gòu)件的一個(gè)實(shí)施例的截面圖。
[0028] 圖12為示出用于控制點(diǎn)火系統(tǒng)的系統(tǒng)的流程圖。

具體實(shí)施方式

[0029] 為促進(jìn)對(duì)本發(fā)明的原理的理解的目的，現(xiàn)在將參考在附圖中示出的實(shí)施例并且專用語言將被用來描述實(shí)施例。然而可以理解的是，并非旨在限制本發(fā)明的范圍。在所述實(shí)施例中的任何變型和進(jìn)一步的修改、以及如本文所述的本發(fā)明的原理的任何進(jìn)一步應(yīng)用對(duì)本發(fā)明相關(guān)的所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來說通常是明顯的。
[0030] 對(duì)于本說明書和權(quán)利要求書，應(yīng)當(dāng)注意的是，單數(shù)形式“一（a）”、“一（an）”，“一（the）”等包括復(fù)數(shù)指示物，除非另有論述。作為例述，提到的“一設(shè)備”或“設(shè)備”包括一個(gè)或多個(gè)這樣的設(shè)備及其等同方案。因此，還應(yīng)當(dāng)注意的是，方向術(shù)語如“上”、“下”、“頂部”、“底部”等用在本文僅為了方便讀者以便于幫助讀者理解所示的實(shí)施例，且不旨在以任何方式使用這些方向術(shù)語限制所描述的、例述的、和/或要求保護(hù)的特征到具體的方向和/或取向。
[0031] 公開的實(shí)施例及其變型可被用于在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸內(nèi)點(diǎn)燃燃料混合物。一些部分將論述具體參照例如兩沖程或四沖程柴油或火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的特定發(fā)動(dòng)機(jī)的示例性的布置和/或方法；然而，并不旨在將本發(fā)明限制于此。
[0032] 圖1示出的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)1000的點(diǎn)火系統(tǒng)100的示意圖，點(diǎn)火系統(tǒng)100具有內(nèi)部分104，其位于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)1000的燃燒室內(nèi)。
[0033] 點(diǎn)火系統(tǒng)包括電力供給106，其可以被構(gòu)造為通過電導(dǎo)體108、109以交流電（AC）或直流電脈沖（DC）的形式將電能輸送到內(nèi)部分104。電力供給106通過響應(yīng)于傳感器130的控制單元122來控制，且因此可以設(shè)置成提供處于一頻率、電壓和電流的AC或DC電能以便引起點(diǎn)火，所述AC或DC電能足夠加熱內(nèi)部分104的一部分到高于燃燒室內(nèi)的空氣/燃料混合物的燃燒溫度的溫度。傳感器130包括適當(dāng)?shù)膫鞲衅?，如?duì)于輸入到控制系統(tǒng)可能需要的或希望的（還參見以下圖12），該傳感器可包括例如但不限于——曲柄轉(zhuǎn)角傳感器、活塞位置傳感器、冷卻劑溫度、燃料溫度、燃料壓力、燃料流速、爆震傳感器、燃燒傳感器、空氣溫度、空氣壓力、車輛速度、車輛加速度、空氣流量、氧濃度、凸輪軸角度、供電電壓、供電電流、供電頻率、油門位置、燃料類型、燃料噴射器狀態(tài)等。在一些情況下，傳感器130可以包括用于檢測(cè)在燃燒室內(nèi)的空氣/燃料混合物的點(diǎn)火的點(diǎn)火傳感器131、用于測(cè)量導(dǎo)電構(gòu)件溫度（下面將論述）的導(dǎo)電構(gòu)件溫度傳感器132和/或其他傳感器133-139。
[0034] 在一些情況下，內(nèi)部分104包括導(dǎo)電構(gòu)件110，其具有一部分，其布置成電阻加熱到超過在燃燒室內(nèi)的空氣/燃料混合物的燃燒溫度的溫度以便點(diǎn)燃空氣/燃料混合物且此后快速冷卻至低于燃燒溫度的溫度以便防止在下一個(gè)周期期間的預(yù)先點(diǎn)火。如將在下面描述，導(dǎo)電構(gòu)件110可包括任何數(shù)目的布置。在一些情況下，導(dǎo)電構(gòu)件110包括由低電阻部分114分隔的第一高電阻部分112和第二高電阻部分116。替代地或另外地，導(dǎo)電構(gòu)件110可包括內(nèi)部分和外部分，其中，內(nèi)部分包括導(dǎo)熱體。
[0035] 如可理解的是，下面公開的點(diǎn)火系統(tǒng)100和實(shí)施例可用于各種不同類型的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)1000。例如，點(diǎn)火系統(tǒng)100可以用于帶有任何數(shù)量汽缸的兩沖程和四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。同樣地，點(diǎn)火系統(tǒng)100可用于往復(fù)運(yùn)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)和非往復(fù)運(yùn)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)兩者。例如，點(diǎn)火系統(tǒng)100可用于汪克爾（Wankel）（又名“旋轉(zhuǎn)”）發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0036] 有利的是，點(diǎn)火系統(tǒng)100可用于點(diǎn)燃多種燃料。在汽車中發(fā)現(xiàn)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)通常燃燒汽油、柴油、或E85（乙醇和汽油混合）。點(diǎn)火系統(tǒng)100不僅適于這些燃料而且適于具有更高的點(diǎn)火溫度的燃料。例如，點(diǎn)火系統(tǒng)100可用于點(diǎn)燃來自燃料供給101的乙醇、丙烷和/或天然氣。當(dāng)與空氣在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中使用時(shí)，這些燃料的點(diǎn)火溫度可在下面的表1中找到。柴油 汽油 乙醇 丙烷 壓縮天然氣（CNG）
燃點(diǎn)（℃） 316 257 424 449 538
[0037] 表1燃料的點(diǎn)火溫度。
[0038] 一般地，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)采用更高的壓縮比更有效地操作。然而，其中燃料在接近壓縮沖程的頂部之前被引入，較高壓縮的發(fā)動(dòng)機(jī)有預(yù)先點(diǎn)火的風(fēng)險(xiǎn)。因此，使用具有較高的燃點(diǎn)的燃料允許用于將燃料在接近壓縮沖程的頂部之前被引入到空氣的設(shè)計(jì)的更高的壓縮比。因此，采用較高燃點(diǎn)的燃料的這樣的系統(tǒng)可以更簡(jiǎn)單且更有效，避免不希望的預(yù)先點(diǎn)火的“爆缸”問題，該問題降低效率和發(fā)動(dòng)機(jī)壽命。申請(qǐng)人的發(fā)明非常適合于使用這樣的高燃點(diǎn)燃料與相應(yīng)地優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)。隨著內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)在接近壓縮沖程的頂部時(shí)引入燃料，可能出現(xiàn)關(guān)于在燃燒之前或燃燒期間燃料是否適當(dāng)?shù)嘏c空氣混合的問題。
[0039] 不同于火花點(diǎn)火系統(tǒng)，點(diǎn)火系統(tǒng)100不要求使用高壓部件，諸如點(diǎn)火線圈，其相關(guān)聯(lián)的考慮到安全性、射頻干擾、可靠性、電絕緣和用于高壓產(chǎn)生設(shè)備和開關(guān)（switching）的要求。與此不同，點(diǎn)火系統(tǒng)100可以采用明顯小于30千伏的電壓、采用最小風(fēng)險(xiǎn)的安全性、射頻干擾、可靠性、電絕緣而簡(jiǎn)易地操作。例如，在一些情況下，點(diǎn)火系統(tǒng)100采用大約50伏操作。點(diǎn)火系統(tǒng)100的較低的工作電壓也有助于消除射頻噪聲（該射頻噪聲可以干擾與發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)聯(lián)的其他電子組件）和在高壓點(diǎn)火系統(tǒng)上操作的健康風(fēng)險(xiǎn)。電力供給106被構(gòu)造和布置成通過電導(dǎo)體108和/或109周期地供給電能到諸如導(dǎo)電構(gòu)件110的內(nèi)部分104。在幾個(gè)實(shí)施例中，電力供給106被構(gòu)造和布置成以高于100kHz的頻率周期地提供電能。另外，在一些情況下，電力供給106以低于200MHz的頻率提供電能。
[0040] 電力供給106可以被布置為提供交流電（AC）、直流電（DC）或兩者。例如，電力供給106可被布置成采用50％的占空比以高于100kHz的頻率提供多個(gè)DC脈沖。如所理解的是，電力供給106可以被布置成提供特定的頻率、電壓和/或一系列的電流或頻率、電壓、和/或電流。提供DC的電力供給106還可以布置成提供特定占空比或一系列占空比。
[0041] 電導(dǎo)體108、109可以是對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言明顯的任何導(dǎo)體，其適于高頻電能的傳輸。例如，電導(dǎo)體108、109可以是由例如銅的常用的導(dǎo)電材料制成的同軸傳輸線。在一些情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)或車輛的現(xiàn)有部分，例如發(fā)動(dòng)機(jī)缸體或蓋，可以用作電導(dǎo)體108、109中的一個(gè)。
[0042] 電阻加熱還發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)于火花點(diǎn)火的幾個(gè)益處。電阻加熱元件與火花塞不同地退化且不會(huì)產(chǎn)生有害的電暈，其加速各種材料的退化。另外，電阻加熱元件可將多個(gè)高電阻部分與連接到電力供給的單個(gè)導(dǎo)體相關(guān)聯(lián)，而具有每個(gè)汽缸多個(gè)火花塞的發(fā)動(dòng)機(jī)需要多個(gè)高電壓導(dǎo)線和/或點(diǎn)火線圈。同樣地，采用在單個(gè)電阻加熱元件上的多個(gè)高電阻部分，多個(gè)燃點(diǎn)可以通過在汽缸壁中的單個(gè)開口定位在汽缸內(nèi)，而使用多于一個(gè)的火花塞的系統(tǒng)通常需要在汽缸壁中的多個(gè)開口以接納所述塞。
[0043] 圖2示出了示例性導(dǎo)電構(gòu)件200，其包括由低電阻部分204隔開的多個(gè)高電阻部分202。在一些情況下，一個(gè)或多個(gè)低電阻部分204定位在兩個(gè)或更多個(gè)高電阻部分202之間。如圖2所示，高電阻部分202和低電阻部分204可串聯(lián)連接。然而，如本領(lǐng)域技術(shù)人員可理解的是，一個(gè)或多個(gè)低電阻部分204可并聯(lián)連接兩個(gè)或多個(gè)高電阻部分202。有利地，并聯(lián)連接至少兩個(gè)高電阻部分202可提供耐故障設(shè)備以允許高電阻部分202的故障，而至少一個(gè)其他的高電阻部分202通過導(dǎo)電構(gòu)件200保持電連續(xù)性。在一些情況下，至少一個(gè)高電阻部分202與第二高電阻部分串聯(lián)連接且與第三高電阻部分并聯(lián)。
[0044] 在一些情況下，導(dǎo)電構(gòu)件200包括由至少一個(gè)低電阻部分204分隔的至少兩個(gè)高電阻部分202。在一些實(shí)施例中，導(dǎo)電構(gòu)件200包括每個(gè)均由低電阻部分204分隔四個(gè)或更多個(gè)高電阻部分202。此外，高電阻部分202可以沿著導(dǎo)電構(gòu)件200的長(zhǎng)度隔開或僅沿導(dǎo)電構(gòu)件200的一部分定位。例如，，在一些布置中，高電阻部分202可沿導(dǎo)電構(gòu)件200的長(zhǎng)度均勻地隔開或鋪展開。在其他實(shí)施例中，高電阻部分202可以更接近于一個(gè)高電阻部分202而遠(yuǎn)離另一個(gè)。在一些情況下，低電阻部分204的長(zhǎng)度可以變化以便沿導(dǎo)電構(gòu)件200的長(zhǎng)度不均勻地隔開高電阻部分202。
[0045] 如所理解的是，導(dǎo)電構(gòu)件200可形成任何各種形狀。如圖2所示，導(dǎo)電構(gòu)件可形成具有沿著周向定位的高電阻部分202的大體圓形布置。然而，可以設(shè)想導(dǎo)電構(gòu)件200可以形成為其他形狀，例如線性、多邊形、或曲線形狀，只是舉幾個(gè)非限制性例子。此外，高電阻部分202可沿著由導(dǎo)電構(gòu)件200所限定的區(qū)域的周向、在由導(dǎo)電構(gòu)件200所限定的區(qū)域的周向內(nèi)或沿著由導(dǎo)電構(gòu)件200所限定的區(qū)域的周向和在由導(dǎo)電構(gòu)件200所限定的區(qū)域的周向內(nèi)兩者而定位。
[0046] 圖3示出了帶有一個(gè)或多個(gè)安裝件206和連接器208的示例性的導(dǎo)電構(gòu)件200。安裝件206可被布置成將導(dǎo)電構(gòu)件200的一個(gè)或多個(gè)部分附接到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸內(nèi)的表面。例如，安裝件206可以被布置成將低電阻部分204安裝到蓋的板上。在一些實(shí)施例中，安裝件206大體上環(huán)繞導(dǎo)電構(gòu)件200的部分，例如低電阻部分204。優(yōu)選地是，安裝件206是電絕緣體并且阻止電流從導(dǎo)電構(gòu)件200通過安裝件206流入發(fā)動(dòng)機(jī)缸體中，或反之亦然。
[0047] 安裝件206還可以被布置為導(dǎo)熱的。例如，安裝件206可包括具有高的導(dǎo)熱率的材料和/或布置成將熱從導(dǎo)電構(gòu)件200傳遞到發(fā)動(dòng)機(jī)缸體。然而，同樣可以想到的是，安裝件206可以包括例如陶瓷的熱絕緣體，以便阻止在導(dǎo)電構(gòu)件200和發(fā)動(dòng)機(jī)缸體之間的熱傳遞。
[0048] 在一些情況下，至少一個(gè)連接器208被聯(lián)接到導(dǎo)電構(gòu)件200。例如，如圖3所示，導(dǎo)電構(gòu)件200可以具有第一端部210和第二端部212，一個(gè)或多個(gè)連接器208定位在其上。連接器208可以被布置成將導(dǎo)電構(gòu)件200電連接到點(diǎn)火系統(tǒng)100的其他部分，例如連接到電力供給的電導(dǎo)體108、109。
[0049] 連接器208可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解為合適的任何類型。在一些情況下，導(dǎo)電構(gòu)件200的第一和第二端部210、212可通過單個(gè)連接器208連接到電導(dǎo)體108、109。例如，連接器208可以類似于帶有提供連接到電導(dǎo)體108的柱和提供連接到電導(dǎo)體109（例如，發(fā)動(dòng)機(jī)缸體）的螺紋部分的火花塞。
[0050] 圖4示出了定位在發(fā)動(dòng)機(jī)1000的蓋400上的圖2和3的導(dǎo)電構(gòu)件200的一個(gè)實(shí)施例。在一些情況下，導(dǎo)電構(gòu)件200可定位在由板404限定的凹槽402內(nèi)。連接器208將導(dǎo)電構(gòu)件200的端部210和212聯(lián)接到電導(dǎo)體108和109，其延伸到汽缸的外側(cè)的位置。在一些實(shí)施例中，電導(dǎo)體108和109通過絕緣元件410分隔，該絕緣元件防止電流在電導(dǎo)體108和109之間通過。同樣地，電導(dǎo)體108和109可以各自絕緣和/或同軸布置地定位。從如圖4所示可以看出，導(dǎo)電構(gòu)件200、安裝件206、和/或連接器208可以被布置成駐留在凹槽402內(nèi)使得導(dǎo)電構(gòu)件200的部分、安裝件206、和/或連接器208不延伸超過板404。
[0051] 如所理解的是，導(dǎo)電構(gòu)件200和相關(guān)聯(lián)的部件（例如，安裝件206和連接器208）可定位在許多不同的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)型內(nèi)。例如，導(dǎo)電構(gòu)件200可以定位在兩沖程和/或四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)。導(dǎo)電構(gòu)件200也可以定位在具有各種氣門布置的發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)。例如，導(dǎo)電構(gòu)件200可用在具有頂置氣門開口、旁路氣門開口（例如，平頭發(fā)動(dòng)機(jī)（flathead engine））的發(fā)動(dòng)機(jī)中、和/或用在氣門開口定位在汽缸的側(cè)壁內(nèi)或氣門開口的發(fā)動(dòng)機(jī)中，例如由活塞覆蓋和暴露的套筒氣門或氣門開口，只是舉幾個(gè)非限制性實(shí)例。
[0052] 在一些情況下，蓋400限定氣門開口420，其布置成接納諸如排氣門或進(jìn)氣門的氣門，該氣門允許選擇性的開啟和閉合汽缸的一個(gè)端部。另外，在一些實(shí)施例中，凹槽402和/或?qū)щ姌?gòu)件200被布置為圍繞氣門開口420的一部分延伸。例如，如圖4中所示，凹槽402和導(dǎo)電構(gòu)件200可以圍繞氣門開口420延伸。
[0053] 有利的是，導(dǎo)電構(gòu)件200可穿過蓋的寬的區(qū)域來定位高電阻部分202。這允許多個(gè)火焰前鋒傳播穿過蓋400的板404，其可導(dǎo)致在汽缸內(nèi)的空氣/燃料混合物更快的燃燒。不同于當(dāng)前的點(diǎn)火正時(shí)系統(tǒng)，如引起火花在上止點(diǎn)（TDC）之前良好發(fā)生的火花點(diǎn)火系統(tǒng)，由點(diǎn)火系統(tǒng)100（包括導(dǎo)電構(gòu)件200）更快的燃燒空氣/燃料混合物允許待開始的燃燒更接近上止點(diǎn)，從而提高工作效率。
[0054] 圖5示出了包括汽缸壁502的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分，所述汽缸壁具有限定燃燒室506的內(nèi)表面504，活塞510在燃燒室506內(nèi)定位并且具有向上面向燃燒室506的且閉合汽缸燃燒室506的底端部的活塞面512。
[0055] 閉合燃燒室506的頂端部是汽缸蓋400。汽缸蓋400包括板404，其面向燃燒室506且在一些情況下限定氣門開口420，其流體連接到進(jìn)/排氣轉(zhuǎn)輪（runner）524。進(jìn)/排氣轉(zhuǎn)輪524和氣門開口420布置成允許空氣/燃料混合物流入到燃燒室506中和/或用于廢氣從燃燒室506流動(dòng)。汽缸蓋400還限定氣門導(dǎo)管526和氣門座528，其布置成接納用于選擇性的開啟和閉合氣門開口420的提升氣門530，用于空氣/燃料混合物的進(jìn)氣和/或從燃燒室506 排氣。
[0056] 在一些情況下，活塞面510具有輪廓514。輪廓514被布置成促進(jìn)定位在燃燒室506內(nèi)的空氣/燃料混合物的旋轉(zhuǎn)和/或混合以促進(jìn)在燃燒室506內(nèi)的所有燃料的燃燒。
另外地或替代地，輪廓514可布置成以便促進(jìn)清除廢的空氣/燃料混合物（例如，排氣）。
[0057] 在一些情況下，活塞面510的輪廓514限定了凹槽516。凹槽516可以被布置成接納氣門530的部分和/或改變?cè)谌紵?06內(nèi)的空氣/燃料混合物和/或氣體的流動(dòng)。在一些實(shí)施例，凹槽516被布置成接納點(diǎn)火系統(tǒng)100的內(nèi)部分504的一部分，例如將在下面更詳細(xì)地論述的導(dǎo)電構(gòu)件510。
[0058] 如在圖5和6中可以看出，點(diǎn)火系統(tǒng)100包括電力供給106，其優(yōu)選地定位在燃燒室506的外部，電導(dǎo)體108和109（未示出）將電力供給106電連接到定位在燃燒室506內(nèi)的內(nèi)部分104。在一些情況下，電導(dǎo)體108和/或109延伸穿過汽缸蓋400的部分。例如，電導(dǎo)體108和/或109可延伸穿過進(jìn)/排氣轉(zhuǎn)輪524和/或穿過在汽缸蓋400中的專用腔。在一些布置中，電導(dǎo)體108和/或109可以延伸貫穿汽缸壁502。另外地或替代地，發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的一部分（例如蓋400）可以作為電導(dǎo)體108、109中的一個(gè)。
[0059] 電導(dǎo)體108、109中的至少一個(gè)由絕緣體540圍繞以便一個(gè)或多個(gè)電導(dǎo)體108、109與另一個(gè)電導(dǎo)體且與周圍材料電絕緣。同樣地，點(diǎn)火系統(tǒng)100的內(nèi)部分104（例如導(dǎo)電構(gòu)件110、200）可具有絕緣體540，該絕緣體將內(nèi)部分104與汽缸蓋400和/或汽缸壁502分隔，例如安裝件206。
[0060] 在圖5中，點(diǎn)火系統(tǒng)100的內(nèi)部分104，諸如導(dǎo)電構(gòu)件200，保持在由汽缸蓋400的板404限定的凹槽內(nèi)，例如上文圖4中。定位在由汽缸蓋400的板504限定的凹槽402內(nèi)的高電阻部分202和低電阻部分204與燃燒室506連通。在這種布置中，當(dāng)電能施加到內(nèi)部分104時(shí)，高電阻部分202的外表面可加熱至高于在燃燒室506中的空氣/燃料混合物的燃燒溫度的溫度以便引起點(diǎn)火。
[0061] 圖6示出的用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火系統(tǒng)100的另一個(gè)實(shí)施例。如圖所示，一個(gè)或多個(gè)可插入構(gòu)件600可延伸穿過蓋400和/或汽缸壁502到燃燒室506中。例如導(dǎo)電構(gòu)件200的導(dǎo)電構(gòu)件可定位在暴露于燃燒室506的可插入構(gòu)件600的部分上，使得當(dāng)空氣/燃料混合物在燃燒室506內(nèi)壓縮時(shí)，導(dǎo)電構(gòu)件200的部分可以可選擇地被加熱以便點(diǎn)燃與其接觸的空氣/燃料混合物且產(chǎn)生傳播穿過燃燒室506的火焰中心。
[0062] 在一些實(shí)施例中，可插入構(gòu)件600可插入通過蓋400，類似于火花塞如何可插入到使用火花點(diǎn)火的發(fā)動(dòng)機(jī)中，以便允許移除和維修而不移除蓋400。例如，每個(gè)可插入構(gòu)件600可具有可與蓋400的螺紋表面配合的螺紋外表面?？梢岳斫獾氖牵刹迦霕?gòu)件600可從任何數(shù)量的位置或角度朝燃燒室506延伸，以便避開發(fā)動(dòng)機(jī)的其他必要部件，如進(jìn)氣門或排氣門。圖7示出了當(dāng)沿著6的線7-7觀察時(shí)的蓋400的仰視圖。如可以看出的是，可插入構(gòu)件600在蓋400上間隔開且在燃燒室506內(nèi)。在具有在蓋400中的進(jìn)氣門702和/或排氣門704的發(fā)動(dòng)機(jī)中，可插入構(gòu)件600的導(dǎo)電構(gòu)件200可遠(yuǎn)離氣門開口而定位在蓋400的部分。如所理解的是，一個(gè)或多個(gè)可插入構(gòu)件600可被插入到燃燒室506中，且每個(gè)可插入構(gòu)件600可具有例如導(dǎo)電構(gòu)件200的導(dǎo)電構(gòu)件，該導(dǎo)電構(gòu)件具有由一個(gè)或多個(gè)低電阻部分204分隔的多個(gè)高電阻部分202。
[0063] 圖8示出了具有導(dǎo)電構(gòu)件802的可插入構(gòu)件800的另一個(gè)實(shí)施例，該導(dǎo)電構(gòu)件通過其一側(cè)（諸如通過汽缸壁502和/或通過蓋400）可插入到燃燒室506中。在一些情況下，導(dǎo)電構(gòu)件802沿橫向方向插入到汽缸蓋400的板404中的凹槽402中。有利地，導(dǎo)電構(gòu)件802可以被定位在凹槽402中且與燃燒室506連通，使得高電阻部分804在各側(cè)上可通過用于點(diǎn)火開始的包含在燃燒室506內(nèi)的空氣/燃料混合物而大體接近。在具有足夠的間隙以容納導(dǎo)電構(gòu)件802的發(fā)動(dòng)機(jī)中，導(dǎo)電構(gòu)件802可以進(jìn)一步朝燃燒室506的中心定位，其可以改善火焰中心的形成且通過燃燒室506的整體加快傳播，從而允許更快且更高效的燃燒。
[0064] 在某些情況下，由活塞面512的輪廓514限定的凹槽516被布置成接納點(diǎn)火系統(tǒng)100的內(nèi)部分104的一部分，如導(dǎo)電構(gòu)件802，使得當(dāng)活塞510處于上止點(diǎn)位置時(shí)，內(nèi)部分
104不接觸活塞510的部分。例如，凹槽516可以為與內(nèi)部分104的一部分（如導(dǎo)電構(gòu)件802）大致相同的形狀。替代地或另外地，由輪廓514限定的凹槽516可布置成提供空氣/燃料混合物的湍流和/或旋流，但仍然能夠接納導(dǎo)電構(gòu)件802。在一些情況下，導(dǎo)電構(gòu)件200可以被布置為位于凹槽516內(nèi)。
[0065] 圖9示出了當(dāng)沿圖8的線9-9觀察時(shí)的蓋400和可插入構(gòu)件800的仰視圖。在一些實(shí)施例中，導(dǎo)電構(gòu)件802布置成通過在汽缸壁502中的開口而插入和/或移除。例如，在一些情況下，導(dǎo)電構(gòu)件802形成細(xì)長(zhǎng)布置，該細(xì)長(zhǎng)布置大體穿過燃燒室506的寬度而延伸。導(dǎo)電構(gòu)件802可以是線性的和/或曲線的。另外地或替代地，導(dǎo)電構(gòu)件802可以被布置為圍繞用于發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣門702和/或排氣門704而延伸，所述發(fā)動(dòng)機(jī)在蓋400中具有這樣氣門開口。
[0066] 如圖9中所示，導(dǎo)電構(gòu)件802可以在進(jìn)氣門702和/或排氣門704的任一側(cè)上定位。在端部900處，可插入構(gòu)件800可具有絕緣體902，其布置成將插入的導(dǎo)電構(gòu)件802與汽缸壁502和/或蓋400電絕緣。在一些情況下，絕緣體902包括布置成與汽缸壁502和/或蓋400的螺紋接合的螺紋部分，以便將導(dǎo)電構(gòu)件802在燃燒室506內(nèi)保持就位。
[0067] 可插入構(gòu)件800的端部900還可以包括布置成用于將導(dǎo)電構(gòu)件802電連接到電力供給106的連接器904。電路可以利用連接到汽缸壁502和/或蓋400的相對(duì)端部906、設(shè)置接地來完成，和/或通過未示出的永久安裝的絕緣聯(lián)接導(dǎo)體而彼此連接的相對(duì)端部906來完成。有利的是，此布置可以提供間隔寬的熱點(diǎn)以用于快速點(diǎn)火，同時(shí)提供用于導(dǎo)電構(gòu)件802的維護(hù)或檢查的簡(jiǎn)易接近。
[0068] 在一些實(shí)施例中，諸如上文描述的導(dǎo)電構(gòu)件110、200、和/或802的導(dǎo)電構(gòu)件沿一路徑延伸，該路徑在燃燒室中和/或圍繞其而鋪展導(dǎo)電構(gòu)件的高電阻部分。例如，在一些實(shí)施例中，導(dǎo)電構(gòu)件將高電阻部分大體定位在燃燒室的中心處以及將至少一個(gè)高電阻部分定位成沿著燃燒室的周向。另外地或替代地，導(dǎo)電構(gòu)件在燃燒室中心和汽缸壁的內(nèi)表面之間可定位兩個(gè)或更多的高電阻部分和/或?qū)щ姌?gòu)件可沿著燃燒室的周向定位兩個(gè)或更多個(gè)高電阻部分。
[0069] 導(dǎo)電構(gòu)件可圍繞板的部分而一致，諸如限定氣門開口的那些部分。例如，導(dǎo)電構(gòu)件可圍繞進(jìn)氣門702和/或排氣門704而一致。這可能是希望的，以便導(dǎo)電構(gòu)件不干涉氣門的操作。在一些實(shí)施例中，導(dǎo)電構(gòu)件可大體沿進(jìn)氣門、排氣門的周向的一部分延伸，和/或大體沿汽缸壁的內(nèi)表面的一部分延伸。
[0070] 一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電構(gòu)件的各種布置可以穿過燃燒室的寬的區(qū)域來定位高電阻部分。有利的是，此布置可以提供用于包含在燃燒室內(nèi)的空氣/燃料混合物的多點(diǎn)點(diǎn)火以便產(chǎn)生和傳播多個(gè)火焰中心。這可以允許與單點(diǎn)點(diǎn)火系統(tǒng)（諸如許多火花點(diǎn)火系統(tǒng)）相比在燃燒室內(nèi)的可燃材料在較短的時(shí)間內(nèi)大體完全點(diǎn)燃。
[0071] 如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的是，一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電構(gòu)件的高電阻部分可以布置成以便通過在特定構(gòu)型中的燃燒室來促進(jìn)火焰中心形成和傳播。例如，一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電構(gòu)件可定位高電阻部分使得多個(gè)火焰中心在燃燒室的中心處形成且朝周向傳播（例如，朝向汽缸壁）和/或反之亦然。在一些情況下，一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電構(gòu)件可以被布置以從燃燒室的一側(cè)朝向燃燒室的另一側(cè)形成和/或傳播火焰中心。而一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電構(gòu)件可布置成在旋流和/或舀?。╯cooping）方向上形成和/或傳播火焰中心。例如，一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電構(gòu)件可以被布置以沿著圍繞燃燒室的路徑（例如沿汽缸壁）形成多個(gè)火焰中心，（例如，在圍繞燃燒室的順時(shí)針或逆時(shí)針方向上）。
[0072] 在一些情況下，在期望的構(gòu)型中構(gòu)造一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電構(gòu)件以形成和/或傳播火焰中心可能是有利于改善在燃燒室內(nèi)所有的或基本上所有的可燃材料的點(diǎn)火。替代地或另外地，一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電構(gòu)件可以被布置以增加可燃材料的點(diǎn)火率的百分比（例如，90％）。在某些情況下，可能有利的是，改善來自燃燒室的氣體的排出和/或排除，諸如在兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中。而在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電構(gòu)件可以被布置以減少和/或消除在燃燒室內(nèi)的不期望的壓力波，該壓力波可延遲和/或抑制火焰中心的形成和傳播和/或潛在地?fù)p壞發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0073] 在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電構(gòu)件的部分可以被布置以由電力供給提供的不同的電壓、電流、和/或電能的頻率形成和/或傳播火焰中心。例如，在一些情況下，導(dǎo)電構(gòu)件可以被布置使得導(dǎo)電構(gòu)件的第一高電阻部分被布置成達(dá)到空氣/燃料混合物的燃燒溫度（在第二高電阻部分被布置成達(dá)到此燃燒溫度之后）。這可以允許多點(diǎn)點(diǎn)火，其中一個(gè)點(diǎn)在另一個(gè)點(diǎn)稍微之前點(diǎn)燃空氣/燃料混合物。換句話說，一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電構(gòu)件可以布置成使得分隔的火焰中心沿著導(dǎo)電構(gòu)件的長(zhǎng)度在不同時(shí)間下被產(chǎn)生。如從下文的討論中明顯看出的，這可以通過沿著導(dǎo)電構(gòu)件的具有不同布置（諸如不同的形狀、尺寸和/或材料）的高電阻部分來實(shí)現(xiàn)。
[0074] 在一些情況下，一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電構(gòu)件可設(shè)置成使火焰中心開始的部分（例如高電阻部分）比導(dǎo)電構(gòu)件的其他部分(例如低電阻部分)以更快的速度冷卻。例如，導(dǎo)電構(gòu)件可以布置成使得在點(diǎn)火發(fā)生且電能被停止施加到導(dǎo)電構(gòu)件后，導(dǎo)電構(gòu)件的某些部分可能比其他部分的溫度下降的更快。有利地，這可以允許一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電構(gòu)件的最熱部分下降到足夠防止或阻止預(yù)先點(diǎn)火的溫度。
[0075] 在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電構(gòu)件和電力供給被構(gòu)造成和布置成在小于約2毫秒內(nèi)提高一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電構(gòu)件的表面溫度至少40℃。另外地或替代地，電力供給和/或一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電構(gòu)件可被構(gòu)造且布置成允許一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電構(gòu)件的表面在小于約40毫秒內(nèi)，或在一些情況下，在小于約20毫秒內(nèi)，且最優(yōu)選在小于約10毫秒內(nèi)冷卻至少80℃。
[0076] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)理解的是，一個(gè)導(dǎo)電構(gòu)件或多個(gè)導(dǎo)電構(gòu)件可以被用于在燃燒室內(nèi)多個(gè)位置處定位高電阻部分。另外地或替代地，導(dǎo)電構(gòu)件可串聯(lián)地或并聯(lián)地定位開始點(diǎn)火部分，例如高電阻部分。同樣地，多個(gè)導(dǎo)電構(gòu)件可以串聯(lián)地和/或并聯(lián)地布置，其中每個(gè)導(dǎo)電構(gòu)件具有串聯(lián)和/或并聯(lián)的至少一個(gè)高電阻部分或多個(gè)高電阻部分。
[0077] 圖10示出了導(dǎo)電部件的一部分的一個(gè)實(shí)施例。例如，圖10的導(dǎo)電構(gòu)件200包括導(dǎo)線1010，其具有包括減小部分1012的高電阻部分202和包括大尺寸部分1014的低電阻部分204。在某些情況下，減小部分1012和大尺寸部分1014由第一過渡部1016和/或第二過渡部1018聯(lián)接。
[0078] 如將被本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的是，高電阻部分202可以被布置為期望的電阻。例如，為了增加高電阻部分202的電阻，在第一過渡部1016和第二過渡部1018之間延伸的減小部分1012的長(zhǎng)度可以增加。替代地或另外地，第一和/或第二過渡部1016、1018的長(zhǎng)度可以被設(shè)置為特定的電阻。
[0079] 高電阻部分202的電阻也可以通過設(shè)置減小部分1012、第一過渡部1016和/或第二過渡部1018的最小外尺寸來構(gòu)造。例如，減小部分1012可以被布置為具有較小的最小外尺寸以便增加高電阻部分202的電阻。
[0080] 高電阻部分202的電阻可以布置成，利用特定的電力供給，高電阻部分202可快速加熱至高于空氣/燃料混合物的燃燒溫度的溫度且可以在未點(diǎn)燃的空氣/燃料混合物的下一次完全壓縮之前冷卻至低于燃燒溫度的溫度以避免預(yù)先點(diǎn)火。這對(duì)在較高的旋轉(zhuǎn)速度（例如，RPM）下操作的發(fā)動(dòng)機(jī)是特別關(guān)鍵的且因此在周期之間具有較短的時(shí)間段。
[0081] 如將要理解的是，導(dǎo)電構(gòu)件的部分（例如減小部分1012）可以具有各種形狀和尺寸。例如，第一過渡部1016和/或第二過渡部1018可以限定從大尺寸部分104到減小部分1012的大體線性過渡。在一些實(shí)施例中，第一過渡部1016和/或第二過渡部1018彼此鄰近以便形成“u”和/或“v”形布置。同樣地，第一過渡部1016和/或第二過渡部1018可以限定導(dǎo)線1010的凹形外表面。
[0082] 同樣可在本發(fā)明中設(shè)想導(dǎo)電構(gòu)件的部分的各種截面形狀和尺寸。在幾個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電構(gòu)件的部分具有圓形的截面。然而，在一些情況下，導(dǎo)電構(gòu)件的部分可具有類似于多邊形或其他封閉輪廓的截面形狀。例如，在一些實(shí)施例中，導(dǎo)電構(gòu)件的低電阻部分可具有矩形形狀以便配合用于附接到發(fā)動(dòng)機(jī)蓋的特定的安裝件。同樣地，高電阻部分可以包括非圓形的截面，諸如矩形截面或細(xì)長(zhǎng)截面，其在每個(gè)端部上指出并且具有彎曲側(cè)，諸如柳葉形尖拱，只是舉幾個(gè)非限制性的例子。
[0083] 如所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解的是，材料的選擇可能會(huì)影響導(dǎo)電構(gòu)件的部分的截面形狀，反之亦然。例如，導(dǎo)電構(gòu)件的高電阻部分的某些截面形狀可被期望為某些材料。特別地，具有圓形截面形狀的高電阻部分可優(yōu)選地用于磁性材料，而在細(xì)長(zhǎng)的截面形狀可優(yōu)選地用于非磁性的材料。類似地，某些形狀可以優(yōu)選地用于展示對(duì)結(jié)垢抵抗高的材料，而其他形狀優(yōu)選地用于展示對(duì)結(jié)垢抵抗低的材料。
[0084] 在一些實(shí)施例中，高電阻部分包括例如減小部分1012的部分，其具有比諸如大尺寸部分1014的低電阻部分的外尺寸小的最小外尺寸。在一些情況下，高電阻部分具有最小外尺寸，其小于所述低電阻部分的最小外尺寸的1/ 3。例如，在一些實(shí)施例中，導(dǎo)電構(gòu)件包括具有小于約0.04英寸的最小外尺寸的減少部分1012的高電阻部分和具有約十分之一英寸的最小外尺寸的低電阻部分。
[0085] 導(dǎo)電構(gòu)件可以由許多導(dǎo)電材料構(gòu)造。例如，導(dǎo)電構(gòu)件的主要部分可以包括由鋁、鉻、銅、銥、鐵、鉬、鎳、鈀、鉑、銠和鈦構(gòu)成的組中的一種或多種元素。不銹鋼或鎳鉻合金可具體地被考慮，只是舉幾個(gè)非限制性的示例。在一些實(shí)施例中，優(yōu)選地是，導(dǎo)電構(gòu)件的部分由布置成在某些頻率下增加趨膚效應(yīng)的材料構(gòu)成。例如，導(dǎo)電構(gòu)件可包括具有相對(duì)高的導(dǎo)磁-5率的材料。例如，導(dǎo)電構(gòu)件的高電阻部分可包括具有至少1×10 H/m的最大導(dǎo)磁率的材-4
料，或在一些情況下，至少為1×10 H/m的最大導(dǎo)磁率的材料。類似地，在一些實(shí)施例中，導(dǎo)-6
電構(gòu)件的部分可包括具有展示低電阻率的材料，諸如具有在20℃小于1×10 Ωm的電阻率-7
的材料，或在一些情況下，在20℃小于1 ×10 Ωm的電阻率的材料。
[0086] 諸如高電阻部分和低電阻部分的導(dǎo)電構(gòu)件的部分可以包括不同的材料。例如，在一些情況下，導(dǎo)電構(gòu)件的高電阻部分可包括具有提升趨膚效應(yīng)的導(dǎo)電率和/或?qū)Т怕实牟牧希T如例如不銹鋼或鎳鉻合金，而低電阻部分包括具有針對(duì)給定頻率的較大趨膚深度的材料，諸如例如銅或鋁。例如，在一些實(shí)施例中，減少部分1012包括展示對(duì)高頻AC/DC高電阻的材料和/或大尺寸部分1014包括展示對(duì)高頻AC/ DC低電阻的材料。在高頻AC電流流經(jīng)導(dǎo)線1010的構(gòu)型中，減小部分1012可以包括具有低電阻率和/或高絕對(duì)導(dǎo)磁率的材料以便降低趨膚深度和增加在高頻下的減小部分1012的電阻。另外地或替代地，導(dǎo)線1010的大尺寸部分1014可以包括布置成從減小部分1012移除熱量的材料以便降低減小部分1012的溫度，諸如具有高的導(dǎo)熱率的材料。
[0087] 在一些情況下，導(dǎo)電構(gòu)件的部分包括具有比較高的導(dǎo)熱率的材料。例如，在一些實(shí)施例中，導(dǎo)電構(gòu)件的高電阻部分包括具有至少10W /（mK）的導(dǎo)熱率的材料，或在一些情況下，至少100 W/（mK）的導(dǎo)熱率的材料。有利的是，具有高的導(dǎo)熱率的材料能夠更快速?gòu)臏p小部分的膚面（skin）和/或從減小部分本身移除熱量。不同部分可以在每層中采用不同的材料而分層以最優(yōu)化所期望的效果。
[0088] 圖11示出了導(dǎo)電構(gòu)件的一個(gè)實(shí)施例的部分的截面圖。在一些情況下，導(dǎo)電構(gòu)件具有外部分1102和內(nèi)部分1104。外部分1102可以被布置成在高頻AC和/或DC電能下加熱，而內(nèi)部分1104布置成從外部分1102移除熱量。例如，導(dǎo)電構(gòu)件的高電阻部分可包括具有外表面1114和內(nèi)表面1116的壁部分1112，可涂覆電絕緣體薄層的內(nèi)表面1116限定了可布置成接納諸如導(dǎo)熱流體的工作流體的腔1118，用于將熱量從壁部分1112的內(nèi)表面1116傳遞到定位在腔1118內(nèi)的流體，以便從壁部分1112移除熱量。
[0089] 在一些情況下，在腔1118內(nèi)定位的工作流體可以包括諸如液體的可流動(dòng)的材料。例如，可流動(dòng)的流體可以包括用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻劑和/或單獨(dú)的冷卻流體。對(duì)于具體的應(yīng)用，在腔1118內(nèi)定位的可流動(dòng)流體甚至可以包括液態(tài)金屬（例如用于冷卻內(nèi)表面1116的液態(tài)鈉），由此冷卻壁部1112和又通過傳導(dǎo)穿過壁部分112、外表面1114，當(dāng)暴露于水或大氣時(shí)，所提供的適當(dāng)預(yù)防被考慮以解決熱金屬的一般活性。
[0090] 在一些實(shí)施例中，內(nèi)部分1104可包括熱管。例如，導(dǎo)電構(gòu)件的高電阻部分可加熱定位在腔1118內(nèi)的液體，以便將液體轉(zhuǎn)變成蒸氣。蒸氣然后可以沿導(dǎo)電構(gòu)件的長(zhǎng)度行進(jìn)通過腔1118。當(dāng)蒸氣到達(dá)內(nèi)表面1116的較冷部分（例如低電阻部分或燃燒室的外側(cè)的部分）時(shí)，蒸氣可以冷凝回液體，釋放潛熱，且液體例如通過重力流回到高電阻部分。液體然后可再次蒸發(fā)且重復(fù)該循環(huán)。如所理解的是，其他設(shè)備和系統(tǒng)也可以被用于從導(dǎo)電構(gòu)件的高電阻部分（諸如熱虹吸管和熱二極管）傳遞熱量，只是舉幾個(gè)非限制性的示例。
[0091] 在一些情況下，導(dǎo)電構(gòu)件的部分可包括在外表面1114和/或內(nèi)表面1116上的涂層。例如，低電阻部分（諸如線1010的大尺寸部分1014）可包括外涂層，其布置成減少熱量從在發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室內(nèi)的燃燒氣體傳遞到導(dǎo)線1010的大尺寸部分1014。另外地或替代地，導(dǎo)線1010的減小部分1012可以包括外涂層，其布置成增加熱量從導(dǎo)線1010傳遞到定位在燃燒室內(nèi)的空氣/燃料混合物。例如在一些情況下，外涂層可以是構(gòu)造成降低導(dǎo)線1010的減小部分1012的電阻的金屬，以便當(dāng)電流在高頻下流動(dòng)通過導(dǎo)線1010時(shí)增加趨膚效應(yīng)且提高減小部分1012的溫度。
[0092] 類似地，在一些情況下，導(dǎo)線1010可以包括內(nèi)部涂層，其可以布置成增加和/或減少熱量從壁部分1112的內(nèi)表面1116傳遞到定位在腔1118內(nèi)的工作流體。例如，導(dǎo)線1010的減少部分1012在內(nèi)表面1116上可具有內(nèi)部涂層，其布置成增加熱量從壁部分1112傳遞到工作流體，以便從壁部1112移除熱量且降低外表面1114的溫度。
[0093] 在一些情況下，壁部分1112的內(nèi)表面1116和/或內(nèi)部涂層可布置成增加熱量從壁部分1112傳遞到定位在腔1118內(nèi)的工作流體。例如，壁部分1112的內(nèi)表面1116可包括翅片（fin）和/或粗糙的表面，其布置成增加與在腔1118內(nèi)的工作流體接觸的壁部1112的表面面積。
[0094] 使用方法在例如兩沖程和四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的往復(fù)發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒沖程之前，活塞從下止位置朝上止位置行進(jìn)。隨著活塞到達(dá)上止點(diǎn)位置，電能可以被施加到定位在發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室內(nèi)的導(dǎo)電構(gòu)件，以便增加諸如高電阻部分202的導(dǎo)電構(gòu)件的部分的溫度，到接近在燃燒室內(nèi)待燃燒的空氣/燃料混合物的燃燒溫度的溫度。在一些情況下，僅在活塞到達(dá)室內(nèi)的上止點(diǎn)之前和/或當(dāng)活塞到達(dá)室內(nèi)的上止點(diǎn)時(shí)，諸如交流電或直流電脈沖的電能施加到導(dǎo)電構(gòu)件可以被構(gòu)造成增加導(dǎo)電構(gòu)件的表面的溫度到至少燃燒溫度。
[0095] 在某些情況下，有可能在點(diǎn)火之前停止施加電能到導(dǎo)電構(gòu)件。例如，在活塞到達(dá)上止點(diǎn)之前，導(dǎo)電構(gòu)件200的高電阻部分202可以加熱到低于燃燒室內(nèi)的空氣/燃料混合物的點(diǎn)火溫度的溫度。在這種情況下，高電阻部分202加熱在燃燒室內(nèi)的空氣和/或空氣/燃料混合物的一部分達(dá)到溫度，在該溫度下，剩余的燃料壓縮和/或噴射到汽缸會(huì)導(dǎo)致在燃燒室內(nèi)的空氣和/或空氣/燃料混合物達(dá)到和/或超過足以引起點(diǎn)火的溫度。在一些實(shí)施例中，優(yōu)選的是停止和/或減少早期施加到導(dǎo)電構(gòu)件電能的量，以便減少在下一個(gè)燃燒周期之前必須從該導(dǎo)電構(gòu)件的高電阻部分和/或低電阻部分移除的余熱。
[0096] 替代地，可能期望的是，點(diǎn)火開始后連續(xù)供給電能到導(dǎo)電構(gòu)件。例如，優(yōu)選的是，導(dǎo)電構(gòu)件的表面部分保持高于定位在燃燒室內(nèi)的空氣/燃料混合物的燃燒溫度，以在燃燒沖程期間點(diǎn)燃剩余的未點(diǎn)燃的可燃材料以及/或者達(dá)到和/或保持用于排放控制的足夠高的溫度。例如，實(shí)現(xiàn)和/或保持燃燒室內(nèi)的期望溫度可以被優(yōu)選以減少某些有害副產(chǎn)品的產(chǎn)生。
[0097] 在往復(fù)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒階段之后，活塞從下止點(diǎn)位置朝上止點(diǎn)位置移動(dòng)以便排出來自燃燒室的經(jīng)點(diǎn)燃的空氣/燃料混合物和/或吸入新空氣或空氣/燃料混合物。在此沖程和/或后續(xù)沖程期間，優(yōu)選的是，導(dǎo)電構(gòu)件的表面溫度下降到足夠防止在發(fā)動(dòng)機(jī)中壓縮已混合的空氣/燃料混合物的預(yù)先點(diǎn)火的溫度。例如，可優(yōu)選的是，導(dǎo)電構(gòu)件200的高電阻部分202的表面溫度在新的空氣/燃料混合物進(jìn)氣之前下降到燃燒溫度之下。另外地或替代地，可能優(yōu)選的是，導(dǎo)電構(gòu)件的溫度下降到一溫度以下，該溫度在活塞完全壓縮未點(diǎn)燃空氣/燃料混合物之前足夠點(diǎn)燃在燃燒室內(nèi)的空氣/燃料混合物。
[0098] 控制圖12是示出了一個(gè)控制諸如上文所描述的點(diǎn)火系統(tǒng)的方法的流程圖1200。一般地，控制系統(tǒng)包括控制設(shè)備1202，例如發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元（ECU）?？刂圃O(shè)備1202被布置成提供信號(hào)到點(diǎn)火系統(tǒng)100的一部分來觸發(fā)電力供給106來供應(yīng)電力到點(diǎn)火系統(tǒng)100的內(nèi)部分104，例如導(dǎo)電構(gòu)件110或200。優(yōu)選地，控制設(shè)備1202響應(yīng)于至少一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器（諸如從由導(dǎo)電構(gòu)件溫度傳感器和/或點(diǎn)火傳感器構(gòu)成的組中選擇的一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器）自動(dòng)調(diào)節(jié)電力供給（在圖12中未示出）。
[0099] 控制設(shè)備1202還可以被布置成接納多個(gè)信號(hào)且根據(jù)這些信號(hào)和其計(jì)算調(diào)節(jié)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)1000性能。例如，控制設(shè)備1202可以接納來自定位在或發(fā)動(dòng)機(jī)中或其周圍的多個(gè)傳感器的信號(hào)。在一些實(shí)施例中，控制設(shè)備1202可以接納來自凸輪軸位置傳感器1210、曲柄位置傳感器1212、氧氣傳感器1214、壓力傳感器1216（例如歧管壓力傳感器）、冷卻劑溫度傳感器1218、空氣流量傳感器1220、壓電/爆震傳感器1222、車速傳感器1224的信號(hào)，和/或來自空氣溫度傳感器1226的信號(hào)。同樣地，控制設(shè)備1202可以被布置為接納來自發(fā)動(dòng)機(jī)或包括發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛的操作者的多個(gè)信號(hào)。例如，來自節(jié)氣門位置傳感器1230的信號(hào)和/或來自燃料類型開關(guān)1232的信號(hào)可以被提供到控制設(shè)備1202。
[0100] 控制設(shè)備1202可接納來自點(diǎn)火系統(tǒng)的至少一個(gè)信號(hào)。例如，控制設(shè)備1202可以從點(diǎn)火系統(tǒng)100接納電壓響應(yīng)信號(hào)1240、輸出電流信號(hào)1242、和/或定時(shí)信號(hào)1244，這些信號(hào)可以被用于確定點(diǎn)火系統(tǒng)100的狀態(tài)和/或在發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸內(nèi)的狀態(tài)。例如，信號(hào)1240、1242、和/或1244可被用于計(jì)算在發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室內(nèi)的高電阻部分202的溫度。例如，控制設(shè)備可以計(jì)算點(diǎn)火系統(tǒng)的高電阻部分的有效電阻，例如通過將電壓除以電流，然后在一定溫度下比較有效電阻和電阻的已知值。在一些情況下，控制設(shè)備將有效電阻值與表進(jìn)行比較或者它可以使電阻值進(jìn)入等式來估計(jì)高電阻部分的溫度。監(jiān)控導(dǎo)電構(gòu)件溫度傳感器的發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器的示例可包括檢測(cè)與導(dǎo)電構(gòu)件相關(guān)聯(lián)的電壓和/或電流的傳感器，以及使用鄰近導(dǎo)電構(gòu)件放置的熱電偶，或者感測(cè)與溫度變化相關(guān)聯(lián)的紅外或可見光的變化的光學(xué)傳感器的使用。
[0101] 控制設(shè)備1202還可以使用信號(hào)1240、1242、和/或1244以檢測(cè)點(diǎn)火系統(tǒng)100的故障。例如，控制設(shè)備1202可檢測(cè)導(dǎo)電構(gòu)件的開路狀態(tài)和/或短路狀態(tài)和/或電力供給?？刂圃O(shè)備1202也可能通過將信號(hào)1240、1242、和/或1244與已知的響應(yīng)比較來檢測(cè)導(dǎo)電構(gòu)件的剩余壽命。
[0102] 另外地或替代地，控制設(shè)備1202可以使用一個(gè)或多個(gè)信號(hào)1240、1242、和/或1244來調(diào)節(jié)由控制設(shè)備1202提供到點(diǎn)火系統(tǒng)100的信號(hào)。例如，來自點(diǎn)火系統(tǒng)100的電壓響應(yīng)信號(hào)1240、輸出電流信號(hào)1242、和/或定時(shí)信號(hào)1244可用于計(jì)算在電能由電力供給
106第一次供給之后導(dǎo)電構(gòu)件的部分達(dá)到燃燒溫度所花費(fèi)的時(shí)間。然后，這個(gè)時(shí)間可以被用來調(diào)節(jié)，控制設(shè)備1202應(yīng)當(dāng)發(fā)送信號(hào)到點(diǎn)火系統(tǒng)100以提供電力的時(shí)間。
[0103] 控制設(shè)備1202可以使用信號(hào)1240、1242和/或1244和/或來自上文描述的傳感器的一個(gè)或多個(gè)的信號(hào)來調(diào)節(jié)被提供的電力的頻率、電壓、電流、和/或占空比。例如，如果控制設(shè)備1202檢測(cè)到不點(diǎn)火，例如通過壓電/爆震傳感器1216沒有檢測(cè)到表示點(diǎn)火的振動(dòng)或通過控制設(shè)備1202檢測(cè)在汽缸內(nèi)異常低溫，控制設(shè)備1202可以自動(dòng)地增加被提供到燃燒汽缸內(nèi)導(dǎo)電構(gòu)件的電力的頻率、電壓、電流、和/或占空比，從而在下一個(gè)周期中實(shí)現(xiàn)燃燒。同樣地，如果控制設(shè)備1202檢測(cè)預(yù)先點(diǎn)火或?qū)щ姌?gòu)件的不希望的高的溫度，則控制設(shè)備1202可以自動(dòng)地降低被提供的電力的頻率、電壓、電流、和/或占空比，從而減少預(yù)先點(diǎn)火的可能性和/或?qū)щ姌?gòu)件的過早失效，只是是舉幾個(gè)例子?？梢詫?shí)施點(diǎn)火傳感器的方式的各種示例包括電感、電容、電阻、壓電、霍爾效應(yīng)、和光學(xué)傳感器，如通常用于感測(cè)振動(dòng)、運(yùn)動(dòng)和/或聲音所已知的。
[0104] 如將要理解的是，控制設(shè)備1202可以使用上文描述的信號(hào)和/或其組合以在發(fā)動(dòng)機(jī)中或圍繞其調(diào)節(jié)各種控制以及調(diào)節(jié)點(diǎn)火系統(tǒng)100的操作。例如，控制設(shè)備1202可以將信號(hào)發(fā)送到燃料噴射器1250和/或電子氣門1252，例如發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸的空氣控制氣門或進(jìn)氣和/或排氣門。替代地或另外地，控制設(shè)備1202可以調(diào)節(jié)由電力供給106提供的電能的電壓和/或頻率和/或當(dāng)電能被供給時(shí)的定時(shí)。
[0105] 盡管至少一個(gè)實(shí)施例已經(jīng)示出并詳細(xì)在附圖和上文描述中，其是被認(rèn)為是說明性的而不是限制性的，可以理解的是，優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)示出和描述，且落入通過以下權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的精神范圍內(nèi)的所有的變化、等同方案和變型期望被保護(hù)。從本好說明書中明顯的是，在一個(gè)語境或?qū)嵤├忻枋龅姆矫婊蛱卣鲗⑦m用在其他語境或?qū)嵤├小１菊f明書中引用的所有公開、專利和專利申請(qǐng)通過引用并入本文，如同每個(gè)單獨(dú)的公開、專利或?qū)＠暾?qǐng)被具體地和單獨(dú)地指明通過引用并入，并在本文中闡述其全文。
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