专利名称：电热发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种使用电热塞将预混合气体压缩点火的电热发动机。
背景技术：
当前，电热发动机例如不需要如火花点火式发动机那样的点火系统装置等，比较 容易进行构造简化及小型化等，因此，主要被广泛应用于模型飞机等的发动机。在这种发动机中，例如如专利文献1的公开所示，通常电热塞保持在气缸盖上，前 端面向燃烧室内的上部。对于该电热塞，基本上仅在发动机启动时，进行用于对热芯加热的 通电。并且，在发动机启动后，不向电热塞通电，而是利用预混合气体的压缩热及燃烧热等， 将热芯的热量保持为规定值，通过由该热芯对压缩的预混合气体进行点火，从而维持发动 机的旋转。此外，作为使用电热塞的发动机，已知柴油发动机，但柴油发动机基本上是对喷射 到燃烧室内的燃料进行压缩自点火(自然点火)，与对预混合气体进行压缩点火的电热发 动机有本质不同。另外，作为使用压缩热及燃烧热进行点火的发动机，已知所谓热球式发动机，但热 球式发动机与柴油发动机相同，基本上是对喷射到燃烧室内的燃料进行压缩自点火(自然 点火)，与对预混合气体进行压缩点火的电热发动机有本质不同。另外，在专利文献2中公开了下述发动机，S卩，在压缩比为10 18的直喷式汽油 发动机中，在燃烧室内设置仅通过对陶瓷加热器等进行通电而加热的发热体、或者附加白 金等催化剂并通过通电和自身发热而加热的发热体，通过通电、或通电和自身发热将这些 发热体保持为高温，从而进行燃料的点火。在该发动机中，向燃烧室内直接喷射燃料并进行 压缩点火，与对预混合气体进行压缩点火的电热发动机有本质区别。另外，在这种类型的发 动机中，为了进行点火定时调整，需要适当地控制燃料喷射定时，并且必须使发热体始终通 电，与电热发动机相比，需要附加用于燃料喷射及通电控制的系统，使构造变得复杂。专利文献1 日本特开平9-53429号公报专利文献2 日本特开昭64-80771号公报
发明内容
另外，如火花点火式发动机所示，在难以进行任意定时的点火控制的电热发动机 中，为了确保规定的点火性等，通常使用以甲醇等为主燃剂的专用燃料。但是，这种醇类燃料与市场上广泛流通的汽油或LP气体等各种燃料相比价格高 昂。而且，通常在这种醇类燃料中，添加大量用于引起点火的化学物质。因此，从运用成本及环境对策等角度出发，电热发动机只能被应用于特定的有限 领域，为了广泛地实现通用化，强烈期望适应以汽油为代表的各种燃料。但是，在这种电热发动机中，如果仅将醇类燃料单纯地置换为汽油，则会产生不点 火、爆震或逆火等，从而难以持续地运转，缺乏实用性。在这种情况下，为了进行持续的运
3转，如上述专利文献2的公开所示，需要向电热塞进行持续的通电，缺乏实用性。本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，提供一种电热发动机，其即使对 于专用的醇类燃料以外的各种燃料，也可以实现使用电热塞的良好的运转。本发明是一种电热发动机，其具有电热塞，利用该电热塞，使混合气体压缩点火， 该电热塞的前端部面向导入有预混合气体的燃烧室内，其特征在于，所述电热塞在所述燃 烧室内向活塞的顶面凸出，并且，所述电热塞的前端部配置在与位于上止点时的活塞的顶 面接近的规定区域。发明的效果根据本发明的电热发动机，即使对于除了专用的醇类燃料以外的各种燃料，也可 以实现使用电热塞的良好运转。
图1涉及本发明的第1实施方式，是发动机的要部剖面图。图2(a)是电热塞的要部剖面图，(b)是表示其变形例的要部剖面图。图3是表示位于上止点的活塞和电热塞之间的关系的要部放大剖面图。图4是表示位于上止点的活塞和电热塞之间的关系的变形例的要部放大剖面图。图5是表示位于上止点的活塞和电热塞之间的关系的变形例的要部放大剖面图。图6是表示位于上止点的活塞和电热塞之间的关系的变形例的要部放大剖面图。图7涉及本发明的第2实施方式，是发动机的要部剖面图。图8是沿图7的II-II线的要部剖面图。图9是表示位于上止点的活塞和电热塞之间的关系的要部放大剖面图。
具体实施例方式下面，参照附图，说明本发明的实施方式。图1至图6涉及本发明的第1实施方式， 图1是发动机的要部剖面图，图2(a)是电热塞的要部剖面图，(b)是表示其变形例的要部 剖面图，图3是表示位于上止点的活塞和电热塞之间的关系的要部放大剖面图，图4至图6 是表示位于上止点的活塞和电热塞之间的关系的变形例的要部放大剖面图。本实施方式表 示将本发明应用于2冲程发动机的一个例子。图1所示的发动机50，表示使用电热塞对预混合气体进行压缩点火的电热发动 机，在本实施方式中，更具体地说，例如表示适于作为割草机等的动力源的排气量21cc的 通用2冲程单气缸发动机。在该发动机50的气缸51的内部，经由气缸套筒52可自由滑动地插入活塞53，通 过活塞53的往复移动，使在气缸套筒52的内壁面开口的扫气口 52a、排气口 52b和进气口 (未图示)开闭。另外，在气缸51的顶部覆盖设置气缸盖55，该气缸盖55与气缸套筒52及活塞53 一起构成燃烧室57。在这里，在本实施方式中，在气缸盖55的底面，例如形成有弧顶状的凹 部55a，将与该凹部5 的基部相连续的锥形面所对应的燃烧室57内的区域，设定为挤气区 : (squish area)57a0另外，在气缸盖55上安装有电热塞35，其用于对从进气口导入的预混合气体进行点火，该电热塞35的前端侧面向燃烧室57内。在这里，具体地说明电热塞35。如图2(a)所示，电热塞35在外周部具有刻设有外 螺纹部36a的金属制电热塞壳体36，在该电热塞壳体36上设置有贯穿孔37，其通过例如2 个台阶部37a、37b，使内径从基部侧向前端侧依次阶段性地变细。在贯穿孔37内，插入金属制的中心电极38，其在中途具有外向凸缘38a。并且，外 向凸缘38a的前端侧经由绝缘体39与台阶部37a抵接，并且通过使外向凸缘38a的基部侧 经由绝缘体40与固定设置在电热塞壳体36的基端部上的垫圈41抵接，从而将中心电极38 以轴向定位的状态保持在电热塞壳体36内。另外，为了进行中心电极38的径向定位，在贯穿孔37和中心电极38之间，安装具 有绝缘性的圆筒部件42，该圆筒部件42通过使前端部与台阶部37b卡止，而保持在电热塞 壳体36内。在这里，如图示所示，电热塞壳体36的前端侧与中心电极38的前端相比凸出，在 该凸出的筒状部43内，收容热芯44。换言之，筒状部43的前端部成为将收容热芯44的内 部空间与燃烧室57连通的连通部。在本实施方式中，热芯44由线圈状的细丝构成，该细丝 例如由70%的白金和30%的铑构成的合金构成，该热芯44的一端与中心电极38电气连 接，并且，另一端在与筒状部43处于大致同一平面的位置，与筒状部43电气连接。将该筒 状部43的前端面的中心作为电热塞35的前端部P。在这里，记述电热塞35的前端部P的意义。如图2(b)所示，在使热芯44向筒状 部43的内部退避的状态下，进行相同的各种燃烧实验。其结果，可以确认无论热芯44在筒 状部43内的位置如何，均得到大致相同的结果。由此，对于电热塞35的配置，其前端部P 的位置很重要。此外，对于电热塞35，基本上仅在发动机50启动时，进行用于对热芯44加热的通 电。并且，在发动机50启动后，不对电热塞35进行通电，而是利用预混合气体的压缩热及 燃烧热等，将热芯44维持为规定的热量。通过由该热芯44对压缩的预混合气体进行点火， 从而维持发动机的旋转。在本实施方式中，电热塞35如图3所示，安装在气缸盖55的大致中央部，其前端 侧向活塞53垂下。即，电热塞35在燃烧室57内，向活塞53的顶面53a凸出。并且，在燃 烧室57内，电热塞35的前端部P配置在与位于上止点时的活塞53的顶面53a接近的规定 区域。在这里，所谓与位于上止点时的活塞53的顶面53a接近的规定区域，例如是指在 将从电热塞35的前端部P至位于上止点时的活塞53的顶面53a为止的距离设为G，将从 位于上止点时的活塞53的顶面53a至燃烧室57的顶部为止的距离设为H的情况下，满足 0彡G/H彡0. 8的区域。由于电热塞35的前端部P至活塞顶面53a为止的距离G越小，越 可以实现良好的燃烧，所以更优选0彡G/H ^ 0. 6，进一步优选0彡G/H ( 0. 4。或者，与位 于上止点时的活塞53的顶面53a接近的规定区域为，在将从电热塞35的前端部P至位于上 止点时的活塞53的顶面53a为止的距离设为G，将气缸直径设为B的情况下，满足0 < G/ B ^ 0.4的区域。由于电热塞35的前端部P至活塞顶面53a为止的距离G越小，越可以实 现良好的燃烧，所以更优选0彡G/B彡0. 3，进一步优选0彡G/B彡0. 2。此外，即使距离G 为大致零，也可以实现良好的燃烧。另外，优选上述规定区域为活塞53的顶面53a的中心轴延长线上附近的区域。此外，对从电热塞35的前端部P至位于上止点时的活塞53的顶面53a为止的距 离G进行了定义，具体内容如下述所示。将从电热塞35的前端部P，至位于铅垂下方(活塞 53的行程方向)的活塞53的顶面53a为止的距离设为G。例如，在活塞53的顶面53a为 平面的情况下，为从电热塞35的前端部P至顶面53a为止的最短距离。另外，对从位于上止点时的活塞53的顶面53a至燃烧室57的顶部为止的距离H 进行了定义，具体内容如下述所示。将从形成于气缸盖阳底面上的凹部55a的最深部分， 至位于铅垂下方(活塞53的行程方向)的活塞53的顶面53a为止的距离设为H。例如，如 果气缸盖55在中央具有最深的弧顶状，则为从活塞53的顶面53a的中心至位于铅垂上方 (活塞53的行程方向)的气缸盖55的底面为止的距离。此外，在电热塞35配置在原本应 是气缸盖55底面的最深部分的位置处的情况下(第1实施方式也相当于该情况)，假定没 有配置电热塞35时成为最深部分的位置，而计算距离H(参照图3)。另外，对于优选的热芯44(细丝)的规格，在仔细研究后，对于其线径，在0. 16 0. 25 [mm]的范围内可以进行良好的燃烧。另外，对于该情况下的卷绕直径，在0. 8 1.4[mm]的范围内可以进行良好的燃烧。另外，对于卷绕匝数，在6 9圈的范围内可以进 行良好的燃烧。其中特别地，对于具有线径为0. 2[mm]、卷绕直径为1. 2[mm]、卷绕匝数为9 圈的各条件的热芯44，可以实现最良好的燃烧。但是，根据燃烧室形状、电热塞的配置等各 种条件的不同，最佳的热芯44的条件不同，所以热芯44的条件并不限定于这些。在本实施方式中，在发动机50上安装有上述电热塞35的状态下的压缩比，大于或 等于5而小于10。为了实现良好的燃烧，更优选大于或等于6而小于9。本发明人针对使用这种结构的发动机50，进行以汽油为燃料的燃烧实验，其结果， 确认可以实现不会发生不点火、爆震或逆火等的良好燃烧，即可以实现良好的发动机运转。 即，确认了下述情况使当前通常配置在燃烧室顶部附近的电热塞的前端部接近活塞的顶 面，从而不仅对于专用的醇类燃料，在将汽油作为燃料使用的情况下，也可以利用电热塞实 现良好的燃烧。另外，可以推测出，作为用于将汽油用作燃料使发动机50良好地运转(燃烧)的 条件，与燃烧室57内的热芯44的配置等相比，将火焰传播的起点(火焰核心)设定在最佳 位置更重要。即，可以推测出下述情况是使电热塞35适合汽油的重要条件，即，通过使电热 塞35的前端部P在燃烧室57内配置为与活塞53的顶面53a接近，从而使燃烧初期的火焰 沿活塞53的顶面53a从大致中央向径向传播，然后，使火焰向燃烧室57的顶部传播。作为 进一步的考察，可以推测出下述情况是使电热塞35适合汽油的重要条件，即，通过使燃烧 初期的火焰沿活塞53的顶面53a从大致中央向径向传播，从而在初期阶段使被认为是爆震 等的主要产生原因的挤气区域57a附近的混合气体(即，将燃烧室内的上部作为起点而将 混合气体点火的情况下的所谓剩余废气)燃烧。另外，本发明人针对上述结构的发动机50，进行了例如以乙醇、LP气体、煤油 (kerosene)等为燃料的燃烧实验。对于这些，也与汽油相同地，确认可以实现良好的燃烧。 特别地，汽油、LP气体、煤油等是与电热发动机用的醇类燃料相比燃点更低的燃料(以下， 称为低燃点燃料)。本发明人最初曾经认为，在将低燃点燃料用于电热发动机中的情况下， 低燃点燃料与醇类燃料相比燃点较低，即容易点火，因此，点火定时与适当的定时相比提
6前。但是，经过专心研究后发现，通过向电热塞持续通电而保持极热状态，从而可以使用低 燃点燃料，适当地驱动电热发动机。由此查明，除了启动时以外，在不向电热塞通电的通常 状态下无法适当地驱动电热发动机的原因是点火定时与适当的定时相比延迟，这与现有的 认识不同。另外，本发明人发现通过使电热塞向燃烧室内凸出，可以将对低燃点燃料进行点 火的点火定时提前，从而成功利用低燃点燃料实现良好的燃烧。此外，由于发动机50为2 冲程发动机，所以在燃料中适量混合有发动机机油。如上述所示，根据本实施方式，通过使电热塞35在燃烧室57内向活塞53的顶面 53a凸出，将电热塞35的前端部P配置在与位于上止点时的活塞53的顶面53a接近的规 定区域内，从而即使在使用专用的醇类燃料以外的各种燃料、例如汽油等低燃点燃料的情 况下，也可以使用电热塞35实现良好运转(燃烧)。换言之，通过在可以将混合气体的燃 烧起点(火焰核心)设定在活塞53的大致顶面上(更具体地说，活塞53的大致顶面上的 中央)的位置处配置电热塞35的前端部P，从而即使在使用专用的醇类燃料以外的各种燃 料、例如汽油等低燃点燃料的情况下，也可以实现使用电热塞35的良好运转(燃烧)。另外，根据本实施方式，收容热芯44的筒状部43的前端部与燃烧室连通。由此， 热芯44可以与混合气体直接接触。通过该结构，热芯44也发挥作为催化剂的作用，成为良 好燃烧的主要原因之一。此外，在本实施方式中，在筒状部43的前端部形成有连通部，但并 不限定于该结构，即使在前端附近的侧面形成连通部，也可以得到相同的效果。另外，根据本实施方式，利用小于10的压缩比进行燃烧。在这种压缩比的前提下， 占优势地位的不是如柴油发动机所示的由自然点火引起的燃烧，而是基于电热塞35的前 端部位置处的点火的燃烧。因此，本实施方式中的电热塞35，与其说是如柴油发动机的电热 塞那样具有使电热塞周围的温度上升而促进自然点火的作用，不如说是具有产生将电热塞 35的前端部P作为起点的火焰核心的作用。即，本实施方式中的发动机50，具有与柴油发 动机的自然点火不同的燃烧机制。本发明通过使如现有的电热发动机那样在燃烧室顶部产 生的火焰核心与活塞顶面接近，从而可以实现现有技术无法实现的利用汽油等进行的良好 燃烧。另外，根据发动机50的规格，例如，如图4、5所示，存在在活塞53的顶面形成内腔 53C的情况。在这种情况下，通过将位于上止点的活塞53的顶面53a (更具体地说，内腔53C 的表面)与电热塞35的前端部P之间的距离G设定在上述范围内，从而即使在使用专用的 醇类燃料以外的燃料，例如汽油等低燃点燃料的情况下，也可以实现良好的燃烧。另外，在上述实施方式中，电热塞35直接安装在气缸盖55上，但例如如图6所示， 也可以经由转接器350而安装。转接器350具有大致圆筒状的形状，在其外周部上，形成有 用于与气缸盖阳的螺纹孔55A螺合的螺纹。另外，在转接器350的基端侧，形成有大径的 螺母部，在与气缸盖55的螺纹孔55A螺合时，其与气缸盖55的上表面抵接。转接器350的 前端侧向燃烧室57内凸出。电热塞35以从转接器350的前端部进一步凸出的方式，固定 在转接器350内。优选转接器350由热传导率比气缸盖55低的材质形成。例如，在气缸盖55为铝 制的情况下，转接器350可以由铁、钛、SUS、黄铜等形成。通过采用这种转接器350，使电热 塞35内的热芯44所保持的热量，难以向作为散热部件起作用的气缸盖55传递，可以良好 地保持发动机50运转中的热芯44的极热状态。
根据本实施方式，转接器350与电热塞35—起向燃烧室57内凸出。因此，通过变 更转接器350的形状等，可以调整发动机50的压缩比，因此，由于转接器350的存在而易于 设定最佳的燃烧条件。另外，要在火花点火式发动机中使用电热塞35的情况下，可以设想 经常会产生下述状况，即，与火花塞的外径相比，通常可以从市场上购买的电热塞的外径较 小。在这种情况下，即使不特意制作与火花塞的外径对应的电热塞，只要准备转接器350，就 可以使用通常可以从市场上购买的电热塞。此外，在上述第1实施方式中，电热塞35配置为，在气缸盖55的大致中央部，朝向 与活塞53的顶面53a垂直的垂直方向。但是，电热塞35的配置并不限定于此，也可以配置 为朝向与活塞53的顶面53a垂直的垂直方向以外的方向，例如倾斜方向。在本发明中，无 论电热塞35朝向哪个方向，只要将电热塞35的前端部P配置在规定区域，就可以实现电热 发动机的良好燃烧。下面，图7至图9涉及本发明的第2实施方式，图7是发动机的要部剖面图，图8 是沿图7的II-II线的要部剖面图，图9是表示位于上止点的活塞和电热塞之间的关系的 要部放大剖面图。此外，在本实施方式中，对于与上述第1实施方式相同的结构，标注相同 的标号，省略说明。图7所示的发动机1表示使用电热塞对预混合气体进行压缩点火的电热发动机， 在本实施方式中，更具体地说，例如表示适于作为发电机或压力机等作业机械的动力源的 排气量170cc的通用4冲程单气缸发动机。该发动机1具有气缸体5，在该气缸体5中，一体地形成有气缸7和曲轴箱8。另 外，在气缸7内可自由滑动地插入活塞10，该活塞10的下部经由连杆11，与可自由旋转地 轴支撑在曲轴箱8内的曲轴12连结。此外，在曲轴箱8内储存有润滑油，通过利用固定设 置在连杆11上的油刮板Ila将该润滑油刮起，从而对发动机1的各滑动部进行润滑。如图7、8所示，在气缸体5的上端，覆盖设置具有可动阀机构16的气缸盖15，该气 缸盖15与气缸7及活塞10 —起构成燃烧室17。在这里，在本实施方式中，在气缸盖15的 底面，形成有例如弧顶状的凹部15a，将与该凹部15a的基部相连续的平坦面所对应的燃烧 室17内的区域，设定为挤气区域17a。另外，在气缸盖15上，形成有向燃烧室17供给预混合气体的进气口 18、以及将燃 烧气体排出的排气口 19，并且，组装有使进气口 18开闭的进气阀20、以及使排气口 19开闭 的排气阀21。另外，为了对进气阀20和排气阀21进行开闭驱动，在气缸盖15上，可自由旋 转地安装有具有凸轮25a的凸轮轴25。另外，在气缸盖15上，安装有与凸轮轴25平行的摇 臂轴沈，在该摇臂轴沈上，可自由摆动地轴支撑有进气侧摇臂观，其对进气阀20进行开 闭驱动；以及排气侧摇臂四，其对排气阀21进行开闭驱动。并且，在固定设置于曲轴12上 的曲轴链轮30和固定设置于凸轮轴25上的凸轮链轮31之间，卷绕安装有将曲轴12的旋 转向凸轮轴25传递的正时链条32，使进、排气阀20、21在与曲轴角同步的适当定时进行开 闭。另外，如图7所示，在气缸盖15中，安装有电热塞35，其用于对从进气口 18导入的 预混合气体进行压缩点火，该电热塞35的前端侧面向燃烧室17内。这样构成的电热塞35，为了避免与进、排气口 18、19等之间的干涉，而在向一侧偏 移的位置处安装于气缸盖15上，其前端侧朝向气缸中心倾斜。即，电热塞35在燃烧室17内向活塞10的顶面IOa凸出。并且，例如如图9所示，在燃烧室17内，电热塞35的前端部 P配置在与位于上止点时的活塞10的顶面IOa接近的规定区域。在这里，所谓与位于上止点时的活塞10的顶面IOa接近的规定区域，例如是指在 将从电热塞35的前端部P至位于上止点时的活塞10的顶面IOa为止的距离设为G，将从 位于上止点时的活塞10的顶面IOa至燃烧室17的顶部为止的距离设为H的情况下，满足 0彡G/H彡0. 8的区域。由于电热塞35的前端部P至活塞顶面IOa为止的距离G越小，越 可以实现良好的燃烧，所以更优选0彡G/H彡0. 6，进一步优选0彡G/H彡0. 5，再进一步优 选0彡G/H彡0. 4。或者，在将从电热塞35的前端部P至位于上止点时的活塞10的顶面 IOa为止的距离设为G，将气缸直径设为B的情况下，为满足0彡G/B彡0. 4的区域。由于 电热塞35的前端部P至活塞顶面IOa为止的距离G越小，越可以实现良好的燃烧，所以更 优选0 < G/B < 0. 3，进一步优选0 < G/B < 0. 2。此外，即使距离G为大致零，也可以实现 良好的燃烧。另外，优选该规定区域为活塞10的顶面IOa的中心轴延长线上附近的区域。 此外，距离G及距离H的定义与第1实施方式相同。本发明人针对使用这种结构的发动机1，进行以汽油为燃料的燃烧实验，其结果， 确认可以实现不发生不点火、爆震或逆火等的良好燃烧，即可以实现良好的发动机运转。 即，确认了下述情况使当前通常配置在燃烧室顶部附近的电热塞的前端部接近活塞的顶 面，从而不仅对于专用的醇类燃料，在将汽油作为燃料使用的情况下，也可以利用电热塞实 现良好的燃烧。另外，与第1实施方式相同地，确认了下述情况，即，即使使用乙醇、LP气体、 煤油等，也可以实现与使用汽油的情况相同的良好燃烧。即，可以使用低燃点燃料实现良好 的燃烧。此外，可以确认了下述情况，S卩，如果不采用上述的第1实施方式或第2实施方式， 而仅在现有的电热发动机中，将醇类燃料单纯地置换为汽油等，则会产生不点火、爆震或逆 火等，难以实现持续的运转，缺乏实用性。此外，作为本发明所使用的发动机，并不限定于上述的第1实施方式及第2实施 方式所示的排气量的发动机，当然可以适用于例如从1. 5cc级别的发动机至大于或等于 250cc的发动机为止的宽范围。另外，使用本发明的发动机的设备并不限定于上述设备，当然也可以在其他各种 设备中使用。例如，可以确认了下述情况，即，对于排气量1.5 30[cc]的发动机，优选 用于模型用动力源，对于排气量40[cc]的发动机，优选用于压力机，对于排气量40[cc]的 发动机，优选用于链锯，对于排气量26 [cc]的发动机，优选用于割草机，并且，对于排气量 50[cc]的发动机，优选用于二轮车等。另外，在第1实施方式及第2实施方式中，将气缸盖55、15的底面的形状设为弧顶 形，但并不限定于此，即使是浴槽型、半球型、楔型、屋顶型等其他形状，也可以得到相同的 效果。〔实施例〕下面，举出实施例，具体地说明本发明，但当然本发明并不限定于这些实施例。(实施例1)在第1实施方式中，准备下述电热塞35，S卩，该电热塞35具有热芯44，该热芯44的 线径为0.2 [mm]，卷绕直径为1.2 [mm]，卷绕匝数为9圈。燃料使用汽油。从位于上止点时的活塞53的顶面53a至燃烧室57的顶部为止的距离H为15 [mm]。气缸直径B为31 [mm]。使 距离G为0. 5 [mm]而将电热塞35设置在发动机50中。G/H的值为0. 03，G/B的值为0. 02， 压缩比为7. 9。在启动时，进行用于对热芯44加热的通电大约3秒钟，然后，在启动后解除 通电。在整个运转区域中，可以实现不产生不点火、爆震或逆火等的良好燃烧，即可以实 现良好的发动机运转。(实施例2)除了使距离G为2. 0[mm]而将电热塞35设置在发动机50中以外，利用与实施例 1相同的条件进行试验。G/H的值为0. 13，G/B的值为0. 06，压缩比为7. 5。在整个运转区 域中，可以实现不产生不点火、爆震或逆火等的良好燃烧，即可以实现良好的发动机运转。(实施例3)除了使距离G为5. 3[mm]而将电热塞35设置在发动机50中以外，利用与实施例 1相同的条件进行试验。G/H的值为0. 35，G/B的值为0. 17，压缩比为6. 7。在整个运转区 域中，可以实现不产生不点火、爆震或逆火等的良好燃烧，即可以实现良好的发动机运转。(实施例4)除了使距离G为6. 6[mm]而将电热塞35设置在发动机50中以外，利用与实施例 1相同的条件进行试验。G/H的值为0. 44，G/B的值为0. 21，压缩比为6. 3。在整个运转区 域中，可以实现不产生不点火、爆震或逆火等的良好燃烧，即可以实现良好的发动机运转。(实施例5)除了使距离G为8. 3[mm]而将电热塞35设置在发动机50中以外，利用与实施例 1相同的条件进行试验。G/H的值为0. 55，G/B的值为0. 27，压缩比为5. 9。在大致整个运 转区域中，可以实现不产生不点火、爆震或逆火等的良好燃烧，即可以实现良好的发动机运转。(实施例6)除了使距离G为11. 6 [mm]而将电热塞35设置在发动机50中以夕卜，利用与实施例 1相同的条件进行试验。G/H的值为0. 77，G/B的值为0. 37，压缩比为5. 1。在大致整个运 转区域中，可以实现不产生不点火、爆震或逆火等的良好燃烧，即可以实现发动机运转。但 是，与实施例1至实施例5相比，启动性、运转状况较差。(对比例1)除了使距离G为13. 0[mm]而将电热塞35设置在发动机50中以外，利用与实施例 1相同的条件进行试验。G/H的值为0.87，G/B的值为0.42，压缩比为4.0。发动机未启动。(对比例2)在第1实施方式中，取代电热塞35而准备汽油发动机用的火花塞。燃料使用汽油。 从位于上止点时的活塞53的顶面53a至燃烧室57的顶部为止的距离H，与实施例1相同 为15[mm]。气缸直径B也与实施例1相同为31 [mm]。使从火花塞的前端部(中心电极的 前端部)至位于上止点时的活塞53的顶面53a为止的距离G为7. 0 [mm]，将火花塞设置在 发动机50中。6/!1的值为0.47，6邝的值为0.23，压缩比为5.4。仅在启动时，使火花塞点 火，启动发动机50。在启动后发动机立刻停止。(实施例7)
在第2实施方式中，准备具有热芯44的电热塞35。燃料使用汽油。从位于上止 点时的活塞10的顶面IOa至燃烧室17的顶部为止的距离H，为11. 1 [mm]。气缸直径B为 67[mm]。使距离G为5[mm]而将电热塞35设置在发动机1中。G/H的值为0. 45，G/B的值 为0. 07，压缩比为9. 8。在启动时，进行用于对热芯44加热的通电大约3秒钟后，在启动后 解除通电。在整个运转区域中，可以实现不产生不点火、爆震或逆火等的良好燃烧，即可以 实现良好的发动机运转。(对比例3)除了使距离G为9 [mm]而将电热塞35设置在发动机1中以夕卜，利用与实施例7相 同的条件进行试验。G/H的值为0. 82，G/B的值为0. 13，压缩比为8. 5。发动机1在规定区 域中可以实现运转，但无法实现整个运转区域中的良好燃烧，即良好的运转。(实施例8)除了取代汽油而使用LP气体以外，利用与实施例3相同的条件进行试验。在整个 运转区域中，可以实现不产生不点火、爆震或逆火等的良好燃烧，即可以实现良好的发动机 运转。(实施例9)除了取代汽油而使用煤油以外，利用与实施例3相同的条件进行试验。在整个运 转区域中，可以实现不产生不点火、爆震或逆火等的良好燃烧，即可以实现良好的发动机运转。
权利要求
1.一种电热发动机，其具有电热塞，利用该电热塞，使混合气体压缩点火，该电热塞的 前端部面向导入有预混合气体的燃烧室内，其特征在于，所述电热塞在所述燃烧室内向活塞的顶面凸出，并且，所述电热塞的前端部配置在与 位于上止点时的活塞的顶面接近的规定区域。
2.根据权利要求1所述的电热发动机，其特征在于，在将从电热塞的前端部至位于上止点时的活塞的顶面为止的距离设为G，将从位于 上止点时的活塞的顶面至燃烧室顶部为止的距离设为H的情况下，所述规定区域为满足 0≤G/H≤0. 8的区域。
3.根据权利要求1所述的电热发动机，其特征在于，在将从电热塞的前端部至位于上止点时的活塞的顶面为止的距离设为G，将气缸直径 设为B的情况下，所述规定区域为满足0 < G/B < 0. 4的区域。
4.根据权利要求2或3所述的电热发动机，其特征在于，所述规定区域为所述活塞的顶面的中心轴延长线上附近的区域。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电热发动机，其特征在于，压缩比大于或等于5而小于10。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电热发动机，其特征在于，所述电热塞在前端侧具有用于收容热芯的筒状部，在所述筒状部的前端附近，形成有将收容所述热芯的内部空间与所述燃烧室连通的连 通部。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电热发动机，其特征在于，所述预混合气体含有燃点比醇类燃料低的燃料和空气。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的电热发动机，其特征在于，所述预混合气体含有从汽油、LP气体以及煤油中选择出的至少1种燃料和空气。
全文摘要
本发明提供一种电热发动机，其即使对于除了专用的醇类燃料以外的各种燃料，其也可以使用电热塞实现良好运转。使电热塞(35)的前端部P向燃烧室(57)内凸出，配置在与位于上止点时的活塞(53)的顶面(53a)接近的规定区域。由此，即使对于除了专用的醇类燃料以外的各种燃料，也可以实现使用电热塞(35)的良好运转(燃烧)。
文档编号F02P19/02GK102102616SQ20101060984
公开日2011年6月22日 申请日期2010年12月20日 优先权日2009年12月18日
发明者水沼和幸 申请人:富士重工业株式会社, 株式会社NSi真冈