[发明专利]基于电晕放电的燃料点火方法

说明书

技术领域

本发明针对一种具有权利要求所述的技术特征的方法，这样的方法在国际申请WO2010/011838A1中已被公开。

背景技术

国际申请WO2010/011838A1公开了一种通过在燃烧室内电晕放电对内燃机燃烧室内的燃料-空气混合气（fuel/air mixture）点火的方法。为此目的，一点火电极加上电气绝缘结构后，从燃烧室的其中一具有接地电压（at ground potential）的腔壁伸入燃烧室内，并优选与燃烧室内一往复式活塞相对。点火电极与作为反电极的燃烧室的接地电压腔壁一起构成一个电容。燃烧室及室内的内容物充当电介质。根据活塞所处在的工作冲程燃烧室内包含有空气、燃料-空气混合气或者燃尽废气。

该电容作为振荡电路的一个组件，可被由直流电／交流电转换器（例如带中间抽头的变压器）产生的高频电压激发。此变压器与一开关装置（switching device）相互作用，此开关装置交替提供一可特定的直流电压于所述变压器的两个初级绕组上，所述两个初级绕组由中间抽头隔开。此变压器的次级绕组给一串联振荡电路供电，该串联震荡电路包括所述由点火电极和燃烧室的腔壁构成的电容。由变压器提供的并激发振荡电路的交流电压频率调整为尽可能接近振荡电路的共振频率。这导致点火电极与放置点火电极的燃烧室腔壁之间出现电压的递增。例如，共振频率一般为30KHz~5MHz，在点火电极端，交流电压可达到10KV~500KV。

由此，电晕放电可以在燃烧室内发生。电晕放电不应当击穿而变成电弧放电或者火花放电，因此需要实行一些手段以保证点火电极和接地之间的电压保持低于完全击穿所需的电压值。为解决这一问题，国际申请WO 2010/011838A1披露了一种方法，该方法在变压器的输入端测量电压和电流强度，并且用所测得的电压除以所测得的电流强度计算得到阻抗值。如此算出的阻抗值与一固有设定的阻抗值比较，以便于保持电晕放电而不产生完全的电压击穿。

这种方法的缺点是电晕的形成并不理想，特别是不能一直获得理想大小的电晕。具体地说，越增加所产生的电晕的大小，振荡电路运行至越接近击穿电压。为了确保达不到击穿电压，所述设定阻抗值的上限必须设置的足够小，以始终避免电压击穿和由此导致的电弧放电。

发明内容

本发明要解决的问题是怎样生成更大的电晕放电以点火燃料混合物并最大限度的防止电压过载。

依照本发明,所述问题得到了解决，即以闭环控制把初级电压控制在一设定值，该设定值在电晕放电的燃烧持续时间内变化，其变化取决于曲轴（crankshaft）角和燃料-空气混合气的特征值。

按照本发明的方法，初级电压在一个电晕放电期间内得到调整，以在一个电弧放电所形成的击穿电压内变化。击穿电压取决于燃烧室的条件。曲轴角决定了点火电极和活塞之间的距离，此外，燃料-空气混合气本身也是影响击穿电压大小的重要因素。在电晕放电期间初级电压的设定值取决于曲轴角和燃料-空气混合气特征值而变化,例如燃料-空气混合气的密度,由此初级电压可以跟随设定值在击穿电压范围内变化。因此在电晕放电的整个期间让初级电压与击穿电压保持一理想距离是可能的。依照本发明，初级电压可以向击穿电压推移得更近而不会增加电压击穿的风险。

通过本发明的方法,能有利地获得十分恒定的在给定工作点的电晕大小。发动机制造商一般通过一制定的映射关系图表（program maps），指定点火最理想地应该于何时发生。点火时刻偏离于理想时间点或每次电晕放电的电压不相同，一般会导致效率降低。依照本发明，可以生成理想的让发动机在具体某一工作状态的电晕放电。从而可以改善发动机的低噪声运转和减少燃料消耗。

设定值优选地由一个制定的映射关系图表来指定。设定值的多个值可以输入到制定的映射关系图表中，以分别对应多种曲轴角值和燃料-空气混合气的特征值,例如其密度或温度。只要除曲轴角之外还把燃料-空气混合气的至少一个特征值计入考虑，则制定的映射关系图表可表示为一个矩阵图。制定的映射关系图表还可以有更高的维度，然而,必须计入有燃料-空气混合气的复数的特征值。尤其是,制定的映射关系图表还可以计入发动机工作状态，例如，其指示的设定值是作为发动机数据如发动机转速和发动机温度的一个函数。因此可以方便地在发动机工作点发生变化时，按变化了的条件迅速地调整初级电压。