[发明专利]多触发的电晕放电点火组件及其控制和操作方法

说明书

相关技术的交叉引用

本申请要求2010年12月24日提交的第61/422,824号美国临时申请的权益。

技术领域

本发明主要涉及一种电晕放电点火系统，以及使用该电晕放电点燃燃料-空气混合物的方法。

背景技术

弗里恩（Freen）发明的专利号为6,883,507的美国专利公开了电晕点火系统的一个示例。该电晕放电点火系统包括一带有电极的点火器，该电极被充电至高射频电位，从而在燃烧室中提供具有射频的电场。该点火器并不包括任何紧邻点火尖端的接地电极元件。取而代之的是，通常由燃烧室的壁或活塞提供接地作用。莱高斯基（Lykowski）等人发明的专利号为2010/0083942的美国专利公开了电晕点火器的一个示例。

点火器提供的电场导致燃烧室中的部分燃料和空气的混合物电离并开始介质击穿，从而有助于点燃燃料-空气混合物。该电场优选为可控的，以使燃料-空气混合物维持介电性能并产生电晕放电（也称为低温等离子体）。电离的这部分燃料-空气混合物形成了火焰前锋，随后该火焰前锋自我保持并点燃剩余部分的燃料-空气混合物。优选地，该电场还可以控制为使得燃料-空气混合物不会失去所有的介电性能，如果失去所有的介电性能将会在电极和接地的气缸壁或活塞之间产生热等离子体和电弧。

为了可靠地点燃燃料-空气混合物，一般需要电晕放电强度达到最小。当使用非常稀薄的或稀释的燃料-空气混合物时，为了提供所需的最小强度，通常需要可持续一段时间的连续电晕放电点火脉冲。然而，较长的持续时间需要较高的能耗以及相应的能源成本。此外，该系统需要能够处理高能量载荷的精密电子设备。进一步地，持续时间越长，电晕放电越可能接触到接地的活塞或燃烧室壁，从而产生电弧，并阻碍在任何其它路径产生电晕放电。

发明内容

本发明一方面包括一种用于提供电晕放电以点燃燃料-空气混合物的电晕放电点火系统。该系统包括至少一个提供具有射频的电能的电源。一点火器接接收多个电能脉冲并提供多个电晕放电脉冲。

本发明另一方面提供了一种使用电晕放电点燃燃料-空气混合物的方法。该方法包括向一点火器提供多个具有射频的电能脉冲，并使该点火器提供多个电晕放电脉冲。

与其它提供带有连续、非脉冲式电晕放电的单触发（single event）的电晕放电点火系统相比，本发明的脉冲式电晕放电为燃料-空气混合物提供了多触发（multi-event）点火，从而带来多个优点，包括减少能量消耗和成本，简化电子元器件，减少电弧，增大电晕放电的电压和体积。

附图说明

请参阅下述详细说明并结合附图进行考虑，本发明的其它优点将更加容易领会和理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的电晕放电点火系统的设置在燃烧室中的点火器的剖视图；

图2A是根据本发明一个实施例的不含本地电荷存储装置的电晕放电点火系统的电子元器件的示意图；

图2B包括示出了图2A的系统的点火脉冲以及电晕放电的时序的曲线图；

图3A是图2的电晕放电点火系统的电子元器件的示意图；

图3B为示出了现有技术的单触发电晕放电点火系统中所使用的电流、电压以及时序的曲线图；

图3C为示出了图2和3A的实施例中所使用的电流、电压以及时序的曲线图；

图4A是根据本发明另一个实施例的带有本地电荷存储装置的电晕放电点火系统的电子元器件的示意图；

图4B包括示出了图4A的系统的点火脉冲和电晕放电的时序的曲线图；

图5A为图4的电晕放电点火系统的电子元器件的示意图；

图5B为示出了图4和5A的实施例中所使用的电流、电压以及时序的曲线图；

图5C为示出了现有技术的带有本地电荷存储装置的单触发电晕放电点火系统中所使用的电流、电压以及时序的曲线图；以及

图6包括对比本发明的电晕放电点火系统的能耗与现有技术的系统的能耗的曲线图。

具体实施方式