[发明专利]具有多阳极结构的双放电模式等离子体点火器的点火方法

说明书

具有多阳极结构的双放电模式等离子体点火器的点火方法,属于动力领域，为解决现有火花塞/点火器能在大空间燃烧室发动机上应用的问题，长阳极与接地电极之间由阳极绝缘定位套隔离而发生介质阻挡放电，接地电极与长阳极之间发生电弧放电，绝缘定位套的定位环开出短阳极环孔、长阳极开孔，并由短阳极环孔以下用绝缘材料形成向下封闭的容置短阳极的短环槽，长阳极与短环槽间具有中空，且第一径值维持段的径值较小径值维持段略大以使得接地电极与的内壁与短环槽的外壁间具有中空，该中空与长阳极与短环槽间的中空作为第一电离空间，效果是采用介质阻挡放电‑电弧放电组合放电的模式，能够将非平衡等离子体的稀燃极限宽、反应活性大。

技术领域

本发明属于动力领域，涉及一种具有多阳极结构的双放电模式等离子体点火器的点火方法。

背景技术

天然气作为一种清洁能源已经广泛被用作发动机燃料。在车用动力领域，以CNG为燃料的乘用车及载重车辆日益增多；在船舶动力领域，CNG及LNG动力船舶已成为“中国制造2025”规划中的重点研究方向。与汽油相比，作为气体燃料的天然气需要更大的点火能量，这导致在实际使用中即使小缸径的车用天然气发动机也难以使用单火花塞点燃天然气，因此不得不采用汽油引燃的方式使发动机正常工作。这导致了系统复杂、成本升高、可靠性下降等一系列问题。因此，有必要采取新型点火技术、采用相对简单的结构，实现天然气的高效点火及燃烧，使天然气发动机能够在单一燃料模式下稳定、可靠的工作。

现有的发动机用火花塞结构如图1所示，采用热平衡等离子体放电原理，结构上一般由一个中心电极及与其距离较近的一个或数个侧电极组成。工作时，点火线圈为中心电极供电，电压高达1.5-2万伏。在中央电极及侧电极间的高电压作用下，气体被击穿，在中心电极及侧电极之间的狭小空间内形成高温放电通道，点火及燃烧开始。

现有火花塞放电时往往会伴随很高的温升，易导致点火能量利用率低并影响电极寿命；点火范围仅位于中心电极及侧电极之间的狭小空间，应用于大缸径发动机或不易点燃的燃料(如天然气)时，由于点火能量过小易导致点火可靠性变差。

发明内容

为解决现有火花塞/点火器能在大空间燃烧室发动机上应用的问题，并进一步解决天然气发动机上应用时点火能量小、点火可靠性差、点火能量利用率低等问题，本发明提出如下技术方案：一种具有多阳极结构的双放电模式等离子体点火器的点火方法，短阳极与长阳极由电源分别单独供电，点火启动，电源以较低电压供电使得短阳极与接地电极之间由隔离而发生介质阻挡放电，且，长阳极与接地电极之间由阳极绝缘定位套隔离而发生介质阻挡放电，于第一电离空间生成非平衡等离子体，介质阻挡放电对气体产生流场扰动及加热，已被电离的气体向下运动至第二电离空间，电源电压升高并仅对长阳极供电，使得接地电极与长阳极之间发生电弧放电，位于第二电离空间内的混合气迅速发生点火及燃烧反应；所述第一电离空间、第二电离空间的形成方法：绝缘定位套的定位环开出短阳极环孔、长阳极开孔，并由短阳极环孔以下用绝缘材料形成向下封闭的容置短阳极的短环槽，将短阳极限位于短环槽内，短环槽延及所述下部的第一径值维持段内，长阳极由长阳极开孔贯穿而出并延及至出口段，短环槽环绕长阳极，长阳极与短环槽间具有中空，且第一径值维持段的径值较小径值维持段略大以使得接地电极与的内壁与短环槽的外壁间具有中空，该中空与长阳极与短环槽间的中空作为第一电离空间，在下部的第二径值维持段、第二径值渐小段，长阳极与接地电极内壁间的中空形成第二电离空间。

有益效果：本发明采用介质阻挡放电-电弧放电组合放电的模式，能够将非平衡等离子体的稀燃极限宽、反应活性大，以及热平衡等离子体的工作气压高等优势结合起来，达到在宽广的燃空比范围内实现高能、稳定点火的目的。

附图说明

图1现有发动机用火花塞典型结构图；

图2本发明点火器结构示意图；

图3点火器应用于内燃机时的点火控制框图；

图4点火器应用于其他发动机及燃烧器时的点火控制框图。