[发明专利]一种具有渐扩接地电极出口结构的等离子体点火器使用方法

说明书

本发明公开了一种具有渐扩接地电极出口结构的等离子体点火器使用方法，具体包括：电源首先以低电压为环状阳极供电，中心电极不通电；在低电压下，环状阳极与绝缘定位套之间、绝缘定位套与接地电极之间发生介质阻挡放电；由于进气口a及进气口b持续通入空气及燃料，通入的空气及燃料在电离空间a内形成向下的旋流；非平衡等离子体流经收缩加速段进入电离空间b，进气口a及进气口b关闭；环状阳极断电，电源以更高的电压为中心阳极供电；在高电压作用下接地电极与中心阳极之间发生电弧放电；在中心阳极通电的同时，中心阳极中的冷却空气通道通入空气，此部分空气不参与电离反应，所起作用是为电极降温，并对喷口处的流场产生扰动以改善燃烧。

技术领域

本发明涉及一种等离子体点火器使用方法，具体说是一种具有渐扩接地电极出口结构的等离子体点火器使用方法。

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。

传统的发动机用火花塞结构如图1所示，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压差下，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。

现有技术的缺点为：(1)现有火花塞往往伴随很高的温升，易导致点火能量利用率低并影响电极寿命；(2)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

为解决现有热平衡等离子体点火器技术方案在大空间燃烧室发动机上应用、以及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，本申请提供一种具有渐扩接地电极出口结构的等离子体点火器使用方法。

为实现上述目的，本申请的技术方案为：一种具有渐扩接地电极出口结构的等离子体点火器使用方法，具体包括：

A、中心阳极及环状阳极由电源分别供电；

B、工作时，分别由进气口a及进气口b通入一定量的空气及燃料；此时，电源首先以低电压为环状阳极供电，中心电极不通电；

C、在低电压下，环状阳极与绝缘定位套之间、绝缘定位套与接地电极之间发生介质阻挡放电，位于电离空间a的空气、燃料混合气在外加电场作用下发生电离，生成自由电子及带有正电荷阳离子组成的非平衡等离子体；

D、由于进气口a及进气口b持续通入空气及燃料，且进气口a、进气口b与接地电极切向布置、且向下倾斜，因此通入的空气及燃料在电离空间a内形成向下的旋流；非平衡等离子体流经收缩加速段进入电离空间b，此时进气口a及进气口b关闭；

E、环状阳极断电，电源以更高的电压为中心阳极供电；在高电压作用下接地电极与中心阳极之间发生电弧放电；在中心阳极通电的同时，中心阳极中的冷却空气通道通入空气，此部分空气不参与电离反应，所起作用是为电极降温，并对喷口处的流场产生扰动以改善燃烧；

F、由于冷却空气通道内的空气呈电中性，在一定程度上会抑制燃烧反应，因此少量电离空间b内形成的高活性气体通过进气斜孔进入冷却空气通道中，用以适当提高冷却空气通道中的空气活性，促进燃烧反应地进行；由于此时混合气的反应活性已经提高，因此点火及燃烧反应迅速发生。