[发明专利]一种通过电晕放电在汽车发动机内点燃燃料的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种在汽车的发动机内通过电晕放电方式点燃燃料的点火系统。此类点火系统通常被称为电晕或者高频点火系统。本发明还涉及在汽车的发动机内通过电晕放电方式点燃燃料的方法。所述点火系统和相应的点火方法在欧洲专利EP1515594 A2中可知晓。

背景技术

通过在汽车系统电压的基础上采用电压转换器，如变压器，高频点火系统产生一个高压，用于电子振荡电路对连接的点火电极产生高频激励。高频点火系统的电压转换器包括一个与汽车的电气系统连接的输入端，一个与用于高频激发点火电极的电子振荡电路相连接的输出端。所述振荡电路的谐振频率一般为30KHz至33MHz之间。点火电极的电压值的范围为50 kV至500 kV之间。

考虑到在传统的电弧放电点火方式中电极烧蚀导致的损耗，采用电晕放电的燃料点火方式可替代传统的通过电弧放电方式点火的火花塞，电晕点火可减少电极损耗并改善燃料燃烧。然而，高频点火系统需要更高的能量，因此汽车电气系统需承担较大的负载。

发明内容

本发明要解决的问题是：提供一种在高频点火系统运行时减少汽车电气系统负载的方法。

所述问题通过本发明所提出的具有权利要求所述特征的点火系统以及方法所解决。从属权利要求作为对本发明的进一步改进。

本发明的点火系统包括一个利用汽车电气系统充电的蓄能器，所述蓄能器与电压转换器的输入端，例如变压器的初级绕组端，相连接，以均衡电气系统的负荷。具体就本发明的点火系统而言，与发动机相位一致的电晕放电所需要的以脉冲形式存在的能量，可至少部分来自点火系统的蓄能器。考虑到蓄能器是在多个供给电压转换器输入端的电流脉冲间充电的，供给各个电流脉冲的电能可在更长的时间段内从汽车电气系统上获得，这样使负载更为均匀。作为会引起汽车电气系统问题的脉冲型负载，例如在极短的时间间隔内消耗大量的电能，通过采用本发明的点火系统其可被减小，并可被替换为更均匀的负载，换句话说即在较长的时间内消耗较小的电流。

本发明点火系统中的蓄能器优选为电容器。电容器可在短时间内释放其储存的电能进而适宜产生电流脉冲，而这些电流脉冲正是为生成电晕放电而需要在电压转换器的输入端输入的。

在本发明所提出的在汽车发动机内通过电晕放电点燃燃料的方法中，一个与汽车电气系统连接的电压转换器用于激发与点火电极连接的电子振荡电路。所述电压转换器的能源来自于由车辆电气系统充电的蓄能器。为了充分利用本发明的优点，所述电压转换器不必全由所述蓄能器来供能。考虑到各个脉冲的电流强度不是太大，脉冲负载本身不会成为电力系统的问题。优选的，不管怎样，所述电压转换器用于电晕放电的电能大部分来自蓄能器。

为了在电气系统上获得更为平均的负载，优选地，蓄能器在两个连续的电晕放电之间以及在电晕放电过程中通过电气系统获取能量。

本发明点火系统还包括一个限流器，以在蓄能器充电时对最大电流强度进行限制。通过这样的方式，带有充电式蓄能器的电气系统的负载可得到进一步的均衡。简单来说，所述限流器为欧姆电阻器。

根据本发明的一个改进，所述系统还包括一个对蓄能器充电进行控制的控制单元。例如，蓄能器通过脉宽调制的方法充电。在多个连续的周期T内，在每个周期内控制单元在时间间隔t内使得蓄能器与汽车电气系统导通，这样，充电电流脉冲的时长为t。当蓄能器以脉冲宽度调制方式进行充电时，给蓄能器充电的电流脉冲时长t，或者时间周期T应该足够短到，在发动机的一个工作循环内，为蓄能器充电的电流脉冲个数至少为10个，优选为20个，特别地，为50个。优选的，脉宽调制的频率至少为1KHz。

优选的，在发动机的工作循环内蓄能器充电的电流脉冲的时长逐步增加直到放电再次发生。当一个蓄能器，特别是当一个电容充电时，随着负载的增加充电电流的强度减小。当由脉宽调制来进行充电时，通过随充电的进行增加充电电流脉冲的脉冲时长，电气系统的负载可以在发动机的工作循环内分布的更为均匀。优选的，当电能被消耗以生成了一次电晕放电后，开/关比例t/T为最低，并逐步增加直到积累的电能被用于生成下一次电晕放电。优选地，所述控制单元可以检测蓄能器的充电状态并根据蓄能器的充电状态控制其充电电流。

作为对本发明的进一步改进，根据发动机的转速来控制通过电气系统充电的蓄能器的充电电流的强度和曲线，例如，所述控制单元通过脉宽调制的方法指定充电的占空因数t/T和/或周期T。由于电晕放电的时间间隔取决于发动机的转速，蓄能器充电时间的合理利用可以以同样的方式取得，因此与充电相关的电气系统的负载可以在尽可能长的时间段内分布。