[发明专利]具有选择性电弧的电晕点火系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年1月13日提交的第61/432,274号美国临时申请的权益，其全部内容通过引用并入此处。

技术领域

本发明主要涉及一种电晕点火系统以及用于点燃燃烧室中燃料和空气的燃烧混合物的方法。

背景技术

电晕放电点火系统提供交流电压和交流电流，以接连不断地使高电位电极和低电位电极的极性反向，从而难以形成电弧放电并增强了电晕放电的形成。该系统包括带有电极的电晕点火器，该电极被充电至高射频电势，从而在燃烧室中产生强射频电场。该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电击穿，从而促进燃料-空气混合物的燃烧。在电晕放电点火系统的典型运行过程中，通过控制电场可以使燃料-空气混合物保持介电性能，并且可以产生电晕放电（也被称为非热等离子体）。燃料-空气混合物的电离部分形成一火焰锋，然后该火焰锋将自我保持，并燃烧该燃料-空气混合物的剩余部分。电晕放电具有较小的电流并且可以提供强健的点火而不需要大量的能量，从而不会造成点火系统的物理部件的明显磨损。在弗里恩（Freen）发明的专利号为6,883,507的美国专利中公开了电晕放电点火系统的一个示例。

通常可取的是，通过控制电场可以使燃料-空气混合物不会失去所有介电性能，如果失去所有的介电性能将会导致在电极和接地的缸壁、活塞或电晕点火器的其他部分之间产生热等离子体和电弧放电。然而，由于电晕放电的产生需要高电压，并且还由于改变了发动机的运行条件，因此电弧放电经常有意或无意地发生。通常，电晕点火系统中的电弧放电的持续时间不够长并且强度不足以强至为可燃混合物提供可靠的点火。

发明内容

本发明的一个方面提供了一种用于点燃燃烧室中的燃料和空气的可燃混合物的电晕放电点火系统。该系统包括一电极，其用于在一射频电压下接收能量，并且发射一射频电场以电离可燃混合物并提供一点燃该可燃混合物的电晕放电。一主储能器在一主电压下储存能量，并且最终将该能量提供至电极。一额外储能器同样在一额外电压下储存能量。该额外电压大于该主电压。仅仅当电弧放电发生时，来自额外储能器的能量最终被提供至电极以增强电弧放电。

本发明的另一个方面提供了一种用于点燃燃烧室中的燃料和空气的可燃混合物的方法。该方法包括：在主电压下将能量储存在主储能器中，并且将来自该主储能器的能量最终提供至电极，从而使该电极发射一射频电场以电离可燃混合物并提供点燃该可燃混合物的电晕放电。该方法还包括：在额外电压下将能量储存在额外储能器中。该额外电压大于主电压。该方法进一步包括：仅仅当电弧放电发生时，才能将来自额外储能器的能量提供至电极以增强电弧放电。

在电晕放电点火系统的运行过程中，当电晕放电切换至电弧放电时，由主储能器单独提供至电晕点火器的能量通常不足以提供电弧放电，该电弧放电的持续时间通常不够长并且强度通常不足以强至能够可靠点燃可燃混合物。因此，当电弧放电出现时，通过额外储能器将额外能量提供至电晕点火器，即可补充由主储能器提供的能量，以增强电弧放电并为可燃混合物提供稳健、可靠的点火。

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是根据本发明的一个实施例的设置在电晕放电点火系统的燃烧室中的电晕点火器的剖视图；

图2是根据本发明的一个实施例的电晕放电点火系统的电子元件的示意图；

图3是根据本发明的另一个实施例的电晕放电点火系统的电子元件的示意图。

具体实施方式

本发明的一个方面提供了一种用于点燃燃烧室20中的燃料和空气的可燃混合物的电晕点火系统。该系统包括一点火端组件，该点火端组件包括通常提供电晕放电24以点燃可燃混合物的电晕点火器22。该系统包括一改进的能量储存和输出机构，除了主储能器28之外，其还包括一额外储能器26，以在电晕放电24切换至电弧放电时改善点火的可靠性。当电弧放电发生时，在增大的电压下的额外能量被提供至电晕点火器22，从而将电弧放电增强至能够点燃可燃混合物的水平。因此，在电弧放电的持续时间、超过一个或多个点火周期并且直至电晕放电24被重新储存前，该系统可以提供可靠的点火。