[发明专利]带自调功率放大器的电晕点火器

说明书

提供了一种用于电晕点火系统的功率放大器电路。该电路包括连接到RF变压器的次级绕组的一端的电感和电容。次级绕组的另一端连接到接地的电流传感器。变压器还有初级绕组，其一端连接到电源，并且另一端连接到一对开关。这些绕组缠绕在磁芯上。从直流电压源流到开关的电流会在磁芯中产生磁通量。通过流过点火器的电流在次级绕组上产生电压。该电压反馈到开关，控制开/关的定时，当进入或离开点火器的电流为零时，电压被提供给电晕点火器或从点火器拉出。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年8月8日提交的美国部分继续专利申请(序列号)No.15/230,927的权益，该美国申请的内容借此通过引用结合于本申请中。

发明背景

1.技术领域

本发明一般涉及用于点燃汽车应用等中的空气/燃料混合物的点火器，尤其涉及用于电晕点火系统的自调(self-tuning)功率放大器。

2.相关技术

美国专利6883507公开了一种用于电晕放电空气/燃料点火系统的点火器。根据用于启动燃烧的一示例性方法，将电极充电至高射频(“RF”)电压电势，以在燃烧室中产生强RF电场。强电场又使燃烧室中的一部分燃料-空气混合物电离。使燃料-空气气体电离的过程可以是介电击穿的开始。但是可以动态地控制电场，使得介电击穿不会进入电子雪崩的水平，这样的电子雪崩将导致形成等离子体并且电弧从电极撞击到接地的气缸壁或活塞。电场保持在仅一部分燃料-空气气体被电离的水平–这一部分不足以产生先前描述的产生等离子体的电子雪崩链反应。但是，电场保持足够强，以便发生电晕放电。在电晕放电中，电极上的一些电荷通过作为小电流通过气体传递到地面，或通过电离从电离的燃料-空气混合物释放或吸收到电极中而消散，但是电流与电弧放电相比，电极上的电压电势非常小并且电极电压保持很高。足够强的电场引起一部分燃料-空气混合物的电离，以促进燃烧反应。离子化的燃料-空气混合物形成火焰前锋，然后火焰前锋自我维持并燃烧剩余的燃料-空气混合物。

图1示出了电容耦合的RF电晕放电点火系统。该系统被称为“电容耦合”，因为电极40不延伸出将直接暴露于燃料-空气混合物的馈通绝缘体71b的周围介电材料之外。而是，电极40保持被馈通绝缘体71b遮盖，并且取决于穿过部分馈通绝缘体的电极的电场而在燃烧室50中产生电场。

图2是根据本发明一示例性实施例的控制电子设备和初级线圈单元60的功能框图。如图2所示，控制电子设备和初级线圈单元60包括中心抽头(center tapped)的主RF变压器20，其经由线路62接收例如来自DC电源的150伏的电压。提供高功率开关72，以便在期望频率(例如，高压电路30的谐振频率)下在两个相、即A相和B相之间切换施加到变压器20的功率(参见图1)。150伏直流电源还连接到用于控制电子设备和初级线圈单元60中的控制电路的电源74。控制电路电源74通常包括降压变压器，以将150伏直流电源降低到控制电子设备可接受的水平，例如5-12伏。根据本发明的一示例性实施例，如图1和2图中的“A”所示的来自变压器20的输出被用于为容纳在次级线圈单元中的高压电路30供电。

在点A处检测来自变压器20的电流和电压输出，并且分别在例如73和75处执行常规信号调节，以从信号中去除噪声。例如，该信号调节可以包括有源的、无源的或数字的、低通和带通滤波器。然后，分别在77,79处对电流和电压信号进行全波整流和平均。消除信号噪声的电压和电流平均可以用传统的模拟或数字电路来完成。已平均和整流处理的电流和电压信号被发送到分频器80，分频器80通过将电压除以电流来计算实际阻抗。电流和电压信号也被发送到相位检测器和锁相环(PLL)78，其输出频率，该频率是高压电路30的谐振频率。PLL通过调节其输出频率来确定谐振频率，以便电压和电流同相。对于串联谐振电路，当谐振激励时，电压和电流同相。