專利名稱：一種在內(nèi)燃機(jī)的兩個燃燒腔內(nèi)產(chǎn)生電暈放電的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變壓器的應(yīng)用，變壓器具有至少一個第一繞組和一個第二繞組， 用于在內(nèi)燃機(jī)的燃燒腔內(nèi)產(chǎn)生電暈放電，每個燃燒腔中伸入高頻點(diǎn)火器，高頻點(diǎn)火器為高頻諧振電路的一部分并與變壓器的第二繞組連接，并由流過第二繞組的高頻交流電供電。
背景技術(shù)：
WO 2010/011838 Al和WO 2004/063560 Al公開了一種在內(nèi)燃機(jī)的燃燒腔內(nèi)通過電暈放電點(diǎn)燃燃料-空氣混合物的方法。為此，帶有電絕緣體的處于地電勢的點(diǎn)火電極延伸穿過燃燒腔的一個腔壁，再伸入燃燒腔，優(yōu)選地與燃燒腔內(nèi)的活塞相對。點(diǎn)火電極與作為相對電極的處于地電勢的燃燒腔腔壁構(gòu)成一電容。燃燒區(qū)域及其中的物質(zhì)作為介質(zhì)層。根據(jù)活塞的周期，所述燃燒區(qū)域包含空氣或者燃料-空氣混合物或者廢氣。
電容器是電動諧振電路的主要組成部分，其由高頻電壓充電，現(xiàn)有技術(shù)中該高頻電壓通過帶有中間抽頭的變壓器產(chǎn)生。變壓器與開關(guān)裝置配合在與中間抽頭連接的變壓器的兩個第一繞組上施加預(yù)定義的直流電壓。中間抽頭上為一與地電勢不同的恒定電勢，而遠(yuǎn)離中間抽頭的兩個第一繞組的端子交替接地。變壓器第二繞組給包括由點(diǎn)火電極、絕緣體、可能的環(huán)繞絕緣體的外部導(dǎo)體及燃燒腔腔壁構(gòu)成的電容器的串聯(lián)諧振電路供電。該諧振電路還包括與電容器串聯(lián)的電感器和歐姆電阻器。由變壓器傳遞的給諧振電路充電的高頻交流電壓在現(xiàn)有技術(shù)中通過下述方式來控制，即盡可能接近諧振電路的諧振頻率。其結(jié)果是內(nèi)置有點(diǎn)火器的燃燒腔腔壁與點(diǎn)火電極間的電壓過沖。典型的諧振頻率范圍是30KHz 到3MHz之間，點(diǎn)火電極處交變電壓達(dá)到的幅值是，例如，50kV飛OOkV。
因此電暈放電能夠在燃燒腔內(nèi)產(chǎn)生。電暈放電不能轉(zhuǎn)換成火花放電或者電弧放電。因此需保證點(diǎn)火電極與地之間的電壓低于設(shè)計的完全擊穿的電壓。
內(nèi)燃機(jī)的各個燃燒腔內(nèi)需要有由各自的變壓器充電并單獨(dú)選擇點(diǎn)火時間產(chǎn)生電暈放電的點(diǎn)火器。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是減少在內(nèi)燃機(jī)內(nèi)采用高頻點(diǎn)火系統(tǒng)需要的裝置數(shù)量。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種在內(nèi)燃機(jī)的兩個燃燒腔內(nèi)產(chǎn)生電暈放電的方法，其中，每個燃燒腔內(nèi)伸入作為高頻諧振電路的組成部分的高頻點(diǎn)火器HFD、HFZ4，并且僅設(shè)置一個帶有第一側(cè)和第二側(cè)的變壓器TR4，所述變壓器第一側(cè)至少有一個第一繞組11、12，第二側(cè)有一個第二繞組13，變壓器TR3、TR4的第二繞組13與兩個諧振電路連接并通過第二繞組13內(nèi)的高頻交流電給兩個諧振電路供電。
本發(fā)明中僅采用一個變壓器在內(nèi)燃機(jī)的兩個燃燒腔中產(chǎn)生電暈放電，其中每個燃燒腔中伸入一高頻點(diǎn)火器。點(diǎn)火器通常包括一點(diǎn)火電極以及圍繞點(diǎn)火電極并將其與燃燒腔的各個腔壁絕緣的電絕緣體。變壓器帶有至少一個第一繞組和一個第二繞組。點(diǎn)火器是高頻諧振電路的主要組成部分，其與變壓器的第二繞組連接并由流過第二繞組的高頻交流電
本發(fā)明的有益效果是每兩個燃燒腔或者發(fā)動機(jī)燃燒腔汽缸內(nèi)節(jié)省了一個變壓器。
在節(jié)省了一個變壓器的同時，變壓器第一繞組側(cè)的控制電路組件和直流電壓源也節(jié)省了。
除了節(jié)省裝置外，現(xiàn)有技術(shù)中每個燃燒腔或者發(fā)動機(jī)汽缸采用一個變壓器的技術(shù)效果全部保留。
上述節(jié)省可相應(yīng)減少發(fā)動機(jī)高頻點(diǎn)火系統(tǒng)的成本。
上述節(jié)省減少了點(diǎn)火系統(tǒng)的空間要求，由于汽車的發(fā)動機(jī)隔離間的空間有限，該有益效果有重要意義。
上述節(jié)省還能減輕重量。
將變壓器第二繞組交替與兩個不同的點(diǎn)火器連接的附加成本是很低的。
盡管本發(fā)明中變壓器交替用于兩個不同點(diǎn)火器，這種需要不會導(dǎo)致變壓器的價格的顯著提高。由于變壓器的鐵芯與磁功率通量接觸，僅能達(dá)到某個極限，這樣鐵芯材料不會達(dá)到磁飽和。因此預(yù)期的最佳性能時鐵芯材料上產(chǎn)生的磁功率通量應(yīng)該低于主體材料的容許極限。由于內(nèi)燃機(jī)不同燃燒腔中的燃料-空氣混合物不是在同一時間點(diǎn)燃，任一個變壓器都可以分配給兩個不是在同一時刻點(diǎn)火的點(diǎn)火器。因此即使不是給一個點(diǎn)火器而是給兩個點(diǎn)火器供電，變壓器的鐵芯也不需要滿足更高的最佳性能要求。在一個變壓器驅(qū)動兩個高頻點(diǎn)火器時，由于在繞組端會產(chǎn)生兩倍的能量損耗，僅變壓器的繞組需要滿足增加的負(fù)載。
優(yōu)選地，變壓器用于在第一側(cè)采用正極、負(fù)極交變的直流脈沖，從而在第二繞組側(cè)生成高頻交流電。相同電極上的直流脈沖頻率應(yīng)接近或者等于變壓器第二側(cè)的高頻諧振電路的諧振頻率。這樣會導(dǎo)致最大的諧振電壓并為高頻電暈放電點(diǎn)火創(chuàng)造最佳的條件。
優(yōu)選的，使用的變壓器具有兩個第一繞組，兩個第一繞組通過一共用的中間抽頭在它們的端子中的一個上相互連接，該共用的中間抽頭與直流電壓源兩個電極中的一個恒定連接。兩個第一繞組的另一端子可交替的與直流電壓源的另一電極連接，為此目的，直流電壓源和兩個第一繞組的另一端子中間設(shè)置一高頻轉(zhuǎn)換開關(guān)。開關(guān)為基于半導(dǎo)體例如場效應(yīng)晶體管(MOSFET)的電源開關(guān)。直流電壓源提供的直流電流在兩個第一繞組中的流動方向相反。因此在變壓器的第二繞組側(cè)可產(chǎn)生需要的交變電壓。
還可以采用只有一個第一繞組的變壓器，變壓器的第一繞組的端子與帶有交替變換電極的直流電壓源連接，例如采用H橋電路。
變壓器的第二繞組交替的與兩個點(diǎn)火器中的一個或者另一個連接，這樣可以通過電暈放電復(fù)試交替地形成點(diǎn)火。優(yōu)選地，共用一個變壓器并且由該變壓器提供需要的高頻交流電充電的兩個點(diǎn)火器設(shè)計成使得它們在內(nèi)燃機(jī)內(nèi)的點(diǎn)火時間之間有最長的時間間隔。 時間間隔優(yōu)選的根據(jù)發(fā)動機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)動角度差設(shè)定，因?yàn)檗D(zhuǎn)動角度差與發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速無關(guān)。由于汽車馬達(dá)通常有偶數(shù)個氣缸，任何兩個氣缸或者氣缸內(nèi)的高頻點(diǎn)火器只要具有足夠的曲軸角度差，它們就可以組合構(gòu)成一對，并分配共用一個變壓器。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步說明圖1是現(xiàn)有技術(shù)中兩個高頻點(diǎn)火器每個分別由一個變壓器供電的電路示意圖； 圖2是兩個高頻點(diǎn)火器共用一個變壓器供電的電路示意圖； 圖3是由第一側(cè)只有一個繞組的變壓器通過H橋供電給高頻點(diǎn)火器的電路示意圖。
其中1第一繞組端子2中間抽頭3第一繞組端子4第二繞組端口5第二繞組端口11第一繞組12第一繞組13第二繞組TR1 TR4變壓器HFZ1 HFZ4高頻點(diǎn)火器SrS6變壓器第一側(cè)的高頻開關(guān)S7、S8變壓器第二側(cè)的高頻開關(guān)U1"U3電壓源。
具體實(shí)施方式
圖1的電路圖中顯示了第一高頻點(diǎn)火器HFZl和第二高頻點(diǎn)火器HFZ2。第一高頻點(diǎn)火器HFZl通過端口 4和5與變壓器TRl的第二繞組13連接。變壓器TRl的第一繞組11 和12具有一與電壓源Ul的一個電極恒定連接的公共的中間抽頭2。第一繞組11和12的另一個端子1和3通過高頻開關(guān)Sl和S2交替的接地。
類似的，高頻點(diǎn)火器HFZ2連接第二變壓器TR2，變壓器TR2同樣也有具有共用一中間抽頭2的第一繞組11和12，中間抽頭2與電壓源U2的一個電極恒定連接。第一繞組11 和12的另一個端子通過高頻開關(guān)S3和S4交替的接地。通過高頻開關(guān)Si、S2和S3、S4控制，高頻點(diǎn)火器HFZl和HFZ2彼此獨(dú)立的工作。
圖2與圖1所示的電路原理圖的區(qū)別在于第二繞組的端口 4、5分別與高頻點(diǎn)火器 HFZ3和HFZ4連接，并可通過開關(guān)S7和S8接地。根據(jù)需要工作的點(diǎn)火器，開關(guān)S7和S8進(jìn)行連接。為了啟動高頻點(diǎn)火器HFD，第二繞組13的端口 5通過開關(guān)S7接地。為了啟動高頻點(diǎn)火器HFZ4，第二繞組13的端口 4通過開關(guān)S8接地。如圖1中的例子，變壓器TR3第一側(cè)的兩個第一繞組11和12共用的中間抽頭2與電壓源U3的一個電極恒定連接，這樣第一繞組11和12的另一個端子1和2通過高頻開關(guān)S5和S6可以交替接地。
圖3的電路原理圖以示例的方式解釋了通過變壓器TR4啟動高頻點(diǎn)火器HFZl的方法，只有一個第一繞組11并通過由四個高頻電源開關(guān)Sf S4組成的H橋電路來控制。第一繞組11端的電流方向可交替變化。因此，電源開關(guān)Sl和S4或者S2和S3更精確的成組交替閉合。兩個高頻點(diǎn)火器HFD和HFZ4采用如圖2所示的方式與變壓器TR4的第二繞組 13連接。
高頻開關(guān)S1 S6可采用相同設(shè)計。電壓源U1、U2和U3傳遞同樣幅值的直流電壓。
以上是對本發(fā)明的較佳實(shí)施進(jìn)行了具體說明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可做作出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種在內(nèi)燃機(jī)的兩個燃燒腔內(nèi)產(chǎn)生電暈放電的方法，其特征在于每個燃燒腔內(nèi)伸入作為高頻諧振電路的組成部分的高頻點(diǎn)火器(HFZ3、HFZ4)，并且僅設(shè)置一個帶有第一側(cè)和第二側(cè)的變壓器(TR4)，所述變壓器第一側(cè)至少有一個第一繞組(11、12)，第二側(cè)有一個第二繞組(13)，變壓器(TR3、TR4)的第二繞組(13)與兩個諧振電路連接并通過第二繞組 (13)內(nèi)的高頻交流電給兩個諧振電路供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于變壓器(TR3、TR4)第一側(cè)連接有具有交變正、負(fù)極的直流脈沖，在第二繞組(13)上生成高頻交流電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的方法，其特征在于變壓器(TR3)具有兩個第一繞組 (11、12)，兩個第一繞組通過一共用的中間抽頭(2)在它們的端子中的一個上相互連接，該共用的中間抽頭與直流電壓源(U3)兩個電極中的一個恒定連接，并且其中兩個第一繞組 (11、12)的另一端子可交替的與直流電壓源(U3)的另一電極連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的方法，其特征在于變壓器(TR3、TR4)通過第二繞組 (13)與兩個高頻點(diǎn)火器(Hra3、HFZ4)連接，并且兩個高頻點(diǎn)火器(Hra3、HFZ4)通過流過第二繞組(13)的高頻交流電交替供電。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的方法，其特征在于與變壓器(TR;3)連接的點(diǎn)火器 (HFZ3.HFZ4)相互獨(dú)立地工作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在內(nèi)燃機(jī)的兩個燃燒腔內(nèi)產(chǎn)生電暈放電的方法，每個燃燒腔內(nèi)伸入作為高頻諧振電路的組成部分的高頻點(diǎn)火器HFZ3、HFZ4，并僅設(shè)置一個帶有第一側(cè)和第二側(cè)的變壓器TR4，所述變壓器第一側(cè)至少有一個第一繞組11、12，第二側(cè)有一個第二繞組，變壓器TR3、TR4的第二繞組13與兩個諧振電路連接并通過第二繞組13內(nèi)的高頻交流電給兩個諧振電路供電。
文檔編號F02P23/04GK102536588SQ20111024642
公開日2012年7月4日 申請日期2011年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月4日
發(fā)明者M·穆勒 申請人:博格華納貝魯系統(tǒng)有限公司