點燃可燃的混合物的制作方法
【專利說明】點燃可燃的混合物
[0001]本申請是申請日為2009年7月23日、申請?zhí)枮?00980135371.8、發(fā)明名稱為“點燃可燃的混合物”的中國專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本披露涉及使用電暈放電來點燃燃料空氣混合物，如內(nèi)燃發(fā)動機中的燃料空氣混合物。
【背景技術(shù)】
[0003]許多內(nèi)燃發(fā)動機(“ICE”)包括一個燃燒室以及一個火花式點火系統(tǒng)，該火花式點火系統(tǒng)具有置于該燃燒室中并且彼此離開一個相對短的空隙的兩個電極。橫跨這些電極施加一個高壓DC電勢以便在這些電極之間的氣體中引起介電擊穿。該介電擊穿導(dǎo)致一種電弧放電，該電弧放電可以使燃燒室中在這些電極附近的燃料空氣混合物開始燃燒。在某些情況下，點燃的燃料空氣混合物可以形成火焰中心，該火焰中心可以發(fā)展成火焰前鋒。這個火焰前鋒于是可以從這些電極的附近地區(qū)傳播并且移動橫貫該燃燒室。
[0004]用來在這些電極之間產(chǎn)生電弧放電的電勢的量值可以取決于幾個因素。例如，被要求用來產(chǎn)生電弧放電的最小電壓勢可以基于這些電極的間隔和/或ICE的運行情況來改變。作為另一個實例，這些電極的最大電壓勢可以由火花式點火系統(tǒng)中的絕緣材料的介電強度來限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]總而言之，一方面，一種對燃燒室中的電暈放電進行控制而不引起電弧閃擊的方法包括:測量與一個電極處于電連通的電路的基線阻抗、測量該電路的一個實際阻抗、至少部分地基于該基線阻抗確定一個阻抗設(shè)定點、將該實際阻抗與該阻抗設(shè)定點進行比較、并且至少部分地基于該實際阻抗與該阻抗設(shè)定點之間的比較對該實際阻抗進行調(diào)節(jié)。將該電極安排為對燃燒室傳送電暈放電。
[0006]實現(xiàn)方式可以包括下列中的一個或多個:
在一些實現(xiàn)方式中，該方法進一步包括確定一個額外阻抗，并且確定一個阻抗設(shè)定點包括將該額外阻抗加到該基線阻抗上。
[0007]在某些實現(xiàn)方式中，額外阻抗值是至少部分地基于燃燒室中的最佳電暈尺寸的。
[0008]在一些實現(xiàn)方式中，額外阻抗值包括訪問一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并將與該運行狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的存儲的額外阻抗值返回。該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)將一種運行狀態(tài)與一個存儲的額外阻抗值相關(guān)聯(lián)，該存儲的額外阻抗值與在燃燒室中在該運行狀態(tài)下沒有產(chǎn)生等離子體和電弧閃擊的一個最大電暈尺寸相關(guān)。該運行狀態(tài)可以是以下中的一個或多個:燃燒室的尺寸以及燃燒室中的一個活塞位置。
[0009]在某些實現(xiàn)方式中，該方法進一步包括:檢測燃燒室中的電弧閃擊、測量一個當(dāng)前的運行狀態(tài)、確定一個當(dāng)前的額外阻抗值、從該當(dāng)前的額外阻抗值中減去一個第一誤差容限以提供一個初始的額外阻抗值、并且將該當(dāng)前的運行狀態(tài)與在該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的初始的額外阻抗值相關(guān)聯(lián)。
[0010]在一些實現(xiàn)方式中，該方法進一步包括在一個初始階段中以不同運行狀態(tài)來運行燃燒室。
[0011]在某些實現(xiàn)方式中，確定一個當(dāng)前的額外阻抗值進一步包括:測量將動力提供給電極的電路的一個當(dāng)前的實際阻抗、測量將動力提供給電極的電路在一個輸入端處的一個當(dāng)前的基線阻抗、并且從該當(dāng)前的實際阻抗中減去該當(dāng)前的基線阻抗以計算出該當(dāng)前的額外阻抗值。
[0012]在一些實現(xiàn)方式中，該方法進一步包括執(zhí)行一個周期性抖動過程。該周期性抖動過程包括:增加與該運行狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的返回的阻抗值以便產(chǎn)生一個修改的額外阻抗、將修改的額外阻抗值加到該基線阻抗上以便計算出該設(shè)定點阻抗、確定燃燒室中是否發(fā)生電弧閃擊。如果沒有發(fā)生電弧閃擊，則測量一種當(dāng)前的運行狀態(tài)、確定一個當(dāng)前的額外阻抗值、并且將該當(dāng)前的運行狀態(tài)與一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的該當(dāng)前的額外阻抗值相關(guān)聯(lián)。如果發(fā)生電弧閃擊，則從修改的額外阻抗值中減去第二誤差容限以便產(chǎn)生一個新修改的額外阻抗值、并且將該運行狀態(tài)與在該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的新修改的額外阻抗值相關(guān)聯(lián)。
[0013]在某些實現(xiàn)方式中，調(diào)節(jié)該電路的實際阻抗包括:如果該基線阻抗是在該電極上和/或置于該電極與該燃燒室之間的一個饋通絕緣體的一部分上表明沉積物積聚的一個數(shù)值以上，則將該實際阻抗加到該阻抗設(shè)定點之上以便在燃燒室中產(chǎn)生電弧放電。
[0014]在一些實現(xiàn)方式中，該方法進一步包括:如果在該電路已經(jīng)以增加的實際阻抗運行了一個閾值時間段之后該基線阻抗沒有返回到表明沉積物積聚的數(shù)值以下，則發(fā)送一個敬生目口。
[0015]在某些實現(xiàn)方式中，該基線阻抗和該實際阻抗是在電路的一個輸入端處測量的。
[0016]總而言之，在另一方面，一個控制系統(tǒng)控制著燃燒室中的電暈放電而不引起電弧閃擊。該控制系統(tǒng)包括:被安排用來對燃燒室傳送電暈放電的一個電極、與該電極處于電連通的一個電路、以及一個系統(tǒng)控制器。該系統(tǒng)控制器被配置為:測量該電路的一個基線阻抗、至少部分地基于該基線阻抗確定一個阻抗設(shè)定點、測量該電路的一個實際阻抗、將該實際阻抗與該阻抗設(shè)定點進行比較，并且該系統(tǒng)控制器被配置為至少部分地基于該實際阻抗與該阻抗設(shè)定點之間的比較來調(diào)節(jié)該實際阻抗以便控制電暈放電。
[0017]在一些實現(xiàn)方式中，該系統(tǒng)控制器被進一步配置為確定一個額外阻抗并且將該額外阻抗加到該基線阻抗上以便確定該阻抗設(shè)定點。該系統(tǒng)控制器可以被配置為至少部分地基于燃燒室中的最佳電暈尺寸來確定該額外阻抗值。
[0018]在某些實現(xiàn)方式中，該系統(tǒng)控制器被配置為訪問一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)將一種運行狀態(tài)與一個存儲的額外阻抗值相關(guān)聯(lián)并且返回與該運行狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的存儲的額外阻抗值。該存儲的額外阻抗值與在燃燒室中在該運行狀態(tài)下沒有產(chǎn)生等離子體和電弧閃擊的一個最大電暈尺寸相關(guān)。該運行狀態(tài)可以是燃燒室的尺寸和/或燃燒室中的活塞位置。
[0019]在一些實現(xiàn)方式中，該系統(tǒng)控制器被進一步配置為:檢測該燃燒室中的電弧閃擊、測量一個當(dāng)前的運行狀態(tài)、確定一個當(dāng)前的額外阻抗值、從該當(dāng)前的額外阻抗值中減去一個第一誤差容限以便提供一個初始的額外阻抗值、并且將該當(dāng)前的運行狀態(tài)與在該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的初始的額外阻抗值相關(guān)聯(lián)。該系統(tǒng)控制器可以被進一步配置為在一個初始階段中以不同運行狀態(tài)來運行該燃燒室。
[0020]在某些實現(xiàn)方式中，該系統(tǒng)控制器的用來確定額外阻抗值的這種配置進一步包括配置該系統(tǒng)控制器以便:測量將動力提供給電極的電路的一個當(dāng)前的實際阻抗、測量將動力提供給電極的電路在一個輸入端處的當(dāng)前的基線阻抗、并且從該當(dāng)前的實際阻抗中減去該當(dāng)前的基線阻抗以便計算出該當(dāng)前的額外阻抗值。
[0021]在一些實現(xiàn)方式中，該系統(tǒng)控制器進一步被配置為執(zhí)行一個周期性抖動過程。該系統(tǒng)控制器的用來執(zhí)行該抖動過程的配置包括配置該系統(tǒng)控制器以便:增加與該運行狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的返回的阻抗值以便產(chǎn)生一個修改的額外阻抗、將該修改的額外阻抗值加到該基線阻抗上以便計算出該設(shè)定點阻抗、并且確定燃燒室中是否發(fā)生電弧閃擊。如果沒有發(fā)生電弧閃擊，則該系統(tǒng)控制器被配置為:測量一個當(dāng)前的運行狀態(tài)、確定一個當(dāng)前的額外阻抗值、并且將該當(dāng)前的運行狀態(tài)與一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的當(dāng)前的額外阻抗值相關(guān)聯(lián)。如果發(fā)生電弧閃擊，則該系統(tǒng)控制器被配置為:從該修改的額外阻抗值中減去一個第二誤差容限以便產(chǎn)生一個新修改的額外阻抗值、并且將該運行狀態(tài)與在該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的新修改的額外阻抗值相關(guān)聯(lián)。
[0022]在某些實現(xiàn)方式中，該系統(tǒng)控制器被配置為:該系統(tǒng)控制器被配置為如果該基線阻抗是在該電極和/或置于該電極與該燃燒室之間的一個饋通絕緣體上的表明沉積物積聚的一個數(shù)值以上，則將該實際阻抗增加為在該阻抗設(shè)定點之上以便在燃燒室中產(chǎn)生電弧放電。
[0023]在一些實現(xiàn)方式中，該系統(tǒng)控制器被進一步配置為如果在該電路已經(jīng)以增加的實際阻抗運行一個閾值時間段之后該基線阻抗沒有返回到表明沉積物積聚的數(shù)值以下，則發(fā)送一個警告。
[0024]在某些實現(xiàn)方式中，該基線阻抗和該實際阻抗是在該電路的一個輸入端處測量的。
[0025]總而言之，在另一方面，一種控制放電能量以便減少電暈放電點火系統(tǒng)上的沉積物的方法包括:測量與一個電極處于電連通的一個電路的基線阻抗、測量該電路的一個實際阻抗、至少部分地基于該基線阻抗確定一個阻抗設(shè)定點、將該實際阻抗與該阻抗設(shè)定點進行比較，并且如果該基線阻抗是在該電級和/或在置于該電極與該燃燒室之間的一個饋通絕緣體的一部分上表明沉積物積聚的一個數(shù)值以上，則將該實際阻抗增加為在該阻抗設(shè)定點之上以便在燃燒室中產(chǎn)生電弧放電。該電極被安排為對燃燒室傳送電暈放電。
[0026]在一些實現(xiàn)方式中，該方法進一步包括:如果在該電路已經(jīng)以增加的實際阻抗運行了一個閾值時間段之后該基線阻抗沒有返回到表明沉積物積聚的該數(shù)值以下，則對一個主發(fā)動機控制器發(fā)送一個警告。
[0027]在某些實現(xiàn)方式中，增加該實際阻抗包括:將該實際阻抗增加為在該阻抗設(shè)定點之上持續(xù)一個固定的時間段。
[0028]總而言之，在另一方面，駐留于一種計算機可讀媒介上用于控制燃燒室中的電暈放電而不引起電弧閃擊的一個計算機程序產(chǎn)品包括多個指令，這些指令用于:引起計算機測量該電路的一個基線阻抗、測量該電路的一個實際阻抗、至少部分地基于該基線阻抗確定一個阻抗設(shè)定點、將該實際阻抗與該阻抗設(shè)定點進行比較、并且至少部分地基于該實際阻抗與該阻抗設(shè)定點之間的比較來調(diào)節(jié)該實際阻抗。
[0029]其他方面、特征、以及優(yōu)點將從說明書和附圖、以及從權(quán)利要求中變得清楚。
【附圖說明】
[0030]圖1是一種電暈放電點火系統(tǒng)的示意圖，其中電極被直接連接到燃燒室上。
[0031]圖2是一種電暈放電點火系統(tǒng)的示意圖，其中電極是用電容連接到燃燒室上。
[0032]圖3是圖1的位于一臺往復(fù)式內(nèi)燃燒發(fā)動機中的電暈放電燃燒系統(tǒng)的這些部件的示意圖。
[0033]圖4是分布在圖3中的往復(fù)式內(nèi)燃發(fā)動機的一個活塞的頭部上的多個場增強器的一個簡圖。
[0034]圖5是圖1的電暈放電點火系統(tǒng)的高壓電路的A點處的假定的、理想化輸入特征的一個圖不。
[0035]圖6是圖1的電暈放電點火系統(tǒng)的高壓電路的B點處的假定的、理想化的輸出特征的一個圖示。
[0036]圖7A是圖3的這些控制電子器件以及初級線圈單元的一個框圖，其中一個阻抗測量電路被連接到圖1或圖2的A點上。
[0037]圖7B是圖3的這些控制電子器件以及初級線圈單元的一個框圖，其中一個阻抗測量電路被連接到圖1或圖2的B點上。
[0038]圖8是在基線處以及在使用了一種電暈放電點火系統(tǒng)的電暈產(chǎn)生過程中阻抗的測量值的一個圖示。
[0039]圖9是展示了涉及一種電暈放電點火系統(tǒng)的系統(tǒng)控制器的數(shù)據(jù)流的一個簡圖。
[0040]圖10是計算電暈放電點火系統(tǒng)的設(shè)定點阻抗的一種方法的流程圖。
[0041]圖11是對一種將電暈放電點火系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行初始批量載入的方法的流程圖。
[0042]圖12是一種使得電暈放電點火系統(tǒng)通過周期性地執(zhí)行一個抖動過程而逐漸更新額外阻抗值的方法的流程圖。
[0043]圖13是一種對包括電暈放電點火系統(tǒng)的發(fā)動機的燃燒室中的燃燒進行控制的方法的流程圖。
[0044]圖14A至圖14D各自描繪了包括一種電暈放電點火系統(tǒng)并且在一個給定的燃料-空氣比下運行的一臺發(fā)動機的一個RF變壓器的輸入電壓、頻率、以及汽缸壓力。
[0045]圖15是連接到一種電暈放電點火系統(tǒng)的多個點火器上的一個主發(fā)動機控制器的示意圖。
【具體實施方式】