[發明專利]用于內燃機的微波燃燒系統

無效

• 申請號: 200680041650.4
• 申請日: 2006-09-11
• 公開（公告）號: CN101305183A
• 公開（公告）日: 2008-11-12
• 發明（設計）人: D·庫馬爾;D·塔施;R·皮拉梅杜;S·庫馬爾;D·布羅斯基;M·格雷格森
• 申請（專利權）人: BTU國際公司
• 主分類號: F02P3/01
• 分類號: F02P3/01
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 王瓊

相關申請的交叉引用

本申請依照U.S.C.§119(e)要求2005年9月9日提交的編號為60/715,747的美國臨時申請的權益，其公開包含在此作為參考。

有關國家資助的研究或開發的聲明

不適用

技術領域

在內燃機中，發動機的效率和污染特性都高度地取決于氣缸內燃料空氣混合物的高效燃燒。低效燃燒由于不完全的燃料使用而導致功率(即效率)的損失和更大的污染。

背景技術

在傳統的氣體發動機中，燃料空氣混合物被火花塞點燃，其中火花塞在高壓(即，10-30kV)沿著火花塞的火花塞間隙施加時向混合物提供火花。高壓的應用被定時為當氣缸容積(并因此燃料空氣混合物)接近盡可能低的容積，即，接近上死點(TDC)時或就在TDC之前或是之后時。在該特性位置，燃料空氣混合物被盡可能地壓縮并且來自火花塞間隙的火花可以點燃傳播通過氣缸容積的火焰。眾所周知，多缸發動機通過對每個氣缸內的燃料空氣混合物的燃燒適當地正時來操作。

在傳統的柴油機中，燃料空氣混合物通過混合物在氣缸內的壓縮達到閃點而被點燃。可以利用電熱塞或其它設備來輔助燃燒，至少在發動機足夠熱可以使得燃料可以單獨在壓縮沖程的末端或是末端附近點燃之前。

已經提出了利用RF或微波能量來增強燃燒。(參見例如授予Ward的編號為3,934,566的美國專利)。在Ward的建議中，可以在傳統地實現燃料空氣混合物的點火即通過在火花塞間隙上施加高壓或通過將燃料空氣混合物壓縮至其燃點時，連續波(CW)的RF或微波能量被供給通過火花塞或電熱塞。這種系統是非常復雜地，因為它需要微波系統和到火花塞的傳統高壓輸送系統。

因此，對于可以增強內燃機內燃料空氣混合物的燃燒的系統存在進一步的需要。

發明內容

依照本發明，公開了一種可以利用微波能量的脈沖點燃氣缸內的燃料混合物的微波燃燒系統。在一些實施例中，一個或多個脈沖的微波能量被供給到插入氣缸中的塞子。在一些實施例中，除了提供點火的那些脈沖之外，還向塞子供給預處理脈沖和/或后處理脈沖。

依照本發明的一些實施例的微波燃燒系統包括微波源；聯接在高壓電源和微波源之間的高壓脈沖發生器，該高壓脈沖發生器響應觸發信號向微波源提供高壓脈沖；和塞子，該塞子被聯接以在高壓脈沖被供給微波源時從微波源接收微波能量。觸發信號可以由聯接到火花塞線上的脈沖發生器提供。觸發信號可以提供在火花塞線上提供的高壓瞬時火花信號的下邊沿上。在另一個實施例中，觸發信號可以由發動機控制模塊提供。

微波燃燒系統可以包括聯接在微波源和塞子之間的循環器。微波燃燒系統還可以包括雙定向耦合器以幫助監測耦合在微波源和塞子之間的正向和反向傳播的微波能量。微波燃燒系統還可以包括聯接在微波源和塞子之間的調諧器。

微波能量可以通過波導耦合在微波源和塞子之間。微波燃燒系統還包括波導到同軸的轉接器以將微波能量耦合到聯接到塞子上的同軸電纜。同軸電纜或同軸波導可以把微波源連接到塞子上。微波源也可以直接連接到塞子上并且是塞子的一部分。

塞子可以包括微波饋源和接地線。接地線可以由金屬墊圈構成。金屬墊圈可以包括一系列圍繞中心孔的孔。金屬墊圈的中心孔可以在微波饋源附近具有非圓形狀的開口。接地線可以由絲網構成。接地線可以是圍繞微波饋源布置的一或多個尖端。

一種用于依照本發明的一些實施例點燃燃料混合物的方法包括接收與用于氣缸內燃燒的時間相關的觸發信號；并且響應觸發信號向聯接到氣缸上的塞子的微波饋源提供至少一個脈沖的微波能量。接收觸發信號可以包括將來自火花塞線的信號接收進入脈沖發生器；并且響應來自火花塞線的信號而生成觸發信號。接收觸發信號可以包括從發動機控制模塊接收信號。提供至少一個脈沖的微波能量可以包括響應觸發信號生成高壓脈沖的脈沖串；接收微波源中的高壓脈沖的脈沖串以生成微波能量的脈沖串；并且將微波能量的脈沖串耦合到微波饋源。脈沖串可以包括一個脈沖。脈沖串可以包括后接長持續時間的脈沖的一個或多個短持續時間的脈沖。脈沖串可以包括后接或先高微波功率脈沖的一個或多個低微波功率的脈沖。

附圖說明

通過下面的詳細說明并連同附圖可以更完全地理解本發明，其中：

圖1A顯示了依照本發明的一些實施例的微波燃燒系統；

圖1B顯示了在依照本發明的一些實施例的多缸發動機內的微波燃燒系統；

圖2顯示了本發明的一些實施例可以利用的塞子；

圖3A至3C顯示了本發明的一些實施例可以利用的塞子尖端設計；