[發明專利]一種通過電暈放電在汽車發動機內點燃燃料的方法及系統

有效

• 申請號: 201110258480.8
• 申請日: 2011-09-03
• 公開（公告）號: CN102384004A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: G·布勞切爾
• 申請（專利權）人: 博格華納貝魯系統有限公司
• 主分類號: F02P23/04
• 分類號: F02P23/04
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 譚志強

技術領域

本發明涉及一種在汽車的發動機內通過電暈放電方式點燃燃料的點火系統。此類點火系統通常被稱為電暈或者高頻點火系統。本發明還涉及在汽車的發動機內通過電暈放電方式點燃燃料的方法。所述點火系統和相應的點火方法在歐洲專利EP1515594?A2中可知曉。

背景技術

通過在汽車系統電壓的基礎上采用電壓轉換器，如變壓器，高頻點火系統產生一個高壓，用于電子振蕩電路對連接的點火電極產生高頻激勵。高頻點火系統的電壓轉換器包括一個與汽車的電氣系統連接的輸入端，一個與用于高頻激發點火電極的電子振蕩電路相連接的輸出端。所述振蕩電路的諧振頻率一般為30KHz至33MHz之間。點火電極的電壓值的范圍為50?kV至500?kV之間。

考慮到在傳統的電弧放電點火方式中電極燒蝕導致的損耗，采用電暈放電的燃料點火方式可替代傳統的通過電弧放電方式點火的火花塞，電暈點火可減少電極損耗并改善燃料燃燒。然而，高頻點火系統需要更高的能量，因此汽車電氣系統需承擔較大的負載。

發明內容

本發明要解決的問題是：提供一種在高頻點火系統運行時減少汽車電氣系統負載的方法。

所述問題通過本發明所提出的具有權利要求所述特征的點火系統以及方法所解決。從屬權利要求作為對本發明的進一步改進。

本發明的點火系統包括一個利用汽車電氣系統充電的蓄能器，所述蓄能器與電壓轉換器的輸入端，例如變壓器的初級繞組端，相連接，以均衡電氣系統的負荷。具體就本發明的點火系統而言，與發動機相位一致的電暈放電所需要的以脈沖形式存在的能量，可至少部分來自點火系統的蓄能器。考慮到蓄能器是在多個供給電壓轉換器輸入端的電流脈沖間充電的，供給各個電流脈沖的電能可在更長的時間段內從汽車電氣系統上獲得，這樣使負載更為均勻。作為會引起汽車電氣系統問題的脈沖型負載，例如在極短的時間間隔內消耗大量的電能，通過采用本發明的點火系統其可被減小，并可被替換為更均勻的負載，換句話說即在較長的時間內消耗較小的電流。

本發明點火系統中的蓄能器優選為電容器。電容器可在短時間內釋放其儲存的電能進而適宜產生電流脈沖，而這些電流脈沖正是為生成電暈放電而需要在電壓轉換器的輸入端輸入的。

在本發明所提出的在汽車發動機內通過電暈放電點燃燃料的方法中，一個與汽車電氣系統連接的電壓轉換器用于激發與點火電極連接的電子振蕩電路。所述電壓轉換器的能源來自于由車輛電氣系統充電的蓄能器。為了充分利用本發明的優點，所述電壓轉換器不必全由所述蓄能器來供能。考慮到各個脈沖的電流強度不是太大，脈沖負載本身不會成為電力系統的問題。優選的，不管怎樣，所述電壓轉換器用于電暈放電的電能大部分來自蓄能器。

為了在電氣系統上獲得更為平均的負載，優選地，蓄能器在兩個連續的電暈放電之間以及在電暈放電過程中通過電氣系統獲取能量。

本發明點火系統還包括一個限流器，以在蓄能器充電時對最大電流強度進行限制。通過這樣的方式，帶有充電式蓄能器的電氣系統的負載可得到進一步的均衡。簡單來說，所述限流器為歐姆電阻器。

根據本發明的一個改進，所述系統還包括一個對蓄能器充電進行控制的控制單元。例如，蓄能器通過脈寬調制的方法充電。在多個連續的周期T內，在每個周期內控制單元在時間間隔t內使得蓄能器與汽車電氣系統導通，這樣，充電電流脈沖的時長為t。當蓄能器以脈沖寬度調制方式進行充電時，給蓄能器充電的電流脈沖時長t，或者時間周期T應該足夠短到，在發動機的一個工作循環內，為蓄能器充電的電流脈沖個數至少為10個，優選為20個，特別地，為50個。優選的，脈寬調制的頻率至少為1KHz。

優選的，在發動機的工作循環內蓄能器充電的電流脈沖的時長逐步增加直到放電再次發生。當一個蓄能器，特別是當一個電容充電時，隨著負載的增加充電電流的強度減小。當由脈寬調制來進行充電時，通過隨充電的進行增加充電電流脈沖的脈沖時長，電氣系統的負載可以在發動機的工作循環內分布的更為均勻。優選的，當電能被消耗以生成了一次電暈放電后，開/關比例t/T為最低，并逐步增加直到積累的電能被用于生成下一次電暈放電。優選地，所述控制單元可以檢測蓄能器的充電狀態并根據蓄能器的充電狀態控制其充電電流。

作為對本發明的進一步改進，根據發動機的轉速來控制通過電氣系統充電的蓄能器的充電電流的強度和曲線，例如，所述控制單元通過脈寬調制的方法指定充電的占空因數t/T和/或周期T。由于電暈放電的時間間隔取決于發動機的轉速，蓄能器充電時間的合理利用可以以同樣的方式取得，因此與充電相關的電氣系統的負載可以在盡可能長的時間段內分布。