[實用新型]一種微波等離子體汽車發(fā)動機點火器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120020040.4
• 申請日: 2011-01-21
• 公開（公告）號: CN202001172U
• 公開（公告）日: 2011-10-05
• 發(fā)明（設計）人: 樊勇;程鈺間;鄭偉
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學
• 主分類號: F02P23/00
• 分類號: F02P23/00;H05H1/46
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 葛啟函

技術(shù)領域

本實用新型屬于微波應用技術(shù)領域，涉及汽車發(fā)動機點火裝置。

背景技術(shù)

進入21世紀，汽車污染日益成為全球性問題。隨著汽車數(shù)量越來越多，使用范圍越來越廣，其對世界環(huán)境的負面效應也越來越大，尤其體現(xiàn)在危害城市環(huán)境，引發(fā)呼吸系統(tǒng)疾病，造成地表空氣臭氧含量過高，加重城市熱島效應，使城市環(huán)境轉(zhuǎn)向惡化等方面。目前，我國主要大城市70％的空氣污染都來源于汽車尾氣排放。隨著機動車的增加，尾氣污染有愈演愈烈之勢，由局部性轉(zhuǎn)變成連續(xù)性和累積性，而城市市民則成為汽車尾氣污染的直接受害者。因此，作為世界上最大的汽車生產(chǎn)和消費國，中國的汽車工業(yè)必須走出一條環(huán)保節(jié)能的汽車之路。“十二五”規(guī)劃提出積極開發(fā)低碳技術(shù)，加強科技儲備。在交通結(jié)構(gòu)方面，優(yōu)先考慮在短期內(nèi)放慢排放量增長速度，同時開發(fā)替代的新技術(shù)和交通方式。

目前，汽車發(fā)動機點火系統(tǒng)通常由蓄電池、發(fā)電機、分電器、點火線圈和火花塞等組成。在汽油機中，氣缸內(nèi)的可燃混合氣是靠電火花點燃的，為此在汽油機的氣缸蓋上裝有火花塞，火花塞頭部伸入燃燒室內(nèi)。點火系統(tǒng)將電源的低電壓變成高電壓，再按照發(fā)動機點火順序輪流送至各氣缸，點燃壓縮混合氣；并能適應發(fā)動機工況和使用條件的變化，自動調(diào)節(jié)點火時刻，實現(xiàn)可靠而準確的點火；還能在更換燃油或安裝分電器時進行人工校準點火時刻。然而，隨著世界能源的不斷消耗，油價的不斷上升，提高點火系統(tǒng)的燃燒效率就成為緩解能源緊缺壓力的一種行之有效的辦法。

最近的研究表明，微波等離子體點火可使燃燒更迅速、更充分，燃燒效率大大提高。同時，針對當前一些改進汽油機燃油經(jīng)濟性的重要手段，諸如汽油機稀薄燃燒技術(shù)，微波等離子體點火具有明顯的優(yōu)勢。微波等離子體點火系統(tǒng)中最為關鍵的技術(shù)即為等離子體激發(fā)器。?其不僅需要滿足微波等離子體點火系統(tǒng)的指標要求，也需要具有與現(xiàn)有火花塞一致的外形，以便于直接替代現(xiàn)有的火花塞點火器。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型提供一種微波等離子體汽車發(fā)動機點火器，該點火器采用中心頻率為2.45GHz的微波作為激勵源，整個點火器設計成現(xiàn)有火花塞外形，與常規(guī)汽車發(fā)動機氣缸相匹配，具有效率高，成本低，容易大批量生產(chǎn)等特點。

本實用新型設計了七種不同形式的可使用于微波等離子體汽車點火系統(tǒng)的等離子體激發(fā)器，其外部輪廓均與現(xiàn)有火花塞相同，可在不改變發(fā)動機氣缸結(jié)構(gòu)的基礎上直接替代現(xiàn)有火花塞點火系統(tǒng)。七種等離子體激發(fā)器均包含外導體和內(nèi)導體，外導體與內(nèi)導體之間的相應區(qū)域填充陶瓷材料，實現(xiàn)燃燒室與能量輸入電路之間的有效隔離。這些等離子激發(fā)器的工作原理一致，都是利用四分之一同軸諧振腔的末端電壓幅度最大這一基本電磁學原理，可在激發(fā)器末端實現(xiàn)極高的電場強度，內(nèi)導體的末端形成尖端結(jié)構(gòu)可進一步增強電場強度(在10個標準大氣壓下，輸入功率為500W時，尖端的平均電場強度可大于2.25*10⁷V/m)，從而擊穿激發(fā)器末端周圍的油氣混合物并產(chǎn)生等離子體，實現(xiàn)點火。隨后，通過等離子體的電子在燃燒室內(nèi)的快速運動，從而極快地實現(xiàn)整個燃燒室的體燃燒和對油氣混合物的充分燃燒。磁控管等高能微波器件輸出的微波能量通過波導和同軸電纜饋入等離子體激發(fā)器，這要求等離子體激發(fā)器的輸入端同軸結(jié)構(gòu)的內(nèi)外徑尺寸與標準N型連接器的輸出端結(jié)構(gòu)尺寸一致，便于一體化集成加工。七種結(jié)構(gòu)分別選用了不同的能量耦合方式將微波能量輸入四分之一同軸諧振腔，此時需要不同的過渡匹配結(jié)構(gòu)以實現(xiàn)N型連接器與四分之一同軸諧振腔之間的良好阻抗匹配，具有不同內(nèi)外徑的多級同軸線可以方便地實現(xiàn)阻抗變換。