[發(fā)明專利]一種具有雙進氣口結(jié)構(gòu)的等離子體點火器工作方法

在審

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• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109253017A
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 大連民族大學(xué)
• 主分類號: F02P23/04
• 分類號: F02P23/04;H05H1/24;H05H1/48
• 代理公司: 大連智高專利事務(wù)所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 畢進

本發(fā)明公開了一種具有雙進氣口結(jié)構(gòu)的等離子體點火器工作方法，具體包括：電源首先以低電壓為環(huán)狀陽極供電，此時中心電極不通電；在低電壓下，環(huán)狀陽極與絕緣定位套、絕緣定位套與接地電極之間發(fā)生介質(zhì)阻擋放電，位于電離空間a的空氣或燃料在外加電場作用下發(fā)生電離，生成自由電子及帶有正電荷陽離子組成的非平衡等離子體；電源以更高的電壓為中心陽極供電；在高電壓作用下接地電極與中心陽極之間發(fā)生電弧放電；進氣口b噴入的空氣或燃料以及下陽極內(nèi)噴出的空氣也將對陽極起到冷卻作用，能夠起到延長電極使用壽命的作用；而且，由于采用了漸擴接地電極出口結(jié)構(gòu)，有利于電弧放電產(chǎn)生及火焰加。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種等離子體點火器工作方法，具體說是一種具有雙進氣口結(jié)構(gòu)的等離子體點火器工作方法。

背景技術(shù)

天然氣作為一種清潔能源已經(jīng)廣泛被用作發(fā)動機燃料。在車用動力領(lǐng)域，以CNG為燃料的乘用車及載重車輛日益增多；在船舶動力領(lǐng)域，CNG及LNG動力船舶已成為“中國制造2025”規(guī)劃中的重點研究方向。與汽油相比，作為氣體燃料的天然氣需要更大的點火能量，這導(dǎo)致在實際使用中即使小缸徑的車用天然氣發(fā)動機也難以使用單火花塞點燃天然氣，因此不得不采用汽油引燃的方式使發(fā)動機正常工作。這導(dǎo)致了系統(tǒng)復(fù)雜、成本升高、可靠性下降等一系列問題。因此，有必要采取新型點火技術(shù)、采用相對簡單的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)天然氣的高效點火及燃燒，使天然氣發(fā)動機能夠在單一燃料模式下穩(wěn)定、可靠的工作。

傳統(tǒng)的發(fā)動機用火花塞結(jié)構(gòu)如圖1所示，結(jié)構(gòu)上一般由一個中心電極及與其距離較近的一個或數(shù)個側(cè)電極組成。工作時，點火線圈為中心電極供電，電壓高達1.5-2萬伏。在中央電極及側(cè)電極間的高壓差下，氣體被擊穿，在中心電極及側(cè)電極之間的狹小空間內(nèi)形成高溫放電通道，點火及燃燒開始。

現(xiàn)有技術(shù)的缺點為：(1)現(xiàn)有火花塞往往伴隨很高的溫升，易導(dǎo)致點火能量利用率低并影響電極壽命；(2)點火范圍僅位于中心電極及側(cè)電極之間的狹小空間，應(yīng)用于大缸徑發(fā)動機或不易點燃的燃料(如天然氣)時，由于點火能量過小易導(dǎo)致點火可靠性變差。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有熱平衡等離子體點火器技術(shù)方案在大空間燃燒室發(fā)動機上應(yīng)用、以及天然氣發(fā)動機上應(yīng)用時點火能量小、點火可靠性差、點火能量利用率低等問題，本申請?zhí)峁┮环N具有雙進氣口結(jié)構(gòu)的等離子體點火器工作方法。

為實現(xiàn)上述目的，本申請的技術(shù)方案為：一種具有雙進氣口結(jié)構(gòu)的等離子體點火器工作方法，具體包括：

A、中心陽極及環(huán)狀陽極由電源分別供電；

B、工作時，由進氣口a通入一定量的空氣或燃料；

C、電源首先以低電壓為環(huán)狀陽極供電，此時中心電極不通電；在低電壓下，環(huán)狀陽極與絕緣定位套、接地電極之間發(fā)生介質(zhì)阻擋放電，位于電離空間a的空氣或燃料在外加電場作用下發(fā)生電離，生成自由電子及帶有正電荷陽離子組成的非平衡等離子體；

D、由于進氣口a持續(xù)通入空氣或燃料，具有較高反應(yīng)活性的非平衡等離子體流經(jīng)收縮加速段進入電離空間b，此時進氣口a關(guān)閉，環(huán)狀陽極斷電；

E、進氣口b通入燃料或空氣；由于進氣口a及進氣口b與接地電極切向布置、且向下傾斜，因此通入的空氣及燃料在電離空間a內(nèi)形成向下的旋流；在已生成的非平衡等離子體中的高能電子作用下，呈電中性的燃料分子變?yōu)閹д姷闹仉x子和帶負電的自由電子，從而轉(zhuǎn)變?yōu)榉瞧胶獾入x子體；

F、電源以更高的電壓為中心陽極供電；在高電壓作用下接地電極與中心陽極之間發(fā)生電弧放電；在中心陽極通電的同時，中心陽極中的空氣通道通入空氣，此部分空氣不參與電離反應(yīng)；

G、火焰將以大體積火焰炬的形式加速從噴口沖出，進入發(fā)動機燃燒室，引燃位于燃燒室內(nèi)的可燃的空氣、燃料混合氣；