[發明專利]具有多陽極結構的雙放電模式等離子體點火器的點火方法

在審

• 申請號: 201811257475.3
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109253018A
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發明（設計）人: 宋鵬
• 申請（專利權）人: 大連民族大學
• 主分類號: F02P23/04
• 分類號: F02P23/04;H05H1/24;H05H1/48
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 畢進

具有多陽極結構的雙放電模式等離子體點火器的點火方法,屬于動力領域，為解決現有火花塞/點火器能在大空間燃燒室發動機上應用的問題，長陽極與接地電極之間由陽極絕緣定位套隔離而發生介質阻擋放電，接地電極與長陽極之間發生電弧放電，絕緣定位套的定位環開出短陽極環孔、長陽極開孔，并由短陽極環孔以下用絕緣材料形成向下封閉的容置短陽極的短環槽，長陽極與短環槽間具有中空，且第一徑值維持段的徑值較小徑值維持段略大以使得接地電極與的內壁與短環槽的外壁間具有中空，該中空與長陽極與短環槽間的中空作為第一電離空間，效果是采用介質阻擋放電?電弧放電組合放電的模式，能夠將非平衡等離子體的稀燃極限寬、反應活性大。

技術領域

本發明屬于動力領域，涉及一種具有多陽極結構的雙放電模式等離子體點火器的點火方法。

背景技術

天然氣作為一種清潔能源已經廣泛被用作發動機燃料。在車用動力領域，以CNG為燃料的乘用車及載重車輛日益增多；在船舶動力領域，CNG及LNG動力船舶已成為“中國制造2025”規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，這導致在實際使用中即使小缸徑的車用天然氣發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動機正常工作。這導致了系統復雜、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、采用相對簡單的結構，實現天然氣的高效點火及燃燒，使天然氣發動機能夠在單一燃料模式下穩定、可靠的工作。

現有的發動機用火花塞結構如圖1所示，采用熱平衡等離子體放電原理，結構上一般由一個中心電極及與其距離較近的一個或數個側電極組成。工作時，點火線圈為中心電極供電，電壓高達1.5-2萬伏。在中央電極及側電極間的高電壓作用下，氣體被擊穿，在中心電極及側電極之間的狹小空間內形成高溫放電通道，點火及燃燒開始。

現有火花塞放電時往往會伴隨很高的溫升，易導致點火能量利用率低并影響電極壽命；點火范圍僅位于中心電極及側電極之間的狹小空間，應用于大缸徑發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致點火可靠性變差。

發明內容

為解決現有火花塞/點火器能在大空間燃燒室發動機上應用的問題，并進一步解決天然氣發動機上應用時點火能量小、點火可靠性差、點火能量利用率低等問題，本發明提出如下技術方案：一種具有多陽極結構的雙放電模式等離子體點火器的點火方法，短陽極與長陽極由電源分別單獨供電，點火啟動，電源以較低電壓供電使得短陽極與接地電極之間由隔離而發生介質阻擋放電，且，長陽極與接地電極之間由陽極絕緣定位套隔離而發生介質阻擋放電，于第一電離空間生成非平衡等離子體，介質阻擋放電對氣體產生流場擾動及加熱，已被電離的氣體向下運動至第二電離空間，電源電壓升高并僅對長陽極供電，使得接地電極與長陽極之間發生電弧放電，位于第二電離空間內的混合氣迅速發生點火及燃燒反應；所述第一電離空間、第二電離空間的形成方法：絕緣定位套的定位環開出短陽極環孔、長陽極開孔，并由短陽極環孔以下用絕緣材料形成向下封閉的容置短陽極的短環槽，將短陽極限位于短環槽內，短環槽延及所述下部的第一徑值維持段內，長陽極由長陽極開孔貫穿而出并延及至出口段，短環槽環繞長陽極，長陽極與短環槽間具有中空，且第一徑值維持段的徑值較小徑值維持段略大以使得接地電極與的內壁與短環槽的外壁間具有中空，該中空與長陽極與短環槽間的中空作為第一電離空間，在下部的第二徑值維持段、第二徑值漸小段，長陽極與接地電極內壁間的中空形成第二電離空間。

有益效果：本發明采用介質阻擋放電-電弧放電組合放電的模式，能夠將非平衡等離子體的稀燃極限寬、反應活性大，以及熱平衡等離子體的工作氣壓高等優勢結合起來，達到在寬廣的燃空比范圍內實現高能、穩定點火的目的。

附圖說明

圖1現有發動機用火花塞典型結構圖；

圖2本發明點火器結構示意圖；

圖3點火器應用于內燃機時的點火控制框圖；

圖4點火器應用于其他發動機及燃燒器時的點火控制框圖。