[發明專利]一種具有漸擴接地電極出口結構的等離子體點火器使用方法

在審

• 申請號: 201811257478.7
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109253019A
• 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

本發明公開了一種具有漸擴接地電極出口結構的等離子體點火器使用方法，具體包括：電源首先以低電壓為環狀陽極供電，中心電極不通電；在低電壓下，環狀陽極與絕緣定位套之間、絕緣定位套與接地電極之間發生介質阻擋放電；由于進氣口a及進氣口b持續通入空氣及燃料，通入的空氣及燃料在電離空間a內形成向下的旋流；非平衡等離子體流經收縮加速段進入電離空間b，進氣口a及進氣口b關閉；環狀陽極斷電，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生電弧放電；在中心陽極通電的同時，中心陽極中的冷卻空氣通道通入空氣，此部分空氣不參與電離反應，所起作用是為電極降溫，并對噴口處的流場產生擾動以改善燃燒。

技術領域

本發明涉及一種等離子體點火器使用方法，具體說是一種具有漸擴接地電極出口結構的等離子體點火器使用方法。

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。

傳統的發動機用火花塞結構如圖1所示，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壓差下，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。

現有技術的缺點為：(1)現有火花塞往往伴隨很高的溫升，易導致點火能量利用率低并影響電極壽命；(2)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

為解決現有熱平衡等離子體點火器技術方案在大空間燃燒室發動機上應用、以及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，本申請提供一種具有漸擴接地電極出口結構的等離子體點火器使用方法。

為實現上述目的，本申請的技術方案為：一種具有漸擴接地電極出口結構的等離子體點火器使用方法，具體包括：

A、中心陽極及環狀陽極由電源分別供電；

B、工作時，分別由進氣口a及進氣口b通入一定量的空氣及燃料；此時，電源首先以低電壓為環狀陽極供電，中心電極不通電；

C、在低電壓下，環狀陽極與絕緣定位套之間、絕緣定位套與接地電極之間發生介質阻擋放電，位于電離空間a的空氣、燃料混合氣在外加電場作用下發生電離，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及進氣口b持續通入空氣及燃料，且進氣口a、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內形成向下的旋流；非平衡等離子體流經收縮加速段進入電離空間b，此時進氣口a及進氣口b關閉；

E、環狀陽極斷電，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生電弧放電；在中心陽極通電的同時，中心陽極中的冷卻空氣通道通入空氣，此部分空氣不參與電離反應，所起作用是為電極降溫，并對噴口處的流場產生擾動以改善燃燒；

F、由于冷卻空氣通道內的空氣呈電中性，在一定程度上會抑制燃燒反應，因此少量電離空間b內形成的高活性氣體通過進氣斜孔進入冷卻空氣通道中，用以適當提高冷卻空氣通道中的空氣活性，促進燃燒反應地進行；由于此時混合氣的反應活性已經提高，因此點火及燃燒反應迅速發生。