[發明專利]一種具有空氣通道及燃料通道的等離子體點火器使用方法

在審

• 申請號: 201811257909.X
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109268189A
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 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空氣通道及燃料通道的等離子體點火器使用方法，具體步驟如下：工作時，由進氣口a通入一定量的空氣或燃料；電源首先以低電壓為上陽極供電，下陽極不通電；在較低電壓下，上接地電極?陽極絕緣套?上陽極之間發生介質阻擋放電，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；由于空氣或燃料的持續通入，電離生成的非平衡等離子體繼續向下運動、經過隔離區并進入到電離空間b內；本申請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。

技術領域

本發明涉及一種等離子體點火器使用方法，具體說是一種具有空氣通道及燃料通道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，因此不得不采用其他燃料引燃、或者設置預燃室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(燃燒空間)發動機(燃燒器)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空氣通道及燃料通道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：一種具有空氣通道及燃料通道的等離子體點火器使用方法，具體步驟如下：

a、上陽極及下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上陽極供電，下陽極不通電；在較低電壓下，上接地電極-陽極絕緣套-上陽極之間發生介質阻擋放電，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、由于空氣或燃料的持續通入，電離生成的非平衡等離子體繼續向下運動、經過隔離區并進入到電離空間b內；此時，進氣口a停止通入空氣或燃料，電源斷電；隨即，進氣口b通入燃料或空氣；

e、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為帶正電的重離子和帶負電的自由電子，從而轉變為非平衡等離子體；

f、電源以更高的電壓供電，在高電壓作用下陽極與下接地電極之間發生電弧放電；在下陽極通電的同時，下陽極中的空氣通道通入空氣，此部分空氣不參與電離反應，所起作用是為電極降溫，并對噴口出的流場產生擾動。

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。火焰將以大體積火焰炬的形式從噴口沖出，進入發動機燃燒室，引燃位于燃燒室內的可燃的空氣-燃料混合氣。