[發(fā)明專利]一種高頻高能量火花放電點火裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010622658.1
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111779608B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發(fā)明（設計）人: 李雪松;許敏;葉昌;徐宏昌;胥浩天
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: F02P3/08
• 分類號: F02P3/08
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

本發(fā)明公開了一種高頻高能量火花放電點火裝置，屬于點燃式發(fā)動機技術領域。本發(fā)明包括低壓車載電源、控制模塊、高頻放電模塊、高能量補充模塊和火花塞；低壓車載電源提供整個系統的供電；控制模塊包括高頻放電控制模塊和高能量補充模塊的控制信號的邏輯調配，實現精確控制放電頻率和放電時長；高頻放電模塊包括第一電容、第二電容和高壓線圈，用于提供高頻擊穿電壓；高壓線圈第一輸入端連接第一電容放電點火輸出端，高壓線圈第一輸出端連接地線，高壓線圈第二輸入端連接高壓線圈出極端，高壓線圈第二輸出端連接火花塞和高能量補充模塊。本發(fā)明應用于點燃式發(fā)動機點火，提高了點火裝置的能量，精確控制放電頻率和放電時長。

技術領域

本發(fā)明涉及點燃式發(fā)動機技術領域，尤其涉及一種高頻高能量火花放電點火裝置。

背景技術

為進一步提高點燃式(汽油)發(fā)動機排放性能和經濟性能，稀薄燃燒和廢氣再循環(huán)燃燒是未來發(fā)動機燃燒系統關鍵的技術方向。伴隨燃燒極限的擴大，發(fā)動機出現部分燃燒甚至熄火現象，導致發(fā)動機燃燒穩(wěn)定性下降嚴重。其次，稀薄燃燒和廢氣再循環(huán)燃燒往往通過增強燃燒室內部氣流運動速度來加速火焰?zhèn)鞑ィ虼私o點火系統的效果帶來比較嚴重的影響。

點火方式種類繁多，目前比較流行的點火方式包括晶體管放電點火(TransistorControlled ignition,TCI)，電容放電點火(Capacitor discharge igntion),微波點火(Microwave ignition)，激光點火(Laser ignition)等。但是就工程實際應用來講，只有晶體管放電點火和電容放電點火可以穩(wěn)定地提供點火源。

晶體管放電點火可以通過增長充電時間，優(yōu)化線圈參數，提高充電電壓等方法增加點火能量。電容放電點火則可以通過增加放電頻率，提高充電電壓等方法增加點火能量。但是，這兩種點火系統依然存在各自的缺點和限制。對于晶體管放電點火，其充電時間長，很難實現真正意義的能量提高，同時無法實現單一循環(huán)內的多次放電點火。對于電容放電點火系統，其充電時間短，也無法提供較高的放電能量，不利于稀薄燃燒和廢氣再循環(huán)燃燒。

因此，本領域的技術人員致力于開發(fā)一種高頻高能火花放電點火裝置，以解決上面的問題。

發(fā)明內容

鑒于現有技術的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術問題是點火裝置的能量不足，放電時間可控性差，單次發(fā)動機循環(huán)的放電頻次低的問題。解決這些問題是本發(fā)明的目的。

為實現上述目的，本發(fā)明提供了一種高頻高能火花放電點火裝置，包括低壓車載電源、控制模塊、高頻放電模塊、高能量補充模塊和火花塞；其中，所述低壓車載電源提供整個系統的供電；所述控制模塊包括高頻放電控制模塊和高能量補充模塊的控制信號的邏輯調配，實現精確控制放電頻率和放電時長；所述高頻放電模塊包括第一電容、第二電容和高壓線圈，用于提供高頻擊穿電壓；所述高壓線圈第一輸入端連接所述第一電容放電點火輸出端，所述高壓線圈第一輸出端連接地線，所述高壓線圈第二輸入端連接所述高壓線圈出極端，所述高壓線圈第二輸出端連接所述火花塞和所述高能量補充模塊。

進一步地，所述高頻放電模塊可放電10-20次每毫秒。

進一步地，所述高能量補充模塊提供1000V-3000V直流電壓，直接接通在所述火花塞兩端。

進一步地，所述高能量補充模塊包括高頻升壓模塊、電流防反模塊、第一MOS管芯片、第二MOS管芯片和第三MOS管芯片；所述高能量補充模塊提供10-20kHz的高頻控制響應，以匹配響應的高頻放電過程。

進一步地，所述高能量補充模塊通過所述電流防反模塊、所述第一MOS管芯片、所述第二MOS管芯片和所述第三MOS管芯片對放電能量進行精確控制。

進一步地，所述電流防反模塊包括第一高壓二極管和第二高壓二極管，所述第一高壓二極管的負極連接所述高壓線圈第二輸出端，所述第二高壓二極管的負極連接所述高能量補充模塊輸出端，第一高壓二極管和第二高壓二極管的正極共同連接到所述火花塞中心電極處。