專利名稱：一種在燃燒室內(nèi)點(diǎn)燃燃料-氣體混合物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有權(quán)利要求1的前述部分所述特征的方法，這樣一種方法或者系統(tǒng)在WO 2010/011838 Al中已被熟知。
背景技術(shù)：
專利文件WO 2004/063560 Al提供了一種在一個內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的燃燒室內(nèi)通過在燃燒室中產(chǎn)生電暈放電的方式來點(diǎn)燃燃料-氣體混合物的方法。出于這種意圖，點(diǎn)火電極通過電絕緣方法穿過燃燒室的其中一個壁板，在燃燒室的內(nèi)部、特別是在燃燒室內(nèi)與之相對的可直線往復(fù)運(yùn)動的活塞上保持接地。點(diǎn)火電極包括與處于地電勢的燃燒室的壁板一起的電容器，且具有對電極的功能。燃燒室及其中的空間作為一個電介質(zhì)。氣體或者燃料-氣體混合物或者排出的氣體位于其中，依賴于此活塞的沖程參與進(jìn)來。電容器為通過一個具有中間抽頭的變壓器所制造的高頻電壓來觸發(fā)的振蕩電路中的一個元件。此變壓器與提供一特定的直流電壓于通過中間抽頭隔開的電壓器的兩個初級繞組上的轉(zhuǎn)換裝置相互作用。所述電壓器的二次繞組提供一個振蕩電流于由點(diǎn)火電極和燃燒室的壁板組成的電容上。所述用于激發(fā)振蕩電路且通過電壓器傳輸?shù)慕蛔冸妷旱念l率被控制以便于盡可能的接近于該振蕩電路的共振頻率。由此導(dǎo)致的結(jié)果是，在點(diǎn)火電極和點(diǎn)火電極暴露于其中的燃燒室中出現(xiàn)一個遞增的電勢。所述共振的頻率特別性的在 30000HZ到3000000HZ之間，且作為例子，所述的交變電壓在點(diǎn)火電極處達(dá)到50 kV到500 kV的值，由此，電暈放電可在燃燒室內(nèi)被激發(fā)。所述的電暈放電不能產(chǎn)生電弧放電或者電火花放電。故需要進(jìn)行測量以確保在點(diǎn)火電極和接地端的電壓在可完成激發(fā)電弧或火花放電所需的電壓之下。出于此種意圖，從專利WO 2004/063560 Al中可得到測量在所述電壓器的輸入端的電壓和電流強(qiáng)度的方法，且基于此，作為所述電壓于電流強(qiáng)度的商可推算出所述阻抗值。通過此種方法推算的阻抗值與確定點(diǎn)的阻抗值進(jìn)行對比，以便于在產(chǎn)生電暈放電而不產(chǎn)生電弧放電或者電火花放電。該方法存在一個缺點(diǎn)，所產(chǎn)生的電暈的形狀不能被優(yōu)化，特別說來，最優(yōu)的電暈尺寸不是總能保持。具體地說，當(dāng)振蕩電路運(yùn)行至越接近擊穿電壓時，所產(chǎn)生的電暈的尺寸越大。為了確保不達(dá)到所述的擊穿電壓，所述阻抗的設(shè)定值必須不能被超過，且必須比較小以便于一個擊穿電壓和由此導(dǎo)致的電弧放電始終被阻止。一點(diǎn)必須考慮到的是當(dāng)確定阻抗的設(shè)定值即電壓器上電路的U/I特征曲線時，如下所述主要與制造相關(guān)的波動也要被考慮到。如果結(jié)構(gòu)或者與生產(chǎn)相關(guān)的變化施加于點(diǎn)火器上而導(dǎo)致U/I特征曲線變化，為了阻止這種出現(xiàn)不適當(dāng)電暈或者在更壞的情況下根本不出現(xiàn)電暈的情況，通過試驗重新確定阻抗的設(shè)定值可能是必須的?；趯＠募O 2010/011838 Al我們知道為了在一次側(cè)通過特定的控制變壓器，從一低電壓、一通過確定在變壓器輸入端所稱作的基礎(chǔ)阻抗的阻抗設(shè)定值開始。從一低電壓開始，在電壓器輸入點(diǎn)的開始該U/I特征曲線有一個直線的形狀，使得阻抗保持一致 即電流強(qiáng)度開始與電壓保持一致增加。此基礎(chǔ)阻抗為特別的點(diǎn)火器所特有的。如果一個確定的電壓值被超過，阻抗增加導(dǎo)致在電壓器的一次側(cè)所測得的電流不再與電壓保持一致， 相反地以一更慢的增量繼續(xù)增加，知道達(dá)到擊穿電壓。從專利WO 2010/011838 Al所知，所設(shè)定的阻抗值被確定為基礎(chǔ)阻抗和附加阻抗的和。所述的附加阻抗通過增加電壓時的一很小的增量被增加直到火花放電產(chǎn)生。當(dāng)火花放電一被檢測到，所述的附加阻抗即通過一個略大于期望增量的值被減小，以便阻止更多的火花放電和保持共振的振蕩電路。通過這種方法，控制變壓器輸入端的電流強(qiáng)度和電壓使之在火花放電發(fā)生所需的電壓一下，換種說法，即局限這些值使得電暈達(dá)到最大的尺寸。專利文件WO 2010/011838 Al中所述方法的缺點(diǎn)在于燃料-氣體混合物在沒有火花放電的情況下不能通過電暈放電來點(diǎn)燃，由于觀察火花放電的發(fā)生是確定阻抗設(shè)定值的預(yù)先情況。然而，即使火花放電只是偶然的發(fā)生，其結(jié)果也是不完美或者不相城的，或者僅僅只是點(diǎn)火電極的侵蝕。本發(fā)明的目的是通過電暈放電在一個或者多個燃燒室中點(diǎn)燃一個燃料_氣體混合物的方法，此方法要求有較優(yōu)的電暈形式，且能最大程度的避免上述的缺點(diǎn)。此發(fā)明的目的通過一種包含權(quán)利要求1所含特征的方法來實現(xiàn)。此發(fā)明的進(jìn)一步的改進(jìn)為從屬權(quán)利要求所描述的主體。此發(fā)明介紹了一種在通過壁板限定界限且包括一個和多個接地的燃燒室的循環(huán)工作的內(nèi)燃機(jī)內(nèi)通過點(diǎn)火器點(diǎn)燃混合燃料-氣體的方法，包含有一變壓器的點(diǎn)火器，在其一次側(cè)具有一個基礎(chǔ)阻抗(Zba—)被作為點(diǎn)火系統(tǒng)來激發(fā)振蕩電路，此振蕩電路與變壓器的二次繞組相連。在振蕩電路中有一點(diǎn)火電極，該點(diǎn)火電極通過一種電絕緣的方式穿過燃燒室的一個壁板并延伸至燃燒室內(nèi)，且與一由壁板限定界限的燃燒室和電容一起接地， 此振蕩電路的激發(fā)被控制以至于在燃燒室內(nèi)的點(diǎn)火電極處可制造一用于點(diǎn)燃燃料-氣體混合物的電暈放電。在內(nèi)燃機(jī)的每一個循環(huán)作業(yè)內(nèi)，在變壓器的一個一次側(cè)的電壓一下述的原電壓一被逐漸增加，其中所選擇的原電壓增加的增量是為了在其一次繞組上電流強(qiáng)度一下述的原電流一因所提供的原電壓的逐步增加而在電壓器的輸入點(diǎn)上由許多更小的增量逐漸增加，且趨近于一個特別小的接近擊穿電壓的電壓值。在這種情況下，該擊穿電壓被理解為源電壓，此電壓一旦被超過，則導(dǎo)致電暈放電轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€火花放電或者電弧放電。 此點(diǎn)火系統(tǒng)包括一些用于此發(fā)明方法中的電暈放電的點(diǎn)火系統(tǒng)所必須的零件。此發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)
由本發(fā)明的方法得到，源電壓能無限接近擊穿電壓，且由此可在不需要偶爾性的超過擊穿電壓的情況下得到一個最優(yōu)的電暈放電；
通過逐步的增加電壓并由此導(dǎo)致原電流強(qiáng)度的增加。有可能在決定于原電壓的原電流，則在每一次的逐步增加之后有可能在決定于原電壓的原電流的U/I特性曲線上確定一個最終落點(diǎn)。此特殊曲線具有一種典型的形狀，在低的原電壓時，阻抗值為恒定不變的，換種說法，即開始的原電流強(qiáng)度與原電壓成正比。該用于描述基于原電壓的原電流的依賴關(guān)系的特征曲線，初始為一條直線，其斜率為阻抗Z = U/I。然而，阻抗增加到一個確定的電壓值Ua之上，特征曲線的斜率將增加直至達(dá)到擊穿電壓UD，然后終止。當(dāng)該原電壓連續(xù)的接近擊穿電壓Ud時，原電流的增加量變得越來越小。在此發(fā)明中使用通過此種情況，在達(dá)到擊穿電壓Ud前原電壓的增加能夠被終止。由于此U/I特征曲線的特殊形狀，在本發(fā)明的方法中，即使擊穿電壓Ud的值不被知道的情況下，原電壓去接近擊穿電壓Ud達(dá)到一個可指明的距離。當(dāng)此發(fā)明的方法被實施時，不需要做出特定的調(diào)整去改變阻抗值，特別是基礎(chǔ)阻抗值，而在先前的技術(shù)中是必須確定擊穿電壓Ud和在達(dá)到擊穿電壓Ud前短暫存在的阻抗值的。此發(fā)明的方法中不需要一個確定的初始阻抗值或者一個原電壓的確定初始值。反而，此發(fā)明的方法是自調(diào)整的，且能在由于老化過程、制造誤差、點(diǎn)火器的結(jié)構(gòu)或者生產(chǎn)相關(guān)的改變、點(diǎn)火電極的污染、溫度改變或者不同的控制裝置的利用所等導(dǎo)致的U/I特征曲線改變中進(jìn)行自動補(bǔ)償。當(dāng)本發(fā)明的方法被實施時，在進(jìn)行電暈放電時，火花放電和電弧放電的情況被完全消除，可有效減少點(diǎn)火電極的磨損。通過此發(fā)明方法無限的接近擊穿電壓使得得到一個最優(yōu)尺寸的電暈稱為可能，該最優(yōu)尺寸的電暈?zāi)茉邳c(diǎn)燃燃料_氣體混合物時提供最優(yōu)的點(diǎn)火情況且能確保較快的火焰前鋒增值。

發(fā)明內(nèi)容
在此發(fā)明中有多種實施方式。所述在原電流曲線上逐步增加移動的特定的最小值可以為0，雖然它業(yè)可以是一個不同于0的極限值。在原電壓停止增加前為了有意圖的局限該增量后者可以是更有優(yōu)勢的。進(jìn)一步地，原電壓的增加最晚在原電流的增量達(dá)到最小值時停止，該最小值為原電壓逐步增加的最小增量被達(dá)到或者原電壓第一次下降時的量。另一種更進(jìn)一步的可能是，原電壓的增加在該特定的最小值達(dá)到或者開始下降時，相反地一個原電流強(qiáng)度增加的極限值一被達(dá)到時，原電壓的增加被停止。其中該極限值通過一個特定的量處于規(guī)定的極限最小值上。特別來說，如果0被選作該特定的最小值。為了通過一高頻的交變電壓來激發(fā)振蕩電路，更進(jìn)一步，在其一次側(cè)的兩個一次繞組的交匯處設(shè)有一中心抽頭的變壓器被用于其中。在相對的兩側(cè)間隔中，它們能和一直流電源相連，兩個一次繞組能在間隔間倒轉(zhuǎn)地被激發(fā)，從而在改變壓器的二次側(cè)產(chǎn)生一交變電壓，該交變電壓的頻率取決于與兩個一次側(cè)的間隔相連的直流電壓源。更進(jìn)一步，該頻率可被改變，以便確保在變壓器的二次側(cè)的振蕩電路能通過由此所得的共振頻率被激發(fā)。 出于此種意圖，可在變壓器的一側(cè)此提供一個高頻轉(zhuǎn)換器，此高頻轉(zhuǎn)換器可在直流電壓源的兩個相對的間隔間連接兩個一次繞組。專利WO 2004/063560 Al和WO 2010/011838 A 披露了其他的細(xì)節(jié)。振蕩電路的激發(fā)通過一現(xiàn)有的由一個適應(yīng)于本發(fā)明的控制裝置設(shè)置的頻率而適當(dāng)?shù)夭贿B續(xù)。在一個內(nèi)燃機(jī)中，燃料-氣體混合物必須在發(fā)動機(jī)每一個循環(huán)的每一個燃燒室內(nèi)被點(diǎn)燃。這也可能在每一個循環(huán)的每一個燃燒室內(nèi)通過電暈發(fā)電產(chǎn)生多于一個點(diǎn)火程序。 如此做的優(yōu)點(diǎn)是燃料能通過后燃達(dá)到更為充分的燃燒，且排出氣體的有害性可被減少。作為本發(fā)明優(yōu)選的實施方式，需要了解在變壓器的一次側(cè)基礎(chǔ)阻抗的重要性。如上所述，當(dāng)電壓具有直線型的U/I特征曲線時，可通過測量原電壓和原電流，然后推算商值得到。基礎(chǔ)阻抗決定于前一步的點(diǎn)火程序，由此可以保證阻抗值總是通行的。通過此方法的一種優(yōu)選的實施方式，原電壓U通過一種基于在得知電流強(qiáng)度Ilri 的情況下推算第η步原電壓Un的循環(huán)方法而逐步增加，所述的電流強(qiáng)度Ilri通過第(η-1) 步提供的原電壓推算得出，通過該公式Un = ZBaseline* Ilri * k，其中k > 1。在此方法中， 一組原電壓值Un收斂于擊穿電壓UD，或者原電壓Ub的最終值一直略小于擊穿電壓UD，同時一組原電流強(qiáng)度In被得到，且其增量收斂于0。所述的因素k影響其最終收斂值，也就是原電壓的最終值Ub小于擊穿電壓Ud且趨近于這個原電壓的收斂值。此因素k可通過初始試驗恰當(dāng)?shù)乇淮_定。此因素k必須小于或者等于擊穿電壓Ud與擊穿電流Id和基礎(chǔ)阻抗Zeaseline乘積的商:k彡UD/(ZBaseline * Id)。它對于一個確定的發(fā)動機(jī)或者由此所提供的電暈點(diǎn)火裝置能通過初步試驗確定，且能被提供于用于完整的一系列同一的發(fā)動機(jī)的本發(fā)明方法中。擊穿電壓Id趨近于表示在擊穿發(fā)生前的最大的電流強(qiáng)度值。在一個活塞發(fā)動機(jī)中，擊穿電壓Ud取決于點(diǎn)火電極和活塞間的距離一換句話說一取決于機(jī)軸的位置一用其他詞說一取決于點(diǎn)火角度。由于燃料-氣體混合物的點(diǎn)火需要發(fā)生在一確定的活塞位置或者一確定的點(diǎn)火角度，并能在其后通過發(fā)動機(jī)控制單元來改變， 可進(jìn)一步對不同的活塞位置和點(diǎn)火角度確定所述因素k的值。所確定的因素k可作為“活塞位置”、“機(jī)軸位置”和“點(diǎn)火角度”這三個參數(shù)中的一個的一個函數(shù)被儲存于一個控制單元中。例如，通過任何形式存在的一個發(fā)動機(jī)的控制單元，或者單獨(dú)提供用于控制通過本發(fā)明所述的點(diǎn)火方法的一個點(diǎn)火控制單元中。所述的k值依賴于被選擇的參數(shù)且能通過提供于循環(huán)方法的公式來得出。(1) Un = Zbaseline * Ilri * k
所提供的被選擇參數(shù)的值保持不變時，所述因素k的值也應(yīng)該保持一樣。理論上來說，此循環(huán)方法可被無限次的執(zhí)行下去。然而，所述循環(huán)方法最好被停止，當(dāng)一個第η步中原電流強(qiáng)度的增量In-Ilri，或者由此推導(dǎo)出的原電壓的增量Un+1 - Un 達(dá)到或者低于一個特定的極限值時。此極限值可被選擇來定義在此循環(huán)中一個電壓值可以有多接近原電壓的最終值UB，其中原電壓的最終值Ub可通過恰當(dāng)?shù)倪x擇因素k來被定義， 且需要小于擊穿電壓Ud。作為此發(fā)明方法的另一個優(yōu)選實施方式，原電壓U通過一種基于在得知電流強(qiáng)度 Ilri的情況下推算第η步原電壓Un的循環(huán)方法而逐步增加，該原電流強(qiáng)度用第(η-1)步的原電壓Ulri通過以下公式推出
(2) Un = ZBaseline * In_i + Uadd
其中Uadd是一個附加值，此附加值略小于擊穿電壓Ud與通過基礎(chǔ)阻抗Zb-和擊穿電流Id產(chǎn)生決定的電壓之間的差值。其中U細(xì)是一個附加值，此附加值略小于擊穿電壓與通過基礎(chǔ)阻抗Zbaseline和擊穿電流Id產(chǎn)生決定的原電壓之間的差值。Uadd的量可以通過在一個發(fā)動機(jī)上的初始試驗中被得出，然后被提供于具有同樣位置的同樣的點(diǎn)火電極的同一類型的一系列發(fā)動機(jī)。對于一個活塞發(fā)動機(jī)，所述的附加值Uadd以一種與本發(fā)明上述的實施例中因素k 相同的方法被確定為一個有關(guān)活塞到點(diǎn)火電極的距離、或者被活塞推動的機(jī)軸的位置、或者點(diǎn)火角度的函數(shù)。Uadd能被儲存且能被提供于同樣位置的同樣的點(diǎn)火電極的同一類型的一系列發(fā)動機(jī)，作為這三個參數(shù)中一個的函數(shù)，在等式
(2) Un = Zbaseline * In^1 + Uadd 中
其中Uadd只能在這些參數(shù)變化其中一個變化時改變，其他時間均保持不變。更進(jìn)一步，該附加值Uadd可在初始試驗中被確定以便于其小于擊穿電壓Ud與通過基本阻抗Zbaseline和擊穿電流Id所得到的電壓間的差值。所述原電壓趨近于一個只是略小于擊穿電壓Ud的值。此方法的優(yōu)點(diǎn)是基礎(chǔ)阻抗值的改變是自動補(bǔ)償?shù)模以摲椒芡ㄟ^先前確定的Uadd的量實施，即使在不改變發(fā)動機(jī)類型的情況下對發(fā)動機(jī)的構(gòu)造做重新設(shè)計的點(diǎn)火裝置中，只需要所提供的設(shè)計和在燃燒室中點(diǎn)火電極的位置保持不變。理論上來說，此循環(huán)方法可被無限次的執(zhí)行下去。在此發(fā)明的實施例中，所述循環(huán)方法最好被停止，當(dāng)一個第η步中原電流強(qiáng)度的增量In-Ilri，或者由此推導(dǎo)出的原電壓的增量Un+1 - Un達(dá)到或者低于一個特定的極限值時。本發(fā)明的第三個優(yōu)選實施方式中，原電壓通過一種循環(huán)方法從一個值Un到另一個值un+1逐步的增加，由此導(dǎo)致的原電流In+1的強(qiáng)度可被測量并與在第η步所測得的電流強(qiáng)度In對比，同時基于此，依賴于原電流與在第η步和第η+1步之間的范圍內(nèi)決定的原電壓之間的U/I特征曲線的斜率，當(dāng)所述斜率達(dá)到或者超過一個特定的極限值時，所述循環(huán)方法停止。更進(jìn)一步，該U/I特征曲線的斜率可通過以下公式確定
(4) Zav = (Un+1 - Un) / (In+1 - In) 此循環(huán)方法也收斂，該極限值可被選擇來定義該擊穿電壓Ud可被怎樣程度的被接近。 在最簡單的情況下，原電壓通過統(tǒng)一的增量被增加。然而，在U/I特征曲線的曲線部分通過增量Un+1 - Un來增加原電壓也是可能的，此部分的尺寸是被線性的減小的。結(jié)果，當(dāng)越接近擊穿電壓時，原電壓所增加的步驟變得越小，由此使更緊密的接近擊穿電壓Ud變得更加簡


通過以下附圖可以更加詳細(xì)的理解此發(fā)明
圖1是本發(fā)明作為一個機(jī)車發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火系統(tǒng)設(shè)計的示意圖； 圖2是本發(fā)明中與圖1中所示的點(diǎn)火系統(tǒng)相連的一個內(nèi)燃機(jī)的圓柱形燃燒室的縱向剖面示意圖3是本發(fā)明中電壓器輸入端的U/I特征曲線，且用于解釋通過公式(1)所述的反復(fù)的方法推算處原電壓Ub的最終值(設(shè)定值)；
圖4是本發(fā)明中電壓器12輸入端的U/I特征曲線，且用于解釋通過公式(2)所述的反復(fù)的方法推算處原電壓Ub的最終值(設(shè)定值)；
圖5是本發(fā)明中電壓器12輸入端的一個U/I特征曲線，用于解釋如何使用一種反復(fù)的方法通過逐步的增加原電壓直到U/I特征曲線達(dá)到或者超過一個特定的極限值來接近一個擊穿電壓的原電壓的最終值UB。圖6為圖5中部分曲線放大后的詳細(xì)示意圖7是本發(fā)明中電壓器12輸入端的一個U/I特征曲線，是現(xiàn)有技術(shù)中通過WO 2004/063560 Al所述的方法用一個確定的增量臨界值作為設(shè)定值來控制；
圖8是本發(fā)明中電壓器12輸入端的一個U/I特征曲線，通過2010/011838 Al所述的方法用一個確定的增量臨界值偵查火花放電。
具體實施例方式圖1所示為一處于地電勢且通過壁板2、3、4限定界限的燃燒室1。一點(diǎn)火電極5 沿其長度的一部分通過一絕緣套6從上被密封于燃燒室1內(nèi)，且用絕緣套6通過一種電絕緣的方法通過上壁2引導(dǎo)至燃燒室1內(nèi)。點(diǎn)火電極5和燃燒室1的壁板2-4作為串聯(lián)的振蕩電路7的組件，振蕩電路7還包括一個電容器8和一個電感器9。當(dāng)然，串聯(lián)的振蕩電路 7還可以包括更多的電感器和/或者電容器，和其他作為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的可能用于串聯(lián)的振蕩電路的零件。一個高頻振蕩器10用來激發(fā)振蕩電路7，且包括一個直流電源11和一在其一次側(cè)有一個中心抽頭13的電壓器12，從而有兩個初級繞組14和15在中心抽頭13處相接。通過一高頻轉(zhuǎn)換器16，可使得與中心抽頭13連接的初級繞組14和15的末端交替接地。高頻轉(zhuǎn)換器16的切換速度決定了串聯(lián)振蕩電路7被激發(fā)的頻率，且切換速度可改變，電壓器12 的二次繞組17在點(diǎn)A處提供串聯(lián)振蕩電路7。高頻轉(zhuǎn)換器16通過一個圖中未示出的控制回路進(jìn)行控制，以便振蕩電路通過一個共振的頻率被激發(fā)，點(diǎn)火電極5的尖端與接地的壁板2-4間也因此由一個最大值。圖2是本發(fā)明中與圖1中所示的點(diǎn)火系統(tǒng)相連的一個內(nèi)燃機(jī)的圓柱形燃燒室的縱向剖面示意圖。燃燒室1通過一個作為圓柱頂?shù)纳媳?、一個圓周壁3和與活塞環(huán)19裝配的一個可在圓柱形燃燒室內(nèi)前后移動的活塞18的頂端4來局限組成。柱體頂2包括一個通道20，由此通道20點(diǎn)火電極5通過一種電絕緣和密封的方式被引導(dǎo)進(jìn)入。點(diǎn)火電極5沿其長度的一部分通過一個燒結(jié)的陶瓷組成的絕緣器6密封，例如一種氧化鋁陶瓷。點(diǎn)火電極5通過其頂端延伸入燃燒室1，且輕微地延伸過絕緣器6，雖然點(diǎn)火電極5可能在絕緣器6中被清除。在點(diǎn)火電極5的尖端與活塞18間的電場被局部的增強(qiáng)的環(huán)境下，在活塞18頂端可能出現(xiàn)一些尖端凸起21。當(dāng)振蕩電路7被激發(fā)時，電暈放電將主要在點(diǎn)火電極5與活塞 18上隨意的尖端凸起21間產(chǎn)生，且伴隨著或強(qiáng)或弱的載荷子云22。一個外殼23位于柱體頂2的外側(cè)。電壓器12的初始繞組14和15和相互作用的高頻轉(zhuǎn)換器16位于外殼23的第一間隔24內(nèi)。外殼23的第二間隔25內(nèi)設(shè)有電壓器12的二次繞組17和串聯(lián)振蕩電路7的零件，且隨意地作為觀測振蕩電路7反應(yīng)的途徑，一個連接電路26可被用于建立一個連接，例如，連接一個診斷單元29和/或者一個發(fā)動機(jī)控制單元30。圖3表示在電壓器12的輸入端用于定于或者接近一個原電壓的最終值(設(shè)定值) Ub的U/I特征曲線，所述的設(shè)定值Ub略小于擊穿電壓UD，Ub通過以下公式得出
(1) Un = ZBaseline* In_! * k 在上述公式中，k為一個大于1的因素，且k需要小于或者等于擊穿電壓Ud與擊穿電流Id和基礎(chǔ)阻抗ZBaseline乘積的商；
k ( Ud / (ZBaseline * Id) 所述的因素k可進(jìn)一步在一種特殊形式的發(fā)動機(jī)中通過一種恰當(dāng)?shù)姆椒▉頉Q定，且實際上，作為一個表示點(diǎn)火電極5和活塞18間距離的函數(shù)——用另一種方法表示——通過活塞18推動運(yùn)行的發(fā)動機(jī)機(jī)軸的位置——再用另一種方法表示——點(diǎn)火角度。所述的因素 k在初始試驗中被確定，以便通過公式(1)趨近得到一個略小于擊穿電壓Ud的的原電壓設(shè)定值UB。所述在初始試驗中被確定的因素k，能被用于一系列一致的發(fā)動機(jī)。收斂于一個恰當(dāng)?shù)脑妷旱脑O(shè)定值Ub對在基礎(chǔ)阻抗時的生產(chǎn)誤差或者改變是不太敏感的，例如，這些誤差是由于老齡化、點(diǎn)火裝置的生產(chǎn)偏差、點(diǎn)火電極的污染、由于不同的排氣再循環(huán)或者燃料-氣體混合物不同的傾向?qū)е碌臏囟炔町悺⒒蛘哂捎谑褂貌煌目刂蒲b置引起的；它對點(diǎn)火器的設(shè)計方面也不太敏感，所提供的點(diǎn)火器和燃燒室內(nèi)點(diǎn)火電極的的幾何形狀保持不變。在點(diǎn)火之前，在發(fā)動機(jī)的每一個循環(huán)中，循環(huán)方法被執(zhí)行于發(fā)動機(jī)的每一個柱形燃燒室，也就是說在一個4沖程發(fā)動機(jī)的情況下機(jī)軸的每兩次運(yùn)行執(zhí)行一次。為了做到這些，最初的基礎(chǔ)阻抗Zbaselim決定于特征曲線的直線部分，在A點(diǎn)以下，特別是在A點(diǎn)附近，且事實上，即為原電壓U和與之相應(yīng)的原電流強(qiáng)度I的商，Z = Ua / Iao下一個循環(huán)步驟中的電壓Un通過公式(1)來決定，則所述原電壓將收斂于電壓值UB，且原電流強(qiáng)度將收斂于電流值IB。3個循環(huán)步驟作為例子在圖3中有所描述，最終的原電壓值Ub略小于擊穿電壓UD。圖4所示為在電壓器12輸入端的U/I特征曲線，且用于解釋原電壓Ub的最終值如何大約得到，其中大約值還可以通過下列公式得到；
(2) Un = ZBaseline * In_i + Uadd
其中Uadd是一個附加值，此附加值略小于擊穿電壓與通過基礎(chǔ)阻抗Zba-和擊穿電流 Id產(chǎn)生決定的原電壓之間的差值。Uadd的量可以通過一個具有特殊構(gòu)造的發(fā)動機(jī)恰當(dāng)?shù)臎Q定，且可通過一系列同一類型的發(fā)動機(jī)提供。收斂于一個恰當(dāng)?shù)脑妷旱脑O(shè)定值Ub對在基礎(chǔ)阻抗時的生產(chǎn)誤差或者改變是不太敏感的，例如，這些誤差是由于老齡化、點(diǎn)火裝置的生產(chǎn)偏差、點(diǎn)火電極的污染、由于不同的排氣再循環(huán)或者燃料_氣體混合物不同的傾向?qū)е碌臏囟炔町?、或者由于使用不同的控制裝置引起的；它對點(diǎn)火器的設(shè)計方面也不太敏感，所提供的點(diǎn)火器和燃燒室內(nèi)點(diǎn)火電極的的幾何形狀保持不變。在點(diǎn)火之前，在發(fā)動機(jī)的每一個循環(huán)中，循環(huán)方法被執(zhí)行于發(fā)動機(jī)的每一個柱形燃燒室，也就是說在一個4沖程發(fā)動機(jī)的情況下機(jī)軸的每兩次運(yùn)行執(zhí)行一次。為了做到這些，如圖3中所描述的實施例所示，最初的基礎(chǔ)阻抗Zb-決定于特征曲線的直線部分。所述的第η個循環(huán)的原電壓通過在基礎(chǔ)阻抗所產(chǎn)生的電壓值上添加所測到的附加電壓Uadd而得到，且原電流強(qiáng)度Ilri可在先前的第η-1個循環(huán)步驟中測量到。原電壓Un將收斂于最終值UB，原電流In也將收斂于最終值IB。圖4中作為例子給出了三個循環(huán)數(shù)值。圖5和圖6給出了在變壓器12輸入端的一個U/I特征曲線，該特征曲線在從低的原電壓上升至一個電壓值Ua時具有一個恒定的斜率。當(dāng)原電壓值大于Ua時，特征曲線的斜率連續(xù)增加直到達(dá)到擊穿電壓值Udo在圖5所示的例子中，原電壓逐步的增加，相應(yīng)的原電流強(qiáng)度I可被測量得到，同時，每一步的斜率可通過公式Zlri = (Un - Ulri )/( In - Ilri)推算得到。此種方法得到的斜率對比于一個斜率的特殊極限值，如果此極限值被達(dá)到或者超過，則此循環(huán)方法停止。斜率的極限值可在初始試驗中被恰當(dāng)?shù)牡玫剑貏e是在B點(diǎn)處特征曲線的斜率， 在此點(diǎn)處，所述原電壓Ub略小于擊穿電壓Udo如圖5中所述，原電壓通過統(tǒng)一的增量遞增，然而，原電壓也可通過遞減的增量來增加。這樣做的好處是所期望的原電壓Ub的最終值能以更高的精度被得到。所述的最終電壓值Ub在初始試驗中可被選擇為一個函數(shù)，此函數(shù)作為一個表示點(diǎn)火電極5的尖端和活塞18間距離的函數(shù)——用另一種方法表示——作為一個關(guān)于機(jī)軸的位置函數(shù)——再用另一種方法表示——作為一個點(diǎn)火角度的函數(shù)，來保持一個具有最有尺寸的電暈。就點(diǎn)火電極5和活塞18間的距離、機(jī)軸的位置、或者點(diǎn)火角度和基于此的一下任意一個選項斜率的極限值、如圖5和圖6中所示的每一個例子、附加值Uadd、圖4中所示的每一個實施例、或者因素k、圖3中所描述的每一個實施例而言，當(dāng)點(diǎn)火需要發(fā)生時，一個發(fā)動機(jī)控制單元可特殊選定。出于此種意圖，因素k或者Uadd或者斜率的極限值都被儲存與一個控制單元作為點(diǎn)火電極5到活塞18間距離的一個函數(shù)，或者機(jī)軸尖角位置的函數(shù)， 或者點(diǎn)火角度的函數(shù)。這些值可被儲存于一個通過任何方式存在的發(fā)動機(jī)控制單元中，雖然它們保存在一個單獨(dú)的點(diǎn)火控制單元中更好。圖5和圖6中所示的U/I特征曲線的斜率極限值能被確切指定，雖然它也能通過 U/I特征曲線直線部分由基礎(chǔ)阻抗先前決定的斜率值衍生出來。例如，U/I特征曲線斜率的極限值能被通過基礎(chǔ)阻抗添加一個額外的阻抗值或者將基礎(chǔ)阻抗乘以一個因素而確定。此方法的有點(diǎn)是，當(dāng)確定U/I特征曲線斜率的極限值時，基礎(chǔ)阻抗上更大的變化能通過這種方法被說明。為了確定斜率的極限值所述的基礎(chǔ)阻抗所乘的因素，或者為確定斜率的極限值時基礎(chǔ)阻抗所加的附加阻抗能在初始試驗中被確定為一個點(diǎn)火電極5到活塞18間距離的函數(shù)，或者機(jī)軸位置的函數(shù)，或者點(diǎn)火角度的函數(shù)。這些也被儲存于一個控制單元中，且能同時被確定。這些值能被儲存于一個通過任何方式存在的發(fā)動機(jī)控制單元中，雖然它們保存在一個單獨(dú)的點(diǎn)火控制單元中更好。在上述的發(fā)明方法中的所有變量，與先前的方法相比，先前的方法為專利WO 2004/063560 Al中所知道的當(dāng)所測量的阻抗值超過一個確定的阻止Zfix時，原電壓的增加被停止，從而可靠地阻止火花放電的發(fā)生。此方法中，在發(fā)動機(jī)的運(yùn)行過程中，擊穿電壓Ud 被達(dá)到或者被超過的情況是可被阻止的。臨界阻抗Zfix需要保證電暈發(fā)生時沒有針對眾多點(diǎn)火器的一個電弧或者火花。由于這些必須提供給由于與生產(chǎn)或者設(shè)計相關(guān)的變量而導(dǎo)致的不同U/I特征曲線形狀的點(diǎn)火器，臨界阻抗Zfix必須被選擇為相對低值。因此，在圖7中， 直線代表臨界阻抗Zfix與U/I特征曲線相交的D點(diǎn)遠(yuǎn)低于擊穿電壓UD。故在大多數(shù)的情況下電暈不能達(dá)到最大的尺寸。通過WO 2010/011838 Al中描述的方法，基礎(chǔ)阻抗首先確定于特征曲線的直線部分。緊接著，阻抗繼續(xù)增加直到火花放電被檢測到。如圖8所示，當(dāng)測量阻抗超過一個臨界阻抗ZArc時，檢測到一個火花放電。當(dāng)一個火花放電被檢測到后，阻抗被減掉一個較大的量， 由此保證在連續(xù)的發(fā)動機(jī)循環(huán)中在不產(chǎn)生一個火花放電的情況下來產(chǎn)生更多的電暈放電。 無論如何，該發(fā)明為了保持在連續(xù)的點(diǎn)火中不產(chǎn)生一個火花放電的情況下保持電暈放電而阻止了產(chǎn)生火花放電的需要。當(dāng)然，本發(fā)明創(chuàng)造并不局限于上述實施方式，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可作出等同變形或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種在循環(huán)工作的內(nèi)燃機(jī)內(nèi)通過點(diǎn)火器點(diǎn)燃燃料-氣體混合物的方法，所述內(nèi)燃機(jī)包括由具有地電位的壁板(2、3、4)分隔形成的一個或多個燃燒室(1)，其中具有一選定的點(diǎn)火系統(tǒng)的一次側(cè)特有的基礎(chǔ)阻抗(Zbaseline)的變壓器(12)用于激發(fā)電氣振蕩電路(7)，電氣振蕩電路(7)與變壓器的二次繞組(17)連接，并且在該電路中點(diǎn)火電極(5)與具有地電位的燃燒室(1)的壁板(2、3、4)一起形成一電容，該點(diǎn)火電極以電絕緣方式延伸穿過用于分隔形成燃燒室(1)的壁板(2、3、4)中的一個，并且其中振蕩電路(7)的激發(fā)是被控制的，這樣在燃燒室(1)內(nèi)的點(diǎn)火電極(5)處產(chǎn)生一點(diǎn)燃燃料-氣體混合物的電暈放電(22)，其特征在于在內(nèi)燃機(jī)任一點(diǎn)火動作之前，作用在變壓器(12)的一次繞組(14、15)的電壓(U)即原電壓逐漸增加，其中原電壓(U)增加的增量是選定的，這樣使得一次繞組(14、15)上流動的電流(I)即原電流的強(qiáng)度逐漸增加，因施加的原電壓(U)的逐步增加的量在變壓器(12)的輸入點(diǎn)的阻抗增加時變得越來越小，且趨近于一特定的最小值，接近擊穿電壓的電壓值即擊穿電壓UD，此時振蕩電路(7)中產(chǎn)生電壓擊穿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的點(diǎn)火方法，其特征在于所述的最小值為0。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的點(diǎn)火方法，其特征在于所述的原電壓(U)的增加最晚在原電流(I)的增量達(dá)到最小值時停止，該最小值為原電壓(U)逐步增加的最小增量達(dá)到或者原電壓(U)第一次下降時的量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的點(diǎn)火方法，其特征在于所述的原電壓(U)的增加當(dāng)原電壓(U)逐步增加直到達(dá)到一個極限值或者首次下降時停止，其中該極限值位于最小值以上一特定的量值。
5.根據(jù)以上任一權(quán)利要求所述的點(diǎn)火方法，其特征在于所述的基礎(chǔ)阻抗Zb-每一次點(diǎn)火前重新確定。
6.根據(jù)以上任一權(quán)利要求所述的點(diǎn)火方法，其特征在于所述的原電壓U通過一種基于在得知電流強(qiáng)度Ilri的情況下推算第η步原電壓Un的循環(huán)方法而逐步增加，所述的電流強(qiáng)度Ilri通過第(η-1)步提供的原電壓推算得出，通過該公式Un = ZB—* In^1 * k,其中 k > I0
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的點(diǎn)火方法，其特征在于所述K值的選擇需要保證其小于或者等于擊穿電壓Ud與擊穿電流Id和基礎(chǔ)阻抗ΖΒ—乘積的商，即k彡Ud/(Zbaseline-lD' °
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的點(diǎn)火方法，其特征在于所述的循環(huán)方法在出現(xiàn)下列情況時停止，當(dāng)?shù)讦遣降脑娏鞯脑隽縄n-Ilri或者基于此所推算的原電壓的增量Un+1 -釓達(dá)到或者下降至一特定的極限值時。
9.根據(jù)以上權(quán)利要求1-8所述的點(diǎn)火方法，其特征在于所述的因素k可進(jìn)一步在同一類型的點(diǎn)火器通過實驗確定，且該因素k能被用于同一設(shè)計的點(diǎn)火器。
10.根據(jù)以上權(quán)利要求9所述的點(diǎn)火方法，其特征在于該試驗通過在發(fā)動機(jī)上執(zhí)行并隨后作用于一系列相同的發(fā)動機(jī)。
11.根據(jù)以上權(quán)利要求9或10所述的點(diǎn)火方法，其特征在于對于一個活塞發(fā)動機(jī)，該因素k被確定為一個點(diǎn)火電極5到活塞18間距離的函數(shù)、或者機(jī)軸位置的函數(shù)、或者點(diǎn)火角度的函數(shù)被儲存，且能作為一個包含這三個參數(shù)的函數(shù)在等式扎=Zbaseline * Ilri * k中被用于同一類型的點(diǎn)火器或者同一類型的發(fā)動機(jī)，其中k值僅在所選擇的參數(shù)值改變時改變。
12.根據(jù)以上權(quán)利要求1-5所述的點(diǎn)火方法，其特征在于所述的原電壓U通過一種基于在得知電流強(qiáng)度Ilri的情況下推算第η步原電壓Un的循環(huán)方法而逐步增加，該原電流強(qiáng)度用第(η-1)步的原電壓Ulri通過以下公式推出(2) Un = ZBaseline * In_i + Uadd其中Uadd為一附加值，此附加值略小于擊穿電壓Ud與通過基礎(chǔ)阻抗Zb-和擊穿電流 Id產(chǎn)生決定的電壓之間的差值。
13.根據(jù)以上權(quán)利要求12所述的點(diǎn)火方法，其特征在于所述的附加值Uadd可進(jìn)一步在同一類型的點(diǎn)火器通過實驗確定，且能被用于同一設(shè)計的點(diǎn)火器。
14.根據(jù)以上權(quán)利要求13所述的點(diǎn)火方法，其特征在于該試驗通過在一個發(fā)動機(jī)上執(zhí)行并隨后作用于一系列相同的發(fā)動機(jī)。
15.根據(jù)以上權(quán)利要求13或14所述的點(diǎn)火方法，其特征在于對于一個活塞發(fā)動機(jī)， 該附加值Uadd被確定為一個活塞18到點(diǎn)火電極5的末端間距離的函數(shù)、或者機(jī)軸位置的函數(shù)、或者點(diǎn)火角度的函數(shù)被儲存，且能作為包含這三個參數(shù)的函數(shù)被用于同一類型的點(diǎn)火器或者同一類型的發(fā)動機(jī)，在等式(2) Un= ZBaseline * Ilri + U細(xì)中其中Uadd值僅在所選擇的三個參數(shù)值改變時改變。
16.根據(jù)以上權(quán)利要求12-15中任一項所述的點(diǎn)火方法，其特征在于所述的循環(huán)方法在出現(xiàn)下列情況時停止，當(dāng)?shù)讦遣降脑娏鞯脑隽縄n-Ilri或者基于此所推算的原電壓的增量Un+1 - Un達(dá)到或者下降至一特定的極限值時。
17.根據(jù)以上權(quán)利要求1-5中任一項所述的點(diǎn)火方法，其特征在于所述的原電壓通過一種循環(huán)方法從值Un到值Un+1逐步的增加，由此導(dǎo)致的原電流In+1的強(qiáng)度可被測量并與在第η步所測得的電流強(qiáng)度In對比，同時基于此，依賴于原電流與在第η步和第η+1步之間的范圍內(nèi)決定的原電壓之間的U/I特征曲線的斜率，當(dāng)所述斜率達(dá)到或者超過一個特定的極限值時，所述循環(huán)方法停止。
18.根據(jù)以上權(quán)利要求17所述的點(diǎn)火方法，其特征在于所述U/I特征曲線的斜率通過以下公式?jīng)Q定，Zav= (Un+1 - Un) / (In+1 - In)。
19.根據(jù)以上權(quán)利要求17或18所述的點(diǎn)火方法，其特征在于所述的原電壓通過同一的增量被增加。
20.根據(jù)以上權(quán)利要求15或16所述的點(diǎn)火方法，其特征在于所述的原電壓在U/I特征曲線的曲線部分通過增量un+1 - Un來增加，所述增量的大小可更好的通過一種直線的方法來決定。
21.根據(jù)以上權(quán)利要求18-20中任一項所述的點(diǎn)火方法，其特征在于所述U/I特征曲線斜率的極限值通過在初始試驗中通過一個附加阻抗值增加于基礎(chǔ)阻抗值上得出，或者通過在初始試驗中通過乘以一個因素得出，其中該因素或者附加阻抗更進(jìn)一步可通過一個活塞18到點(diǎn)火電極5的末端間距離的函數(shù)、或者機(jī)軸位置的函數(shù)、或者點(diǎn)火角度的函數(shù)來確定。
全文摘要
一種點(diǎn)燃內(nèi)燃機(jī)內(nèi)混合物的方法，包括由具有地電位的壁板分隔成的一個或多個燃燒室，其中點(diǎn)火系統(tǒng)的一次側(cè)特有的基礎(chǔ)阻抗的變壓器用于激發(fā)電氣振蕩電路，該電路與變壓器的二次繞組連接，且在該電路中點(diǎn)火電極與壁板一起形成一電容，該點(diǎn)火電極以電絕緣方式延伸穿過用于分隔形成燃燒室的壁板中的一個，這樣便在點(diǎn)火電極處產(chǎn)生電暈放電，在內(nèi)燃機(jī)任一點(diǎn)火動作之前，作用在變壓器的一次繞組的原電壓逐漸增加，其中原電壓增加的增量是選定的，這樣使得一次繞組上流動的電流即原電流的強(qiáng)度逐漸增加，因施加的原電壓的逐步增加的量在變壓器的輸入點(diǎn)的阻抗增加時變得越來越小，且趨近于一特定的最小值，接近擊穿電壓，此時振蕩電路中產(chǎn)生電壓擊穿。
文檔編號F02P23/04GK102220930SQ20111009669
公開日2011年10月19日 申請日期2011年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月17日
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