專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于電磁波諧振頻率的發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火方法。
背景技術(shù)：
目前已有的點(diǎn)火方法很多種。例如汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)上多采用電點(diǎn)火方式，它利用火花塞上高壓電極產(chǎn)生火花，從而使壓縮后的可燃混合氣燃燒。它的缺點(diǎn)是點(diǎn)火點(diǎn)很小，點(diǎn)火后層流傳播慢，燃燒過(guò)程中有很多潛在能量未被利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種基于電磁波諧振頻率的發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火方法，該方法具有使發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火層流燃燒快、燃燒充分、燃燒效率高的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明提出的一種基于電磁波諧振頻率的發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火方法，其特征在于，將可調(diào)節(jié)頻率的電磁波源通過(guò)同軸電纜或波導(dǎo)與發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火腔相連，使電磁波源發(fā)出電磁波，調(diào)節(jié)電磁波的頻率，當(dāng)電磁波頻率與點(diǎn)火腔尺寸相匹配時(shí)，點(diǎn)火腔內(nèi)的電磁場(chǎng)達(dá)到諧振，點(diǎn)火腔內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度急劇增大擊穿點(diǎn)火腔內(nèi)介質(zhì)，形成大體積點(diǎn)火。本發(fā)明提出的另一種基于電磁波諧振頻率的發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火方法，其特征在于，將電磁波源通過(guò)同軸電纜或波導(dǎo)與發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火腔相連，使電磁波源發(fā)出電磁波，調(diào)節(jié)點(diǎn)火腔的尺寸，當(dāng)點(diǎn)火腔內(nèi)的電磁場(chǎng)達(dá)到諧振時(shí)，點(diǎn)火腔內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度急劇增大擊穿點(diǎn)火腔內(nèi)介質(zhì)，形成大體積點(diǎn)火。本發(fā)明采用的電磁波源可以為連續(xù)電磁波或可控脈沖式電磁波，頻段集中在 300KhZ-300(ihZ之間。微波源頻率確定后，根據(jù)微波源頻率選用可以和電磁波頻率匹配的同軸電纜或波導(dǎo)，選用的原則是使傳輸過(guò)程中，電磁波能量損失最小，能量傳輸達(dá)到最大化。本發(fā)明的特點(diǎn)及有益效果本發(fā)明的點(diǎn)火方法可以氣缸為對(duì)象，根據(jù)氣缸內(nèi)點(diǎn)火腔的形狀和幾何尺寸確定電磁波源頻率，確定的原則是此頻率的電磁波源發(fā)出的電磁波信號(hào)饋入到汽缸的點(diǎn)火腔中， 能使氣缸內(nèi)產(chǎn)生的電場(chǎng)和磁場(chǎng)發(fā)生諧振，能量在氣缸內(nèi)基本沒(méi)損失。該點(diǎn)火方法與以往點(diǎn)火系統(tǒng)相比，創(chuàng)新之處在于，只有電磁波源到達(dá)某特定頻率時(shí)，氣缸內(nèi)電磁場(chǎng)發(fā)生諧振，電場(chǎng)強(qiáng)度急劇增大，氣缸內(nèi)介質(zhì)擊穿，達(dá)到大體積點(diǎn)火。在其他頻率時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度很小，不足以達(dá)到氣體介質(zhì)擊穿。該方法具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，克服發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火層流燃燒速度慢的缺點(diǎn)、實(shí)現(xiàn)瞬間點(diǎn)火、燃燒充分、燃燒效率高的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的點(diǎn)火裝置框圖。圖2是本發(fā)明的實(shí)施例1采用可移動(dòng)活塞控制容積的圓柱腔體示意圖。圖3是實(shí)施例1可移動(dòng)活塞在氣缸內(nèi)移動(dòng)到不同位置時(shí)，所圍成的點(diǎn)火腔內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出的一種基于電磁波諧振頻率的發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火方法結(jié)構(gòu)附圖及實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明如下本發(fā)明方法實(shí)際應(yīng)用的點(diǎn)火裝置如圖1所示，由電磁波源及傳輸系統(tǒng)組成，其中電磁波源的輸出端通過(guò)傳輸系統(tǒng)與待點(diǎn)火裝置的點(diǎn)火腔體相連。點(diǎn)火腔根據(jù)實(shí)際需要選定，如汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸是一圓柱形氣缸，點(diǎn)火時(shí)需要活塞移動(dòng)上止點(diǎn)時(shí)，此時(shí)的點(diǎn)火腔就為活塞移動(dòng)到上止點(diǎn)時(shí)活塞和氣缸所圍成；如燃油爐是固定尺寸的球形缸，這時(shí)點(diǎn)火腔就為這個(gè)球形腔。根據(jù)各個(gè)腔體幾何特點(diǎn)找出與之相對(duì)應(yīng)的諧振模式，不同的諧振模式對(duì)應(yīng)不同的波長(zhǎng)。如圓柱形點(diǎn)火腔中主模為T(mén)E11,對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)與圓柱形點(diǎn)火腔的圓形截面半徑R有關(guān)，主模截止波長(zhǎng)為Xe= 1.64R，根據(jù)波長(zhǎng)選擇電磁波源頻率；或者利用模擬選出不同模式對(duì)應(yīng)的諧振時(shí)的電磁波源頻率。傳輸系統(tǒng)與相應(yīng)電磁波源頻率相匹配，達(dá)到損耗最低就可。實(shí)施例1以圖2的圓柱形氣缸作為本發(fā)明方法的點(diǎn)火裝置實(shí)施例1，氣缸21內(nèi)有一個(gè)由轉(zhuǎn)動(dòng)軸22可以控制氣缸點(diǎn)火容積的可移動(dòng)活塞23 ；圖中標(biāo)示出活塞三個(gè)不同的位置1、2、3 ； 將電磁波源發(fā)出的電磁波通過(guò)同軸電纜M。本實(shí)施例中，微波源型號(hào)為MZG1500S，同軸電纜型號(hào)為RG142A，點(diǎn)火裝置為發(fā)動(dòng)機(jī)上圓柱形汽缸。本發(fā)明的點(diǎn)火方法實(shí)施例1，具體包括以下步驟把實(shí)施例1中微波源和同軸電纜相連接，同軸電纜和氣缸相連。微波源開(kāi)通，調(diào)節(jié)活塞在氣缸內(nèi)位置，活塞23在汽缸內(nèi)位置由曲軸22轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)變換。當(dāng)調(diào)節(jié)活塞到不同位置時(shí)，饋入氣缸內(nèi)的電磁波所產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度也不同。從圖3可以看出，活塞移動(dòng)到1到2 之間的位置段時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度比較高，其余位置電場(chǎng)強(qiáng)度很低。當(dāng)氣缸內(nèi)可移動(dòng)活塞在3位置時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到最大值，當(dāng)在1和2位置時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度為在3位置時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度的1/6，活塞從1位置下移，電場(chǎng)強(qiáng)度急劇增高；在2位置時(shí)，活塞上移，電場(chǎng)強(qiáng)度也會(huì)急劇增加；1和2 之間高度距離相比可移動(dòng)活塞行程非常小。因此，通過(guò)活塞位置調(diào)節(jié)能使高強(qiáng)度電場(chǎng)集中到一個(gè)很小的距離調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，在此范圍內(nèi)，電場(chǎng)呈現(xiàn)極陡的峰，電場(chǎng)強(qiáng)度急劇增大，其他位置，電場(chǎng)強(qiáng)度急劇減小。從圖中可見(jiàn)，活塞只有達(dá)到某些特定位置，如圖2中的1到2之間的位置，電場(chǎng)強(qiáng)度很大，才能點(diǎn)火；在其他位置時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度較小，不能點(diǎn)火。實(shí)施例2本實(shí)施例2中氣缸為長(zhǎng)方體，氣缸內(nèi)壁長(zhǎng)70，寬50，高100 (單位為mm)，材料為金屬；微波源的調(diào)節(jié)頻率范圍為1. 87Ghz 21. 81(ihZ，輸出功率為500W，傳輸系統(tǒng)為從BJ22 口過(guò)渡到70 X 50的矩形口波導(dǎo)，過(guò)渡長(zhǎng)度為220mm。此長(zhǎng)方體氣缸諧振時(shí)的頻率為3. 35Ghz
左右ο本發(fā)明的點(diǎn)火方法實(shí)施例2，具體包括以下步驟首先，把微波源、波導(dǎo)、氣缸依次連接好，開(kāi)啟微波源，調(diào)節(jié)微波源的頻率，當(dāng)調(diào)節(jié)到諧振頻率范圍內(nèi)，微調(diào)頻率，直至氣缸內(nèi)出現(xiàn)瞬間點(diǎn)火，此時(shí)的頻率就是能使氣缸內(nèi)電場(chǎng)諧振的頻率。
權(quán)利要求
1.一種基于電磁波諧振頻率的發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火方法，其特征在于，該方法包括將可調(diào)節(jié)頻率的電磁波源通過(guò)同軸電纜或波導(dǎo)與發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火腔相連，使電磁波源發(fā)出電磁波，調(diào)節(jié)電磁波的頻率，當(dāng)電磁波頻率與點(diǎn)火腔尺寸相匹配時(shí)，點(diǎn)火腔內(nèi)的電磁場(chǎng)達(dá)到諧振，點(diǎn)火腔內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度急劇增大擊穿點(diǎn)火腔內(nèi)介質(zhì)，形成大體積點(diǎn)火。
2.一種基于電磁波諧振頻率的發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火方法，其特征在于，將電磁波源通過(guò)同軸電纜或波導(dǎo)與發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸相連，使電磁波源發(fā)出電磁波，調(diào)節(jié)點(diǎn)火腔的尺寸，當(dāng)點(diǎn)火腔內(nèi)的電磁場(chǎng)達(dá)到諧振時(shí)，點(diǎn)火腔內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度急劇增大擊穿點(diǎn)火腔內(nèi)介質(zhì)，形成大體積點(diǎn)火。
3.如權(quán)利要求1或2所述方法，其特征在于，所述電磁波源為連續(xù)電磁波或可控脈沖式電磁波，頻段在300Khz-300(ihz之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于電磁波諧振頻率的發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火方法，屬于發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，該方法包括將可調(diào)節(jié)頻率的電磁波源通過(guò)同軸電纜或波導(dǎo)與發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火腔相連，使電磁波源發(fā)出電磁波，調(diào)節(jié)電磁波的頻率，當(dāng)電磁波頻率與點(diǎn)火腔尺寸相匹配時(shí)，點(diǎn)火腔內(nèi)的電磁場(chǎng)達(dá)到諧振，點(diǎn)火腔內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度急劇增大擊穿點(diǎn)火腔內(nèi)介質(zhì)，形成大體積點(diǎn)火。該方法具有使發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火層流燃燒快、燃燒充分、燃燒效率高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F02P3/00GK102278252SQ20111012462
公開(kāi)日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月13日
發(fā)明者劉永喜, 張貴新, 霍娜 申請(qǐng)人:清華大學(xué)