高頻等離子體點(diǎn)火裝置制造方法
【專利摘要】一種高頻等離子體點(diǎn)火裝置，特別用于內(nèi)燃機(jī)，并且特別用于內(nèi)燃機(jī)的燃燒室內(nèi)的燃料/空氣混合物的點(diǎn)火，包括：諧振串聯(lián)電路，其具有串聯(lián)連接的電感器和電容器；以及高頻發(fā)生器，其具有第一電氣端子和第二電氣端子，用于進(jìn)行諧振串聯(lián)電路的諧振激勵(lì)，設(shè)置有第一電氣觸點(diǎn)，在該第一電氣觸點(diǎn)處，電容器的一端和電感器的一端以電氣方式彼此連接。電容器在遠(yuǎn)離第一電氣觸點(diǎn)的端處具有第二電氣觸點(diǎn)，并且電感器在遠(yuǎn)離第一電氣觸點(diǎn)的端處具有第三電氣觸點(diǎn)。電氣連接裝置使高頻發(fā)生器的第一端子以電氣方式連接至第三觸點(diǎn)、并使高頻發(fā)生器的第二端子以電氣方式連接至第二觸點(diǎn)，以使得將高頻發(fā)生器的輸出信號(hào)經(jīng)由第二電氣觸點(diǎn)和第三電氣觸點(diǎn)施加至諧振串聯(lián)電路。第一電極被配置成以電氣方式連接至第一電氣觸點(diǎn)。第二電極被配置成以電氣方式連接第二電氣觸點(diǎn)，結(jié)果在第一電極的遠(yuǎn)離第一電氣觸點(diǎn)的自由端和第二電極的遠(yuǎn)離第二電氣觸點(diǎn)的自由端之間能夠利用在電容器的兩端施加的用于使第一電極和第二電極的自由端之間的等離子體點(diǎn)火的電壓。第三電極被配置成以電氣方式連接至第三電氣觸點(diǎn)，并且第三電極的遠(yuǎn)離第三電氣觸點(diǎn)的自由端被配置成在第三電極的自由端和第二電極的自由端之間能夠利用經(jīng)由第二電氣觸點(diǎn)和第三電氣觸點(diǎn)施加的用于維持點(diǎn)火之后的等離子體的電壓。
【專利說(shuō)明】高頻等離子體點(diǎn)火裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高頻等離子體點(diǎn)火裝置，特別用于內(nèi)燃機(jī)，并且特別用于該內(nèi)燃機(jī)的燃燒室內(nèi)的燃料/空氣混合物的點(diǎn)火,如權(quán)利要求1的前序部分所述,該高頻等離子體點(diǎn)火裝置包括:諧振串聯(lián)電路，其具有串聯(lián)連接的電感部件和電容部件；以及高頻發(fā)生器，其具有第一電氣端子和第二電氣端子，并且用于進(jìn)行諧振串聯(lián)電路的諧振激勵(lì)，其中，該高頻等離子體點(diǎn)火裝置還設(shè)置有第一電氣觸點(diǎn)，在該第一電氣觸點(diǎn)處，電容部件的一端和電感部件的一端以電氣方式連接到一起，電容部件在遠(yuǎn)離第一電氣觸點(diǎn)的一端處具有第二電氣觸點(diǎn)，并且電感部件在遠(yuǎn)離第一電氣觸點(diǎn)的一端處具有第三電氣觸點(diǎn)；設(shè)置有電氣連接裝置，其中該電氣連接裝置使高頻發(fā)生器的第一電氣端子以電氣方式連接至第三電氣觸點(diǎn)、并使高頻發(fā)生器的第二電氣端子以電氣方式連接至第二電氣觸點(diǎn)，以使得將來(lái)自高頻發(fā)生器的輸出信號(hào)經(jīng)由第二電氣觸點(diǎn)和第三電氣觸點(diǎn)施加至諧振串聯(lián)電路；該高頻等離子體點(diǎn)火裝置還設(shè)置有第一電極，該第一電極被配置成以電氣方式連接至第一電氣觸點(diǎn)，并且還設(shè)置有第二電極，該第二電極被配置成以電氣方式連接至第二電氣觸點(diǎn)，由此在第一電極的遠(yuǎn)離第一電氣觸點(diǎn)的自由端和第二電極的遠(yuǎn)離第二電氣觸點(diǎn)的自由端之間可利用在電容部件的兩端施加(由此形成等離子體點(diǎn)火電路)的用于使第一電極和第二電極的自由端之間的等離子體點(diǎn)火的電壓。

【背景技術(shù)】
[0002]由于在燃燒室中產(chǎn)生分層進(jìn)氣的可能性，因此所謂的直接燃料噴射火花點(diǎn)火處理在降低消耗方面具有很大潛力。然而，燃燒室中的非均質(zhì)混合物針對(duì)在適當(dāng)時(shí)間點(diǎn)的可靠點(diǎn)火方面所使用的點(diǎn)火處理施加了更為嚴(yán)格的要求。任何種類的波動(dòng)均降低了例如點(diǎn)火的標(biāo)準(zhǔn)，因而降低了整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。一方面，可點(diǎn)火混合物的位置可能略微改變，并且另一方面，火花塞的鉤狀電極可能會(huì)對(duì)混合物的產(chǎn)生具有破壞性影響。對(duì)于直接燃料噴射燃燒處理有幫助的是從物理上進(jìn)一步延伸至燃燒室內(nèi)的點(diǎn)火系統(tǒng)。為此，在DE 10 2004058925 A1中提出了在內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中利用等離子體使燃料/空氣混合物點(diǎn)火。用于該目的的高頻等離子體點(diǎn)火裝置包括具有電感部件和電容部件的諧振串聯(lián)電路、以及用于該諧振串聯(lián)電路的諧振激勵(lì)的高頻源。電容部件由中央傳導(dǎo)電極和外部傳導(dǎo)電極構(gòu)成，其中電介體位于該中央傳導(dǎo)電極和外部傳導(dǎo)電極之間。在這些電極的最末端，這些電極以間隔預(yù)設(shè)距離的狀態(tài)延伸至燃燒室內(nèi)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的基本目的是改善上述種類的高頻點(diǎn)火裝置以達(dá)到如下效果:盡管等離子體所占用的空間內(nèi)的阻抗一方面在等離子體的點(diǎn)火之前并且另一方面在該點(diǎn)火之后有所不同，但容易實(shí)現(xiàn)最大能量輸入以使等離子體點(diǎn)火并且在點(diǎn)火的情況下進(jìn)入等離子體內(nèi)。
[0004]根據(jù)本發(fā)明，該目的由具有權(quán)利要求1的特征性條款所給出的特征的上述種類的高頻等離子體點(diǎn)火裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。在其它權(quán)利要求中說(shuō)明了本發(fā)明的有利實(shí)施例。
[0005]在上述種類的高頻等離子體點(diǎn)火裝置中，根據(jù)本發(fā)明提供了以下:還設(shè)置有第三電極，所述第三電極被配置成以電氣方式連接至所述第三電氣觸點(diǎn)，并且所述第三電極的遠(yuǎn)離所述第三電氣觸點(diǎn)的自由端被配置成:在所述第三電極的自由端和所述第二電極的自由端之間能夠利用經(jīng)由所述第二電氣觸點(diǎn)和所述第三電氣觸點(diǎn)施加(由此形成等離子體維持電路)的用于維持點(diǎn)火之后的等離子體的電壓。
[0006]這具有以下優(yōu)點(diǎn):一旦利用等離子體點(diǎn)火電路使等離子體點(diǎn)火，在第二電極和第三電極的兩端間自動(dòng)可利用電流以維持點(diǎn)火等離子體，其中該點(diǎn)火等離子體經(jīng)由第一電極和第二電極之間的(采用并聯(lián)方式連接并且目前具有低電阻)的路徑使諧振串聯(lián)電路“幾乎短路”或“分路”，同時(shí)諧振串聯(lián)電路在這些電極之間的等離子體再次熄火的情況下自動(dòng)再激勵(lì)至諧振狀態(tài)，并且在第一電極和第二電極之間生成點(diǎn)火電壓以再次使等離子體立即點(diǎn)火。這樣，可以以控制方式在預(yù)定的時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)在電極之間維持點(diǎn)火等離子體，而不需要用于檢測(cè)點(diǎn)火等離子體的復(fù)雜且昂貴的部件、或者檢測(cè)部件所控制的用于在等離子體點(diǎn)火電路和等離子體維持電路之間切換的部件。
[0007]通過(guò)以下來(lái)實(shí)現(xiàn)從高頻發(fā)生器向著諧振串聯(lián)電路內(nèi)的最佳無(wú)損的能量傳輸:所述電氣連接部件具有阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，以使得所述高頻發(fā)生器的所述第一電氣端子和所述第二電氣端子之間的阻抗一方面與所述第二電氣觸點(diǎn)和所述第三電氣觸點(diǎn)之間的阻抗相匹配，并且另一方面在(等離子體的點(diǎn)火之前和之后)這兩種工作狀態(tài)下進(jìn)行該匹配。
[0008]通過(guò)以下來(lái)實(shí)現(xiàn)特別簡(jiǎn)單且同時(shí)精確的阻抗匹配:所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)具有:電感部件、并且特別是線圈，用于將所述高頻發(fā)生器的所述第一電氣端子以電氣方式連接至所述第三電氣觸點(diǎn)；以及電容部件、并且特別是電容器，用于將所述高頻發(fā)生器的所述第一電氣端子以電氣方式連接至所述高頻發(fā)生器的所述第二電氣端子。
[0009]通過(guò)以下來(lái)獲得在需要的情況下可以包含在絕緣線纜內(nèi)的特別簡(jiǎn)單的機(jī)械結(jié)構(gòu):所述諧振串聯(lián)電路中的電容部件由至少一個(gè)電容器、至少一個(gè)平行板電容器、至少一個(gè)球形電容器、至少一個(gè)圓柱形電容器、至少一個(gè)同軸線纜、至少一對(duì)導(dǎo)體、至少一個(gè)饋通電容器和/或夾持有電介體的處于預(yù)定間隔的預(yù)定長(zhǎng)度的兩個(gè)電導(dǎo)體所構(gòu)成。
[0010]通過(guò)以下來(lái)獲得在需要的情況下可以包含在絕緣線纜內(nèi)的更為簡(jiǎn)化的機(jī)械結(jié)構(gòu):所述諧振串聯(lián)電路中的電感部件由至少一個(gè)線圈、至少一個(gè)環(huán)形線圈、至少一個(gè)圓柱形線圈、至少一個(gè)同軸導(dǎo)體、至少一個(gè)具有磁芯的線圈、至少一個(gè)變壓器和/或至少一個(gè)電導(dǎo)體所構(gòu)成。
[0011]通過(guò)以下來(lái)獲得甚至更為簡(jiǎn)化的機(jī)械結(jié)構(gòu):所述高頻等離子體點(diǎn)火裝置具有殼體，其中所述殼體構(gòu)成所述第二電極的至少一部分。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]以下通過(guò)參考附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。在附圖中:
[0013]圖1是根據(jù)本發(fā)明的高頻等離子體點(diǎn)火裝置的電氣電路圖。
[0014]圖2是根據(jù)本發(fā)明的高頻等離子體點(diǎn)火裝置的第一優(yōu)選實(shí)施例的示意圖。
[0015]圖3是根據(jù)本發(fā)明的高頻等離子體點(diǎn)火裝置的第二優(yōu)選實(shí)施例的示意圖。
[0016]圖4是根據(jù)本發(fā)明的高頻等離子體點(diǎn)火裝置的第三優(yōu)選實(shí)施例的示意圖。
[0017]圖5是根據(jù)本發(fā)明的高頻等離子體點(diǎn)火裝置的第四優(yōu)選實(shí)施例的示意圖。
[0018]圖6是根據(jù)本發(fā)明的高頻等離子體點(diǎn)火裝置的第五優(yōu)選實(shí)施例的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]以下通過(guò)參考圖1來(lái)詳細(xì)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的高頻等離子體點(diǎn)火裝置的基本原理及其工作的基本方式。圖1是根據(jù)本發(fā)明的高頻等離子體點(diǎn)火裝置的電氣等效電路圖。該高頻等離子體點(diǎn)火裝置包括具有電感部件10(L1)和電容部件12(C1)的諧振串聯(lián)電路11，其中該電感部件10和電容部件12經(jīng)由第一電氣觸點(diǎn)14連接到一起成為諧振串聯(lián)電路。這樣在電容部件12的遠(yuǎn)離第一電氣觸點(diǎn)14的自由端處產(chǎn)生第二電氣觸點(diǎn)16，并且在電感部件10的遠(yuǎn)離第一電氣觸點(diǎn)14的自由端處產(chǎn)生第三電氣觸點(diǎn)18。還設(shè)置有高頻發(fā)生器20，其中該高頻發(fā)生器20生成高頻信號(hào)作為第一端子22和第二端子24之間的預(yù)定頻率、振幅和功率的輸出信號(hào)。該輸出信號(hào)在頻率方面與諧振串聯(lián)電路11的諧振頻率相對(duì)應(yīng)，其中該諧振頻率是通過(guò)應(yīng)用以下公式、根據(jù)電感部件1^ 10的電感和電容部件Q 12的電容這兩者的值采用已知方式所獲得的。.1
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[0021]這樣，高頻發(fā)生器20能夠以諧振方式激勵(lì)諧振串聯(lián)電路。HF發(fā)生器(20)具有阻抗 Zgen。
[0022]高頻發(fā)生器20經(jīng)由連接部件26連接至諧振串聯(lián)電路11，因而高頻發(fā)生器20的第一端子22以電氣方式連接至諧振串聯(lián)電路的第三電氣觸點(diǎn)18，并且高頻發(fā)生器20的第二端子24以電氣方式連接至諧振串聯(lián)電路的第二電氣觸點(diǎn)16。在這種情況下連接部件26所進(jìn)行的電氣功能是使高頻發(fā)生器20在兩個(gè)端子22、24之間的輸出阻抗Zgen與第二電氣觸點(diǎn)16和第三電氣觸點(diǎn)18之間的阻抗相匹配。
[0023]在本情況中，術(shù)語(yǔ)“阻抗”或“輸出阻抗”表示交流(a.c.)電阻，其中該交流電阻一方面規(guī)定正弦交流電壓相對(duì)于正弦交流電流的振幅比，并且另一方面規(guī)定這兩個(gè)變量之間的相移。
[0024]如果高頻發(fā)生器20的輸出阻抗等于第二電氣觸點(diǎn)16和第三電氣觸點(diǎn)18之間的阻抗，則連接部件26僅僅具有電導(dǎo)體，其中這些電導(dǎo)體一方面使第一端子點(diǎn)22以電氣方式連接至第三電氣觸點(diǎn)18，并且另一方面使第二端子點(diǎn)24以電氣方式連接至第二電氣觸點(diǎn)16 (在各情況下均采用直接方式、而無(wú)需進(jìn)行任何阻抗匹配)。然而，這對(duì)于要使用已存在的高頻發(fā)生器而言有利。這些高頻發(fā)生器的輸出阻抗例如為50 Ω。相比之下，通常第二電氣觸點(diǎn)16和第三電氣觸點(diǎn)18之間的阻抗例如為12 Ω。這樣的話，利用連接部件26來(lái)提供阻抗匹配。在圖1中以示例方式所示的實(shí)施例中，連接部件26具有包括電感匹配部件28 (L2)和電容匹配部件30(C2)的匹配網(wǎng)絡(luò)。在這種情況下，電感匹配部件28被配置成使第一端子22和第三電氣觸點(diǎn)18以電氣方式連接到一起，并且電容匹配部件30被配置成使第三電氣觸點(diǎn)18和第二電氣觸點(diǎn)16以電氣方式連接到一起。這以電氣方式給出了 50 Ω?12Ω的適當(dāng)阻抗匹配，為此，對(duì)電容匹配部件C2 30的值和電感匹配部件L2 28的值進(jìn)行選擇，以適合高頻發(fā)生器20的輸出頻率或者換句話說(shuō)適合諧振串聯(lián)電路的諧振頻率。
[0025]第一電極32以電氣方式連接至第一電氣觸點(diǎn)14,并且第一電極32的遠(yuǎn)離第一電氣觸點(diǎn)14的自由端34突出至如下空間或室44內(nèi)，其中在該空間或室44內(nèi)，要使等離子體點(diǎn)火并使該等離子體維持預(yù)定的時(shí)間長(zhǎng)度。第二電極36以電氣方式連接至第二電氣觸點(diǎn)16，并且第二電極36的遠(yuǎn)離第二電氣觸點(diǎn)16的自由端38突出至空間或室44內(nèi)。第三電極40以電氣方式連接至第三電氣觸點(diǎn)18，并且第三電極40的遠(yuǎn)離第三電氣觸點(diǎn)18的自由端42突出至空間或室44內(nèi)。如以下將詳細(xì)說(shuō)明的，在空間或室44內(nèi)將電極32、36和40的自由端34、38和42配置成:在等離子體點(diǎn)火裝置處于工作中的情況下，這些端34、38和42之間的給定電壓上升，并且這些電壓導(dǎo)致在端34、38和42之間產(chǎn)生相應(yīng)電流。
[0026]圖7是作為利用發(fā)生器20激勵(lì)諧振電路11所采用的頻率f的函數(shù)的、該諧振電路的電容器q 12兩端的電壓下降的圖形表示。在圖7中，沿橫軸50標(biāo)繪利用發(fā)生器20激勵(lì)諧振電路所采用的頻率f，并且沿縱軸52標(biāo)繪電容器q 12兩端的電壓下降。第一曲線54示出在空間或室44內(nèi)使等離子體點(diǎn)火之前的、作為頻率f的函數(shù)的電容器仏12兩端的電壓下降的變化，并且第二曲線56示出在空間或室44內(nèi)使等離子體點(diǎn)火之后的、作為頻率f的函數(shù)的電容器仏12兩端的電壓下降的變化。諧振電路11的諧振頻率fMS位于線58上，因而在等離子體的點(diǎn)火之前存在高的電壓下降(曲線54)。在等離子體的點(diǎn)火之后，如以下將詳細(xì)說(shuō)明的，等離子體的低阻抗使電容器仏12分路，因而電壓下降沒(méi)有增加(曲線56)。
[0027]對(duì)于電氣電路而言，最初存在的是如下?tīng)顟B(tài):在空間或室44內(nèi)在電極32、36和40的自由端34、38和42之間不存在點(diǎn)火等離子體。利用來(lái)自高頻發(fā)生器20的輸出信號(hào)對(duì)諧振串聯(lián)電路11的諧振激勵(lì)導(dǎo)致在電容部件12的兩端處(即，在第一電氣觸點(diǎn)14和第二電氣觸點(diǎn)16之間)、并由此在第一電極32的自由端34和第二電極36的自由端38處所產(chǎn)生的電壓出現(xiàn)高的值。在諧振狀態(tài)下(在f = fMS的情況下；參見(jiàn)圖7，曲線54)，該電壓足夠高而使第一電極32的自由端34和第二電極36的自由端38之間的等離子體點(diǎn)火。換句話說(shuō)，高頻發(fā)生器20所發(fā)出的電壓因諧振串聯(lián)電路11的諧振激勵(lì)而增大了例如100的預(yù)定因數(shù)。在空間或室44內(nèi)的等離子體的點(diǎn)火之前，諧振串聯(lián)電路11僅略微阻尼(damped)。然而，一旦等離子體點(diǎn)火，如圖1的虛線所示，在電氣方面，這導(dǎo)致與等離子體的阻抗Zpl相對(duì)應(yīng)的(例如12 Ω的)電阻46與電容部件12并聯(lián)連接。這導(dǎo)致第一電氣觸點(diǎn)16和第二電氣觸點(diǎn)18之間的電壓崩潰、諧振串聯(lián)電路11被分路、并且電感部件10的電壓的較大比例衰減。電容部件12兩端的電壓下降(參見(jiàn)圖7，曲線56)。因而，用以維持等離子體的充足電流不再能夠流過(guò)第一電極32的自由端34和第二電極36的自由端38之間的間隙。如果沒(méi)有采取其它措施，則空間或室44內(nèi)的第一電極32的自由端34和第二電極36的自由端38之間的等離子體將再次立即熄滅。
[0028]然而，根據(jù)本發(fā)明，設(shè)置有第三電極40。這使得緊挨在空間或室44內(nèi)的等離子體的點(diǎn)火之后，電流流經(jīng)第二電極36的自由端38和第三電極40的自由端42之間的間隙，這是因?yàn)樵撻g隙同樣也因電阻Zpl例如為12Ω的點(diǎn)火等離子體而發(fā)生分路。實(shí)際上，第三電極40的自由端42被配置成:點(diǎn)火等離子體至少部分延伸至第二電極36的自由端38和第三電極40的自由端42之間的間隙內(nèi)。由于第二電極36的自由端38和第三電極40的自由端42之間的點(diǎn)火等離子體產(chǎn)生電阻&1 46約為12Ω的旁路，因此即使在等離子體的點(diǎn)火之后，也由于第三電極而使得在第二電氣觸點(diǎn)16和第三電氣觸點(diǎn)18處相對(duì)于高頻發(fā)生器20顯然存在12 Ω的電阻或阻抗，并且高頻發(fā)生器20繼續(xù)將其全部電能或電功率施加于等離子體。與點(diǎn)火時(shí)刻的唯一不同之處在于:電流不再流過(guò)第一電極32的自由端34和第二電極36的自由端38之間的間隙，而是流過(guò)第二電極36的自由端38和第三電極40的自由端42之間的間隙。為此，自由端34、38、42的布局被配置成:在第一電極32的自由端34和第二電極36的自由端38之間的間隙內(nèi)點(diǎn)火的等離子體還局部至少部分位于第二電極36的自由端38和第三電極40的自由端42之間的間隙內(nèi)。
[0029]由于諧振串聯(lián)電路11被設(shè)計(jì)成在使等離子體點(diǎn)火之前、在第二電氣觸點(diǎn)16和第三電氣觸點(diǎn)18之間產(chǎn)生相同阻抗(例如，在本情況中為12 Ω)，因此關(guān)于阻抗匹配，等離子體是否點(diǎn)火對(duì)于高頻發(fā)生器20而言不存在差異。在這兩種情況下，高頻發(fā)生器20始終能夠以其全部功率(而無(wú)回波損耗)一方面在等離子體點(diǎn)火之前并且直到等離子體點(diǎn)火時(shí)為止饋送至諧振串聯(lián)電路11，并且另一方面在等離子體的點(diǎn)火之后饋送至第二電極36的自由端38和第三電極40的自由端42之間的等離子體。
[0030]如果等離子體由于外部因素(例如由于(例如進(jìn)入用作空間或室44的內(nèi)燃機(jī)的工作氣缸的燃燒室內(nèi)的可燃混合物等的)介質(zhì)的流動(dòng)速度高等)而熄滅，則穿過(guò)第二電極36的自由端38和第三電極40的自由端42之間的間隙的旁路再次變?yōu)楦唠娮璨⑶也⒙?lián)電阻&1 46所引起的諧振串聯(lián)電路11的阻尼消失，因而來(lái)自高頻發(fā)生器20的電力立即再次被饋送至諧振串聯(lián)電路11，由此諧振串聯(lián)電路11在諧振狀態(tài)下被激勵(lì)，直到在電容部件q12的兩端間再次達(dá)到用于使等離子體點(diǎn)火的電壓、并且等離子體采用上述方式點(diǎn)火為止。因此，立即顯而易見(jiàn)，根據(jù)本發(fā)明的等離子點(diǎn)火裝置在“使等離子體點(diǎn)火”和“維持等離子體”的工作模式之間以自動(dòng)且無(wú)需利用任何附加切換裝置或等離子體檢測(cè)器的方式改變，因而僅通過(guò)將來(lái)自高頻發(fā)生器20的輸出信號(hào)饋送至電氣觸點(diǎn)16、18，使等離子體點(diǎn)火并且從這樣施加來(lái)自高頻發(fā)生器20的輸出信號(hào)開(kāi)始一直維持該等離子體。因而，換句話說(shuō)，僅通過(guò)將來(lái)自高頻發(fā)生器20的輸出信號(hào)施加至電氣觸點(diǎn)16、18并使該高頻發(fā)生器20與電氣觸點(diǎn)16、18斷開(kāi)，可以產(chǎn)生等離子體并且使該等離子體維持定義的或者預(yù)定的時(shí)間長(zhǎng)度。
[0031]空間或室44例如是內(nèi)燃機(jī)的工作氣缸中的燃燒室，由此等離子體用于使內(nèi)燃機(jī)中的燃料/空氣混合物點(diǎn)火。由于可以使等離子體維持任何期望的時(shí)間長(zhǎng)度，因此針對(duì)燃料/空氣混合物獲得了更均勻的燃燒和高度可靠的點(diǎn)火。這對(duì)于稀薄燃燒或者分層進(jìn)氣型的內(nèi)燃機(jī)而言特別有利，這是因?yàn)樵谶@些情況下，在工作氣缸的燃燒室內(nèi)僅在非常特定的場(chǎng)所和非常特定的時(shí)間點(diǎn)處存在可點(diǎn)火混合物。這可以使點(diǎn)火等離子體在該場(chǎng)所且在該時(shí)間點(diǎn)處進(jìn)行非常精確的命中。
[0032]以上通過(guò)參考根據(jù)本發(fā)明的高頻等離子體點(diǎn)火裝置的圖1所示的框式或等效電路圖已經(jīng)詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明。以下將說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的高頻等離子體點(diǎn)火裝置的例示性實(shí)施例。
[0033]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的高頻等離子體點(diǎn)火裝置的第一優(yōu)選實(shí)施例。向進(jìn)行與圖1相同的功能的部件賦予與圖1相同的附圖標(biāo)記，因此應(yīng)參考以上針對(duì)圖1的說(shuō)明來(lái)解釋這些部件。圖2所示的高頻等離子體點(diǎn)火裝置具有殼體60，其中該殼體60由導(dǎo)電材料構(gòu)成，由此形成圖1所示的裝置中的以電氣方式連接至高頻發(fā)生器20的端子24的部分。匹配網(wǎng)絡(luò)26包括采用饋通電容器形式的電容部件(:2 30以及配置在殼體60內(nèi)部并且采用簡(jiǎn)單線圈形式的電感部件L228。饋通電容器30提供與殼體60的電絕緣。
[0034]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的高頻等離子體點(diǎn)火裝置的第二優(yōu)選實(shí)施例。向進(jìn)行與圖1和2相同的功能的部件賦予與圖1和2相同的附圖標(biāo)記，因此應(yīng)參考以上針對(duì)圖1和2的說(shuō)明來(lái)解釋這些部件。高頻等離子體點(diǎn)火裝置的結(jié)構(gòu)與圖2所示的第一優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)基本相同。在圖3所示的第二優(yōu)選實(shí)施例中，匹配網(wǎng)絡(luò)26采用λ/4線路的形式，并且電感部件U 10采用簡(jiǎn)單線圈的形式。
[0035]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的高頻等離子體點(diǎn)火裝置的第三優(yōu)選實(shí)施例。向進(jìn)行與圖1?3相同的功能的部件賦予與圖1?3相同的附圖標(biāo)記，因此應(yīng)參考以上針對(duì)附圖1?3的說(shuō)明來(lái)解釋這些部件。第三電極40經(jīng)由電絕緣體62穿過(guò)殼體60。第一電極32經(jīng)由饋通電容器12穿過(guò)殼體，其中該饋通電容器12—方面提供第一電極32和殼體60之間的電絕緣，并且另一方面構(gòu)成電容部件(^ 12。電感部件1^ 10采用定相線的形式。
[0036]圖5示出根據(jù)本發(fā)明的高頻等離子體點(diǎn)火裝置的第四優(yōu)選實(shí)施例。向進(jìn)行與圖1?4相同的功能的部件賦予與圖1?4相同的附圖標(biāo)記，因此應(yīng)參考以上針對(duì)圖1?4的說(shuō)明來(lái)解釋這些部件。高頻等離子體點(diǎn)火裝置的結(jié)構(gòu)與圖2所示的第一優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)基本相同。電感部件1^ 10采用變壓器的形式，其中該變壓器具有初級(jí)繞阻64、次級(jí)繞阻66和由磁性材料制成的芯68。該變壓器還引起電容部件Q 12兩端的電壓上升，其中該變壓器通過(guò)根據(jù)初級(jí)線圈64和次級(jí)線圈66相對(duì)于彼此的比率使該電壓升壓，來(lái)實(shí)現(xiàn)該操作。
[0037]圖6示出根據(jù)本發(fā)明的高頻等離子體點(diǎn)火裝置的第五優(yōu)選實(shí)施例。向進(jìn)行與圖1?5相同的功能的部件賦予與圖1?5相同的附圖標(biāo)記，因此應(yīng)參考以上針對(duì)圖1?5的說(shuō)明來(lái)解釋這些部件。高頻等離子體點(diǎn)火裝置的結(jié)構(gòu)與圖5所示的第四優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)基本相同。電感部件Q 10采用具有磁芯的電感器的形式、特別是具有由磁性材料制成的環(huán)形芯的環(huán)形芯線圈的形式，其中在該環(huán)形芯周圍卷繞有電導(dǎo)體。該結(jié)構(gòu)的特殊特征是如下:與圖5相同，設(shè)置變壓器作為電感部件U 10，其中該變壓器采用所謂的“自耦變壓器”、即在初級(jí)電路和次級(jí)電路之間不存在電氣隔離的變壓器的形式。
[0038]總而言之，根據(jù)本發(fā)明的高頻等離子體點(diǎn)火裝置提供了如下能力，其中該能力用于在等離子體的點(diǎn)火之后且在該等離子體的維持以期望方式結(jié)束之前、該等離子體無(wú)意中熄滅的情況下，進(jìn)行自動(dòng)再點(diǎn)火。由于內(nèi)部的電感部件10和/或1^2 28)，因而等離子體可能因所產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)而被向外吹，結(jié)果獲得了源自于電極40的等離子體的向著空間或室44內(nèi)的更快且更好的分布。這在使內(nèi)燃機(jī)的工作氣缸的燃燒室內(nèi)的混合物點(diǎn)火的情況下特別有利。
[0039]優(yōu)選地，通過(guò)以下公式來(lái)確定匹配網(wǎng)絡(luò)26的電感部件L2 28的電感以及匹配網(wǎng)絡(luò)26的電容部件C2 30的電容這兩者的值。
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【權(quán)利要求】
1.一種高頻等離子體點(diǎn)火裝置，特別用于內(nèi)燃機(jī)，并且特別用于內(nèi)燃機(jī)的燃燒室內(nèi)的燃料/空氣混合物的點(diǎn)火，所述高頻等離子體點(diǎn)火裝置包括:諧振串聯(lián)電路(11)，其具有串聯(lián)連接的電感部件(10)和電容部件(12);以及高頻發(fā)生器(20)，其具有第一電氣端子(22)和第二電氣端子(24)，并且用于進(jìn)行所述諧振串聯(lián)電路(11)的諧振激勵(lì)，其中，所述高頻等離子體點(diǎn)火裝置還設(shè)置有第一電氣觸點(diǎn)(14)，在所述第一電氣觸點(diǎn)(14)處，所述電容部件(12)的一端和所述電感部件(10)的一端以電氣方式連接到一起,所述電容部件(12)在遠(yuǎn)離所述第一電氣觸點(diǎn)(14)的一端處具有第二電氣觸點(diǎn)(16)，并且所述電感部件(10)在遠(yuǎn)離所述第一電氣觸點(diǎn)(14)的一端處具有第三電氣觸點(diǎn)(18)，所述高頻等離子體點(diǎn)火裝置還設(shè)置有電氣連接裝置(26)，所述電氣連接裝置(26)使所述高頻發(fā)生器(20)的所述第一電氣端子(22)以電氣方式連接至所述第三電氣觸點(diǎn)(18)、并使所述高頻發(fā)生器(20)的所述第二電氣端子(24)以電氣方式連接至所述第二電氣觸點(diǎn)(16)，以使得將來(lái)自所述高頻發(fā)生器(20)的輸出信號(hào)經(jīng)由所述第二電氣觸點(diǎn)(16)和所述第三電氣觸點(diǎn)(18)施加至所述諧振串聯(lián)電路(11);所述高頻等離子體點(diǎn)火裝置還設(shè)置有第一電極(32)，所述第一電極(32)被配置成以電氣方式連接至所述第一電氣觸點(diǎn)(14)，并且還設(shè)置有第二電極(36)，所述第二電極(36)被配置成以電氣方式連接至所述第二電氣觸點(diǎn)(16)，結(jié)果在所述第一電極(32)的遠(yuǎn)離所述第一電氣觸點(diǎn)(14)的自由端(34)和所述第二電極(36)的遠(yuǎn)離所述第二電氣觸點(diǎn)(16)的自由端(38)之間能夠利用在所述電容部件(12)的兩端施加的用于使所述第一電極(32)的自由端(34)和所述第二電極(36)的自由端(38)之間的等尚子體點(diǎn)火的電壓， 其特征在于，所述高頻等離子體點(diǎn)火裝置還設(shè)置有第三電極(40)，所述第三電極(40)被配置成以電氣方式連接至所述第三電氣觸點(diǎn)(18)，并且所述第三電極(40)的遠(yuǎn)離所述第三電氣觸點(diǎn)(18)的自由端(42)被配置成:在所述第三電極(40)的自由端(42)和所述第二電極(36)的自由端(38)之間能夠利用經(jīng)由所述第二電氣觸點(diǎn)(16)和所述第三電氣觸點(diǎn)(18)施加的用于維持點(diǎn)火之后的等離子體的電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻等離子體點(diǎn)火裝置，其特征在于，所述電氣連接部件(26)具有阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，以使得所述高頻發(fā)生器(20)的所述第一電氣端子(22)和所述第二電氣端子(24)之間的阻抗一方面與所述第二電氣觸點(diǎn)(16)和所述第三電氣觸點(diǎn)(18)之間的阻抗相匹配，并且另一方面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高頻等離子體點(diǎn)火裝置，其特征在于，所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)(26)具有:電感部件(28)、并且特別是線圈，用于將所述高頻發(fā)生器(20)的所述第一電氣端子(22)以電氣方式連接至所述第三電氣觸點(diǎn)(18);以及電容部件(30)、并且特別是電容器，用于將所述高頻發(fā)生器(20)的所述第一電氣端子(22)以電氣方式連接至所述高頻發(fā)生器(20)的所述第二電氣端子(24)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中至少一項(xiàng)所述的高頻等離子體點(diǎn)火裝置，其特征在于，所述諧振串聯(lián)電路(11)中的電容部件(12)由至少一個(gè)電容器、至少一個(gè)平行板電容器、至少一個(gè)球形電容器、至少一個(gè)圓柱形電容器、至少一個(gè)同軸線纜、至少一對(duì)導(dǎo)體、至少一個(gè)饋通電容器和/或夾持有電介體的處于預(yù)定間隔的預(yù)定長(zhǎng)度的兩個(gè)電導(dǎo)體所構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中至少一項(xiàng)所述的高頻等離子體點(diǎn)火裝置，其特征在于，所述諧振串聯(lián)電路(11)中的電感部件(10)由至少一個(gè)線圈、至少一個(gè)環(huán)形線圈、至少一個(gè)圓柱形線圈、至少一個(gè)同軸導(dǎo)體、至少一個(gè)具有磁芯的線圈、至少一個(gè)變壓器和/或至少一個(gè)電導(dǎo)體所構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中至少一項(xiàng)所述的高頻等離子體點(diǎn)火裝置，其特征在于，所述高頻等離子體點(diǎn)火裝置具有殼體(60)，所述殼體￠0)構(gòu)成所述第二電極(36)的至少一部分。
【文檔編號(hào)】H01T13/00GK104285058SQ201380024358
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2013年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月8日
【發(fā)明者】G·阿姆布雷希特, 邁克爾·沃利特策, T·施密特 申請(qǐng)人:羅森伯格高頻技術(shù)有限及兩合公司