專利名稱：電暈點(diǎn)火器的有意電弧作用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在汽車及相似應(yīng)用中用于點(diǎn)燃空氣/燃料混合物的電暈放電點(diǎn)火器，具體涉及在電暈放電點(diǎn)火器中檢測電弧作用并有意使點(diǎn)火器形成電弧的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
美國專利6，883，507公開一種用于電暈放電空氣/燃料點(diǎn)火系統(tǒng)的點(diǎn)火器。圖I示出典型電暈放電點(diǎn)火系統(tǒng)的部件。該點(diǎn)火系統(tǒng)包括低壓電路10，低壓電路10穿過射頻升壓變壓器20耦連到高壓電路30，高壓電路30依次耦連到位于燃燒室50中的電極40。在電暈點(diǎn)火系統(tǒng)中，射頻高壓信號被應(yīng)用于位于燃燒室50中的電極40,如上所述。當(dāng)施加該信號時(shí)，燃燒室50中形成電場。該場足夠強(qiáng)以便顯著增加室內(nèi)的離子數(shù)量。在特定條件下，這些離子可以形成從電極到氣缸蓋或活塞的導(dǎo)電通路。如果電壓足夠高，流經(jīng)該通路的電流將該通路加熱到足以形成更多離子。這可以形成致使電弧建立的級聯(lián)過程。該電弧將加熱電極40。同時(shí)，在點(diǎn)燃燃燒室內(nèi)的燃料時(shí)，電弧放電不如電暈放電有效。因此，要求抑制電弧。多種傳統(tǒng)方法被用于抑制電弧和確保點(diǎn)火。抑制電弧的形成要求測量電路到地面的阻抗，并相應(yīng)調(diào)整電壓。圖2示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)抑制電弧形成的流程圖。如圖所示，電暈產(chǎn)生(200)，并由系統(tǒng)監(jiān)視電暈狀態(tài)。在電暈保留下來的情況下(202)，維持射頻變壓器上的直流電壓(204)，并且點(diǎn)火可能成功(206)。另一方面，如果電暈開始形成電弧(208)，減小射頻變壓器上的直流電壓以便努力阻止電弧進(jìn)一步形成(210)。

發(fā)明內(nèi)容
總的來說，本發(fā)明提供一種在汽車熔爐和其它應(yīng)用中用于點(diǎn)燃待點(diǎn)燃的可燃空氣/燃料混合物的電暈放電點(diǎn)火系統(tǒng)和方法，尤其是當(dāng)在電暈放電點(diǎn)火器中檢測到電弧作用時(shí)，做出調(diào)整以在一段時(shí)間內(nèi)有意增強(qiáng)電弧作用的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明通過多種方法中的一種檢測電弧作用，多種方法包括(I)對感應(yīng)器的電流突變，(2)對感應(yīng)器的電壓突變，(3)感應(yīng)器的共振頻率的突變，(4)計(jì)算的電暈云電阻的突變，以及(5)通過離子化檢測的失敗檢測，以及機(jī)軸速度變化。應(yīng)當(dāng)注意，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解，檢測方法不僅限于所述方法，并且任意數(shù)量的檢測方法都可以利用。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，在電暈事件過程中檢測到電弧后，向電路增加電壓以確保電弧作用發(fā)生。電壓的增加為連接到燃燒室的點(diǎn)火器提供了最大化的電壓。為了隨后的點(diǎn)火事件而確定用于電路的電壓值以預(yù)設(shè)數(shù)量同時(shí)減少并記錄在存儲器中。隨后，隨著電子硬件運(yùn)行在點(diǎn)火控制軟件中以檢測電弧作用的軟件或控制程序(例如算法)將測試修正的記錄值。結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例的具體描述，本發(fā)明的上述及其他特征和優(yōu)點(diǎn)將會更加容易理解。下面將對隨后的具體描述的附圖進(jìn)行介紹。


圖I示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的典型電暈放電點(diǎn)火系統(tǒng)的部件；圖2示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)抑制電弧形成的流程圖；圖3、4、5示出根據(jù)本發(fā)明的電暈點(diǎn)火電路的典型電路圖；圖6示出根據(jù)本發(fā)明的有意電弧作用方法的流程圖；
圖7示出根據(jù)本發(fā)明的控制程序的高階典型流程圖；圖8示出可以用于控制程序以計(jì)算點(diǎn)火事件的下降電壓的典型查閱表；圖9示出根據(jù)本發(fā)明的控制程序的詳細(xì)典型流程圖。
具體實(shí)施例方式在電暈點(diǎn)火系統(tǒng)中，射頻信號在電路中產(chǎn)生并通過同軸電纜傳輸?shù)近c(diǎn)火器。如果電壓過高，會從電極尖端到頭部形成不需要的電弧。在本發(fā)明背景技術(shù)部分描述過的一種已知電暈系統(tǒng)中，采用復(fù)雜的控制系統(tǒng)以積極測量和監(jiān)視阻抗從而阻止電弧作用及點(diǎn)火失敗。然而，已發(fā)現(xiàn)當(dāng)試圖啟動電暈事件時(shí)，不一定總是能夠抑制電弧作用，在這種情況下，優(yōu)選在一段時(shí)間內(nèi)確保電弧能量最大化以便正常點(diǎn)火。根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的電暈點(diǎn)火系統(tǒng)監(jiān)視電暈事件，并且當(dāng)電弧作用發(fā)生時(shí)，做出調(diào)整以向電路增加電壓從而在一定時(shí)間內(nèi)最大化電弧作用以及電弧質(zhì)量，從而為成功點(diǎn)火提供最大可能性。圖3-5示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的典型電暈點(diǎn)火電路的電路圖。在附圖中，相似的附圖標(biāo)記指示相似的部件。該電路包括地面105，點(diǎn)火驅(qū)動電子元件100，點(diǎn)火器感應(yīng)器110，點(diǎn)火器尖端與地面之間通過燃燒室氣體的電阻125，點(diǎn)火器平行電容130，以及點(diǎn)火器尖端135。點(diǎn)火器尖端135是點(diǎn)火器的一部分并且尤其耦連到單獨(dú)的中心電極并且可以安裝在氣缸蓋的點(diǎn)火器孔中，該氣缸蓋連接到內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動機(jī)缸體上。沒有第二電極，于是所產(chǎn)生的電暈是在點(diǎn)火器尖端產(chǎn)生，而不是如同一些等離子體射流型點(diǎn)火系統(tǒng)在兩電極之間的間隙中產(chǎn)生。發(fā)動機(jī)缸體包括燃燒氣缸，活塞在燃燒氣缸中往復(fù)運(yùn)動。該發(fā)動機(jī)可能具有多個(gè)這種燃燒氣缸及相應(yīng)的活塞(未示出)。該電路由點(diǎn)火驅(qū)動電子元件100例如功率放大器驅(qū)動，點(diǎn)火裝置電子元件100從外部發(fā)動機(jī)計(jì)算機(jī)(未不出)接收點(diǎn)火信號。點(diǎn)火驅(qū)動電子兀件100輸出電壓,該電壓以固有頻率應(yīng)用于點(diǎn)火器感應(yīng)器110。點(diǎn)火器感應(yīng)器110使輸出電壓增加到應(yīng)用于點(diǎn)火器尖端的高電壓。在運(yùn)行中，驅(qū)動電子元件產(chǎn)生應(yīng)用于感應(yīng)器的交流電壓。電感、電阻及電容(LRC)具有固有頻率，并且如果所應(yīng)用的交流電壓包括處于LRC固有頻率的部件，位于點(diǎn)火器尖端的感應(yīng)器電壓將是所應(yīng)用電壓的倍數(shù)。圖3示出運(yùn)行在真空中的這種電路。圖4示出電暈事件過程中圖3的系統(tǒng)，點(diǎn)火器尖端置于燃燒室中，存在于室內(nèi)的氣體，尤其是位于點(diǎn)火點(diǎn)的氣體對電流具有阻力。當(dāng)驅(qū)動電壓應(yīng)用于感應(yīng)器時(shí)，電暈將在點(diǎn)火器尖端形成。離子化的氣體區(qū)域具有進(jìn)一步減小的電阻。此外，一些電流可以從點(diǎn)火端向地面流動。
當(dāng)點(diǎn)火器尖端和氣缸蓋之間的離子密度超過某一數(shù)值，該區(qū)域的電阻下降到電流可以從點(diǎn)火器尖端直接流到地面的水平。這是級聯(lián)現(xiàn)象，一但電流超過某一數(shù)值，這將加熱氣體，增加離子數(shù)量，從而進(jìn)一步減小電阻。在級聯(lián)過程中，離子化區(qū)域的溫度升高并形成電弧(圖5)。電弧的高溫可以損害點(diǎn)火器尖端，并且不利于點(diǎn)燃混合物。某些事件，例如寒冷的天氣或較差的運(yùn)行條件，將影響運(yùn)行，以致電暈不能產(chǎn)生或電弧不能抑制。當(dāng)這些發(fā)生時(shí)，本發(fā)明試圖最大化電弧的可能性和質(zhì)量以產(chǎn)生點(diǎn)火，如圖6所示。圖6示出根據(jù)本發(fā)明的有意電弧方法的流程圖。如圖所示，電暈產(chǎn)生(214)，并由系統(tǒng)監(jiān)視電暈狀態(tài)。在電暈保留下來的情況下(216)，維持系統(tǒng)的射頻變壓器上的直流電壓(218)，并且點(diǎn)火可能成功(220)。另一方面，如果電暈轉(zhuǎn)變?yōu)殡娀?222)，增加射頻變壓器上的直流電壓以便促使電弧被維持(224)。也就是說，在電暈事件中檢測到電弧后，向電路增加電壓以確保電弧作用發(fā)生并且并處于可最大化點(diǎn)火可能性的水平上(226)。為了隨后的點(diǎn)火事件而確定用于電路的電壓值以預(yù)設(shè)數(shù)量同時(shí)減少以便轉(zhuǎn)回單獨(dú)的電暈點(diǎn)火，記錄在存儲器中，并且設(shè)置標(biāo)記(228)。隨后，隨著電子硬件運(yùn)行在點(diǎn)火控制軟件中以檢測電弧 作用的軟件或控制程序(例如算法)將測試修正的記錄值。圖7示出根據(jù)本發(fā)明的控制程序的高階典型流程圖。該控制程序(或?qū)W習(xí)算法)首先從儲存在存儲器中的表格讀取電暈持續(xù)時(shí)間和直流電壓(250)。典型的表格在圖8中示出，該表格儲存了電壓、電暈持續(xù)時(shí)間和氣缸信息。用α、β和ζ調(diào)整時(shí)間和直流電壓(252)，確定燃燒狀態(tài)(254)并修正α、β和ζ (256)，下面將更詳細(xì)地闡述。圖9是根據(jù)本發(fā)明的控制程序的詳細(xì)典型流程圖。打開車輛的點(diǎn)火裝置(接通260)之后，電源被應(yīng)用于包括控制器的電路(262)，并且控制程序被通電(264)。在運(yùn)行中，控制程序確定是否設(shè)置通道X等于XI (266)。如果通道X被設(shè)置為XI，然后控制程序繼續(xù)確定所應(yīng)用的電壓是否位于指定的范圍之間，并且增大通道X (272)。如果通道X未被設(shè)置為XI，將低壓直流電壓(VDC)應(yīng)用于中心抽頭通道X (268)，并且測量位于射頻變壓器的輸出通道X上的電壓(270)。然后，控制程序繼續(xù)確定電壓是否位于指定的范圍之間，并且增大通道X (272)。如果測得的電壓不是位于指定的范圍之間，那么點(diǎn)火失敗，并且通知發(fā)動機(jī)控制單元(ECT) (274)。另一方面，如果測得的電壓位于指定的范圍之間，控制程序監(jiān)視來自ECU的輸入信號是否有活動邊(276)。檢測到活動邊之后，在278步驟中，控制程序獲取發(fā)動機(jī)速度、負(fù)載、溫度和通道編號(共同地，發(fā)動機(jī)信息)。獲得發(fā)動機(jī)信息之后，訪問圖8大體示出的存儲表以獲得對應(yīng)于發(fā)動機(jī)信息的持續(xù)時(shí)間和直流電壓(280)。然后用α、β和ζ調(diào)整持續(xù)時(shí)間和直流電壓(282)。調(diào)整持續(xù)時(shí)間和直流電壓之后，將直流電壓應(yīng)用于中心抽頭通道X (284)，并且控制程序確定持續(xù)時(shí)間是否結(jié)束(286)。如果持續(xù)時(shí)間未結(jié)束，重復(fù)應(yīng)用直流電壓。如果持續(xù)時(shí)間結(jié)束，則控制程序循環(huán)回來以確定來自ECU的信號是否有活動邊。同時(shí)并行地，調(diào)整持續(xù)時(shí)間和直流電壓之后，控制程序確定燃燒狀態(tài)(288)，并且修正α、β和ζ (290)。然后，修正的運(yùn)算被用于下次循環(huán)。本發(fā)明已根據(jù)相關(guān)法律標(biāo)準(zhǔn)描述，但并不限于此。對所披露的實(shí)施例的各種變化和修改對本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的并落在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。因此本發(fā)明的法律保護(hù)范圍只能通過權(quán)利要求確定。
權(quán)利要求
1.一種在電暈事件過程中檢測電弧，以便當(dāng)檢測到電弧時(shí)，通過對射頻變壓器增加電壓有意促進(jìn)電弧的方法。
2.如權(quán)利要求I的方法，其特征在于，在當(dāng)前周期中，促使電壓增加，并且在下一周期中，電壓減少。
3.如權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于，電壓的增加和減少基于來自映射方法的表格。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，表格適于電弧事件。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，一旦電暈事件開始，維持對射頻變壓器的電壓。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括 從表格讀取時(shí)間和電壓； 使用參數(shù)調(diào)整時(shí)間和電壓； 確定燃燒狀態(tài)；以及 修正參數(shù)。
7.一種點(diǎn)燃燃燒室內(nèi)可燃?xì)怏w混合物的方法，其特征在于，包括 將電壓應(yīng)用于點(diǎn)火器以從點(diǎn)火器產(chǎn)生電暈放電而不會形成電弧，從而在第一段時(shí)間內(nèi)由電暈放電點(diǎn)燃室內(nèi)的可燃混合物； 改變條件以從點(diǎn)火器產(chǎn)生電暈的介電擊穿和電弧作用； 檢測電弧事件的發(fā)生；以及 增加作用于點(diǎn)火器的電壓以在第二段時(shí)間的點(diǎn)火循環(huán)中產(chǎn)生額外的電弧作用事件，從而在第二段時(shí)間內(nèi)由火花點(diǎn)火點(diǎn)燃混合物。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在由電弧作用點(diǎn)火的第二段時(shí)間之后，減少所應(yīng)用的電壓到恢復(fù)電暈放電而沒有電弧作用的水平，以便繼續(xù)由電暈放電點(diǎn)火點(diǎn)燃混合物。
9.一種儲存在有形媒介上且可在具有電控單元的車輛微處理器上執(zhí)行的電腦程序產(chǎn)品，其特征在于，包括 在電暈事件過程中檢測電弧，以便當(dāng)檢測到電弧時(shí)，通過對射頻變壓器增加電壓有意促進(jìn)電弧。
10.如權(quán)利要求9所述的電腦程序產(chǎn)品，其特征在于，進(jìn)一步包括 設(shè)置通道且應(yīng)用低壓； 測量變壓器上的電壓； 如果該電壓位于預(yù)設(shè)范圍之間，增加通道并且確定是否從電控單元檢測到活動邊； 收集發(fā)動機(jī)參數(shù)。
11.如權(quán)利要求9所述的電腦程序產(chǎn)品，其特征在于，進(jìn)一步包括 從表格讀取時(shí)間和電壓； 使用參數(shù)調(diào)整時(shí)間和電壓； 確定燃燒狀態(tài)； 應(yīng)用電壓；以及 修正參數(shù)。
12.如權(quán)利要求7所述的電腦程序產(chǎn)品，其特征在于，發(fā)動機(jī)參數(shù)包括速度、負(fù)載、溫度和通道編號。
全文摘要
一種用于點(diǎn)燃可燃?xì)怏w混合物的電暈點(diǎn)火系統(tǒng)和方法，包括電弧作用的檢測和控制，以便當(dāng)電弧作用發(fā)生時(shí)，檢測到電弧作用并向點(diǎn)火器增加電壓以確保將電弧作用維持一段時(shí)間，并且將電弧作用維持在這樣的質(zhì)量一段時(shí)間，即通過火花點(diǎn)火使混合物的燃燒發(fā)生，之后減少電壓以恢復(fù)只由電暈放電的點(diǎn)火。
文檔編號F02P23/04GK102844562SQ201180015176
公開日2012年12月26日 申請日期2011年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月12日
發(fā)明者基思·漢普頓 申請人:費(fèi)德羅-莫格爾點(diǎn)火公司