用于点火气体燃料混合物的方法和装置的制造方法_3

文档序号:9816114阅读:来源:国知局
定,其中待释放的能量也依赖于初级侧充电电流I的最大值。在上述情况下,通过气体放电间隙的电流i的进程形状由变压器或匹配变压器TR3来确定,而电流幅值由初级侧的最大电流来确定。匹配变压器TR3是进程形状的控制元件,晶体管T3和单稳态触发器8的时间是所述最大电流的控制元件。
[0043]由于气体放电间隙的U/I特性曲线的典型进程是已知的,可通过施加限定的电流(impressing the defined current)达到某一操作点。如图5所示,由于次级电流的下降的分支,可可靠地实现异常辉光区的操作点。
[0044]脉冲整形元件(其替代单稳态触发器8地或另外地与晶体管T3的底座连接)表示在图1中,其参考数字为9 ο将与单稳态触发器8相同的输入信号传输至脉冲整形元件9,并基于这些信号根据确定的所需信号形状将晶体管T3激活。例如,可得到为锯齿波函数的形状的的初级电流或为下降或上升的各个脉冲或脉冲群的初级电流。变压器TR3的初级电流的相应形状被传输至次级侧,根据所述形状,将次级电流施加到气体放电间隙。这样的电流进程应当以上升或下降曲线的形式多次经过异常辉光放电的操作点以及由此层流火焰形成的操作点,从而确保点火的引发得到改善,也就是说通过多次达到操作点来提高点火的可靠性。
[0045]脉冲整形元件9可使用微控制器进行控制,或可包括所述微控制器,进行信号整形。指定的次级电流可包含交流分量,如锯齿形曲线,并由高压二极管Dl进行整流,从而根据具体情况,只允许半波通过。因此产生流经气体放电间隙的叠加电流信号。
[0046]对于变压器TR2和TR3的尺寸和设计,变压器TR2可以被设计为传统的点火线圈,SP为点火提供必要的高压的传统点火变压器。对于变压器,提供了具有空气间隙的铁氧体以在空气间隙中产生更大的磁能消耗。按照指定,线圈的变压比是1:100,其中这是一个大致的数字:比如可以选择1:75的变压比,也可在所述的各变压比之间进行选择。在本示例性实施例中的次级线圈约15mH,然而在初级侧可以选择幅值为约2.7μΗ,峰值电流为50-100A。本示例性实施例中的操作电压为12-24V。变压器TR3在气体放电间隙被击穿后,提供大约500至IJ2000V的电压。
[0047]图2所示为本发明装置的另一示例性实施例,其中上述装置尤其是适用于首次安装,且所述装置的结构与图1左侧所示的结构相似,即提供的变压器TR4具有产生高压的功能,用于储存能量,及对通过气体放电间隙的电流进行设置或控制的功能。变压器TR4的初级线圈10处于12-24V的操作电压,并位于开关晶体管Τ4的集电极处,所述开关晶体管Τ4的发射极通过电阻器R2接地,且开关晶体管Τ4底部由微控制器12进行控制。
[0048]晶体管Τ4通过微控制器12接通,以触发点火程序。接通晶体管Τ4后,变压器TR4的初级侧通过增大的电流I而带有磁场能。通过断开晶体管Τ4,将高压施加到变压器TR4次级侧的气体放电间隙GS,这意味着该气体放电间隙被击穿。气体放电间隙被击穿后,变压器TR4的剩余能量用限定的电流进程引导,进入气体放电间隙,这意味着气体放电发生在异常辉光放电区,其中所述电流进程与图5中的电流进程相对应并表示为下降的坡线形。例如,如图5所示,初级切断电流约为50Α,而击穿后电流i的幅值最大为0.5Α,并在大约5ys的气体放电间隙的燃烧时间段内下降。由此通过变压器TR4的尺寸及其控制对电流进程进行设置。用于产生通过气体放电间隙的电流i并确定脉冲的部件是最大值时的晶体管T4、具有确定的晶体管T4的接通时间的微控制器12,以及具有确定变压比的变压器TR4,所述变压比此处同样也位于1:100至1:75的范围内。电阻器R2,更如图1所示的电阻器Rl—样,可用于测量初级线圈10中的电流。
[0049]同样的,可使用用于激活晶体管T4的脉冲整形元件13,以实现与图5不同的电流进程形状。必须在匹配变压器TR4的初级侧实现具有通过晶体管T4切断的切断点的上升的电流坡线I作为主要脉冲,从而形成用于使气体放电间隙电离的高压。此后,脉冲整形元件13以这样一种方式控制晶体管T4:使气体放电间隙中的电流进程i与交流信号相对应。可以想到使用例如锯齿波,其中首先产生用于产生电离的高压,然后在每种情况下,产生异常辉光区的电流脉冲,所述锯齿波具有多个连续的下降的斜坡。由于在变压器TR4的次级电路中没有必要使用附加的二极管(气体放电间隙的高压和电流i由同一源TR4产生),电流i未经整流。因此可以使用交流电流,即“纯锯齿形电流”。
[0050]图3显示单独储存能量的另一示例性实施例,其中具有驱动I的变压器TR3被受控电流源代替,并且其中本实施例尤其适用于进行改造。用于对气体放电间隙产生高压的点火电路与图1相对应,不再赘述。
[0051]受控电流源包括直流电压源14,直流电压源14例如可包含步进斩波器(step-upchopper) 15和电容器Cl,电容器Cl被充电至例如2000V。电容器Cl与受控开关晶体管T6的集电极连接,所述受控开关晶体管T6的发射极通过电阻器R3和二极管Dl与火花塞ZK连接,以在击穿后控制电流i通过气体放电间隙。此处,脉冲整形元件16对晶体管T6进行控制。此处,其中由二极管D2和传感器Sen2表示的其他气体放电间隙可以通过与图1对应的方式进行控制。
[0052]如图1所示,在气体放电间隙被击穿后,通过受控电流源对通过气体放电间隙施加附加电流。可通过受控电流源,尤其是脉冲整形元件16、开关晶体管T6以及电阻器R3,来产生所施加的通过气体放电间隙的附加电流i的所需曲线形状。因此,根据已知实施例来选择电流的幅值和施加的持续时间,即,例如,在5-1 Oys的时间内产生0.1-1A的下降电流分支。根据具体情况,当各个元件的尺寸多少有点不同时,视情况可实现0.5-3A的电流强度或
0.5-50ys的时长。
[0053]图6显示本发明的第四个示例性实施例,其适于改造和首次安装,其中所述电路原理上对应于图2所示电路的原理。在本实施例中,变压器/匹配变压器TR4的初级侧10包括两个线圈17,18,分别为产生高压的阶段和产生异常辉光区的中压的阶段提供能量储存,其中当电流在异常辉光区操作点下流经气体放电间隙GS时,气体放电间隙处的电压显示为中压(250-3000V)。供给两个线圈17,18的电压为12/2狀。线圈17被由微控制器12控制的晶体管T4激活,本实施例中的另一线圈18被与电阻器R4串联的晶体管T5激活。第三线圈19——其被称为“传感器线圈”一一设置在变压器TR4的初级侧10上,变压器TR4—方面接地,另一方面与单稳态触发器20连接,单稳态触发器20还与晶体管T5的控制输入连接。
[0054]通过微控制器12的控制输出使晶体管T4切换为导电状态,从而进行操作。通过T4的电流增大,并且相关的初级线圈17使变压器TR4带有磁场能。当达到电流最大值后,将晶体管T4断开,在变压器TR4的次级侧产生高压。所述高压通过高压导线导向气体放电间隙GS和GS’。达到击穿电压后,气体放电间隙GS和GS’发生电离,并且电压击穿达到约500-1000V的燃烧电压。15_40kV的电压分支由此而产生,并被转移到纳秒区的初级侧“传感器线圈”19,且该电压信号被传送到所设置的单稳态触发器20的输入端。单稳态触发器20的输出使晶体管T5切换到导电状态,导电5ys。通过变压器TR4的相关初级线圈18的电流I增大到最大值50A。晶体管T5之后再次切断。电流以1:1
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