电晕点火器功率信号的分布制造技术

提供了包括多个电晕点火器的电晕放电点火系统。所述系统包括用于把来自电源的能量引导到所述电晕点火器的控制与驱动电子单元；以及布置在所述控制与驱动电子单元和多个电晕点火器之间的单个变换器。多个点火器切换单元被连接到控制与驱动电子单元，每个点火器切换单元被连接到单独的一个电晕点火器。每个点火器切换单元在被激活时允许电流从变换器流到一个连接的电晕点火器，而在被关断时则阻止电流从变换器流到一个连接的电晕点火器和从所述一个连接的电晕点火器流向所述变换器。在系统运行期间的任何给定时刻，只有一个点火器切换单元被激活。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关专利申请的交叉引用本专利申请要求2014年4月29日提交的、序列号为61/985,709的美国临时专利申请和2014年6月18日提交的、序列号为14/307,796的美国实用专利申请的权益，这些专利申请通过引用而整体并入本文。专利技术背景1.专利
本专利技术总体涉及一种电晕点火系统，更具体地，涉及用于把能量提供给电晕放电点火系统的多个电晕点火器的系统和方法。2.相关技术电晕放电点火系统提供交变电压和电流，使得高电位电极与低电位电极快速地连续反转，这增强了电晕放电的形成，并使电弧形成的机会最小。系统典型地包括变换器，它从直流电源接收能量、放大电压、并且在把交流形式的能量引导到电晕点火器的中心电极之前减小电流。中心电极被充电而达到高的射频电压电位，并且在燃烧室中创建强大的射频电场。电场使燃烧室中一部分燃料与空气的混合物发生电离，并且开始介质击穿，促进燃料-空气混合物燃烧，这被称为点火事件。电场优选被控制成使得燃料-空气混合物保持介质特性，并且出现电晕放电，也被称为非热等离子体。燃料-空气混合物的电离部分形成火焰前沿，它然后变为自保持的并燃烧燃料-空气混合物的其余部分。优选地，电场被控制成使燃料-空气混合物不失去全部介质特性，这将产生热等离子体以及在电极与接地气缸壁、活塞、金属外壳、或点火器的其它部分之间的电弧。电晕放电点火系统的例子在授权给Freen的第6,883,507号美国专利中公开。通常，电晕放电点火系统包括多个电晕点火器，例如，在引擎的每个气缸中有一个电晕点火器。因此，系统还包括多个能量变换器，每个能量变换器最终被连接到一个电晕点火器。然而，这种设计的使用是受限的，因为每个变换器是昂贵的，并且增加了电晕放电点火系统的尺寸和复杂性。
技术实现思路
本专利技术的一个方面提供了一种电晕放电点火系统，该系统包括多个电晕点火器，用于接收能量和发射交变电场，以便提供电晕放电。所述系统还包括控制与驱动电子单元、单个变换器、用于把来自电源的能量引导到电晕点火器的控制与驱动电子单元、多个分离的开关控制装置，以及多个点火器切换单元。变换器布置在控制与驱动电子单元和多个电晕点火器之间，用于从控制与驱动电子单元接收能量，并且在把能量从所述控制与驱动电子单元引导到电晕点火器之前提高能量的电压。每个开关控制装置被连接到所述控制与驱动电子单元，并且还连接到单独的一个电晕点火器，用于从控制与驱动电子单元接收控制信号和响应于所述控制信号而允许能量从变换器传送到所述一个连接的电晕点火器。每个点火器切换单元均被连接到变换器，并且每个点火器切换单元被布置在其中一个分离的切换控制装置与所述一个连接的电晕点火器之间并与之连接。每个点火器切换单元均被所连接的分离的开关控制装置响应于控制信号而激活和关断，以便在点火器切换单元被激活时允许电流从变换器流动到所述一个连接的电晕点火器，以及在点火器切换单元被关断时阻止电流从变换器流动到所述一个连接的电晕点火器和从所述一个连接的电晕点火器流向变换器。另外，在系统运行期间的任何给定时刻，仅仅激活一个点火器切换单元。按照另一个实施例，系统包括多个机电式继电器，每个继电器被连接到控制与驱动电子单元、变换器、以及单独的一个电晕点火器，用于接收来自控制与驱动电子单元的控制信号和响应于所述控制信号而允许能量从变换器传递到所述一个连接的电晕点火器。每个机电式继电器包括点火器切换单元，它响应于控制信号而被激活和关断，从而当点火器切换单元被激活时允许能量从变换器传递到所述一个连接的电晕点火器，以及当点火器切换单元被关断时阻止能量从变换器传递到所述一个连接的电晕点火器和从所述一个连接的电晕点火器向变换器传递。本专利技术的另一方面提供一种用于操作电晕放电点火系统的方法。该方法包括把来自电源的能量提供给控制与驱动电子单元；并且把能量从控制与驱动电子单元传递给多个电晕点火器。在把能量从控制与驱动电子单元传递到电晕点火器之前，所述方法包括提高电压。提供了多个点火器切换单元，每个点火器切换单元均连接到变换器和单独的一个电晕点火器，所述方法还包括激活所述点火器切换单元，以通过所述点火器切换单元将能量从变换器输送到所述多个电晕点火器，以及关断所述点火器切换单元，以阻止能量传递到所连接的电晕点火器和从所连接的电晕点火器流出。激活点火器切换单元的步骤包括在系统运行期间的任何给定时刻仅激活一个点火器切换单元并仅把电流输送到一个电晕点火器。附图说明本专利技术的其它优点将很容易看到，因为当结合附图进行考虑时参照以下的详细说明时，本专利技术的其它优点将变得更容易理解，在附图中：图1是按照本专利技术的一个示例性实施例的电晕放电点火系统的图；图2是按照本专利技术的第二示例性实施例的电晕放电点火系统的图；以及图3是按照本专利技术的第三示例性实施例的电晕放电点火系统的图。具体实施方式本专利技术的一个方面提供成本和复杂性降低的电晕放电点火系统20，其包括多个电晕点火器22。图1-3显示系统20的示例性实施例。每个电晕点火器22均接收来自电源24的能量，并且以谐振频率振荡，由此提供能够造成电晕放电的高压交流电场。每个电晕点火器22均包括电极26，用于接收能量和发射交变电场，以提供电晕放电。绝缘体28包围电极26，金属外壳30典型地包围绝缘体28。在本专利技术的系统20中可以使用任何类型的电晕点火器。系统20包括控制与驱动电子单元32，用于接收来自电源24的能量和把能量引导到电晕点火器22。单个变换器34被布置在控制与驱动电子单元32和电晕点火器22之间，用于从控制与驱动电子单元32接收能量，把能量从控制与驱动电子单元32引导到电晕点火器22。变换器34接收开关直流电形式的能量，把电压典型地放大到2.5千伏(峰到峰)，并且在把交流电形式的能量引导到电晕点火器22之前减小能量的电流。控制与驱动电子单元32包括以正确的频率为单个变换器34提供充足电源24所需的所有设备。这个单个变换器34是系统20中唯一的变换器34，而不像大大增加系统的成本和复杂性的、为每个电晕点火器均包括一个变换器的对照系统。在本专利技术的系统20中，没有像对照系统20中那样复制用于向变换器34提供功率的高速部件。变换器切换单元36布置在控制与驱动电子单元32和变换器34之间，并且被连接到控制与驱动电子单元32和变换器34。当变换器切换单元36被控制与驱动电子单元32激活时，变换器切换单元36允许能量从控制与驱动电子单元32传递到变换器34。当变换器切换单元36被控制与驱动电子单元32关断时，变换器切换单元36还阻止能量从控制与驱动电子单元32向变换器34传递。在图2的示例性实施例中，变换器切换单元36包括一对晶体管。在提供电晕放电而允许电流流到点火器22时，只有变换器切换单元36的一个晶体管是接通的，当为了阻止电流流到点火器22而不提供电晕放电时，没有任何晶体管是接通的。另外，按照与电晕点火器22对应的谐振频率，变换器切换单元36的每个晶体管每半个周期就被激活一次，以不时地提供电流到变换器34，使得电晕点火器22以其谐振频率振荡。例如，在系统20运行期间，变换器切换单元36的每个晶体管可以每秒被激活多次，并且在每秒的其余时间被关断。系统20还包括多个分离的开关控制装置40，每个开关控制装置40被连接到控制与驱动电子单元32。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电晕放电点火系统，包括：多个电晕点火器，用于接收能量和发射交变电场，以提供电晕放电；控制与驱动电子单元，用于把来自电源的能量引导到所述电晕点火器；变换器，所述变换器布置在所述控制与驱动电子单元和所述多个电晕点火器之间，用于从所述控制与驱动电子单元接收能量，并且在把能量从所述控制与驱动电子单元引导到所述电晕点火器之前提高能量的电压；多个分离的开关控制装置，每个开关控制装置均被连接到所述控制与驱动电子单元，并且每个开关控制装置均被连接到单独一个所述电晕点火器，用于接收来自所述控制与驱动电子单元的控制信号，以及响应于所述控制信号而允许来自所述变换器的能量传递到所述一个连接的电晕点火器；多个点火器切换单元，每个点火器切换单元均被连接到所述变换器，并且每个点火器切换单元布置在其中一个所述分离的开关控制装置和所述一个连接的电晕点火器之间并与之连接；每个所述点火器切换单元由所述连接的、分离的开关控制装置响应于所述控制信号而激活和关断，用于在所述点火器切换单元被激活时允许电流从所述变换器流到所述一个连接的电晕点火器，以及在所述点火器切换单元被关断时阻止电流从所述变换器流到所述一个连接的电晕点火器和从所述一个连接的电晕点火器流到所述变换器，其中在系统运行期间的任何给定时刻，只有一个所述点火器切换单元被激活。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.29 US 61/985,709;2014.06.18 US 14/307,7961.一种电晕放电点火系统，包括：多个电晕点火器，用于接收能量和发射交变电场，以提供电晕放电；控制与驱动电子单元，用于把来自电源的能量引导到所述电晕点火器；变换器，所述变换器布置在所述控制与驱动电子单元和所述多个电晕点火器之间，用于从所述控制与驱动电子单元接收能量，并且在把能量从所述控制与驱动电子单元引导到所述电晕点火器之前提高能量的电压；多个分离的开关控制装置，每个开关控制装置均被连接到所述控制与驱动电子单元，并且每个开关控制装置均被连接到单独一个所述电晕点火器，用于接收来自所述控制与驱动电子单元的控制信号，以及响应于所述控制信号而允许来自所述变换器的能量传递到所述一个连接的电晕点火器；多个点火器切换单元，每个点火器切换单元均被连接到所述变换器，并且每个点火器切换单元布置在其中一个所述分离的开关控制装置和所述一个连接的电晕点火器之间并与之连接；每个所述点火器切换单元由所述连接的、分离的开关控制装置响应于所述控制信号而激活和关断，用于在所述点火器切换单元被激活时允许电流从所述变换器流到所述一个连接的电晕点火器，以及在所述点火器切换单元被关断时阻止电流从所述变换器流到所述一个连接的电晕点火器和从所述一个连接的电晕点火器流到所述变换器，其中在系统运行期间的任何给定时刻，只有一个所述点火器切换单元被激活。2.如权利要求1所述的电晕放电点火系统，其特征在于，在系统运行期间，每个所述点火器切换单元每秒被激活多次，而每秒的其余时间则被关断。3.如权利要求1所述的电晕放电点火系统，其特征在于，所述变换器是系统中唯一的变换器，所述分离的开关控制装置的数目等于所述电晕点火器的数目，所述点火器切换单元的数目与所述电晕点火器的数目成正比。4.如权利要求1所述的电晕放电点火系统，其特征在于，所述电晕放电点火系统包括变换器切换单元，所述变换器切换单元被布置在所述控制与驱动电子单元和所述变换器之间并与之连接，所述变换器切换单元包括一对晶体管，所述控制与驱动电子单元一次仅激活一个所述晶体管，用于允许电流从所述控制与驱动电子单元流到所述变换器，当所述晶体管被所述控制与驱动电子单元关断时，所述变换器切换单元阻止电流从所述控制与驱动电子单元流到所述变换器。5.如权利要求4所述的电晕放电点火系统，其特征在于，所述晶体管之一在提供电晕放电的同时被激活，每个所述晶体管在每半个与所述电晕点火器的谐振频率对应的周期被激活一次，以便不时地提供电流到所述变换器，导致所述电晕点火器以其谐振频率振荡。6.如权利要求5所述的电晕放电点火系统，其特征在于，当所述变换器被激活时，所述晶体管每秒被激活多次，并且所述晶体管每秒被激活的次数比所述点火器切换单元的次数更多，并且在系统运行期间每秒的其余时间被关断。7.如权利要求1所述的电晕放电点火系统，其特征在于，至少一个所述点火器切换单元包括一对晶体管，其中所述晶体管中的一个用于阻止电流从所述变换器流到所述一个连接的电晕点火器，所述晶体管中的另一个用于阻止电流从所述一个连接的电晕点火器流向所述变换器。8.如权利要求1所述的电晕放电点火系统，其特征在于，至少一个所述点火器切换单元包括用于交流电的三极管(TRIAC)，用于阻止电流从所述变换器流到所述一个连接的电晕点火器，以及阻止电流从所述一个连接的电晕点火器流向所述变换器。9.如权利要求1所述的电晕放电点火系统，其特征在于，至少一个所述点火器切换单元包括氮化镓(GaN)晶体管，用于阻止电流从所述变换器流到所述一个连接的电晕点火器，以及阻止电流从所述一个连接的电晕点火器流向所述变换器。10.一种电晕放电点火系统，包括：多个电晕点火器，用于接收能量和发射交变电场，以提供电晕放电；控制与驱动电子单元，用于把来自电源的能量引导到所述电晕点火器；变换器，所述变换器布置在所述控制与驱动电子单元和所述多个电晕点火器之间，用于从所述控制与驱动电子单元接收能量并把能量从所述控制与驱动电子单元引导到所述电晕点火器；多个机电式继电器，每个机电式继电器均被连接到单独一个所述电晕点火器，用于接收来自所述控制与驱动电子单元的控制信号，以及响应于所述控制信号而允许电流从所述变换器流到所述一个连接的电晕点火器；每个所述机电式继电器包括点火器切换单元，所述点火器切换单元响应于所述控制信号而被激活和关断，用于当所述点火器切换单元被激活时，允许电流从所述变换器流到所述一个连接的电晕点火器，以及当所述点火器切换单元被关断时，阻止电流从所述一个连接的电晕点火器流向所述变换器，其中在任何给定的时刻，只有一个所述点火器切换单元被激活。11.如权利要求10所述的电晕放电点火系统，其特征在于，每个所述机电式继电器均包括与所述点火器切换单元电气隔离的线圈，用于接收控制信号和响应于所述控制信号而激活所述点火器切换单元。12.如权利要求10所述的电晕放电点火系统，其特征在于，当连接到所述电晕点火器的所述机电式继电器的点火器切换单元被接通而变为被激活，或者被关断而变为不激活时，没有电流流过所述机电式继电器到达所述电晕点火器，或从所述电晕点火器流到所述机电式继电器。13.一种电晕放电点火系统，包括：多个电晕点火器，用于接收能量和以谐振频率振荡，并且发射交变电场，以便提供电晕放电；每个所述电晕点火器均包括电极，用于接收能量和发射提供电晕放电的电场，每个所述电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·安东尼·布伦斯，Z·斯温贝尔斯基，R·E·雷茨，
申请(专利权)人：费德罗莫格尔点火公司，
类型：发明
国别省市：美国;US