一种具有双进气偏心双阳极结构的点火器工作方法技术

本发明专利技术公开了一种具有双进气偏心双阳极结构的点火器工作方法，具体包括如下步骤：工作时，由进气口a通入一定量的空气或燃料；此时，电源首先以低电压为短阳极与长阳极供电；在较低电压下，短阳极与阳极绝缘定位套、阳极绝缘定位套与接地电极、长阳极与阳极绝缘定位套之间均发生介质阻挡放电；电源以更高的电压为长阳极供电，在高电压作用下接地电极与长阳极之间发生电弧放电，在长阳极高压通电的同时，长阳极中的空气通道通入空气；本申请能够将非平衡等离子体的稀燃极限宽、反应活性大，以及热平衡等离子体的工作气压高等优势结合起来，达到在宽广的燃空比范围内实现高能、稳定点火的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种具有双进气偏心双阳极结构的点火器工作方法
本专利技术涉及一种等离子体点火器工作方法，具体说是一种具有双进气偏心双阳极结构的点火器工作方法。
技术介绍
天然气作为一种清洁能源已经广泛被用作发动机燃料。在车用动力领域，以CNG为燃料的乘用车及载重车辆日益增多；在船舶动力领域，CNG及LNG动力船舶已成为“中国制造2025”规划中的重点研究方向。与汽油相比，作为气体燃料的天然气需要更大的点火能量，这导致在实际使用中即使小缸径的车用天然气发动机也难以使用单火花塞点燃天然气，因此不得不采用汽油引燃的方式使发动机正常工作。这导致了系统复杂、成本升高、可靠性下降等一系列问题。因此，有必要采取新型点火技术、采用相对简单的结构，实现天然气的高效点火及燃烧，使天然气发动机能够在单一燃料模式下稳定、可靠的工作。传统的发动机用火花塞结构如图1所示，结构上一般由一个中心电极及与其距离较近的一个或数个侧电极组成。工作时，点火线圈为中心电极供电，电压高达1.5-2万伏。在中央电极及侧电极间的高压差下，气体被击穿，在中心电极及侧电极之间的狭小空间内形成高温放电通道，点火及燃烧开始。现有技术的缺点为：(1)现有火花塞往往伴随很高的温升，易导致点火能量利用率低并影响电极寿命；(2)点火范围仅位于中心电极及侧电极之间的狭小空间，应用于大缸径发动机或不易点燃的燃料(如天然气)时，由于点火能量过小易导致点火可靠性变差。
技术实现思路
为解决现有热平衡等离子体点火器技术方案在大空间燃烧室发动机上应用、以及天然气发动机上应用时点火能量小、点火可靠性差、点火能量利用率低等问题，本申请提供一种具有双进气偏心双阳极结构的点火器工作方法。为实现上述目的，本申请的技术方案为：一种具有双进气偏心双阳极结构的点火器工作方法，具体包括如下步骤：A、短阳极与长阳极由电源分别单独供电；B、工作时，由进气口a通入一定量的空气或燃料；此时，电源首先以低电压为短阳极与长阳极供电；在较低电压下，短阳极-阳极绝缘定位套-接地电极、长阳极-阳极绝缘定位套-接地电极之间均发生介质阻挡放电，介质阻挡放电发生于电离空间a内；C、位于电离空间a的气体在外加电场作用下发生电离，生成自由电子及带有正电荷阳离子组成的非平衡等离子体，在电离空间b内不发生电弧放电；D、空气或燃料的持续通入，通入的空气及燃料在电离空间a内形成向下的旋流；电离生成的非平衡等离子体继续向下运动、进入电离空间b内；E、进气口a停止通入空气或燃料，电源断电；随即，进气口b通入燃料或空气；在已生成的非平衡等离子体中的高能电子作用下，呈电中性的燃料分子变为带正电的重离子和带负电的自由电子，从而转变为非平衡等离子体；F、电源以更高的电压为长阳极供电，在高电压作用下接地电极与长阳极之间发生电弧放电，在长阳极高压通电的同时，长阳极中的空气通道通入空气，此部分空气不参与电离反应；G、火焰将以大体积火焰炬的形式从喷口冲出，进入发动机燃烧室，引燃位于燃烧室内的可燃的空气-燃料混合气；上述工作方法是在点火器中实施的，该点火器包括短阳极、长阳极、阳极绝缘定位套、接地电极、进气口a、进气口b、进气斜孔；所述阳极绝缘定位套包括伸出机构a和伸出机构b，所述伸出机构a中设有安装孔a，伸出机构b中设有安装孔b；所述阳极绝缘定位套位于接地电极中，所述短阳极位于安装孔a中，短阳极的顶端裸露在外；所述长阳极的上半部伸进安装孔b中，长阳极的下半部位于接地电极中；所述阳极绝缘定位套与接地电极之间形成一电离空间a，长阳极的下端部与接地电极之间形成一电离空间b；在接地电极的上部一端设置有倾斜向下的进气口a，倾斜向下的进气口b位于接地电极的下部，所述进气口a布置于电离空间a的顶部，进气口b布置于电离空间b的顶部；在所述长阳极的下端，开有周向布置、倾斜向下的数个进气斜孔。进一步的，所述长阳极具有空心结构，该空心结构为空气通道。进一步的，本申请还包括阳极定位螺栓a和阳极定位螺栓b，所述阳极定位螺栓a用于固定短阳极与阳极绝缘定位套之间的相对位置，所述阳极定位螺栓b用于固定长阳极与阳极绝缘定位套之间的相对位置。进一步的，本申请还包括阳极绝缘定位套压板，用于固定接地电极与阳极绝缘定位套之间的相对位置。进一步的，所述接地电极下部设有一用于安装该等离子点火器的定位法兰。进一步的，所述长阳极的顶端裸露在外。本专利技术由于采用以上技术方案，能够取得如下的技术效果：本方案采用介质阻挡放电-电弧放电组合放电的模式，能够将非平衡等离子体的稀燃极限宽、反应活性大，以及热平衡等离子体的工作气压高等优势结合起来，达到在宽广的燃空比范围内实现高能、稳定点火的目的；而且，由于用于点火的燃料及空气均由进气口通入，不需要主燃烧室内的混合气倒流，因此可以根据点火情况采用控制经进气口a的空气(或燃料)及经进气口b的燃料(或空气)流量的方法控制位于电离空间b中混合气的当量比，达到根据实际工况改善电离及点火效果的目的；同时，进气口b喷入的空气(或燃料)以及下阳极内喷出的空气也将对阳极起到冷却作用，能够起到延长电极使用寿命的作用。附图说明图1为
技术介绍
中传统的发动机用火花塞结构示意图；图2为本申请的剖视图；图3为应用于内燃机时的点火控制策略图；图4为应用于其他发动机及燃烧器时的点火控制策略图；图5为本申请的俯视图。图中序号说明：1、进气口a；2、阳极绝缘定位套；3、阳极定位螺栓a；4、阳极绝缘定位套压板；5、短阳极；6、长阳极；7、阳极定位螺栓b；8、接地电极；9、定位法兰；10、电离空间b；11、进气斜孔；12、进气口b；13、电离空间a。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细的描述：以此为例对本申请做进一步的描述说明。如图2-5所示，本实施例提供一种具有双进气偏心双阳极结构的点火器，包括短阳极、长阳极、阳极绝缘定位套、接地电极、两个阳极固定螺母和绝缘套压板组成。所述阳极绝缘定位套安装在接地电极内，用于固定短阳极及长阳极；所述短阳极全部被阳极绝缘定位套包裹；所述长阳极具有空心结构，其一部分被阳极绝缘定位套包裹；在所述长阳极的下端，开有周向布置、倾斜向下的数个进气斜孔，用于将少量电离空间b内形成的高活性气体引入空气通道；所述阳极固定螺母用于将短阳极及长阳极固定在绝缘定位套上；所述绝缘套压板用于固定阳极绝缘定位套和接地电极的相对位置；所述接地电极上设置有一个进气口a及一个进气口b，分别用于通入空气或燃料，其中进气口a布置于电离空间a的顶部，进气口b布置于电离空间b的顶部；所述进气口a及进气口b与接地电极分别呈切向且向下倾斜的布置方式，用来在电离空间a内产生向下的旋流；所述接地电极上端有一用于安装该等离子点火器的定位法兰，根据需要该定位法兰也可设置于其他位置。短阳极与长阳极由电源分别单独供电。工作时，由进气口a通入一定量的空气(或燃料)。此时，电源首先以较低电压为短阳极与长阳极供电(例如：1万伏以下)；在较低电压下，短阳极-阳极绝缘定位套-接地电极、长阳极-阳极绝缘定位套-接地电极之间均发生介质阻挡放电，介质阻挡放电发生于电离空间a内。位于电离空间a的气体在外加电场作用下发生电离，生成自由电子及带有正电荷阳离子组成的非平衡等离子体，化学反应活性提高。由于此时电压较低，在电离空间b内不发生电弧放本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有双进气偏心双阳极结构的点火器工作方法，其特征在于，具体包括如下步骤：A、短阳极与长阳极由电源分别单独供电；B、工作时，由进气口a通入一定量的空气或燃料；此时，电源首先以低电压为短阳极与长阳极供电；在较低电压下，短阳极与阳极绝缘定位套、阳极绝缘定位套与接地电极、长阳极与阳极绝缘定位套之间均发生介质阻挡放电，介质阻挡放电发生于电离空间a内；C、位于电离空间a的气体在外加电场作用下发生电离，生成自由电子及带有正电荷阳离子组成的非平衡等离子体，在电离空间b内不发生电弧放电；D、空气或燃料的持续通入，通入的空气及燃料在电离空间a内形成向下的旋流；电离生成的非平衡等离子体继续向下运动、进入到电离空间b内；E、进气口a停止通入空气或燃料，电源断电；随即，进气口b通入燃料或空气；在已生成的非平衡等离子体中的高能电子作用下，呈电中性的燃料分子变为带正电的重离子和带负电的自由电子，从而转变为非平衡等离子体；F、电源以更高的电压为长阳极供电，在高电压作用下接地电极与长阳极之间发生电弧放电，在长阳极高压通电的同时，长阳极中的空气通道通入空气，此部分空气不参与电离反应；G、火焰将以大体积火焰炬的形式从喷口冲出，进入发动机燃烧室，引燃位于燃烧室内的可燃的空气‑燃料混合气；上述工作方法是在点火器中实施的，该点火器包括短阳极、长阳极、阳极绝缘定位套、接地电极、进气口a、进气口b、进气斜孔；所述阳极绝缘定位套包括伸出机构a和伸出机构b，所述伸出机构a中设有安装孔a，伸出机构b中设有安装孔b；所述阳极绝缘定位套位于接地电极中，所述短阳极位于安装孔a中，短阳极的顶端裸露在外；所述长阳极的上半部伸进安装孔b中，长阳极的下半部位于接地电极中；所述阳极绝缘定位套与接地电极之间形成一电离空间a，长阳极的下端部与接地电极之间形成一电离空间b；在接地电极的上部一端设置有倾斜向下的进气口a，倾斜向下的进气口b位于接地电极的下部，所述进气口a布置于电离空间a的顶部，进气口b布置于电离空间b的顶部；在所述长阳极的下端，开有周向布置、倾斜向下的数个进气斜孔。...

【技术特征摘要】
1.一种具有双进气偏心双阳极结构的点火器工作方法，其特征在于，具体包括如下步骤：A、短阳极与长阳极由电源分别单独供电；B、工作时，由进气口a通入一定量的空气或燃料；此时，电源首先以低电压为短阳极与长阳极供电；在较低电压下，短阳极与阳极绝缘定位套、阳极绝缘定位套与接地电极、长阳极与阳极绝缘定位套之间均发生介质阻挡放电，介质阻挡放电发生于电离空间a内；C、位于电离空间a的气体在外加电场作用下发生电离，生成自由电子及带有正电荷阳离子组成的非平衡等离子体，在电离空间b内不发生电弧放电；D、空气或燃料的持续通入，通入的空气及燃料在电离空间a内形成向下的旋流；电离生成的非平衡等离子体继续向下运动、进入到电离空间b内；E、进气口a停止通入空气或燃料，电源断电；随即，进气口b通入燃料或空气；在已生成的非平衡等离子体中的高能电子作用下，呈电中性的燃料分子变为带正电的重离子和带负电的自由电子，从而转变为非平衡等离子体；F、电源以更高的电压为长阳极供电，在高电压作用下接地电极与长...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋鹏，
申请(专利权)人：大连民族大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21