一种多通道放电大面积分布式点火系统及方法技术方案

本公开属于电极点火技术领域，具体涉及一种多通道放电大面积分布式点火系统及方法，包括：包括脉冲发生器和多通道放电分布式点火电极；多通道放电分布式点火电极呈柱状结构，包括内电极、外电极和绝缘介质；外电极设置在中心轴处，外电极的一端延伸出多通道放电分布式点火电极一侧后与脉冲发生器的正极电连接，外电极的另一端以圆台状结构延伸出多通道放电分布式点火电极的另一侧；内电极包括设置在多通道放电分布式点火电极轴向外部的第一内电极，以及设置在靠近圆台状结构一侧的底面处的第二内电极，第一内电极与第二内电极连接；绝缘介质设置在第二内电极的外部，以及第一内电极与外电极之间；第一内电极与脉冲发生器的负极电连接。极电连接。极电连接。

A multi-channel discharge large area distributed ignition system and method

【技术实现步骤摘要】
一种多通道放电大面积分布式点火系统及方法


[0001]本公开属于电极点火
，具体涉及一种多通道放电大面积分布式点火系统及方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]稀薄燃烧能提高发动机热效率，减少NO
x
等污染物排放。但是，稀薄燃烧导致点火困难，使得发动机循环变动增加。另外稀混合气燃烧速度慢，使得发动机循环等容度降低，这些因素限制了实际发动机中稀薄燃烧对热效率的提升效果。
[0004]新型清洁燃料，如氨气等，燃烧速度比甲烷等碳基燃料更慢，点火更加困难。此类清洁燃料在发动机中的应用，需要更加先进的点火系统支持。先进点火系统可以产生更大的初始火核，有助于提高点火成功率，降低发动机循环变动；同时加快燃烧速度，提高发动机热效率。射频电晕点火时目前较为实用的多点点火技术，但是放电通道的覆盖面积仍然较小，局限在电极尖端附近的小区域。另外，射频电晕放电容易形成单一的电弧通道而丧失多点点火的能力。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本公开提出了一种多通道放电大面积分布式点火系统及方法，对电极的结构进行设计，通过调整高曲率部位的数量和分布，改变放电通道的数量和分布，进而调整点火点的位置和火核大小；通过高频高压快脉冲激励介质阻挡电极，产生大面积的多通道放电非平衡等离子体，增强了点火稳定性并提高燃烧速率，通过控制高频高压快脉冲参数，实现点火火核数、火核面积和点火时刻的实时调节。
[0006]根据一些实施例，本公开的第一方案提供了一种多通道放电大面积分布式点火系统，采用如下技术方案：
[0007]一种多通道放电大面积分布式点火系统，包括脉冲发生器和多通道放电分布式点火电极；其中，所述多通道放电分布式点火电极呈柱状结构，包括内电极、外电极和绝缘介质；所述外电极设置在所述多通道放电分布式点火电极的中心轴处，所述外电极的一端延伸出所述多通道放电分布式点火电极一侧后与所述脉冲发生器的正极电连接，所述外电极的另一端以圆台状结构延伸出所述多通道放电分布式点火电极的另一侧，所述圆台状结构的最小直径大于处于所述多通道放电分布式点火电极内部的外电极直径；所述内电极包括设置在所述多通道放电分布式点火电极轴向外部的第一内电极，以及设置在靠近所述圆台状结构的多通道放电分布式点火电极一侧的底面处的第二内电极，所述第一内电极与所述第二内电极连接；所述绝缘介质设置在所述第二内电极的外部，以及所述第一内电极与所述外电极之间；所述第一内电极与所述脉冲发生器的负极电连接。
[0008]作为进一步的技术限定，所述绝缘介质包括绝缘薄层和绝缘结构。
[0009]进一步的，所述绝缘薄层设置在靠近所述多通道放电分布式点火电极底面的所述第一内电极的外侧、所述第二内电极的外侧，以及靠近所述圆台状结构的所述外电极的外侧。
[0010]进一步的，设置在所述第一内电极与所述外电极之间的绝缘介质为绝缘结构。
[0011]根据一些实施例，本公开的第二方案提供了一种多通道放电大面积分布式点火方法，采用如下技术方案：
[0012]一种多通道放电大面积分布式点火方法，包括以下步骤：
[0013]对脉冲发生器施加高频高压快脉冲参数；
[0014]呈圆台状结构的外电极边缘在所施加的高频高压快脉冲的作用下沿绝缘薄层表面生成多个丝状放电通道，实现多点点火。
[0015]作为进一步的技术限定，调节脉冲发生器的脉冲幅值、脉冲数和电源重复频率，实现高频高压快脉冲参数的调节。
[0016]进一步的，调节所述脉冲幅值和所述脉冲数，改变点火系统的放电能量，控制所述丝状放电通道的面积，改变点火火核数量和点火面积。
[0017]进一步的，所述脉冲幅值和所述脉冲数越大，产生的点火火核数量越多，点火面积越大。
[0018]进一步的，调节所述脉冲发生器的电源重复频率，控制脉冲电源开闭时间，控制火核出现时刻；所述电源重复频率越大，火核出现的越早。
[0019]作为进一步的技术限定，所述丝状放电通道处于所述圆台状结构的外电极外部、且与所述绝缘薄层相平行的平面。
[0020]与现有技术相比，本公开的有益效果为：
[0021](1)由于电极间绝缘介质的存在，内外电极不会完全击穿，放电时两极间电压较高；加上放电通道沿结缘介质分布，与内电极的间隙小，放电通道的约化场强很高。放电通道的非平衡等离子体可以产生大量活性自由基，降低最小点火能量。
[0022](2)在快脉冲激励下，可以在中心对称的外电极边沿产生多个丝状放电通道，形成多个点火核，提高点火成功率和点火稳定性。
[0023](3)放电通道可以沿绝缘介质表面发展而增长，形成大范围的分布式点火；在火核形成后，火核外的放电通道可以促进初始火核增长，形成长条状火核，大大加快燃烧速度。
[0024](4)调控快脉冲参数可以方便的控制点火效果，包括火核数、点火面积及火核出现时刻；参数可以根据发动机工况进行实时的调节，优化发动机的燃烧。
附图说明
[0025]构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
[0026]图1是本公开实施例一中的多通道放电大面积分布式点火系统的结构示意图；
[0027]图2是本公开实施例一中的多通道放电分布式点火电极的结构示意图；
[0028]图3(a)是本公开实施例一中的多通道放电分布式点火电极的一种俯视结构示意图；
[0029]图3(b)是本公开实施例一中的多通道放电分布式点火电极的一种俯视结构示意
图；
[0030]图3(c)是本公开实施例一中的多通道放电分布式点火电极的一种俯视结构示意图；
[0031]图4是本公开实施例一中的多通道放电分布式点火电极的一种结构示意图；
[0032]图5是本公开实施例一中的多通道放电分布式点火电极的一种结构示意图；
[0033]图6是本公开实施例二中的多通道放电分布式点火电极的放电效果图；
[0034]图7是本公开实施例二中的多通道放电分布式点火电极放电产生的火核结构示意图；
[0035]图8是本公开实施例三中的不同脉冲间隔下多流注放电的火核发展过程示意图；
[0036]图9是本公开实施例三中的不同脉冲数时多流注放电的火核发展过程示意图；
[0037]其中，1、脉冲发生器，11、正极，12、负极，2、多通道放电分布式点火电极，21、内电极，211、第一内电极，212、第二内电极，22、外电极，23、绝缘介质，231、绝缘薄层，232、绝缘结构。
具体实施方式
[0038]下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
[0039]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多通道放电大面积分布式点火系统，其特征在于，包括脉冲发生器和多通道放电分布式点火电极；其中，所述多通道放电分布式点火电极呈柱状结构，包括内电极、外电极和绝缘介质；所述外电极设置在所述多通道放电分布式点火电极的中心轴处，所述外电极的一端延伸出所述多通道放电分布式点火电极一侧后与所述脉冲发生器的正极电连接，所述外电极的另一端以圆台状结构延伸出所述多通道放电分布式点火电极的另一侧，所述圆台状结构的最小直径大于处于所述多通道放电分布式点火电极内部的外电极直径；所述内电极包括设置在所述多通道放电分布式点火电极轴向外部的第一内电极，以及设置在靠近所述圆台状结构的多通道放电分布式点火电极一侧的底面处的第二内电极，所述第一内电极与所述第二内电极连接；所述绝缘介质设置在所述第二内电极的外部，以及所述第一内电极与所述外电极之间；所述第一内电极与所述脉冲发生器的负极电连接。2.如权利要求1中所述的一种多通道放电大面积分布式点火系统，其特征在于，所述绝缘介质包括绝缘薄层和绝缘结构。3.如权利要求2中所述的一种多通道放电大面积分布式点火系统，其特征在于，所述绝缘薄层设置在靠近所述多通道放电分布式点火电极底面的所述第一内电极的外侧、所述第二内电极的外侧，以及靠近所述圆台状结构的所述外电极的外侧。4.如权利要求2中所述的一种多通道放电大面积分布式点火系统，其特征在于，设置在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：程勇，赵庆武，熊勇，刘澎，刘静远，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：