通过单个功率级控制多个火花塞线圈制造技术

技术编号:4500956 阅读:191 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术涉及一种等离子体发生装置,其特征在于其包括:供电电路(2),其包括受控制信号(V1)控制的开关(M),以便以所述控制信号定义的频率向所述供电电路的输出端施加中间电压(Vinter);经由连接器(20)并联设置于所述供电电路输出端上的多个等离子体发生火花塞线圈(BB1,BB2,BB3,BB4),每个连接器(20)被设计成以可拆除形式连接到对应的火花塞线圈并包括适于使所述火花塞线圈的谐振频率偏移以使每个火花塞线圈具有不同谐振频率的模块(23);所述供电电路的控制装置(5),其从所述火花塞线圈的谐振频率确定所述控制频率,以便根据所使用的控制频率有选择地控制所述火花塞线圈。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过单个功率级控制多个火花塞线圈本专利技术总体上涉及一种在火花塞两电极之间产生等离子体的系统,这 些系统尤其用于对内燃机燃烧室中的气体混合物进行受控射频点火。对于利用等离子体的产生进行汽车点火的应用而言,结合了线圈火花 塞组件的等离子体发生电路被用于在它们的电极之间产生多灯丝放电,从 而能够引发引擎燃烧室中混合物的燃烧。在以申请人名义提交的以下专利申请中详细描述了多火花塞FR 03-10766、 FR 03-10767和FR 03-10768。常规上利用谐振频率F。大于1 MHz,典型地接近5 MHz的谐振器1对这 种线圈-火花塞组件进行建模。谐振器包括串联的电阻器R、电感器L和电 容器C。线圈-火花塞组件的点火电极10和12连接到电容器C的端子。当为谐振器提供处于其谐振频率f。(l/2;rVI^的高电压时,电容器C 端子处的幅值被放大,从而能够在厘米量级的距离上在火花塞电极之间生 成多灯丝放电,该放电具有高压且峰值电压小于20kV。那么将火花称为分支火花,因为它们需要同时在给定体积之内产生至 少若干电离线或路径,它们的分支还是全方向的。控制这种线圈-火花塞组件的电源需要使用能够产生通常为100ns量级 的电压脉冲的供电电路,电压脉冲可以达到大约lkV的幅值,频率非常接 近线圈-火花塞组件的射频谐振器的谐振频率。谐振器谐振频率和发电机操 作频率之间的差异越小,谐振器的过电压系数(其输出电压和其输入电压 幅值之比)就越高。在图2中示意性示出了这种供电电路,在专利申请FR 03-10767中更 详细地描述了这种供电电路。其常规上采用"E类功率放大器"设置。这种 类型的DC/AC转换器使其能够产生具有前述特征的电压脉冲。根据图2的实施例,放大器2包括被用作用于控制谐振器1端子处的 开关的MOSFET功率晶体管M。于是,控制装置5以控制频率产生控制信号VI并经由示意性示出的控制级3向功率M0SFET M的栅极施加该控制信号VI 。在其谐振器1被控制信号VI激励时,为了控制放大器输出端处连接的线圈-火花塞组件电极之间火花的产生,所述信号不是持久的,而是以控制频率的控制脉冲系列形式 出现的。如专利申请EP-A-1 515594中所述,在晶体管M的中间电压Vinter的 源极和漏极之间连接并联谐振电路4。这种电路4包括与电容器Cp并联的 电感器Lp。在接近其谐振频率处,并联的谐振器将中间电压Vinter转换成放大电 压Va(图5所示),放大电压对应于中间电压乘以并联谐振器的过电压系数。 在还连接到谐振器1的输入的晶体管M的漏极上提供该放大电压。因此晶体管M充当开关并在控制信号V1处于高(或低)逻辑状态时在 谐振器l的输入处施加(或阻断)电压Va。于是晶体管M强加由控制信号VI决定的开关频率,努力使其尽可能接近连接在输出端的线圈-火花塞组件的谐振频率(典型地为5MHz),以便维持形成线圈-火花塞组件的并联谐振 器4和串联谐振器1之间的能量传输并使之最大化。然后,在线圈-火花塞组件的谐振频率处,上述输出电压Va乘以串联 谐振器1的过电压系数,出现在串联谐振器1的电容器C的端子处,艮P, 出现在火花塞处电极的端子处。必需要在谐振器的谐振器频率上执行这一阶段从放大器形成的功率级 到线圈-火花塞组件的谐振器的能量转移,以便确保有良好的效率。具体而 言,如果晶体管M强加不同于线圈-火花塞组件的谐振频率的开关频率,由于用于线圈-火花塞组件的串联谐振器的通带窄,能量转移会劣化。在利用等离子体产生进行汽车点火的应用中,每个燃烧室都装备了如 上所述的线圈-火花塞组件,以便按需启动燃烧。因此,对于4汽缸引擎而言,例如,必需要有四个如上参考图2所述 的E放大器类型的供电电路,以便分别供应和控制四个线圈-火花塞组件。 于是,这种基于具有与要控制的线圈-火花塞组件一样多的放大路径的 配置限制了这种通过等离子体产生进行的汽车点火的发展潜力,不仅因为 在发动机罩下方进行这种安装需要的空间需求,而且因为安装成本,这可 能会被证实对设想在批量生产车辆中安装这种点火装置产生阻碍。本专利技术目的是通过能够借助同一放大路径来控制多个线圈-火花塞组 件来克服这一缺点。鉴于这一目的,本专利技术涉及一种等离子发生装置,其特征在于其包括: _供电电路,其包括受控制信号控制的开关,以便以所述控制信号 限定的频率向所述供电电路的输出端施加中间电压,_经由连接器并联设置于所述供电电路输出端上的多个等离子体 发生线圈-火花塞组件,每个连接器被设计成以可拆除形式连接到对应的线 圈-火花塞组件并包括被设计成使所述线圈-火花塞组件的谐振频率偏移以 使每个线圈-火花塞组件具有独立谐振频率的模块,_用于所述供电电路的控制装置,其从所述线圈-火花塞组件的谐 振频率之一确定所述控制信号的频率,以便根据所使用的控制频率有选择 地控制所述线圈-火花塞组件。有利地,每个等离子体发生线圈-火花塞组件包括谐振器,所述谐振器具有lMHz以上的频率且包括两个电极,当向所述供电电路的输出端施加高 压电平时,所述谐振器能够在所述两个电极之间产生等离子体。根据一个实施例,利用普通连接元件在所述连接器自身之间组装所述 连接器。优选地,所述连接元件包括极简单模块,由此可以将其以单一方式紧 固到所述多个线圈-火花塞组件。有利地,被设计成偏移线圈-火花塞组件谐振频率的所述模块包括用于 修改要与所述组件紧紧相邻定位的线圈-火花塞组件的电感值的模块。根据一个实施例,用于修改所述线圈-火花塞组件的电感值的所述模块 包括直接与所述线圈-火花塞组件的绕组接触的绕组。优选地,所述修改模块的所述绕组设置在由磁性材料制成的元件周围。优选地,所述修改模块的所述绕组至少部分被由磁性材料制成的元件 围绕。根据另一个实施例,用于修改所述线圈-火花塞组件的电感值的所述模 块包括直接与所述线圈-火花塞组件的绕组相靠设置的由磁性材料制成的 元件。优选地,所述由磁性材料制成的元件围绕所述线圈-火花塞组件的所述绕组末端的至少一部分。优选地,所述由磁性材料制成的元件包括插入所述线圈-火花塞组件的 绕组中的中心芯。根据一个实施例,所述磁性材料包括铁氧体。通过参考附图阅读以非限制性范例的方式给出的以下描述,本专利技术的 其他特征和优点将变得更加显而易见,附图中_附图说明图1是示出了用于对等离子体发生线圈-火花塞组件建模的谐振 器的电气模型的图示;-图2是示出了用于产生高电压的装置的图示,该装置结合了用于 为线圈-火花塞组件供电和控制的放大器;-图3示出了根据本专利技术的射频点火系统的完整图示,该系统包括 4个并联于单个电源级输出端的火花塞线圈组件;-图4a到4c示出了用于使每个线圈-火花塞组件的谐振频率偏移 的装置的各实施例,该装置要并入用于线圈-火花塞组件的连接装置中;_图5示出了连接装置的实施例;-图6示出了对根据本专利技术的点火系统实施控制的范例的流程图。本专利技术提出利用单个放大路径,换言之,利用单个图2中上述E类功 率放大器类型的供电电路,控制多个线圈-火花塞组件,以便为并联于该单 个供电电路输出端的多个线圈-火花塞组件有选择地供电。图3示出了这种架构,根据本专利技术,其中使用单个供电电路2分别单 独控制经由连接装置并联到供电电路输出端的4 (以及扩展到N)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体发生装置,其特征在于包括: -供电电路(2),其包括通过控制信号(V1)控制的开关(M),以便以所述控制信号定义的频率向所述供电电路的输出端施加中间电压(Vinter), -经由连接器(20)并联设置于所述供电电路的 输出端上的多个等离子体发生线圈-火花塞组件(BB1,BB2,B33,BB4),每个连接器(20)被设计成以可拆除形式连接到对应的线圈-火花塞组件,并包括被设计成使所述线圈-火花塞组件的谐振频率偏移以使得每个线圈-火花塞组件具有独立谐振频率的模块(23); -用于所述供电电路的控制装置(5),其从所述线圈-火花塞组件的谐振频率之一确定所述控制信号的频率,以便根据所使用的控制频率有选择地控制所述线圈-火花塞组件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员:A阿涅雷C努韦尔X雅弗勒齐克
申请(专利权)人:雷诺两合公司
类型:发明
国别省市:FR[法国]

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