[发明专利]感应驱动的点火系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2007年12月6日提交的美国专利申请No.11/951,875 的优先权，美国专利申请No.11/951,875要求于2006年12月6日提交 的美国临时专利申请No.60/873,359的优先权，所述优先权申请的全部 内容作为参考并入本文。

技术领域

本发明涉及点火源领域，更具体地涉及用于内燃机中的点火源。

背景技术

在内燃机尤其是往复式内燃机领域，测量数量的燃料和空气被压缩 且通过外部点火源和通过压缩热来点火。空气/燃料混合物通过压缩热来 点火的发动机通常称为柴油发动机。柴油发动机采用这样的系统：用于 燃烧的空气被压缩至足够高的升高温度，以点火从燃料喷射源提供的燃 料。这种燃料喷射源通常是喷射器，所述喷射器具有末端，该末端暴露 给燃烧室且以离散流的方式喷洒燃料。燃料喷射器将燃料以辐射图案从 中心位置喷射燃料，或以给定方向喷射燃料，以通过燃烧室空气的涡流 来促进混合。然而，在任一情况下，燃料喷射和得到的燃烧启动大致在 一个点处或一个点附近开始。

均质充气压缩点火发动机领域的最近发展已经提出了将燃料在压 缩之前喷入进气空气，且使用各种策略来点火得到的混合物。这种方案 通常包括点式点火源，如火花塞。

到目前为止，道路上的最常用发动机类型是火花点火式汽油发动 机。汽油发动机首先在19世纪后期提出，且从此广泛地用于给乘用车 辆提供动力，由于其相对安静的操作和启动简便。随着不断增加的能量 价格和客户需求，对火花点火发动机的要求比前些年显著更严格。大部 分汽油发动机设计集中于将最大空气流有效地携带至燃烧室中且在燃 烧事件发生之后将燃烧产物排出。诸如多个阀、调节的进气系统、可变 几何形状进气系统和通过涡轮增压器或增压器对进气充气进行主动增 压的设计是用于改进空气流的常用途径。

因而，燃料系统已经通过使用喷射器而不断发展。喷射器被电子控 制，以改变数量和定时，从而将高度灵活的燃料喷射到用于燃烧的混合 物中。附加的方案已经提出为将燃料直接喷射到燃烧室中，类似于在早 期Mercedes Benz跑车上机械采用的系统。

最近以来，已经提出了使用来自于谷类作物的各种形式的乙醇或甲 醇的生物燃料，从而提供可再生能源。这种燃料具有高辛烷值的益处， 从而可以在燃烧室内容易地处理较高的压缩比。它们也允许排放物的显 著减少。然而，这种类型燃料的一个缺陷在于火焰前锋的缓慢传播，使 得点火正时有必要远远提前于上止点(TDC)，以确保所有混合物燃烧。 这继而降低了效率，因为在活塞朝TDC移动时，燃烧以一个方向推压 以相反方向移动的活塞。

火花塞是用于在火花点火发动机中启动燃料空气混合物燃烧的常 用点火器。这些年来的各种发展已经增加了经过火花隙的能量，从而更 有效地促进燃烧。此外，一些发明人已经建议通过使得火花隙遭受电磁 力来促进点火，以有效地扩宽启动燃烧的区域。

然而，这些途径中的大多数仍受到这种限制，即它们实际上是点式 或接近点式燃烧启动器。

存在与柴油发动机有关的另一问题，它们不能在寒冷天气中启动。 如上所述，柴油发动机采用压缩热来点火燃烧室中的空气/燃料混合物。 然而，当气缸盖和气缸体是冷的时，它们用作散热器，吸收由压缩产生 的热的一部分。当前，电热塞用于加热发动机本体和周围的气缸。因为 电热塞是基本上电阻负载，在电流经过电热塞时放热，所以预加热过程 可能花费一些时间：高达20秒。因而，需要更快和更有效地加热柴油 发动机本体，这将在寒冷天气条件允许更快的启动时间。

发明内容

本发明采用与进入强电磁场的金属有关的快速发热。通过使用非常 快速和准确控制的感应加热的热源，本发明的一个实施例超出了单源点 火装置，所述热源不受常规点式点火原理的限制。感应驱动的热源具有 广泛选择的几何形状，从而能够配置在整个燃烧室中。这允许火焰前锋 扩张，因为有多个点火源或位置。在另一实施例中，感应驱动的热源允 许柴油发动机在低温条件下快速和有效地启动。

附图说明

图1A是包含点火启动系统的一个实施例的发动机燃烧室的俯视 图。

图1B是包含点火启动系统的另一个实施例的发动机燃烧室的俯视 图。

图2是包含点火启动系统的可选实施例的发动机燃烧室的俯视图。