[发明专利]用于在电晕放电点火系统中检测电弧形成的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年4月4日提交的第61/471,448号和第61/471,452号美国临时申请的权益。

技术领域

本发明主要涉及电晕放电点火系统，尤其涉及在该系统中检测电弧形成。

背景技术

电晕放电点火系统提供交流电压和交流电流，以接连不断地使高电位电极和低电位电极的极性反向，从而难以形成电弧放电并增强了电晕放电的形成。该系统包括带有中心电极的电晕点火器，该中心电极被充电至高射频电势，从而在燃烧室中产生强射频电场。该电场导致燃烧室中的部分燃料和空气的混合物电离并开始介电击穿，从而促进燃料-空气混合物的燃烧。优选地，通过控制电场可以使燃料-空气混合物保持介电性能，并且可以产生电晕放电（也被称为非热等离子体）。燃料-空气混合物的电离部分形成一火焰锋，然后该火焰锋将自我保持，并燃烧该燃料-空气混合物的剩余部分。优选地，通过控制电场可以使燃料-空气混合物不会失去所有介电性能，如果失去所有的介电性能将会导致在电极和接地的气缸壁、活塞、金属壳体或点火器的其他部分之间产生热等离子体和电弧。该电弧（或电弧作用）会降低能量效率，并降低了系统点火动作的稳健性。在弗里恩（Freen）发明的专利号为6,883,507的美国专利中公开了电晕放电点火系统的一个示例。

发明内容

本发明的一个方面提供了一种用于在电晕放电点火系统中检测电弧形成的方法。该方法包括：向一驱动电路以及一电晕点火器提供能量，该驱动电路以一谐振频率振荡，该电晕点火器用于提供一电晕放电；获取该振荡的驱动电路中的能量的一谐振频率；以及识别该谐振频率的振荡周期的变化。

本发明的另一个方面提供了一种使用该方法的系统。该系统包括：一驱动电路，其输出能量并以一谐振频率振荡；一电晕点火器，其用于接收该能量并提供一电晕放电；以及一频率监控器，其用于识别该谐振频率的振荡周期的变化，其中，该振荡周期的变化标示了电弧形成的开始。

该系统和方法提供了一种快速且性价比高的方式，以在电晕放电点火系统中检测电弧形成的开始。该系统并不试图避免电弧形成，但由于电晕放电通常能提供更佳的能量效率和性能，因此电弧通常是无意中形成的。

附图说明

请参阅下述详细说明并结合附图进行考虑，本发明的其它优点将更加容易领会和理解，其中：

图1是根据本发明的一个实施例的用于检测电弧形成的系统的一种框图；

图2是根据本发明的另一个实施例的用于检测电弧形成的系统的另一种框图，其示出了驱动电路的组件；

图3示出了提供至系统的电晕点火器的能量的典型谐振频率及振荡周期。

具体实施方式

本发明提供了一种用于在点火系统中检测电弧形成的系统和方法，该点火系统用于提供电晕放电20。该系统包括：一驱动电路22，其输出能量并以一谐振频率振荡；一电晕点火器24，其用于接收能量并提供电晕放电20；以及一频率监控器26，其用于识别该谐振频率的振荡周期的变化，其中，振荡周期的变化标示了电弧形成的开始。

应用于该系统的方法包括向驱动电路22以及向电晕点火器24提供能量。该方法接着包括：获取振荡的驱动电路22中的能量的谐振频率；以及识别该谐振频率的振荡周期的变化。图1为示出了该系统的主要组件的框图，其包括一能源28、一使能信号30、驱动电路22、一频率信号32、电晕点火器24、频率监控器26以及一反馈信号34。

与现有技术的用于检测电弧的系统相比，该系统和方法具有多个优点。首先，由于该系统和方法可以利用已有的电晕放电点火系统的组件，而不需要复杂的数字组件、校准或监视，因此，该系统和方法的成本较低。进一步地，该系统和方法非常快速，并且可以在几纳秒或几微秒内检测到电弧形成的开始。本发明的系统和方法不需要直接测量电流或确定阻抗。