[发明专利]通过电晕放电控制内燃机中的点火点的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在循环运转的内燃机中通过至少一个由电极起动的电晕放电来控制燃料∕空气混合物的点火点的方法。

背景技术

US6,986,342B2描述了均质充量压燃（HCCI）发动机，并且介绍了电晕放电作为对点火点的波动进行补偿的选择。

在例如EP1515594A2或US2004/0129241A1中描述了如何能够产生电晕放电以便点燃燃料∕空气混合物。电晕放电从被施加点火电压的电极发生。点火电压是高频交流电压，其典型地具有30kHz与10MHz之间以及10kV与500kV之间的值。

发明内容

本发明的目的在于提出一种能够改善燃料燃烧并且与其关联地提高发动机性能的方法。

该目标通过具有本发明的第一方面特征的方法实现。本发明的有利改型是本发明的其它方面的主题。

利用根据本发明的方法，通过一个或多个电晕放电在循环运转的内燃机中控制燃料∕空气混合物的点火点。如果在由四个冲程组成的工作循环中使用多个电晕放电，那么这些电晕放电可同时或陆续起动。电晕放电也可在不同时刻熄灭。

电晕放电生成离子和自由基。燃料∕空气混合物中的离子和自由基的浓度越高，所述混合物越容易点燃。如果达到取决于压力和温度的临界浓度，则燃料∕空气混合物在发动机的燃烧室中点燃。因此能够通过电晕放电控制四冲程发动机中的燃料∕空气混合物的点火点。

在根据本发明的方法中，通过对电极或多个电极施加点火电压，在动力冲程开始的上止点之前的400°与200°之间的曲轴角度，起动电晕放电或至少一个电晕放电。动力冲程开始的上止点在文献中经常被称为点火TDC。由于在动力冲程开始的上止点之前的400°与200°之间的曲轴角度起动电晕放电，因此在点燃燃料混合物之前，在燃烧室中有利地达到了离子和自由基的高浓度，并且离子和自由基能够在燃烧室中很好地分布。

运行根据本发明的方法的内燃机是四冲程发动机。内燃机的工作循环因而由进气冲程、压缩冲程、动力冲程和排气冲程组成。在这四个冲程的每个冲程中曲轴角度在每种情况下改变180°。总体而言，在发动机的整个循环期间曲轴角度因而改变了720°。

通过调整电晕放电的燃烧时间及其电功率，特别是点火电压的强度，控制电晕放电或多个电晕放电的能量输入。所生成的离子和自由基的数量取决于能量输入。根据本发明，将能量输入控制成使得燃料混合物在动力冲程开始的上止点之前的30°与5°之间的曲轴角度点燃，并且燃料∕空气混合物的50%的燃料在动力冲程开始的上止点之后的6°与10°之间的曲轴角度燃烧。因而实现了特别有效的燃料燃烧。

为了使燃料∕空气混合物的50%的燃料在动力冲程开始的上止点之后的6°与10°之间优选为7°与9°之间的曲轴角度燃烧，在生成电弧放电的传统点火装置中燃料混合物的更早的点火起动是必要的。然而由于能够通过电晕放电准备点火和燃料燃烧，因此能够实现更快的燃料燃烧过程，使得在动力冲程开始的上止点之前的30°与5°之间的曲轴角度的后续点火是充分的。

在个别情况下，可能对于特定的发动机运转状态，另一点火点也就是说燃烧的开始是有利的。虽然如此，在本发明的一个实施例中将电晕放电或多个电晕放电的能量输入控制成，使得当发动机运转时燃料混合物总是在动力冲程开始的上止点之前的30°与5°之间的曲轴角度点燃。换言之，电晕放电或多个电晕放电的能量输入于是被控制成，使得燃料混合物在各工作循环中在动力冲程开始的上止点之前的30°与5°之间的曲轴角度点燃。如果电晕放电或多个电晕放电的能量输入被控制成，使得燃料混合物总是在动力冲程开始的上止点之前的25°与5°之间的曲轴角度点燃，则通常是有利的。如果电晕放电或多个电晕放电的能量输入被控制成，使得燃料混合物总是在动力冲程开始的上止点之前的5°与20°之间的曲轴角度点燃，则是特别有利的。

在本发明的实施例中，通过至少一个电晕放电或多个电晕放电准备均质压燃。当燃料混合物随后点燃时，因而发生均质压燃。在一些发动机中，可能出现尽管使用一个或多个电晕放电却不能实现均质压燃的运转状态。在这种情况下，通过增加电晕放电或多个电晕放电的能量输入能够实现外来点火。虽然与均质压燃相比这导致稍差的燃烧，但是依然能够实现有效的发动机运行。