[发明专利]高频等离子体点火装置

说明书

技术领域

本发明涉及高频等离子体点火装置，特别用于内燃机，并且特别用于该内燃机的燃烧室内的燃料/空气混合物的点火，如权利要求1的前序部分所述，该高频等离子体点火装置包括：谐振串联电路，其具有串联连接的电感部件和电容部件；以及高频发生器，其具有第一电气端子和第二电气端子，并且用于进行谐振串联电路的谐振激励，其中，该高频等离子体点火装置还设置有第一电气触点，在该第一电气触点处，电容部件的一端和电感部件的一端以电气方式连接到一起，电容部件在远离第一电气触点的一端处具有第二电气触点，并且电感部件在远离第一电气触点的一端处具有第三电气触点；设置有电气连接装置，其中该电气连接装置使高频发生器的第一电气端子以电气方式连接至第三电气触点、并使高频发生器的第二电气端子以电气方式连接至第二电气触点，以使得将来自高频发生器的输出信号经由第二电气触点和第三电气触点施加至谐振串联电路；该高频等离子体点火装置还设置有第一电极，该第一电极被配置成以电气方式连接至第一电气触点，并且还设置有第二电极，该第二电极被配置成以电气方式连接至第二电气触点，由此在第一电极的远离第一电气触点的自由端和第二电极的远离第二电气触点的自由端之间可利用在电容部件的两端施加(由此形成等离子体点火电路)的用于使第一电极和第二电极的自由端之间的等离子体点火的电压。

背景技术

由于在燃烧室中产生分层进气的可能性，因此所谓的直接燃料喷射火花点火处理在降低消耗方面具有很大潜力。然而，燃烧室中的非均质混合物针对在适当时间点的可靠点火方面所使用的点火处理施加了更为严格的要求。任何种类的波动均降低了例如点火的标准，因而降低了整个发动机的效率。一方面，可点火混合物的位置可能略微改变，并且另一方面，火花塞的钩状电极可能会对混合物的产生具有破坏性影响。对于直接燃料喷射燃烧处理有帮助的是从物理上进一步延伸至燃烧室内的点火系统。为此，在DE 10 2004058 925 A1中提出了在内燃机的燃烧室中利用等离子体使燃料/空气混合物点火。用于该目的的高频等离子体点火装置包括具有电感部件和电容部件的谐振串联电路、以及用于该谐振串联电路的谐振激励的高频源。电容部件由中央传导电极和外部传导电极构成，其中电介体位于该中央传导电极和外部传导电极之间。在这些电极的最末端，这些电极以间隔预设距离的状态延伸至燃烧室内。

发明内容

本发明的基本目的是改善上述种类的高频点火装置以达到如下效果：尽管等离子体所占用的空间内的阻抗一方面在等离子体的点火之前并且另一方面在该点火之后有所不同，但容易实现最大能量输入以使等离子体点火并且在点火的情况下进入等离子体内。

根据本发明，该目的由具有权利要求1的特征性条款所给出的特征的上述种类的高频等离子体点火装置来实现。在其它权利要求中说明了本发明的有利实施例。

在上述种类的高频等离子体点火装置中，根据本发明提供了以下：还设置有第三电极，所述第三电极被配置成以电气方式连接至所述第三电气触点，并且所述第三电极的远离所述第三电气触点的自由端被配置成：在所述第三电极的自由端和所述第二电极的自由端之间能够利用经由所述第二电气触点和所述第三电气触点施加(由此形成等离子体维持电路)的用于维持点火之后的等离子体的电压。

这具有以下优点：一旦利用等离子体点火电路使等离子体点火，在第二电极和第三电极的两端间自动可利用电流以维持点火等离子体，其中该点火等离子体经由第一电极和第二电极之间的(采用并联方式连接并且目前具有低电阻)的路径使谐振串联电路“几乎短路”或“分路”，同时谐振串联电路在这些电极之间的等离子体再次熄火的情况下自动再激励至谐振状态，并且在第一电极和第二电极之间生成点火电压以再次使等离子体立即点火。这样，可以以控制方式在预定的时间长度内在电极之间维持点火等离子体，而不需要用于检测点火等离子体的复杂且昂贵的部件、或者检测部件所控制的用于在等离子体点火电路和等离子体维持电路之间切换的部件。

通过以下来实现从高频发生器向着谐振串联电路内的最佳无损的能量传输：所述电气连接部件具有阻抗匹配网络，以使得所述高频发生器的所述第一电气端子和所述第二电气端子之间的阻抗一方面与所述第二电气触点和所述第三电气触点之间的阻抗相匹配，并且另一方面在(等离子体的点火之前和之后)这两种工作状态下进行该匹配。