[发明专利]RF功率放大和分配系统、等离子点火系统及其操作方法

说明书

本发明涉及RF功率放大和分配系统、等离子点火系统及其操作方法。具有多达N个气缸(152,153,154,155)的内燃机(150)的等离子点火系统(110)的实施例包括功率分配器(310)、N个相移器(332,333,334,335)、N个放大器(352,353,354,355)、功率组合器网络(370)以及多达N个辐射器件(396,397,398,399)。功率分配器(410)将输入RF信号(304)划分成N个划分的RF信号(322,323,324,325)。每个相移器将多个预定相移中的其中一个施加(412)于N个划分的RF信号中的其中一个以产生N个相移的RF信号(340,341,342,343)。所述N个放大器放大(414)所述N个相移的RF信号以产生N个被放大、相移的RF信号(360,361,362,363,364)。功率组合器网络组合(416)所述N个被放大、相移的RF信号以产生N个输出RF信号(384,385,386,387)。每个辐射器件接收所述N个输出RF信号中的其中一个，并且当所述输出RF信号的功率电平足够高的时候，产生(418)等离子放电。

技术领域

本发明所描述的主题的实施例大体涉及无线电频率(RF)功率分配系统，并且更具体地说，涉及包括了用于将RF功率传送到内燃机的多个气缸的RF功率分配系统的等离子点火系统。

背景技术

机动车辆的典型的内燃机包括多个气缸、与其相关的活塞、曲轴(crankshaft)、燃料供给和排气系统(包括凸轮轴(camshaft)和相关的阀)以及点火系统，该组合组成了车辆的主转矩生成子系统(primary torque generation subsystem)。当活塞在气缸内被适当啮合(engage)的时候，燃烧室由活塞的顶部、气缸侧壁和坐落在气缸顶部的气缸盖限定。在发动机运转期间，通过在气缸内线性移动活塞，燃烧室的容积发生变化。正是燃烧室容积的变化最终可以被转换成用于推进车辆的转矩。

更具体地说，在二冲程和四冲程发动机中，燃烧室的容积在活塞的压缩冲程和动力冲程期间分别减小和增加。在压缩冲程之前(即，在进气冲程期间)，凸轮轴的旋转导致燃料进气阀打开，这就允许雾化燃料被注入到室内以在室内产生一种燃料/空气混合物。在压缩冲程期间，活塞被推向气缸盖(或朝向“上止点(top dead center)”位置)，这就压缩了燃料/空气混合物，从而增加了混合物的热能。在活塞到达上止点位置时或接近该位置，火花塞在燃烧室内产生了火花。火花点燃了压缩的燃料/空气混合物，从而使其利用爆发力燃烧和膨胀。爆发力启动了活塞的动力冲程，其间，爆炸燃料迫使活塞迅速远离气缸盖。在随后的排气冲程中，凸轮轴旋转导致排气阀打开，因此允许燃烧室内的气体(例如，废气)离开气缸。

每个活塞具有耦合于曲轴的连杆，并且在动力冲程期间，连杆对曲轴施加了强线性力，曲轴将线性力转换为旋转力。为了保持曲轴旋转，多个室内的燃烧被定时，以便由每个活塞施加在曲轴上的线性力彼此异相。更具体地说，点火系统的分配器被用于以一种仔细定时和正确的点火顺序将高电压从点火线圈路由到每个火花塞。与曲轴的旋转力相关联的转矩最终可以被转换为轴和车轮的旋转，从而推进了车辆。

在实践中，上述燃烧过程不是100％有效。例如，在每个燃烧循环期间，在每个动力冲程之后一定量的未燃燃料残留在燃烧室内。并且未燃燃料在排气冲程期间被排出到大气中。在燃烧循环期间保持未燃的燃料数量影响了车辆的燃料效率。因此，发动机开发者力图改进点火系统以提高在每个燃烧循环期间在每个室内被燃烧的燃料的比例。

此外，燃料/空气混合物的燃烧产生了各种气体，这些气体通过车辆的排气系统从车辆排出。例如，在典型的以石油为燃料的发动机中，除了别的之外，废气包括氮氧化物(NO_x)、二氧化碳(CO₂)和一氧化碳(CO)。当存在足够数量的时候，一些废气可能对人体和环境有害。因此，发动机开发者也力图修改燃料和点火系统以减少排放到环境中的潜在有害气体的数量。

附图说明

结合附图参考详细说明书和权利要求可以对本发明主题有更完整的理解，其中在附图中，相似的参考符号表示相似的元件。