BRPI0615574A2 - sistema de combustão por microondas - Google Patents
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Abstract
SISTEMA DE COMBUSTãO POR MICROONDAS Um sistema de combustão por microondas é apresentado, que pode substituir a convencional vela de ignição em um motor de combustão interna. Um ou mais pulsos de microondas são providos para uma alimentação de microondas em uma vela que se assenta no cilindro. Um plasma gerado por microondas, gerado pela vela na vizinhança de uma mistura de combustível pode prover a combustão altamente eficiente da mistura de ar-combustível.
Description
"SISTEMA DE COMBUSTÃO POR MICROONDAS"CAMPO DA INVENÇÃO
Refere-se a invenção a um sistema de combustão pormicroondas, que pode substituir a convencional vela de ignição em um motorde combustão interna. Um ou mais pulsos de microondas são providos parauma alimentação de microondas em uma vela que se assenta no cilindro. Umplasma gerado por microondas, gerado pela vela na vizinhança de umamistura de combustível pode prover a combustão altamente eficiente damistura de ar-combustível.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
Em motores de combustão interna, tanto as características deeficiência quanto de poluição do motor são altamente dependentes dacombustão eficiente da mistura de ar-combustível nos cilindros. A combustãoineficiente resulta em perda de potência (isto é, eficiência) e maior poluiçãodevida ao uso incompleto de combustível.
Em motores a gás convencionais, a mistura de ar-combustívelé inflamada por meio de uma vela de ignição que provê uma centelha àmistura quando uma alta tensão (isto é, 10-30 kV) é aplicada através de uminterstício de centelhamento de uma vela de ignição. A aplicação da altatensão é sincronizada para quando o volume de cilindro (e, portanto, a misturade ar-combustível) está próxima ao volume tão baixo quanto possível, isto é,próximo ao Ponto Morto Superior (TDC) ou logo antes ou após do TDC.Neste local característico, a mistura de ar-combustível é comprimida tantoquanto possível e a centelha a partir do interstício de centelhamento pode seinflamar e uma chama se propaga através do volume do cilindro. Como é bemconhecido, os motores de múltiplos cilindros operam por meio dasincronização da combustão da mistura de ar-combustível em cada cilindro,apropriadamente.Em um convencional motor a diesel, a mistura de ar-combustível é inflamada por meio de compressão da mistura no cilindro paraatingir um ponto de fulgor. Velas incandescentes ou outros dispositivospodem ser utilizados para ajudar na combustão, pelo menos até que o motoresteja suficientemente quente que o combustível se inflama sozinho no oupróximo ao final do curso de compressão.
A utilização de RF ou energia de microonda para melhorar acombustão foi proposta. (Ver, por exemplo, a Patente US No. 3, 934,566 deWard). Na proposta de Ward, uma onda contínua (CW) de RF ou energia demicroonda pode ser fornecida através de uma vela de ignição ou velaincandescente enquanto que a ignição da mistura de ar-combustível érealizada convencionalmente, isto é, por meio de aplicação de uma alta tensãoatravés de um interstício de vela de ignição ou por meio de compressão damistura de ar-combustível para seu ponto de ignição. Um tal sistema éaltamente complicado pois requer tanto um sistema de microonda quanto umconvencional sistema de fornecimento de alta tensão na vela de ignição.
Por conseguinte, existe ainda necessidade de sistemas quemelhoram a combustão da mistura de ar-combustível em um motor decombustão interna.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
De acordo com a presente invenção, um sistema de combustãopor microonda é revelado, o qual inflama uma mistura de combustível em umcilindro utilizando pulsos de energia de microondas. Em algumas formas deconcretização, um ou mais pulsos de energia de microonda são supridos parauma vela inserida no cilindro. Em algumas formas de concretização, pulsos depré-tratamento e/ou pós-tratamento pode ser supridos à vela em adiçãoàqueles pulsos que provêm ignição.
Um sistema de combustão por microonda de acordo comalgumas formas de concretização da presente invenção inclui uma fonte demicroondas; um gerador de pulso de alta tensão acoplado entre umsuprimento de energia de alta tensão e a fonte de microondas, o gerador depulso de alta tensão provendo um pulso de alta tensão para a fonte demicroondas em resposta a um sinal de disparo; e uma vela acoplada parareceber energia de microonda a partir da fonte de microondas quando o pulsode alta tensão é suprido para a fonte de microondas. O sinal de disparo podeser provido por um gerador de pulso acoplado com um fio metálico de vela deignição. O sinal de disparo pode ser provido na borda descendente de um sinalde centelha de transiente de alta tensão provido em um fio metálico de vela deignição. Em uma outra forma de concretização, o sinal de disparo pode serprovido pelo módulo de controle de motor.
O sistema de combustão por microonda pode incluir umcirculador acoplado entre a fonte de microondas e a vela. O sistema decombustão por microonda pode ainda incluir um acoplador direcional duplopara ajudar a monitorar a propagação de energia de microonda à frente ereversa, acoplado entre a fonte de microondas e a vela. O sistema decombustão por microonda pode ainda incluir um sintonizador acoplado entrea fonte de microondas e a vela.
A energia de microonda pode ser acoplada entre a fonte demicroondas e a vela com uma guia de onda. O sistema de combustão pormicroonda pode ainda incluir uma guia de onda para conversor coaxial paraacoplar energia de microonda a um cabo coaxial, que é acoplado com a vela.Um cabo coaxial ou uma guia de onda coaxial pode conectar a fonte demicroondas com a vela. A fonte de microondas pode também ser diretamenteconectada e ser uma parte da vela.
A vela pode incluir uma alimentação de microonda e umalinha terra. A linha terra pode ser formada de uma arruela de metal. A arruelade metal pode incluir uma série de orifícios ao redor do orifício central. Oorifício central da arruela de metal pode ter uma abertura configurada nãocircularmente próxima à alimentação de microonda. A linha terra pode serformada de uma malha de fio metálico. A linha terra pode ser uma ou maispontas arranjadas ao redor da alimentação de microonda.
Um método de inflamar uma mistura de combustível de acordocom algumas formas de concretização da presente invenção inclui receber umsinal de disparo relacionado com o instante para combustão em um cilindro; eprover, em resposta a o sinal de disparo, pelo menos um pulso de energia demicroonda para uma alimentação de microonda de uma vela, acoplada com ocilindro. Receber um sinal de disparo pode incluir receber um sinal a partir deum fio metálico de vela de ignição em um gerador de pulso; e gerar o sinal dedisparo em resposta a o sinal a partir de a fio metálico de vela de ignição.Receber um sinal de disparo pode incluir receber um sinal a partir de ummódulo de controle de motor. Prover pelo menos um pulso de energia demicroonda pode incluir gerar um trem de pulsos de pulsos de alta tensão emresposta a o sinal de disparo; receber o trem de pulsos de pulsos de alta tensãoem uma fonte de microondas para gerar um trem de pulsos de energia demicroondas; e acoplar o trem de pulsos de energia de microonda naalimentação de microonda. O trem de pulsos pode incluir um pulso. O trem depulsos pode incluir um ou mais pulsos de curta duração seguidos por umpulso de longa duração. O trem de pulsos pode incluir um ou mais pulsos debaixa energia de microonda seguidos ou precedidos por um pulso de altapotência de microonda.
DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A invenção será mais completamente entendida a partir de aseguinte descrição detalhada, tomada em conjunção com os desenhosacompanhantes, nos quais:
a Fig. 1A mostra um sistema de combustão por microonda deacordo com algumas formas de concretização da presente invenção;
a Fig. 1B mostra um sistema de combustão por microonda emum motor de múltiplos cilindros de acordo com algumas formas deconcretização da presente invenção;
a Fig. 2 ilustra uma vela que pode ser utilizada com algumasformas de concretização da presente invenção;
as Figs 3A a 3C ilustram um desenho de ponta de vela queutilizada com algumas formas de concretização da presente
as Figs 4A a 4C ilustram um outro desenho de ponta de velaser utilizada com algumas formas de concretização da presente
as Figs 5A a 5C ilustram um outro desenho de ponta de velaser utilizada com algumas formas de concretização da presente
as Figs 6A a 6C ilustram um outro desenho de ponta de velaser utilizada com algumas formas de concretização da presente
a Fig. 7 ilustra um outro desenho de ponta de vela que pode serutilizada com algumas formas de concretização da presente invenção; e
a Fig. 8 ilustra um desenho de ponta de vela que pode serutilizada em motores diesel de acordo com formas de concretização da
presente invenção.
Nas Figuras, elementos que têm a mesma designação têm as
mesmas ou similares funções.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
A Fig. IA ilustra um sistema de combustão por microonda deacordo com algumas formas de concretização da presente invenção. Umaforma de concretização do sistema ilustrado na Fig. IA, por exemplo, foiutilizado completamente com sucesso para operar um motor de máquina decortar relva tendo um cilindro.
pode serinvenção;
que podeinvenção;
que podeinvenção;
que podeinvenção;Como mostrado na Fig. IA, um fio metálico de vela de ignição101 que normalmente conectaria diretamente uma vela de ignição 113 eproveria o pulso de alta tensão necessário de 10-30 kV para gerar umacentelha no volume 116 de um cilindro 115 é, em contraste acoplado com umgerador de pulso 102. Em algumas formas de concretização, o gerador depulso 102 pode ser acoplado com uma unidade de controle de motor ou outrocaptador sincronizado com a rotação do motor, em contraste com um fiometálico de vela de ignição 101. O gerador de pulso 102, em resposta a, naborda descendente do pulso, no fio metálico de vela de ignição 101, gera umpulso de controle para um gerador de pulso de alta tensão 104. O gerador depulso 104 pode ser um dispositivo de comutação de alta tensão que podeacoplar um suprimento de energia de alta tensão 103 a uma fonte demicroondas 105. O gerador de pulso 104 é acoplado com o suprimento deenergia 103 a fim de suprir a tensão para operar a fonte de microondas 105. Osuprimento de energia 103 pode, por exemplo, ser um suprimento de energiade CC de em torno de 4000 V. A fonte de microondas 105 pode ser ummagnetron, clistron, tubo de ondas em deslocamento, ou qualquer outra fontede energia de microondas. Por exemplo, a presente invenção tambémcontempla o uso de fontes de microonda de estado sólido, as quais nãorequerem uma alta tensão, como um magnetron ou clistron. Também, a saídade duas ou mais fontes de microondas de estado sólido podem ser combinadaspara atingir maiores saídas de potência.
Em algumas formas de concretização da invenção, o geradorde pulso 104 pode suprir um trem de pulsos de tensão. O trem de pulsos detensão pode incluir pulsos de diferente duração bem como pulsos tendodiferentes tensões. A fonte de microondas 105, então, gera um trem de pulsosde pulsos de microonda de variáveis energias e durações de pulso,dependendo da duração e tensão dos pulsos no trem de pulsos de tensão. Umsuprimento de tensão de filamento 106 é também acoplado com a fonte demicroondas 105 para manter o filamento da fonte de microondas 105continuamente quente. Em algumas formas de concretização, o gerador depulso 104 pode incluir uma bobina de indução.
No sistema mostrado na Fig. IA, pulsos de microonda a partirda fonte de microondas 105 são acoplados em uma guia de onda, que é entãoacoplada a um circulador 107. Tipicamente, um circulador é utilizado paraisolar a fonte de microondas 105 a partir de energia de microonda refletida apartir do remanescente do sistema. Como tal, o pulso de microonda éacoplado em uma outra guia de onda em uma primeira porta 107a docirculador 107, enquanto que uma segunda porta 107b do circulador 107acopla energia refletida que entra na primeira porta para uma carga conjugada116.
Pulsos de microonda a partir do circulador 107 podem entãoser acoplados em um acoplador direcional duplo 108 de modo que energia demicroonda pode ser monitorada em ambas direções à frente e reversa. Amaior parte da energia desde o acoplador direcional duplo 108 é acoplada emum sintonizador 109, mas alguma energia é acoplada em uma primeira porta108a para monitorar a energia à frente. Alguma da energia refletida que entrano acoplador direcional duplo 108 a partir do sintonizador 109 é acopladocom uma segunda porta 108b para monitorar energia reversa. O sintonizador109 pode ser utilizado para sintonizar o sistema de microonda de modo que aenergia de microonda acoplada na direção à frente é maximizada e a energiarefletida é minimizada. No sistema mostrado na Fig. 1, a energia demicroonda a partir de o sintonizador 109 pode ser acoplada a uma guia deonda 110.
A guia de onda 110, que pode ser uma guia de onda flexível,pode então ser acoplada com um núcleo central da vela 113 através de umatransição de guia de onda para coaxial, que é inserida no topo do volume 116do cilindro 115. Para prover melhor blindagem e uma alimentação de energiado tipo coaxial, uma blindagem metálica 114 pode ser colocada ao redor davela de ignição 113.
Em testes, os pulsos de microonda de duração de 50 a 100 μ8 auma taxa de até 100 Hz tiveram sucesso na produção de uma centelhaconfiável na ponta da vela 113, a qual, em um exemplo, foi derivada de umaconvencional vela de ignição, quando ela estava fora do motor. Esta produçãode taxa de centelha corresponderia a uma taxa de rotação deaproximadamente 12000 rpm para um motor de 4 tempos.
Em um exemplo de operação do sistema de combustão pormicroondas 100, mostrado na Fig. IA, o suprimento de energia 103 foi umsuprimento de energia de CC de em torno de 4000 V. O gerador de pulso 104foi um interruptor de HV capaz de acoplar suprimento de energia de HV 103para a fonte de microondas 105 por até em torno de 100 με em um instantedisparado com um pulso TTL a partir do gerador de pulso 102. A fonte demicroondas 105, quando suprida com alta tensão a partir do suprimento deenergia 103, produziu um pulso de microonda de 2,45 GHz de duração de emtorno de 100 μ8. O gerador de pulso 102 pode ser um Modelo DG 535,produzido por Stanford Research Systems, Inc. O suprimento de energia deHV 103 pode ser um Modelo SR6PN6, produzido por Spellman High VoltageElectronics Corp. O gerador de pulso de HV 104 pode ser um Modelo deModulador de Estado Sólido "Power Mod" com Unidade de Controle dePulso, produzido por Diversified Technologies, Inc. A fonte de microondas105 pode ser um Modelo TM020, produzido por Alter, Itália. O suprimentopor filamento 106 pode ser um Gerador de Energia de Comutação PM740,produzido por Richardson Electronics, Ltd. O circulador 107, acopladordirecional 108, e sintonizador 109 são dispositivos de microondaspadronizados (por exemplo, o circulador 107 protege a fonte de microonda105 a partir da potência ou energia refletida, o acoplador direcional duplo 108provê sinais a partir dos quais a energia de microonda à frente e refletida podeser medida, e o sintonizador 109 pode ser um sintonizador de 3-stub paraminimizar reflexões de microondas devidas à desadaptação de impedânciasmais abaixo da linha). Uma redução da guia de onda ligeiramente a partir deWR340 para WR248 pode ser realizada no sintonizador 109 de modo queuma guia de onda mais flexível 110 de menor tamanho pode ser utilizada.Uma transição de guia de onda/coaxial 111 alimenta a energia de microondaao condutor interno de um cabo coaxial 112 montado no lado da guia de onda.
A vela 113 foi derivada de uma vela de ignição convencional.A extremidade superior da vela de ignição foi modificada a partir daquelanormalmente utilizada com um fio metálico de vela de ignição 101. Aextremidade superior de conector pode ser reduzida em tamanho de modo queela se ajusta estreitamente no orifício apresentado no condutor interno doconector coaxial. Isto permite o fácil acoplamento da energia de microonda àvela de ignição propriamente dita. Uma blindagem 114 pode ser uma delgadafolha de cobre, a qual é enrolada estreitamente ao redor do condutor externodo conector coaxial da transição de guia de onda/ coaxial 111 e em umaextremidade da base metálica hexagonal da vela 113. Quando a vela 113 éacoplada com o cabeçote do cilindro 115, a folha de cobre da blindagem 114pode formar o condutor externo de uma guia de onda coaxial.Adicionalmente, o interstício da vela de ignição utilizado para a vela 113 foiligeiramente reduzido para facilitar o melhor centelhamento com pulsos demicroonda.
O exemplo de operação descrito acima ocorreu na operação deum motor de máquina de cortar relva. A energia de pulso de microonda foilimitada para 8 kW no modo de pulso padrão. Adicionalmente, a duração depulso máxima foi 100 microsegundos. Um retardo intrínseco de em torno de 2microsegundos foi medido entre a chegada de um pulso de centelha em umfio metálico de vela de ignição IOleo fornecimento do pulso de microondana vela de ignição 113.Como mostrado na Fig. IA, um sinal é recebido a partir do fiometálico de vela de ignição 101. Em algumas formas de concretização, umabobina de captação pode ser enrolada sobre a capa externa do fio metálico davela de ignição 101 para captar o pulso de disparo para a eventual ativação dafonte de microondas. O pulso de disparo é conectado com o gerador de pulso102 para a configuração apropriada e então alimentado ao gerador de pulso deHV 104. A tensão de vela de ignição para uma vela de ignição padrão égeralmente negativa; por conseguinte, o gerador de pulso 102 produz pulsosna borda descendente do pulso de disparo captado do fio metálico de vela deignição 101. Isto assegura retardo mínimo entre o instante quando a vela deignição 113 seria normalmente inflamada, isto é, pelo fio metálico de vela deignição diretamente, e o instante em que um trem de pulsos de um ou maispulsos de microonda é suprido à vela de ignição 113. Em um exemploparticular, o retardo intrínseco foi medido em aproximadamente 2microsegundos, que é desprezível para um motor funcionando em poucosmilhares de RPMs.
Em geral, um sistema de combustão por microonda de acordocom formas de concretização da presente invenção não necessitará de muitosdos elementos mostrados no exemplo de teste da Fig. IA, especialmente oscomponentes de microondas. A Fig. 2 ilustra uma vela proposta 200 que podeser acoplada diretamente em lugar da fonte de microonda 105, como mostradona Fig. IA. Uma tal vela, com a adição do gerador de pulso 102, suprimentode energia 103, gerador de pulso 104, e suprimento por filamento 106, podediretamente substituir as velas de ignição nos motores convencionais. Comomostrado na Fig. 2, a vela 200 inclui uma fonte de microondas 201, umaligação fusível 202, uma alimentação de microonda 205, e um eletrodo oulinha de terra 206. A vela 200 é rosqueada em um bloco de motor por meio deroscas 204 até que a base 203 esteja rente com o topo de um cabeçote decilindro. O suprimento de energia de filamento 106 pode ser diretamentesuprido para a fonte de microondas 201. Ainda, pulsos a partir do gerador depulso 104 podem ser supridos para a fonte de microondas 201. Em algumasformas de concretização, a fonte de microondas 201 pode ser removida,expondo ligações fusíveis 202 que podem ser diretamente acopladas com umfio metálico de vela de ignição 101. Na operação, a energia de microonda éirradiada no interstício entre a alimentação de microonda 205 e a linha terra206. Se o pulso contém suficiente energia de microondas, um plasma pode serexcitado no interstício. Em alguns modos de operação, pulsos de microondaque não excitam um plasma podem ser utilizados para excitar previamente amistura de combustível, a qual pode ser uma mistura de ar-combustível,provida no volume 116 antes de um pulso que inflama um plasma ser provido.Uma tal operação, com um trem de pulsos de pulsos de microondaconformados, pode ser otimizada para controlar de forma eficiente e limpa acombustão da mistura de combustível provida no volume 116.
Um motor de múltiplos cilindros pode ser configurado parasubstituir a vela de ignição de cada cilindro por meio do sistema decombustão por microonda 100 ilustrado na Fig. IA. a Fig. IB ilustra umsistema de combustão por microondas, de múltiplos cilindros, quecompartilha uma única fonte de microondas. Como mostrado na Fig. 1B, afonte de microondas 105 é acoplada com cada um de N velas 113-1 a 113 -Natravés de um distribuidor de microondas 151. Fios metálicos de vela deignição 101-1 a 101-N são acoplados a um gerador de pulso e sinal 150, oqual tanto gera os pulsos que acionam o gerador de pulso 104 quanto provêum sinal de seleção para o distribuidor 151 que indica qual das velas 113-1 a113-N recebe o trem de pulsos de microonda a partir da fonte de microondas105. Como indicado na Fig. 1B, o gerador de pulso 104 recebe um sinal dedisparo quando a mistura de combustível em cada um dos cilindros 115-1 a115-N não é inflamada. O sinal de seleção para o distribuidor 151 dirige otrem de pulsos de microondas gerado pela fonte de microondas 105 para ocilindro apropriado dos cilindros 115-1 a 115-N.
As Figs. IA e 1B, ambas, ilustram um motor de combustãointerna a gás. Em um motor diesel, os fios metálicos de vela de ignição 101são substituídos por fios metálicos de sinal a partir de um módulo de controlede motor. Ainda, as velas 113 mais estreitamente lembram velasincandescentes que velas de ignição. Energia de microonda é irradiada a partirde bobinas entre o bloco de motor e a alimentação de microonda, em lugar desuprimento de um interstício.
Um fator que pode contribuir para acoplamento de energia demicroonda na mistura de combustível suprida ao volume 116, ou parainflamar um plasma ou excitar a mistura, é o formato de vela 200 ao redor daextremidade da alimentação de microonda 205, especialmente o interstícioentre a alimentação de microonda 205 e a linha terra 206. as Figs. 3A a 7ilustram vários exemplos de configurações para esta área de interstício. A Fig.8 ilustra uma vela 800 que pode ser utilizada em um motor diesel. Outrosdispositivos e configurações podem ser usados para transferir energia parauma interstício de centelhamento em adição àqueles especificamentemostrados e descritos aqui.
As Figs. 3A a 6C ilustram algumas formas de concretização deexemplo de velas que podem ser utilizadas em algumas formas deconcretização da presente invenção. As Figs. 3A a 3C ilustram uma vela deexemplo 300, as Figs. 4A a 4C ilustram uma vela de exemplo 400, as Figs.5A a 5C ilustram uma vela de exemplo 500, as Figs. 6A a 6C ilustram vela deexemplo 600, e a Fig. 7 ilustra vela de exemplo 700. As velas de exemplo300, 400, 500, 600, e 700 diferem na configuração da região de interstícioentre a alimentação de microonda 205 e a linha terra 206. Em geral, velas deacordo com a presente invenção podem ser qualquer dispositivo queeficientemente transmite energia de pulso de microonda para uma região deinterstício a fim ou de excitar a mistura de combustível ou inflamar umplasma na mistura de combustível. A inflamação de um plasma na mistura dear-combustível inflama a combustão da mistura de combustível, a Fig. 8ilustra uma vela de exemplo 800 que pode ser utilizada em um motor diesel.
A vela 300 como mostrada na Fig. 3A, por exemplo, incluiuma ponta 301, que pode ser a fonte de microondas 201 ou uma ponta decondução, tal como aquela na vela de ignição 113. Em qualquer caso, energiade microonda é suprida para a alimentação de microonda 205 por meio daponta 301. A alimentação de microonda 205 é circundada por um isoladorcerâmico 302. A vela 300 pode ser montada no cabeçote de cilindro docilindro 115 com roscas 304. A vela 300 é tipicamente inserida no cabeçotede cilindro até que a base hexagonal 303 esteja em contato elétrico e físicocom o cabeçote de cilindro do cilindro 115.
Como mostrado nas Figs. 3A a 3C e 5A a 5C, a linha terra 206é formada de um membro de metal anular ou arruela previamente perfuradacom um número de orifícios. Na vela 300 das Figs. 3A a 3C, a linha terra 206inclui 4 orifícios 305. Na vela 500 das Figs. 5A a 5C, a linha terra 206 inclui 3orifícios 501. Em geral, qualquer número de orifícios pode ser utilizado.Ainda, o tamanho dos orifícios pode variar. Os orifícios 305 e 501 permitemque a mistura de combustível passe facilmente para o lado traseiro do membroanular para melhor contato com o plasma criado por um pulso de microondaentre a linha terra 206 e a alimentação de microonda 205. Orifícios de 1 mmou menores podem ser utilizados para aprisionar energia de microonda nointerstício entre a linha terra 206 e a alimentação de microonda 205 a fim demelhorar a produção do plasma nesta região. O membro anular com orifíciospreviamente ajustados, utilizado para formar a linha terra 206 nas velas 300 e500 pode ser soldado às velas da velas 300 e 500, respectivamente, logoabaixo das roscas 304.
Na vela 400 das Figs. 4A a 4C, a linha terra 206 é formada deuma delgada malha de metal ou peneira soldada à base na proximidade dasroscas 304. A malha (ou peneira) é geralmente em forma de domo (convexa)e pode permitir uma quantidade controlada de radiação de microonda irradieda peneira. O tamanho dos orifícios na malha pode controlar a saída deradiação.
Na vela 600 das Figs. 6A a 6C, a linha terra 206 é formada deum membro de metal anular ou arruela com uma abertura 601 formada naarruela. Como anteriormente, a arruela de metal é soldada às velas da vela600 abaixo das roscas 304. O formato da abertura 601 pode ser configuradopara otimizar fuga de energia de microonda na mistura de combustívelenquanto retém energia de microonda para inflamar um plasma no interstícioformado entre a linha terra 206 e a alimentação de microonda 205.
Variações das velas de exemplo ilustradas nas Figs. 3A a 6Cpode ser feitas. Por exemplo, como mostrado na vela 700 da Fig. 7, a linhaterra 206 pode ser formada de múltiplas pontas 701 espaçadas ao redor daalimentação de microonda 205. Em algumas formas de concretização, oeletrodo de terra 206 pode ser formado de 2, 3, ou 4 eletrodos de terra,espaçados ao redor da alimentação de microonda 205. Em algumas formas deconcretização, os eletrodos de terra separados podem ser simetricamentecolocados em torno de alimentação de microonda 205 (isto é, 2, 3, ou 4eletrodos de terra colocados separados por 180, 120, ou 90 graus ao redor daalimentação de microonda 205). Em geral, a linha de terra 206 pode serformada para ser capaz de inflamar a mistura de combustível, em umamaneira confiável, com o plasma induzido por microondas, bem comotambém permitir que uma quantidade controlada de energia de microonda fujapara ajudar a melhorar o processo total de ignição.
A Fig. 8 ilustra uma vela 800 que pode ser utilizada em ummotor diesel. A vela 800 inclui uma antena ou bobina 801 que irradia energiade microonda para dentro de um cilindro quando energia de microonda éaplicada em uma alimentação de microonda 205. A vela pode incluir um oumais fios metálicos ou delgadas tiras metálicas, conectados entre aalimentação central do condutor de microonda 205 e o corpo de terra externo.
Adicionalmente, a vela 800 pode ser capaz de funcionar como uma velaincandescente padrão.
Como sugerido anteriormente, um sistema de microonda deacordo com a presente invenção pode utilizar um trem de pulsos de pulsos demicroonda. Pulsos de curta duração pulsos ou de baixa energia, que nãoinflamam um plasma, podem ser provido para pré-tratar a mistura decombustível para ajudar a melhorar o processo de combustão. Um pulso dealta energia, de duração mais longa, que inflama um plasma, pode entãoajudar a prover uma combustão mais eficiente da mistura de combustível.
O sistema de combustão da presente invenção pode sertambém operado sobre uma faixa mais ampla do espectro eletromagnético.
Por exemplo, uma centelha, e, conseqüentemente, ignição, pode também serproduzida por pulsos de freqüência de RF mais baixa que a faixa defreqüência de microondas, tais como UHF, VHF, etc. Fontes de energia deestado sólido pode ser operadas em tais freqüências de RF e podem ser usadasem tais aplicações.
A invenção não é limitada pelo que foi particularmentemostrado e descrito, exceto como indicado pelas reivindicações anexas.
Claims (32)
1. Sistema de combustão por microondas, caracterizado pelo fatode compreender:uma fonte de microondas;um primeiro gerador de pulso configurado para receber um pulsode disparo sincronizado com um motor de combustão interno e configurado paragerar um pulso de controle como uma função do pulso de disparo;um segundo gerador de pulso acoplado ao primeiro gerador depulso para receber o pulso de controle e acoplado entre um suprimento deenergia e a fonte de microondas, o segundo gerador de pulso provendo umpulso de tensão de suficiente tensão para a fonte de microondas em respostaao pulso de controle; e,uma vela acoplada para receber energia de microonda a partir dafonte de microondas quando o pulso de tensão é suprido para a fonte demicroondas.
2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que o primeiro gerador de pulso está acoplado a um fio de vela de ignição.
3. Sistema de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelofato de que o primeiro gerador de pulso provê o pulso de controle numa bordadescendente de um sinal de centelha de transiente de alta tensão provido em umfio de vela de ignição.
4. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que o pulso de disparo é provido por um módulo de controle de motor.
5. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que o segundo gerador de pulso compreende um gerador de pulso de altatensão.
6. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de incluir ainda um circulador acoplado entre a fonte de microondas e a vela.
7. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de incluir ainda um acoplador direcional duplo para monitorar propagação deenergia de microonda à frente e reversa, acoplado entre a fonte de microondas e avela.
8. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de incluir ainda um sintonizador acoplado entre a fonte de microondas e avela.
9. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que energia de microonda é acoplada entre a fonte de microondas e a velacom uma guia de onda.
10. Sistema de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelofato de incluir ainda uma guia de onda para transição coaxial para acoplar energiade microonda a um cabo coaxial, que é acoplado com a vela.
11. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que a fonte de microondas é acoplada com a vela com um cabo coaxial.
12. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que a fonte de microondas é acoplada com a vela com uma guia de ondacoaxial.
13. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que a fonte de microondas é diretamente conectada com, e é parte de, avela.
14. Sistema de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelofato de que o gerador de pulso de alta tensão inclui uma bobina de indução.
15. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que a vela inclui uma alimentação de microonda e uma linha terra.
16. Sistema de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelofato de que a linha terra compreende um membro de metal anular tendo umaabertura central.
17. Sistema de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelofato de que o membro de metal anular inclui uma série de orifícios distribuídos aoredor da abertura central.
18. Sistema de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelofato de que a abertura central do membro de metal anular é configurada paraformar uma abertura não circular próxima à alimentação de microonda.
19. Sistema de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelofato de que a linha terra compreende uma malha de fio.
20. Sistema de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelofato de que a linha terra compreende uma ou mais pontas distribuídas ao redor daalimentação de microonda.
21. Sistema de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelofato de que a uma ou mais pontas são simetricamente distribuídas ao redor daalimentação de microonda.
22. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que a vela inclui uma antena de microonda acoplada entre umaalimentação de microonda e uma terra.
23. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que a fonte de microondas compreende um magnetron.
24. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que a fonte de microondas compreende um klistron.
25. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que a fonte de microondas compreende um tubo de ondas emdeslocamento.
26. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que a fonte de microondas compreende um dispositivo de estado sólido.
27. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que a vela está acoplada com um cilindro num motor de combustãointerna.
28. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que a vela recebe somente energia de microondas da fonte de microondasde modo a iniciar a combustão de uma mistura de ar-combustível dentro docilindro de um motor de combustão interna.
29. Sistema de combustão por microondas, caracterizado pelo fatode compreender:uma fonte de microondas;um primeiro gerador de pulso acoplado a um fio de vela deignição e configurado para gerar um pulso de controle;um segundo gerador de pulso acoplado ao primeiro gerador depulso para receber o pulso de controle e acoplado entre um suprimento deenergia e a fonte de microondas, o segundo gerador de pulso provendo umpulso de tensão de suficiente tensão para a fonte de microondas em respostaao pulso de controle; e,uma vela acoplada para receber energia de microonda a partir dafonte de microondas quando o pulso de tensão é suprido para a fonte demicroondas,pelo que o primeiro gerador de pulso provê o pulso de controlenuma borda descendente de um sinal de centelha de transiente de alta tensãoprovido no fio de vela de ignição.
30. Sistema de combustão por microondas, caracterizado pelo fatode compreender:uma fonte de microondas;um gerador de pulso acoplado entre um suprimento de energia e afonte de microondas, o gerador de pulso provendo um pulso de tensão desuficiente tensão para a fonte de microondas em resposta a um sinal de disparo;uma vela acoplada para receber energia de microonda a partir dafonte de microondas quando o pulso de tensão é suprido para a fonte demicroondas; e,um acoplador direcional duplo para monitorar a propagação deenergia de microonda à frente e reversa, acoplado entre a fonte de microondas e avela.
31. Sistema de combustão por microondas, caracterizado pelo fatode compreender:uma fonte de microondas;um gerador de pulso acoplado entre um suprimento de energia e afonte de microondas, o gerador de pulso provendo um pulso de tensão desuficiente tensão para a fonte de microondas em resposta a um sinal de disparo;uma vela, incluindo uma alimentação de microonda e uma linhaterra, acoplada para receber energia de microonda a partir da fonte de microondasquando o pulso de tensão é suprido para a fonte de microondas,pelo que a linha terra compreende um membro de metal anulartendo uma série de orifícios distribuídos ao redor de um orifício central.
32. Sistema de combustão por microondas, caracterizado pelo fatode compreender:uma fonte de microondas;um gerador de pulso acoplado entre um suprimento de energia e afonte de microondas, o gerador de pulso provendo um pulso de tensão desuficiente tensão para a fonte de microondas em resposta a um sinal de disparo;uma vela, incluindo uma alimentação de microonda e uma linhaterra, acoplada para receber energia de microonda a partir da fonte de microondasquando o pulso de tensão é suprido para a fonte de microondas,pelo que a linha terra compreende uma ou mais pontas arranjadasao redor da alimentação de microonda.
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| B08F | Application dismissed because of non-payment of annual fees [chapter 8.6 patent gazette] |
Free format text: REFERENTE A 9A ANUIDADE. |
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| B08K | Patent lapsed as no evidence of payment of the annual fee has been furnished to inpi [chapter 8.11 patent gazette] |
Free format text: EM VIRTUDE DO ARQUIVAMENTO PUBLICADO NA RPI 2323 DE 14-07-2015 E CONSIDERANDO AUSENCIA DE MANIFESTACAO DENTRO DOS PRAZOS LEGAIS, INFORMO QUE CABE SER MANTIDO O ARQUIVAMENTO DO PEDIDO DE PATENTE, CONFORME O DISPOSTO NO ARTIGO 12, DA RESOLUCAO 113/2013. |