CN102278252A - 一种基于电磁波谐振频率的发动机点火方法 - Google Patents

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CN102278252A CN 201110124621 CN201110124621A CN102278252A CN 102278252 A CN102278252 A CN 102278252A CN 201110124621 CN201110124621 CN 201110124621 CN 201110124621 A CN201110124621 A CN 201110124621A CN 102278252 A CN102278252 A CN 102278252A
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刘永喜
张贵新
霍娜
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清华大学
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Abstract

本发明涉及一种基于电磁波谐振频率的发动机点火方法,属于发动机技术领域,该方法包括:将可调节频率的电磁波源通过同轴电缆或波导与发动机点火腔相连,使电磁波源发出电磁波,调节电磁波的频率,当电磁波频率与点火腔尺寸相匹配时,点火腔内的电磁场达到谐振,点火腔内电场强度急剧增大击穿点火腔内介质,形成大体积点火。该方法具有使发动机点火层流燃烧快、燃烧充分、燃烧效率高的优点。

Description

一种基于电磁波谐振频率的发动机点火方法

技术领域

[0001] 本发明属于发动机技术领域,特别涉及一种发动机点火方法。 背景技术

[0002] 目前已有的点火方法很多种。例如汽车发动机上多采用电点火方式,它利用火花塞上高压电极产生火花,从而使压缩后的可燃混合气燃烧。它的缺点是点火点很小,点火后层流传播慢,燃烧过程中有很多潜在能量未被利用。

发明内容

[0003] 本发明的目的是为克服已有技术的不足之处,提出一种基于电磁波谐振频率的发动机点火方法,该方法具有使发动机点火层流燃烧快、燃烧充分、燃烧效率高的优点。

[0004] 本发明提出的一种基于电磁波谐振频率的发动机点火方法,其特征在于,将可调节频率的电磁波源通过同轴电缆或波导与发动机点火腔相连,使电磁波源发出电磁波,调节电磁波的频率,当电磁波频率与点火腔尺寸相匹配时,点火腔内的电磁场达到谐振,点火腔内电场强度急剧增大击穿点火腔内介质,形成大体积点火。

[0005] 本发明提出的另一种基于电磁波谐振频率的发动机点火方法,其特征在于,将电磁波源通过同轴电缆或波导与发动机点火腔相连,使电磁波源发出电磁波,调节点火腔的尺寸,当点火腔内的电磁场达到谐振时,点火腔内电场强度急剧增大击穿点火腔内介质,形成大体积点火。

[0006] 本发明采用的电磁波源可以为连续电磁波或可控脉冲式电磁波,频段集中在 300KhZ-300(ihZ之间。微波源频率确定后,根据微波源频率选用可以和电磁波频率匹配的同轴电缆或波导,选用的原则是使传输过程中,电磁波能量损失最小,能量传输达到最大化。

[0007] 本发明的特点及有益效果:

[0008] 本发明的点火方法可以气缸为对象,根据气缸内点火腔的形状和几何尺寸确定电磁波源频率,确定的原则是此频率的电磁波源发出的电磁波信号馈入到汽缸的点火腔中, 能使气缸内产生的电场和磁场发生谐振,能量在气缸内基本没损失。

[0009] 该点火方法与以往点火系统相比,创新之处在于,只有电磁波源到达某特定频率时,气缸内电磁场发生谐振,电场强度急剧增大,气缸内介质击穿,达到大体积点火。在其他频率时,电场强度很小,不足以达到气体介质击穿。

[0010] 该方法具有实现简单,克服发动机点火层流燃烧速度慢的缺点、实现瞬间点火、燃烧充分、燃烧效率高的优点。

附图说明

[0011] 图1是本发明的点火装置框图。

[0012] 图2是本发明的实施例1采用可移动活塞控制容积的圆柱腔体示意图。

[0013] 图3是实施例1可移动活塞在气缸内移动到不同位置时,所围成的点火腔内电场强度示意图。 具体实施方式

[0014] 本发明提出的一种基于电磁波谐振频率的发动机点火方法结构附图及实施例详细说明如下:

[0015] 本发明方法实际应用的点火装置如图1所示,由电磁波源及传输系统组成,其中电磁波源的输出端通过传输系统与待点火装置的点火腔体相连。点火腔根据实际需要选定,如汽车发动机气缸是一圆柱形气缸,点火时需要活塞移动上止点时,此时的点火腔就为活塞移动到上止点时活塞和气缸所围成;如燃油炉是固定尺寸的球形缸,这时点火腔就为这个球形腔。根据各个腔体几何特点找出与之相对应的谐振模式,不同的谐振模式对应不同的波长。如圆柱形点火腔中主模为TE11,对应的波长与圆柱形点火腔的圆形截面半径R有关,主模截止波长为Xe= 1.64R,根据波长选择电磁波源频率;或者利用模拟选出不同模式对应的谐振时的电磁波源频率。传输系统与相应电磁波源频率相匹配,达到损耗最低就可。

[0016] 实施例1

[0017] 以图2的圆柱形气缸作为本发明方法的点火装置实施例1,气缸21内有一个由转动轴22可以控制气缸点火容积的可移动活塞23 ;图中标示出活塞三个不同的位置1、2、3 ; 将电磁波源发出的电磁波通过同轴电缆M。本实施例中,微波源型号为MZG1500S,同轴电缆型号为RG142A,点火装置为发动机上圆柱形汽缸。

[0018] 本发明的点火方法实施例1,具体包括以下步骤:

[0019] 把实施例1中微波源和同轴电缆相连接,同轴电缆和气缸相连。微波源开通,调节活塞在气缸内位置,活塞23在汽缸内位置由曲轴22转动来变换。当调节活塞到不同位置时,馈入气缸内的电磁波所产生的电场强度也不同。从图3可以看出,活塞移动到1到2 之间的位置段时,电场强度比较高,其余位置电场强度很低。当气缸内可移动活塞在3位置时,电场强度达到最大值,当在1和2位置时,电场强度为在3位置时电场强度的1/6,活塞从1位置下移,电场强度急剧增高;在2位置时,活塞上移,电场强度也会急剧增加;1和2 之间高度距离相比可移动活塞行程非常小。因此,通过活塞位置调节能使高强度电场集中到一个很小的距离调节范围内,在此范围内,电场呈现极陡的峰,电场强度急剧增大,其他位置,电场强度急剧减小。从图中可见,活塞只有达到某些特定位置,如图2中的1到2之间的位置,电场强度很大,才能点火;在其他位置时,电场强度较小,不能点火。

[0020] 实施例2

[0021] 本实施例2中气缸为长方体,气缸内壁长70,宽50,高100 (单位为:mm),材料为金属;微波源的调节频率范围为1. 87Ghz〜21. 81(ihZ,输出功率为500W,传输系统为从BJ22 口过渡到70 X 50的矩形口波导,过渡长度为220mm。此长方体气缸谐振时的频率为3. 35Ghz

左右ο

[0022] 本发明的点火方法实施例2,具体包括以下步骤:

[0023] 首先,把微波源、波导、气缸依次连接好,开启微波源,调节微波源的频率,当调节到谐振频率范围内,微调频率,直至气缸内出现瞬间点火,此时的频率就是能使气缸内电场谐振的频率。

Claims (3)

1. 一种基于电磁波谐振频率的发动机点火方法,其特征在于,该方法包括:将可调节频率的电磁波源通过同轴电缆或波导与发动机点火腔相连,使电磁波源发出电磁波,调节电磁波的频率,当电磁波频率与点火腔尺寸相匹配时,点火腔内的电磁场达到谐振,点火腔内电场强度急剧增大击穿点火腔内介质,形成大体积点火。
2. 一种基于电磁波谐振频率的发动机点火方法,其特征在于,将电磁波源通过同轴电缆或波导与发动机气缸相连,使电磁波源发出电磁波,调节点火腔的尺寸,当点火腔内的电磁场达到谐振时,点火腔内电场强度急剧增大击穿点火腔内介质,形成大体积点火。
3.如权利要求1或2所述方法,其特征在于,所述电磁波源为连续电磁波或可控脉冲式电磁波,频段在300Khz-300(ihz之间。
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