CN102518541B - 一种用于内燃发动机点火的固态微波源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于内燃发动机点火的固态微波源，包括锁相环部分、放大器部分、电源部分；锁相环部分与放大部分连接；锁相环部分、放大器部分均与电源部分连接。本发明所提供的用于内燃发动机点火的固态微波源通过锁相环部分可输出具有稳定频率和功率的微波信号，通过放大器部分将输入的微波信号放大到内燃发动机微波点火所需的功率水平，通过电源部分可根据内燃发动机活塞的运动状态选择正确的时机输出微波功率实现点火，同时该用于内燃发动机点火的固态微波源还具有体积小、重量轻、易安装、供电方便等优点。

Description

一种用于内燃发动机点火的固态微波源

技术领域

本发明属于内燃发动机技术领域，具体涉及一种用于内燃发动机点火的固态微波源。

背景技术

到目前为止，汽车污染己逐渐取代传统的工业污染以及生活取暖型污染而成为城市的主要污染源。现有的汽油发动机和天然气发动机基本都采用的是火花点火，即利用火花塞产生的火花引燃压缩后的可燃混合气体。而这种传统的点火方式给内燃发动机带来了燃烧不完全、不稳定、等容度差等问题，直接导致了一氧化碳、二氧化碳和氮氧化物等废气的大量排放。

近年来，随着微波技术在内燃发动机点火上的应用，两类新型的点火方式，微波加热点火和微波等离子体点火，被相继提出。这些方法使得火核生成和火焰传播速度更快，从而提升了燃烧的均匀性和稳定性，减少了废气产生，实现了节能减排。现有的方案中，提供点火的能量都是通过真空电子器件(磁控管、速调管、回旋管、行波管等)实现的。这些真空电子器件除了自身体积重量大之外，还需要同样体积重量较大的逆变器、变压器等辅助设备才可作为汽车点火微波源工作。此外，真空电子器件还存在器件间一致性差，须单独调试的缺点。这些问题制约了上述技术的实用化应用。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种用于内燃发动机点火的固态微波源，以解决现有的基于真空电子器件微波源体积重量大、结构复杂、器件间一致性差的问题。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：提供一种用于内燃发动机点火的固态微波源，其特征在于：包括锁相环部分、放大器部分、电源部分；所述锁相环部分与放大器部分连接；所述锁相环部分、放大器部分均与电源部分连接；

所述锁相环部分在直流信号控制下，输出具有稳定频率和功率的微波信号，并输入放大器部分；所述放大器部分将锁相环部分输送的微波信号放大至内燃发动机微波点火功率；所述电源部分根据内燃发动机状态信号控制输出微波信号。

所述锁相环部分包括参考频率源、锁相芯片、单片机；所述锁相芯片包括鉴相器、环路滤波器、压控振荡器、分频器；所述参考频率源、鉴相器、环路滤波器、压控振荡器、分频器、单片机依次连接；所述分频器与鉴相器连接。

所述放大器部分包括驱动放大器、中功率放大器、高功率放大器；所述驱动放大器、中功率放大器、高功率放大器依次连接；所述驱动放大器与压控振荡器连接。

所述电源部分包括直流偏置模块、开关；所述直流偏置模块与鉴相器、压控振荡器、驱动放大器、中功率放大器、高功率放大器分别连接；所述开关与直流偏置模块连接。

所述高功率放大器为三级功率放大器，包括三个功率晶体管；所述三个功率晶体管依次连接。

本发明所提供的用于内燃发动机点火的固态微波源通过锁相环部分可输出具有稳定频率和功率的微波信号，通过放大器部分将输入的微波信号放大到内燃发动机微波点火所需的功率水平，通过电源部分可根据内燃发动机活塞的运动状态选择正确的时机输出微波功率实现点火，同时该用于内燃发动机点火的固态微波源还具有体积小、重量轻、易安装、供电方便等优点。

附图说明

图1是用于内燃发动机点火的固态微波源的原理框图。

图2是用于内燃发动机点火的固态微波源的结构图。

其中，1、锁相环部分；11、参考频率源；12、锁相芯片；121、鉴相器；122、环路滤波器；123、压控振荡器；124、分频器；13、单片机；2、放大器部分；21、驱动放大器；22、中功率放大器；23、高功率放大器；3、电源部分；31、直流偏置模块；32、开关。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细的描述，但它们不是对本发明的进一步限制。

如图1及图2所示，该用于内燃发动机点火的固态微波源包括锁相环部分1、放大器部分2、电源部分3；锁相环部分1与放大器部分2连接；锁相环部分1、放大器部分2均与电源部分1连接；

锁相环部分1在直流信号控制下，输出具有稳定频率和功率的微波信号，并输入放大器部分2；放大器部分2将锁相环部分1输送的微波信号放大至内燃发动机微波点火功率；电源部分3根据内燃发动机状态信号控制输出微波信号。

锁相环部分1包括参考频率源11、锁相芯片12、单片机13；锁相芯片12包括鉴相器121、环路滤波器122、压控振荡器123、分频器124；参考频率源11、鉴相器121、环路滤波器122、压控振荡器123、分频器124、单片机13依次连接；分频器124与鉴相器121连接。压控振荡器123提供所需频率的微波信号，鉴相器121、环路滤波器122、分频器124、参考频率源11稳定压控振荡器123输出的微波信号的频率和功率。

放大器部分2包括驱动放大器21、中功率放大器22、高功率放大器23；驱动放大器21、中功率放大器22、高功率放大器23依次连接；驱动放大器21与压控振荡器123连接。高功率放大器23输出所需的微波信号功率，驱动放大器21、中功率放大器22将锁相环部分1输出的微波信号放大后作为高功率放大器23的输入功率。高功率放大器23为三级功率放大器，包括三个功率晶体管；三个功率晶体管依次连接。驱动放大器21和中功率放大器22为一般放大芯片。

电源部分3包括直流偏置模块31、开关32；直流偏置模块31与鉴相器121、压控振荡器123、驱动放大器21、中功率放大器22、高功率放大器23分别连接；开关32与直流偏置模块31连接。直流偏置模块31提供鉴相器121、压控振荡器123、驱动放大器21、中功率放大器22、高功率放大器23所需的直流偏置，开关32控制鉴相器121、压控振荡器123、驱动放大器21、中功率放大器22、高功率放大器23的工作状态。

由于高功率放大器23增益低，故需要较大的微波信号输入功率。该输入功率由驱动放大器21和中功率放大器22将锁相环部分1输出的微波信号放大获得。由于锁相环部分1输出的微波信号太小，需先由驱动放大器21提供较高的增益，提供一定的输出功率，然后由中功率放大器22将驱动放大器21输出的信号进一步放大，以满足高功率放大器23的所需的微波信号输入功率，最后经高功率放大器23的三个功率晶体管进行三级放大达到内燃发动机微波点火功率。

如图2所示，参考频率源11与锁相芯片12通过微带传输线连接；压控振荡器123与驱动放大器21分别相连，单片机13与锁相芯片12通过微带传输线连接；驱动放大器21与中功率放大器22、高功率放大器23通过微带传输线依次连接；高功率放大器23包括三个功率晶体管，三个功率晶体管依次连接组成三级功率放大器；开关32与直流偏置模块31通过微带传输线连接，将发动机状态信号传递给直流偏置模块31；直流偏置模块31与锁相芯片12、驱动放大器21、中功率放大器22、高功率放大器23分别通过微带传输线连接，根据输入的发动机状态信号控制微波源输出频率和产生微波功率的时间实现对点火动作的精确控制。

虽然本发明以上述较佳的实施例对本发明做出了详细的描述，但并非用上述实施例限定本发明。本领域的技术人员应当意识到在不脱离本发明技术方案所给出的技术特征和范围的情况下，对技术特征所作的增加、以本领域一些同样内容的替换，均应属本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种用于内燃发动机点火的固态微波源，包括锁相环部分(1)、放大器部分(2)、电源部分(3)；所述锁相环部分(1)与放大器部分(2)连接；所述锁相环部分(1)、放大器部分(2)均与电源部分(1)连接；

所述锁相环部分(1)在直流信号控制下，输出具有稳定频率和功率的微波信号，并输入放大器部分(2)；所述放大器部分(2)将锁相环部分(1)输送的微波信号放大至内燃发动机微波点火功率；所述电源部分(3)根据内燃发动机状态信号控制输出微波信号；其特征在于：所述锁相环部分(1)包括参考频率源(11)、锁相芯片(12)、单片机(13)；所述锁相芯片(12)包括鉴相器(121)、环路滤波器(122)、压控振荡器(123)、分频器(124)；所述参考频率源(11)、鉴相器(121)、环路滤波器(122)、压控振荡器(123)、分频器(124)、单片机(13)依次连接；所述分频器(124)与鉴相器(121)连接；

所述电源部分(3)包括直流偏置模块(31)、开关(32)；所述直流偏置模块(31)与鉴相器(121)、压控振荡器(123)、驱动放大器(21)、中功率放大器(22)、高功率放大器(23)分别连接；所述开关(32)与直流偏置模块(31)连接。

2.根据权利要求1所述的用于内燃发动机点火的固态微波源，其特征在于：所述放大器部分(2)包括驱动放大器(21)、中功率放大器(22)、高功率放大器(23)；所述驱动放大器(21)、中功率放大器(22)、高功率放大器(23)依次连接；所述驱动放大器(21)与压控振荡器(123)连接。

3.根据权利要求2所述的用于内燃发动机点火的固态微波源，其特征在于：所述高功率放大器(23)为三级功率放大器，包括三个功率晶体管；所述三个功率晶体管依次连接。