CN109253022A - 一种具有双进气多阳极结构的双放电等离子体点火器 - Google Patents

一种具有双进气多阳极结构的双放电等离子体点火器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有双进气多阳极结构的双放电等离子体点火器，属于天然气燃烧设备领域，包括点火器本体、长阳极、短阳极、接地电极、阳极绝缘定位套、进气口a和进气口b；所述长阳极位于点火器本体内部中心位置，所述阳极绝缘定位套固定连接于长阳极的外侧，且阳极绝缘定位套的长度小于长阳极；所述阳极绝缘定位套上设有凹槽，凹槽内设有至少两个短阳极，且所述短阳极顶端高于阳极绝缘定位套最高水平面；本发明解决了现有点火设备系统复杂、成本高、可靠性低等问题。

Description

一种具有双进气多阳极结构的双放电等离子体点火器
技术领域
本发明涉及天然气燃烧设备领域，具体涉及一种具有双进气多阳极结构的双放电等离子体点火器。
背景技术
与汽油相比，作为气体燃料的天然气需要更大的点火能量，这导致在实际使用中即使小缸径的车用天然气发动机也难以使用单火花塞点燃天然气，因此不得不采用汽油引燃的方式使发动机正常工作，这导致了系统复杂、成本升高、可靠性下降等一系列问题。而且现有火花塞工作时往往会伴随很高的温升，易导致点火能量利用率低并影响电极寿命，点火范围仅位于中心电极及侧电极之间的狭小空间，应用于大缸径发动机或不易点燃的燃料(如天然气)时，由于点火能量过小易导致点火可靠性变差。
发明内容
为解决现有点火设备系统复杂、成本高、可靠性低等问题，本发明提供一种具有双进气多阳极结构的双放电等离子体点火器。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有双进气多阳极结构的双放电等离子体点火器，包括点火器本体、长阳极、短阳极、接地电极、阳极绝缘定位套、进气口a和进气口b；所述长阳极位于点火器本体内部中心位置，所述阳极绝缘定位套固定连接于长阳极的外侧，且阳极绝缘定位套的长度小于长阳极；所述阳极绝缘定位套上设有凹槽，凹槽内设有至少两个短阳极，且所述短阳极顶端高于阳极绝缘定位套的最高水平面；
所述阳极绝缘定位套外侧固定连接有接地电极，且阳极绝缘定位套外侧与接地电极之间设有电离空间a，阳极绝缘定位套内侧与长阳极之间设有电离空间b；所述接地电极与长阳极之间设有自上向下设置的过渡空间和电离空间c；
所述接地电极的一侧分别设有进气口a和进气口b。
进一步的，所述短阳极的顶端低于长阳极的顶端。
进一步的，所述进气口a水平设置，且连通于电离空间a顶部；所述进气口b倾斜设置，且连通于电离空间c顶部。
进一步的，所述电离空间a和电离空间b相通。
进一步的，所述长阳极上连接有用于与阳极绝缘定位套固定连接的阳极紧固螺母。
进一步的，所述过渡空间截面呈直角梯形，电离空间c截面呈矩形。
进一步的，所述接地电极上还连接有用于固定点火器本体的定位法兰。
本发明的有益效果是：采用相对简单的结构，实现天然气的高效点火及燃烧，使天然气发动机能够在单一燃料模式下稳定、可靠点火；用于点火的燃料及空气均由进气口通入，不需要主燃烧室内的混合气倒流，可根据点火情况采用控制经进气口a的空气及经进气口b的燃料流量的方法控制位于电离空间c中混合气的当量比，进而根据实际工况改善电离及点火效果；进气口b喷入的空气或燃料对阳极起到冷却作用，延长电极使用寿命。
附图说明
图1为本发明的整体结构剖视图。
图中附图标记如下：1、长阳极，2、短阳极，3、接地电极，4、阳极绝缘定位套，5、进气口a，6、进气口b，7、电离空间a，8、电离空间b，9、过渡空间，10、电离空间c，11、阳极紧固螺母，12、定位法兰。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
一种具有双进气多阳极结构的双放电等离子体点火器，包括点火器本体、长阳极1、短阳极2、接地电极3、阳极绝缘定位套4、进气口a5和进气口b6；所述长阳极1位于点火器本体内部中心位置，所述阳极绝缘定位套4固定连接于长阳极1的外侧，且阳极绝缘定位套4的长度小于长阳极1；所述阳极绝缘定位套4上设有凹槽，凹槽内设有至少两个短阳极2，且所述短阳极2顶端高于阳极绝缘定位套4的最高水平面；
所述阳极绝缘定位套4外侧固定连接有接地电极3，且阳极绝缘定位套4外侧与接地电极3之间设有电离空间a7，阳极绝缘定位套4内侧与长阳极1之间设有电离空间b8；所述接地电极3与长阳极1之间设有自上向下设置的过渡空间9和电离空间c10；
所述接地电极3的一侧分别设有进气口a5和进气口b6。
所述短阳极2的顶端低于长阳极1的顶端。
所述进气口a5水平设置，且连通于电离空间a7顶部；所述进气口b6倾斜设置，且连通于电离空间c10顶部。
所述电离空间a7和电离空间b8相通。
所述长阳极1上连接有用于与阳极绝缘定位套4固定连接的阳极紧固螺母11。
所述过渡空间9截面呈直角梯形，电离空间c10截面呈矩形。
所述接地电极3上还连接有用于固定点火器本体的定位法兰12。
本发明工作过程如下：工作时，由进气口a5通入一定量的空气(或燃料)，此时，电源首先以1万伏以下的较低电压为短阳极2供电，此时长阳极1不通电；在较低电压下，接地电极3-阳极绝缘定位套4-短阳极2之间、以及长电极1(此时相当于接地电极3)-阳极绝缘定位套4-短阳极2之间发生介质阻挡放电，位于电离空间a7和电离空间b8的气体在外加电场作用下发生电离，生成自由电子及带有正电荷阳离子组成的非平衡等离子体，化学反应活性提高。
由于进气口a5持续通入空气(或燃料)，具有较高反应活性的非平衡等离子体流经过渡空间9进入电离空间c10，此时进气口a5关闭，短阳极2断电；随即，进气口b6通入燃料(或空气)；在已生成的非平衡等离子体中的高能电子作用下，呈电中性的燃料分子变为带正电的重离子和带负电的自由电子，从而转变为非平衡等离子体，反应活性提高；此时，电源以1.5-2万伏的更高电压为长阳极1供电，在高电压作用下长阳,1与接地电极3之间发生电弧放电；由于此时混合气的反应活性已经提高，位于电离空间c10的混合气被电离，点火及燃烧反应迅速发生，火焰将以大体积火焰炬的形式从喷口冲出，进入发动机燃烧室，引燃位于燃烧室内的可燃的空气-燃料混合气。
在整个放电过程中，由于用于点火的燃料及空气均由进气口通入，不需要主燃烧室内的混合气倒流，因此可以根据点火情况采用控制经进气口a5的空气及经进气口b6的燃料流量的方法控制位于电离空间c10中混合气的当量比，根据实际工况改善电离及点火效果。
实施例2
本实施例给出了一种将本发明应用于活塞式发动机的控制策略。
活塞式发动机的曲轴位置传感器判断曲轴位置，若当前曲轴转角未到设定值，则继续判断；若已到设定值，则由ECU对电源输出低压放电指令。
电源接到放电指令后，向短阳极2输出某一较低电压U1，此时记为时间t1，此时，短阳极2与接地电极3之间、短阳极2与长阳极1之间分别放电，在电离空间a7和电离空间b8内形成介质阻挡放电，位于电离空间a7和电离空间b8内的气体被电离成非平衡等离子体。随即，被电离气体向下运动，经Δt时间经过过渡空间9进入电离空间c10。
在t1+Δt时刻，低压放电指令终止，短阳极2断电，此时，ECU对电源输出高压放电指令，电源向长阳极1输出某一较高电压U2(U2>U1)；此时，长阳极1与接地电极3放电，在电离空间c10内形成电弧放电，位于电离空间c10内具有很高反应活性的非平衡等离子体被点燃，燃烧反应开始，火焰以火焰炬的形式冲出喷口，进入到主燃烧室。
ECU读取缸压传感器信号。若缸压p大于某一设定值p1,则认为点火成功，ECU继续读取曲轴位置传感器信号，进行下一循环点火；若缸压p小于p1，则认为点火失败，此时ECU对电源输出指令，以U2+ΔU对长阳极1放电，同时增加经进气口进入的燃料流量，并继续读取缸压信号，直至点火成功为止；若当放电电压一直增加至设定值U3(U3>U2)时、或燃料流量增加到某一设定值时仍判断点火失败，为保证点火电极安全终止放电，此循环不再点火。
实施例3
本实施例给出了一种将本发明应用于其他发动机及燃烧器的控制策略。
ECU对电源发出低压放电指令，电源接到放电指令后，向短阳极2输出某一较低电压U1，此时记为时间t1，此时，短阳极2与接地电极3之间、短阳极2与长阳极1之间分别放电，在电离空间a7和电离空间b8内形成介质阻挡放电，位于电离空间a7和电离空间b8内的气体被电离成非平衡等离子体；随即，被电离气体向下流动，经Δt时间经过过渡空间9进入电离空间c10。
在t1+Δt时刻，低压放电指令终止，短阳极2断电。此时，ECU对电源输出高压放电指令，电源向长阳极1输出某一较高电压U2(U2>U1)，此时，长阳极1与接地电极3放电，在电离空间c10内形成电弧放电，位于电离空间c10内具有很高反应活性的非平衡等离子体被点燃，燃烧反应开始，火焰以火焰炬的形式冲出喷口，进入到主燃烧室。
ECU读取温度传感器信号，获取燃烧室内温度T。若温度T大于某一设定值T1,则认为点火成功，随即高压放电指令终止，长阳极1断电，点火过程结束；若温度T小于T1，则认为点火失败，此时ECU对电源输出指令，以U2+ΔU对长阳极1放电，同时增加经进气口进入的燃料流量，并继续读取温度信号，直至点火成功为止；若当放电电压一直增加至设定值U3(U3>U2)时、或燃料流量增加到某一设定值时仍判断点火失败，为保证点火电极安全终止放电，并输出故障报警信号。
以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种具有双进气多阳极结构的双放电等离子体点火器，其特征在于，包括点火器本体、长阳极(1)、短阳极(2)、接地电极(3)、阳极绝缘定位套(4)、进气口a(5)和进气口b(6)；所述长阳极(1)位于点火器本体内部中心位置，所述阳极绝缘定位套(4)固定连接于长阳极(1)的外侧，且阳极绝缘定位套(4)的长度小于长阳极(1)；所述阳极绝缘定位套(4)上设有凹槽，凹槽内设有至少两个短阳极(2)，且所述短阳极(2)顶端高于阳极绝缘定位套(4)的最高水平面；
所述阳极绝缘定位套(4)外侧固定连接有接地电极(3)，且阳极绝缘定位套(4)外侧与接地电极(3)之间设有电离空间a(7)，阳极绝缘定位套(4)内侧与长阳极(1)之间设有电离空间b(8)；所述接地电极(3)与长阳极(1)之间设有自上向下设置的过渡空间(9)和电离空间c(10)；
所述接地电极(3)的一侧分别设有进气口a(5)和进气口b(6)。
2.根据权利要求1所述的一种具有双进气多阳极结构的双放电等离子体点火器，其特征在于，所述短阳极(2)的顶端低于长阳极(1)的顶端。
3.根据权利要求1所述的一种具有双进气多阳极结构的双放电等离子体点火器，其特征在于，所述进气口a(5)水平设置，且连通于电离空间a(7)顶部；所述进气口b(6)倾斜设置，且连通于电离空间c(10)顶部。
4.根据权利要求1所述的一种具有双进气多阳极结构的双放电等离子体点火器，其特征在于，所述电离空间a(7)和电离空间b(8)相通。
5.根据权利要求1所述的一种具有双进气多阳极结构的双放电等离子体点火器，其特征在于，所述长阳极(1)上连接有用于与阳极绝缘定位套(4)固定连接的阳极紧固螺母(11)。
6.根据权利要求1所述的一种具有双进气多阳极结构的双放电等离子体点火器，其特征在于，所述过渡空间(9)截面呈直角梯形，电离空间c(10)截面呈矩形。
7.根据权利要求1所述的一种具有双进气多阳极结构的双放电等离子体点火器，其特征在于，所述接地电极(3)上还连接有用于固定点火器本体的定位法兰(12)。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1556564A (zh) * 2003-12-31 2004-12-22 天津大学 超高能火花塞
US20100186414A1 (en) * 2008-12-15 2010-07-29 Sonic Blue Aerospace, Inc. Magnetic ion plasma annular injection combustor
CN104779524A (zh) * 2014-12-30 2015-07-15 大连理工大学 一种用于内燃机的介质阻挡放电非平衡等离子体火花塞
CN104879780A (zh) * 2014-02-28 2015-09-02 北京大学 一种多通道等离子体区域点火燃烧装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1556564A (zh) * 2003-12-31 2004-12-22 天津大学 超高能火花塞
US20100186414A1 (en) * 2008-12-15 2010-07-29 Sonic Blue Aerospace, Inc. Magnetic ion plasma annular injection combustor
CN104879780A (zh) * 2014-02-28 2015-09-02 北京大学 一种多通道等离子体区域点火燃烧装置
CN104779524A (zh) * 2014-12-30 2015-07-15 大连理工大学 一种用于内燃机的介质阻挡放电非平衡等离子体火花塞

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
胡宏斌: "非平衡等离子体助燃低热值气体燃料的实验研究", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 *

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