CN116234138A - 一种高压瞬时纳秒脉冲等离子体点火装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高压瞬时纳秒脉冲等离子体点火装置及方法，包括：点火线圈、发生电路和火花塞间隙；对点火线圈进行充电，且控制MOS管导通后，对升压线圈的初级线圈进行充电；升压线圈的初级线圈充电完成后，控制MOS管断开，初级线圈磁场消失，磁力线切割次级线圈，使次级线圈产生脉冲电压；脉冲电压经发生电路后，在火花塞间隙处产生高压瞬时纳秒脉冲，以此进行流注放电并产生非平衡等离子体来促进燃烧。大幅缩短脉冲电压上升时间与半高宽，将传统点火系统中火花塞电极之间的弧光放电转变为流注放电，从而提高燃烧效率并减少能耗。

Description

一种高压瞬时纳秒脉冲等离子体点火装置及方法

技术领域

本发明涉及纳秒脉冲放电技术领域，特别是涉及一种高压瞬时纳秒脉冲等离子体点火装置及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

传统的点火系统由点火线圈和火花塞组成。根据流注理论，当初级线圈充电结束断开初级线圈回路后，次级线圈的感应电动势增大，火花塞电极之间的电场逐渐增大，中心电极表面的电子在电场作用下加速并逃逸出来，随着电场强度的增加，更多的电子开始飞向侧电极。在飞行路径上，加速的电子经过一系列碰撞，产生新的自由电子和正负离子。由于自由电子的移动速度快，正离子移动速度慢，这样便形成了一个电子崩。电子崩削弱了火花塞电极之间的电场分布，当电子崩连成一个整体时，原本绝缘的气体被击穿，变成等离子态，该放电过程为流注放电。

对于传统点火系统，在火花塞间隙未被击穿前，脉冲电压以1kv/us的速率升高，内燃机正常工作下火花塞电极之间的击穿电压为10kv-35kv之间，这就导致脉冲电压的上升时间时间在10us到35us之间。对于上升沿和半高宽高于1us的脉冲放电，会从流注放电最终发展为弧光放电。弧光放电通过放电产生的平衡等离子体能够维持高温，通过热效应引燃混合气，能耗较大，点火效率较低，同时在内燃机稀薄燃烧时会燃烧不稳定、燃烧不迅速、燃烧不完全，容易产生失火等现象，严重影响了内燃机的性能。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种高压瞬时纳秒脉冲等离子体点火装置及方法，设计一种高压瞬时纳秒脉冲的发生电路，该发生电路对点火线圈中感应出的脉冲电压进行重塑，大幅缩短脉冲电压上升时间与半高宽，将传统点火系统中火花塞电极之间的弧光放电转变为流注放电，从而提高燃烧效率并减少能耗。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种高压瞬时纳秒脉冲等离子体点火装置，包括：点火线圈、发生电路和火花塞间隙；

所述发生电路包括火花隙开关、第一电容、第二电容和二级管；所述火花隙开关与第一电容并联后连接至点火线圈的两端，所述第一电容与第二电容串联后与二级管并联，二级管的两端连接至火花塞间隙的两端；

所述点火线圈产生的脉冲电压对第一电容和第二电容充电，直至第一电容两侧的电压值超出火花隙开关的击穿电压时，火花隙开关导通，第一电容与第二电容两端电压串联并反相导通二极管；

所述二极管截止时，火花塞间隙处产生高压瞬时纳秒脉冲，以此进行流注放电并产生非平衡等离子体来促进燃烧。

作为可选择的实施方式，当火花隙开关导通后，第一电容与火花隙开关形成闭合回路，同时第一电容与寄生电感产生共振，使第一电容两端的电压变为其初始电压的倒数，此时由于第二电容电压不变，第一电容与第二电容两端电压串联并反相导通二极管。

第二方面，本发明提供一种高压瞬时纳秒脉冲等离子体点火装置，包括：点火线圈、发生电路和火花塞间隙；

所述发生电路包括火花隙开关、第一电容、第二电容、第一二级管、电阻、第二二极管和电感；所述电阻的一端连接点火线圈，另一端通过第二二极管连接至火花隙开关，所述火花隙开关与第一电容并联，第一电容、第二电容与电感串联后与第一二级管并联，第一二级管的两端连接至火花塞间隙的两端；

所述点火线圈产生的脉冲电压流经电阻和第二二极管后，对第一电容和第二电容充电，直至第一电容两侧的电压值超出火花隙开关的击穿电压时，火花隙开关导通；

第一电容与电感产生谐振后，第一电容与第二电容两端电压串联并反相导通第一二极管；

所述第一二极管截止时，火花塞间隙处产生高压瞬时纳秒脉冲，以此进行流注放电并产生非平衡等离子体来促进燃烧。

作为可选择的实施方式，所述电阻用于电流，所述第二二极管用于保证电流流向为单向。

作为可选择的实施方式，所述点火线圈包括MOS管和升压线圈，所述MOS管连接电子控制单元，以通过电子控制单元控制MOS管的通断；

所述升压线圈的初级线圈连接MOS管和车载电源，所述升压线圈的次级线圈的两端连接火花隙开关的两端。

作为可选择的实施方式，通过车载电源对点火线圈进行充电，且通过电子控制单元控制MOS管导通后，对升压线圈的初级线圈进行充电；

升压线圈的初级线圈充电完成后，通过电子控制单元控制MOS管断开，初级线圈磁场消失，磁力线切割次级线圈，使次级线圈产生脉冲电压。

作为可选择的实施方式，所述高压瞬时纳秒脉冲的上升沿和半高宽都为纳秒级。

作为可选择的实施方式，将所述发生电路集成到火花塞中，从而构成高压瞬时纳秒脉冲火花塞，在不更换点火线圈的情况下实现火花塞的流注放电。

作为可选择的实施方式，将所述发生电路集成到点火线圈中，从而构成高压瞬时纳秒脉冲点火线圈，在不更换火花塞的情况下实现火花塞的流注放电。

作为可选择的实施方式，将所述发生电路集成到火花塞中，从而构成高压瞬时纳秒脉冲火花塞，高压瞬时纳秒脉冲火花塞分别与点火线圈和标准火花塞连接，实现标准火花塞点火间隙之间的流注放电。

第三方面，本发明提供一种高压瞬时纳秒脉冲等离子体点火方法，采用第一方面或第二方面所述的高压瞬时纳秒脉冲等离子体点火装置，包括：

对点火线圈进行充电，且控制MOS管导通后，对升压线圈的初级线圈进行充电；

升压线圈的初级线圈充电完成后，控制MOS管断开，初级线圈磁场消失，磁力线切割次级线圈，使次级线圈产生脉冲电压；

脉冲电压经发生电路后，在火花塞间隙处产生高压瞬时纳秒脉冲，以此进行流注放电并产生非平衡等离子体来促进燃烧。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

为了有效控制燃烧过程，减少点火能耗，提高燃烧的经济性并降低排放，本发明提供一种高压瞬时纳秒脉冲等离子体点火装置及方法，设计一种高压瞬时纳秒脉冲的发生电路，该发生电路对点火线圈中次级线圈感应出的脉冲电压进行调理重塑，相较于传统点火系统，大幅缩短了脉冲电压上升时间与半高宽，将传统点火系统中火花塞电极之间的弧光放电转变为流注放电，从而提高燃烧效率并减少能耗。

本发明提出一种高压瞬时纳秒脉冲等离子体点火装置及方法，将高压瞬时纳秒脉冲发生电路集成进火花塞中，设计了高压瞬时纳秒脉冲火花塞，可以在不更换点火线圈的情况下实现火花塞的流注放电；将高压瞬时纳秒脉冲发生电路集成进点火线圈中，设计了高压瞬时纳秒脉冲点火线圈，可以在不更换火花塞的情况下实现火花塞的流注放电；还设计了在不替换点火线圈与标准火花塞的前提下，用于与标准火花塞配合使用的高压瞬时纳秒脉冲火花塞，降低使用成本。

本发明提出一种高压瞬时纳秒脉冲等离子体点火装置及方法，与采用饱和电感作为开关相比，采用火花隙开关可以更方便的调节第一电容两侧的电压；当火花隙开关为针触发三电极开关时，可以直接通过调整其内部气体压强来改变自身的击穿电压，间接来调整第一电容两侧的电压，进而改变纳秒脉冲电压的峰值电压。

本发明提出一种高压瞬时纳秒脉冲等离子体点火装置及方法，将传统点火系统的点火时间提升约1000倍，通过上升沿和半高宽更短的高压瞬时纳秒脉冲放电，能够抑制传统点火系统中火花塞间隙之间的电弧放电，通过流注放电产生非平衡等离子体来与燃气充分混合反应，减少了焦耳热的产生，降低了能耗，更有效的提高发动机的峰值功率与缸内压力。

本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例1提供的高压瞬时纳秒脉冲等离子体点火装置示意图；

图2为本发明实施例2提供的高压瞬时纳秒脉冲等离子体点火装置示意图；

图3为本发明实施例3提供的高压瞬时纳秒脉冲等离子体点火装置示意图；

图4为本发明实施例3提供的高压瞬时纳秒脉冲火花塞结构示意图；

图5为本发明实施例4提供的高压瞬时纳秒脉冲等离子体点火装置示意图；

图6为本发明实施例5提供的高压瞬时纳秒脉冲等离子体点火装置示意图；

图7为本发明实施例5提供的高压瞬时纳秒脉冲火花塞结构示意图；

其中，1、电子控制单元，2、车载电源，3、MOS管，4、升压线圈，5、火花隙开关，6、第一电容，7、第二电容，8、第一二级管，9、发生电路，10、火花塞间隙，11、点火线圈，12、电感，13、电阻，14、第二二极管，15、高压瞬时纳秒脉冲火花塞，16、接线螺母，17、金属壳体，18、金属杆，19、绝缘体，20、中心电极，21、侧电极，22、高压瞬时纳秒脉冲点火线圈，23、标准火花塞，24、腔体，25、中心电极底端。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

根据背景技术中指出的问题，为了改善内燃机燃烧性能，应抑制火花塞间隙流注放电向弧光放电转变的过程，使火花塞间隙仅进行流注放电。纳秒脉冲放电是一种新型的等离子体产生方式，采用电压上升沿为纳秒量级的高电压，可以在非常短的时间内建立很高的电场。快速上升沿能够快速电离气体，使流注发展时间小于流注理论中所强调的光电离时间，有效抑制放电向火花或者弧光模式转变，从而进行流注放电。流注放电产生的非平衡等离子体能够充分利用电子碰撞使气体发生裂解与激发，从而产生大量化学活性物质，同时其本身不积累大多焦耳热，能够使电能充分应用于燃烧场，其耗能更低，可以大幅提高反应活性，扩展稀燃极限，增强燃烧过程，减小点火延迟，提高燃烧效率。

由此，本实施例提供一种高压瞬时纳秒脉冲等离子体点火装置，如图1所示，包括点火线圈11、用于产生高压瞬时纳秒脉冲的发生电路9和火花塞间隙10；

所述点火线圈11包括MOS管3和升压线圈4，所述MOS管3连接电子控制单元1，以通过电子控制单元1的输出电压信号来控制MOS管3的通断；

所述升压线圈4的初级线圈连接MOS管3和车载电源2，所述升压线圈4的次级线圈的两端连接火花隙开关5的两端；

所述发生电路9包括火花隙开关5、第一电容6、第二电容7和第一二级管8；所述火花隙开关5与第一电容6并联后连接至点火线圈11的两端，所述第一电容6与第二电容7串联后与第一二级管8并联，第一二级管8的两端连接至火花塞间隙10的两端。

在本实施例中，初始状态下，所述点火线圈11由车载电源2供电，当MOS管3没有导通时，没有电流通过升压线圈4的初级线圈；

通过电子控制单元1输出高电平信号控制MOS管3导通后，电流通过升压线圈4的初级线圈并将能量储存在磁场中；

升压线圈4的初级线圈充电完成后，电子控制单元1输出低电平信号控制MOS管3断开，初级线圈磁场瞬间消失，磁力线迅速切割次级线圈，使次级线圈产生脉冲电压；

脉冲电压同时流经第一电容6所在的回路，与第二电容7和第一二极管8所在的回路，以对第一电容6和第二电容7进行充电，随着第一电容6两端电压的不断升高，火花隙开关5间隙上的电压逐渐增加到使火花隙开关5内的气体失去绝缘的状态，直至第一电容6两侧的电压值超出火花隙开关5的击穿电压；

当火花隙开关5被击穿后，第一电容6与火花隙开关5形成闭合回路，同时由于寄生电感的存在，第一电容6与寄生电感产生共振，使第一电容6两端的电压近似变为其初始电压的倒数；

由于第二电容7的电压仍保持不变，所以此时第一电容6两端的电压与第二电容7两端的电压完成串联，同时第一二极管8中由于残余载流子的存在处于反相导通状态；

当时第一二极管8中的载流子耗尽迅速截止时，火花塞间隙处感应出上升沿和半高宽都为纳秒级的高压瞬时纳秒脉冲，以此进行流注放电，并产生非平衡等离子体来促进燃烧。

作为可选择的一种实施方式，所述升压线圈4用于将车载电源2的低压信号提升为上千幅的脉冲电压。

作为可选择的一种实施方式，所述第一电容6和第二电容7均为储能电容，升压线圈4输出的脉冲电压通过第一电容6和第二电容7完成储存。

作为可选择的一种实施方式，所述火花隙开关5为第一电容6提供放电的回路。

作为可选择的一种实施方式，所述第一二极管8为快速关断二极管，在正向导通时为第二电容7提供充电的回路，当电压反向时，第一二极管8可以迅速(ns量级)截断电流并感应出脉冲电压。

作为可选择的一种实施方式，所述发生电路9中，还可保持第二电容7不变，拆卸掉第一电容6，将火花隙开关5放置在第二电容7与火花塞间隙10之间，第二电容7的电压达到预定电压值后，火花隙开关5导通，产生高压瞬时纳秒脉冲等离子体放电。

作为可选择的一种实施方式，所述点火线圈产生的脉冲电压的上升时间和半高宽基本都超过500ns；经过发生电路进行重塑后产生的高压瞬时纳秒脉冲的上升时间和半高宽时间基本都小于100ns；重塑后的高压瞬时纳秒脉冲加载到火花塞间隙进行流注放电，产生非平衡等离子体来改善燃烧性能。

实施例2

如图2所示，本实施例提供一种高压瞬时纳秒脉冲等离子体点火装置，包括：点火线圈11、用于产生高压瞬时纳秒脉冲的发生电路9和火花塞间隙10；

本实施例与实施例1的区别在于，所述发生电路9上增加了电阻13、第二二极管14与电感12；

其中，所述电阻13与第二二极管14串联，电阻13的一端连接升压线圈4的次级线圈，另一端连接第二二极管14的正极，第二二极管14的负极连接至火花隙开关5，电感12与第一电容6和第二电容7串联。

在本实施例中，所述升压线圈4的次级线圈输出的脉冲电压通过电阻13进行限流，通过第二二极管14来确保电流的流向始终保持一个方向。

第一电容6的电压反向是通过线路中的寄生电感与第一电容6的谐振来实现，不同线路产生的寄生电感值不同，导致谐振周期和谐振品质因数不同，谐振周期越快，则整个纳秒脉冲发生电路的脉冲上升时间越短，所以为了获得更短的脉冲上升时间，本实施例添加电感12来获得频率更高的谐振周期和谐振品质因数。

作为可选择的一种实施方式，所述电阻13可以更换为其他阻性元器件。

作为可选择的一种实施方式，所述第二二极管14可以在保证电流流向一定的前提下，替换为IGBT或MOS管。

作为可选择的一种实施方式，所述发生电路9中，还可保持第二电容7不变，拆卸掉第一电容6，将火花隙开关5放置在第二电容7与火花塞间隙10之间，第二电容7的电压达到预定电压值后，火花隙开关5导通，产生高压瞬时纳秒脉冲等离子体放电。

可以理解的，其他结构都相同，在此不再赘述。

实施例3

如图3所示，本实施例提供一种高压瞬时纳秒脉冲等离子体点火装置，将实施例1或实施例2中的发生电路9集成到火花塞中，从而构成高压瞬时纳秒脉冲火花塞15；具体电路结构一致，在此不做赘述。

在本实施例中，当车载电源2向点火线圈11供电，且电子控制单元1输出高电平时，点火线圈11中升压线圈4的初级线圈充电储能；当电子控制单元1输出低电平时，点火线圈11中升压线圈4的次级线圈侧感应出脉冲电压，由高压瞬时纳秒脉冲火花塞15将脉冲电压重塑产生高压瞬时纳秒脉冲，高压瞬时纳秒脉冲加载在火花塞的两极，并在两极之间完成流注放电，产生非平衡等离子体。

在本实施例中，对于整个点火系统，采用该方法仅需要将火花塞更换为高压瞬时纳秒脉冲火花塞15，而不需要更换本身的点火线圈。

如图4所示为高压瞬时纳秒脉冲火花塞，高压瞬时纳秒脉冲的发生电路被集成到火花塞内部，构成高压瞬时纳秒脉冲火花塞；包括接线螺母16、金属壳体17，设于金属壳体17内的金属杆18和绝缘体19，设于金属杆18上的发生电路9；

其中，高压瞬时纳秒脉冲火花塞15通过接线螺母16与点火线圈11连接，点火线圈11产生的脉冲电压，通过电阻13和第二二极管14后，分别对第一电容6和第二电容7进行充电，当第一电容6两侧的电压值高于火花隙开关5的击穿电压时，火花隙开关5导通，第一电容6、电感12与火花隙开关5构成谐振回路；

随着谐振的进行，第一电容6两端的电压变为初始电压的负值，第一电容6与第二电容7两端电压串联，并反向导通第一二极管8；

在第一二极管8中的残余载流子耗尽后，中心电极20与侧电极21之间的火花塞间隙10会产生高压瞬时纳秒脉冲，高压瞬时纳秒脉冲能够快速电离气体进行流注放电，并生成非平衡等离子体来改善燃烧。

实施例4

如图5所示，本实施例提供一种高压瞬时纳秒脉冲等离子体点火装置，将实施例1或实施例2中的发生电路9集成到点火线圈中，从而构成高压瞬时纳秒脉冲点火线圈22，具体电路结构一致，在此不做赘述。

初始状态下，车载电源向高压瞬时纳秒脉冲点火线圈供电，电子控制单元输出高电平时，高压瞬时纳秒脉冲点火线圈内的初级线圈导通并储能；电子控制单元输出低电平时，高压瞬时纳秒脉冲点火线圈内的初级线圈断开，次级线圈感应出的脉冲电压经过发生电路重塑后，产生上升沿与半高宽都为纳秒级的高压瞬时纳秒脉冲，高压瞬时纳秒脉冲作用在火花塞间隙处，形成流注放电并产生非平衡等离子体。

在本实施例中，火花塞是标准火花塞，在使用标准火花塞的情况下，可以不替换火花塞、车载电源和电子控制单元，仅对点火线圈进行替换。

实施例5

如图6所示，本实施例提供一种高压瞬时纳秒脉冲等离子体点火装置，将实施例1或实施例2中的发生电路9集成到火花塞中，从而构成高压瞬时纳秒脉冲火花塞15；具体电路结构一致，在此不做赘述；

高压瞬时纳秒脉冲火花塞15分别与点火线圈11和标准火花塞23连接，可以实现标准火花塞点火间隙之间的流注放电；这种方法只需要添加高压瞬时纳秒脉冲火花塞15，而不对其他标准件进行替换，同时可以降低成本。

在本实施例中，点火线圈与火花塞均为标准件。

如图7所示为高压瞬时纳秒脉冲火花塞15，与实施例3中图4的区别在于：中心电极20完全被绝缘体19包围，侧电极21被移除用来确保纳秒脉冲不会与侧电极21或金属外壳17产生放电；

在金属外壳17的底端设有用于放置标准火花塞23接线螺母与绝缘体19上半部分的腔体24，当标准火花塞23被放入腔体24时，标准火花塞23的接线螺母(如图4中的接线螺母16)与中心电极底端25连接导通，纳秒脉冲电压通过标准火花塞的接线螺母由高压瞬时纳秒脉冲火花塞转移到标准火花塞，并在标准火花塞的火花塞间隙之间产生流注放电。

实施例6

本实施例提供一种高压瞬时纳秒脉冲等离子体点火方法，采用实施例1-5任一项所述的高压瞬时纳秒脉冲等离子体点火装置，包括：

对点火线圈进行充电，且控制MOS管导通后，对升压线圈的初级线圈进行充电；

升压线圈的初级线圈充电完成后，控制MOS管断开，初级线圈磁场消失，磁力线切割次级线圈，使次级线圈产生脉冲电压；

脉冲电压经发生电路后，在火花塞间隙处产生高压瞬时纳秒脉冲，以此进行流注放电并产生非平衡等离子体来促进燃烧。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种高压瞬时纳秒脉冲等离子体点火装置，其特征在于，包括：点火线圈、发生电路和火花塞间隙；

所述发生电路包括火花隙开关、第一电容、第二电容和二级管；所述火花隙开关与第一电容并联后连接至点火线圈的两端，所述第一电容与第二电容串联后与二级管并联，二级管的两端连接至火花塞间隙的两端；

所述点火线圈产生的脉冲电压对第一电容和第二电容充电，直至第一电容两侧的电压值超出火花隙开关的击穿电压时，火花隙开关导通，第一电容与第二电容两端电压串联并反相导通二极管；

所述二极管截止时，火花塞间隙处产生高压瞬时纳秒脉冲，以此进行流注放电并产生非平衡等离子体来促进燃烧。

2.如权利要求1所述的一种高压瞬时纳秒脉冲等离子体点火装置，其特征在于，当火花隙开关导通后，第一电容与火花隙开关形成闭合回路，同时第一电容与寄生电感产生共振，使第一电容两端的电压变为其初始电压的倒数，此时由于第二电容电压不变，第一电容与第二电容两端电压串联并反相导通二极管。

3.一种高压瞬时纳秒脉冲等离子体点火装置，其特征在于，包括：点火线圈、发生电路和火花塞间隙；

所述发生电路包括火花隙开关、第一电容、第二电容、第一二级管、电阻、第二二极管和电感；所述电阻的一端连接点火线圈，另一端通过第二二极管连接至火花隙开关，所述火花隙开关与第一电容并联，第一电容、第二电容与电感串联后与第一二级管并联，第一二级管的两端连接至火花塞间隙的两端；

所述点火线圈产生的脉冲电压流经电阻和第二二极管后，对第一电容和第二电容充电，直至第一电容两侧的电压值超出火花隙开关的击穿电压时，火花隙开关导通；

第一电容与电感产生谐振后，第一电容与第二电容两端电压串联并反相导通第一二极管；

所述第一二极管截止时，火花塞间隙处产生高压瞬时纳秒脉冲，以此进行流注放电并产生非平衡等离子体来促进燃烧。

4.如权利要求3所述的一种高压瞬时纳秒脉冲等离子体点火装置，其特征在于，所述电阻用于电流，所述第二二极管用于保证电流流向为单向。

5.如权利要求1或2所述的一种高压瞬时纳秒脉冲等离子体点火装置，其特征在于，所述点火线圈包括MOS管和升压线圈，所述MOS管连接电子控制单元，以通过电子控制单元控制MOS管的通断；

所述升压线圈的初级线圈连接MOS管和车载电源，所述升压线圈的次级线圈的两端连接火花隙开关的两端。

6.如权利要求5所述的一种高压瞬时纳秒脉冲等离子体点火装置，其特征在于，通过车载电源对点火线圈进行充电，且通过电子控制单元控制MOS管导通后，对升压线圈的初级线圈进行充电；

升压线圈的初级线圈充电完成后，通过电子控制单元控制MOS管断开，初级线圈磁场消失，磁力线切割次级线圈，使次级线圈产生脉冲电压。

7.如权利要求1或2所述的一种高压瞬时纳秒脉冲等离子体点火装置，其特征在于，所述高压瞬时纳秒脉冲的上升沿和半高宽都为纳秒级。

8.如权利要求1或2所述的一种高压瞬时纳秒脉冲等离子体点火装置，其特征在于，将所述发生电路集成到火花塞中，从而构成高压瞬时纳秒脉冲火花塞，在不更换点火线圈的情况下实现火花塞的流注放电；

将所述发生电路集成到点火线圈中，从而构成高压瞬时纳秒脉冲点火线圈，在不更换火花塞的情况下实现火花塞的流注放电。

9.如权利要求1或2所述的一种高压瞬时纳秒脉冲等离子体点火装置，其特征在于，将所述发生电路集成到火花塞中，从而构成高压瞬时纳秒脉冲火花塞，高压瞬时纳秒脉冲火花塞分别与点火线圈和标准火花塞连接，实现标准火花塞点火间隙之间的流注放电。

10.一种高压瞬时纳秒脉冲等离子体点火方法，其特征在于，采用权利要求1或2所述的高压瞬时纳秒脉冲等离子体点火装置，包括：

对点火线圈进行充电，且控制MOS管导通后，对升压线圈的初级线圈进行充电；

升压线圈的初级线圈充电完成后，控制MOS管断开，初级线圈磁场消失，磁力线切割次级线圈，使次级线圈产生脉冲电压；

脉冲电压经发生电路后，在火花塞间隙处产生高压瞬时纳秒脉冲，以此进行流注放电并产生非平衡等离子体来促进燃烧。

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