CN117869137A - 一种柴油机进气道介质阻挡等离子体辅助着火系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柴油机进气道介质阻挡等离子体辅助着火系统及方法，涉及柴油机冷启动控制领域，通过在柴油缸内安装DBD模块与控制模块，通过设定第一设定温度、第二设定温度和设定距离，实现DBD模块根据发动机的实际情况进行放电，依次实现点火辅助，以解决现有火焰预热塞温度不可控、温升慢等问题。
Description
技术领域
本发明涉及柴油机冷启动控制领域，具体涉及一种柴油机进气道介质阻挡等离子体辅助着火方法。
背景技术
柴油机在极寒条件下由于进气温度、机体温度与机油温度低，机油粘度大，漏气量大，压缩终了的缸内温度和压力远低于常规工况，燃油雾化效果差，导致缸内混合气形成及燃烧过程恶化，引起柴油机启动时间长，甚至造成柴油机启动困难、动力性差、排放污染严重等问题。在柴油机冷起动过程中，由于低温条件下燃油的着火难度增加，常常需要较长的时间和大量的燃油来完成起动过程。现有的冷起动辅助技术如预热器和喷射器预燃等存在效率低、能耗高的问题。
常用的一种柴油机冷启动辅助装置为进气预热装置，通过将其安装在进气歧管前端，对进气进行预热，提高进气温度，使在压缩上止点时的缸内温度超过柴油喷雾的临界自燃温度，可改善燃油雾化、缩短滞燃期、显著提升柴油机的冷启动性能。
已有的火焰进气预热装置大多通过电加热棒或电热丝点燃表面的柴油进而加热进气。然而在极寒环境下，汽车蓄电池的电解质活跃性低、性能差且容易亏电，电加热棒或电热丝加热对启动电压要求更高，对蓄电池消耗大。并且电热棒或电热丝与柴油接触面积小、接触时间短，导致柴油气化效果差，进而引发进气预热的效率低，在极寒环境下的着火概率小。除此之外，现有的柴油发动机预热塞电加热棒加热温度大多不可控且加热时间长，大大降低了预热塞不同低温环境下的适用性与发动机在极寒恶劣环境下的冷启动性能。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种柴油机进气道介质阻挡等离子体辅助着火装置及方法，提供一种高效、节能的着火辅助柴油机冷起动系统及方法以解决现有火焰预热塞温度不可控、温升慢等问题。
一种柴油机进气道介质阻挡等离子体辅助着火系统，包括：控制模块(1)，DBD模块(2)；
控制模块(1)与DBD模块(2)共同安装在发动机进气道内，控制模块(1)的电源线从发动机缸盖引出与车辆电源系统连接，控制模块(1)通过控制线连接DBD模块(2)的正极；
控制模块(1)，接收车载温度检测模块发送的环境温度与发动机温度，判断环境温度是否小于第一设定温度，若小于则发送预启动信号给DBD模块(2)，否则不发送；判断发动机温度是否小于第二设定温度，若小于则发送启动信号给DBD模块(2)，否则关断DBD模块(2)的电源；
DBD模块(2)，接收控制模块(1)的指令，启动后产生放电现象。
进一步地，所述DBD模块(2)，包括：四块电极板，两块为正极，两块为负极，按照正负正负的排序方式平行的设置在两块平行的绝缘外壳(2.1)中间，每块电极板包括有：介质层(2.2)与金属层(2.3)；
介质层(2.2)设置在正负两块电极板的金属层(2.3)相对的面上；
金属层(2.3)，通过电极作用产生强电场；
介质层(2.2)，产生放电现象。
进一步地，所述介质层(2.2)采用石英材料，所述金属层(2.3)采用铜材料。
进一步地，所述第一设定温度取值范围为0-10℃，第二设定温度取值为75℃，所述设定距离为10mm。
一种柴油机进气道介质阻挡等离子体辅助着火方法，包括如下步骤：
步骤1，控制模块(1)设定第一判断温度、第二判断温度与判断距离，控制模块(1)接收车载温度检测模块检测的环境温度，判断环境温度是否小于第一判断温度，若小于则执行步骤2，否则重复步骤1；
步骤2，控制模块(1)发送预启动信号给DBD模块(2)，同时判断发动机温度是否小于第二设定温度，若小于则发送启动信号给DBD模块(2)，否则发送停止信号给DBD模块(2)。
有益效果：
第一、本发明提出一种柴油机缸内介质阻挡等离子体辅助着火系统，该装置将DBD装置安装在柴油机的进气道，通过DBD装置产生等离子体，并将其注入燃烧室中，等离子体可以通过电离空气和燃烧分子，提高燃料的可燃性，从而改善点火性能，能够更快的点燃燃料混合物，有效解决了现有系统的冷启动困难的问题；
第二、本发明中的系统安装位置选在系统的进气道内，这样子能够有效保证DBD模块的放电现象能够产生较为有效的作用，为发动机启动过程中提供足够的额外能量，加速燃烧过程，使得发动机更快地达到正常工作温度，减少启动时间和燃油消耗；
第三、本发明提出的方法，通过设定第一设定温度、第二设定温度和设定距离，保证了DBD模块在满足第一设定温度的相关条件之后才会进入预启动状态，在预启动之后，达到第二设定温度的状态下就会完全关断DBD模块，能够达到最大限度的合理调整系统的电能，达到节约能源的效果。
附图说明
图1为本发明实施例的柴油机进气道介质阻挡等离子体辅助着火系统示意图。
图2为本发明实施例的DBD原理结构正视图。
图3为本发明实施例的DBD原理结构侧视图。
1-控制模块，2-DBD模块，3-电线，4-喷油器，5-排气道，6-缸套，7-活塞，8-发动机缸盖，9-进气道，2.1-绝缘外壳,2.2-介质层，2.3-金属层，2.4-电线，2.5电解区域。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
一种柴油机进气道介质阻挡等离子体辅助着火系统，如附图1所示，包括：控制模块和DBD模块；
控制模块与DBD模块共同安装在发动机进气道内上，当发动机运行时，活塞随曲轴做上下运动，当其运动至接近上止点时，此时通过控制模块控制使得DBD模块放电正常工作。控制模块的电源线从发动机缸盖引出与车辆电源系统连接，控制模块通过控制线连接DBD模块，控制线与ECU(车载电脑)相连；
控制模块，接收车载温度检测模块发送的环境温度与发动机温度，判断环境温度是否小于第一设定温度，若小于则发送预启动信号给DBD模块，否则不发送；判断发动机温度是否小于第二设定温度，若小于则发送启动信号给DBD模块，否则关断DBD模块的电源；所述第一设定温度取值范围为0-10℃，第二设定温度取值为75℃，所述设定距离为10mm。
图2为本发明实施例的DBD原理结构正视图，图3为本发明实施例的DBD原理结构侧视图，DBD模块，包括：
四块电极板，两块为正极，两块为负极，按照正负正负的排序方式平行的设置在两块平行的绝缘外壳版2.1中间，主要是通过绝缘外壳将高压电极与外界绝缘，正负两块电极之间的距离为4mm，电线2.4设置在绝缘外壳2.1的上部，电解区域2.5主要是其中阴影标注部分，每块电极板包括有：介质层2.2与金属层2.3；
针对每一组正负电极，介质层2.2设置在正负两块电极板的金属层2.3相对的面上，，在介质层与高压电极之间设置有金属层，高压电极除安装有介质层的部分，其余部分外侧包裹有绝缘材料，防止出现漏电现象；
金属层2.3，通过电极作用产生强电场；
介质层2.2，产生放电现象。
所述介质层采用石英材料，所述金属层采用铜材料；
在本实施例中，一种柴油机进气道介质阻挡等离子体辅助着火方法，包括如下步骤：
步骤1，打开车载电源，控制模块设定第一判断温度、第二判断温度与判断距离，控制模块接收车载温度检测模块检测的环境温度，判断环境温度是否小于第一判断温度，若小于则执行步骤2，否则重复步骤1；
其中，控制模块通过接受车载温度传感器的信号，从而监测大气环境温度和发动机温度，如果大气温度低于一定阈值，此实施例中以0℃为例，如果大气环境温度低于0℃，控制模块将给介质阻挡等离子发生器发送预启动信号；
步骤2，控制模块发送预启动信号给DBD模块，同时判断发动机温度是否小于第二设定温度，若小于则发送启动信号给DBD模块，否则发送停止信号给DBD模块；
启动发动机后，发动机内曲轴将曲柄连杆机构的动力传递给活塞，使其向下移动。在此过程中，进气门打开，活塞下行，汽缸内形成负压，空气从进气道进入，当进气完成后，活塞上行时，曲轴继续将动力传递给活塞，使其向上移动。在此过程中，进气门关闭，排气门也关闭。活塞将进气的空气压缩，使气体的温度和压力大幅提高。当活塞接近上行的顶点时，燃油通过喷油器以高压雾化喷入燃烧室。DBD模块(介质阻挡等离子发生器)通过电源施加高电压在两者间产生强电场，并通过介质阻挡层产生放电现象。从而形成离子体，离子体通过与空气中的分子相互作用促进升温以及燃烧，帮助柴油与空气充分混合，并提高启动温度。燃烧产生的高温高压气体推动活塞向下运动。在此过程中，进气门保持关闭，而排气门打开，将燃烧产生的废气排出。废气被排入排气系统，随后进入排气管，此后重复上述过程，一旦发动机达到75℃(即第二设定温度)温度后，控制模块会自动关闭介质阻挡等离子发生器，这样可以确保在发动机达到正常工作状态后不再浪费电能。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种柴油机进气道介质阻挡等离子体辅助着火系统，其特征在于，包括：控制模块(1)，DBD模块(2)；
控制模块(1)与DBD模块(2)共同安装在发动机进气道内，控制模块(1)的电源线从发动机缸盖引出与车辆电源系统连接，控制模块(1)通过控制线连接DBD模块(2)的正极；
控制模块(1)，接收车载温度检测模块发送的环境温度与发动机温度，判断环境温度是否小于第一设定温度，若小于则发送预启动信号给DBD模块(2)，否则不发送；判断发动机温度是否小于第二设定温度，若小于则发送启动信号给DBD模块(2)，否则关断DBD模块(2)的电源；
DBD模块(2)，接收控制模块(1)的指令，启动后产生放电现象。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述DBD模块(2)，包括：四块电极板，两块为正极，两块为负极，按照正负正负的排序方式平行的设置在两块平行的绝缘外壳(2.1)中间，每块电极板包括有：介质层(2.2)与金属层(2.3)；
介质层(2.2)设置在正负两块电极板的金属层(2.3)相对的面上；
金属层(2.3)，通过电极作用产生强电场；
介质层(2.2)，产生放电现象。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述介质层(2.2)采用石英材料，所述金属层(2.3)采用铜材料。
4.如权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述第一设定温度取值范围为0-10℃，第二设定温度取值为75℃，所述设定距离为10mm。
5.基于权利要求1-4任一系统所述的一种柴油机进气道介质阻挡等离子体辅助着火方法，包括如下步骤：
步骤1，控制模块(1)设定第一判断温度、第二判断温度与判断距离，控制模块(1)接收车载温度检测模块检测的环境温度，判断环境温度是否小于第一判断温度，若小于则执行步骤2，否则重复步骤1；
步骤2，控制模块(1)发送预启动信号给DBD模块(2)，同时判断发动机温度是否小于第二设定温度，若小于则发送启动信号给DBD模块(2)，否则发送停止信号给DBD模块(2)。
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