JP5878114B2 - 自己同調電力増幅器を用いたコロナ点火 - Google Patents
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Description
この出願は、2009年5月8日に提出され、その内容がここに引用により援用される、米国仮出願番号第61/176,614号に対し、優先権の恩恵を主張する。
1. 技術分野
この発明は、一般的に、自動車用途などにおいて空気/燃料混合物の点火のために使用される点火装置に関し、特に、コロナ点火システムで使用される自己同調電力増幅器に関する。
米国特許6,883,507は、コロナ放電空気/燃料点火システムで使用される点火装置を開示する。燃焼を開始するために使用される例示的な方法によれば、燃焼室において強いRF電界を生じさせるために、電極を高い無線周波数(「RF」)電圧電位に帯電する。強電界は、次いで、燃焼室における燃料空気混合物の一部をイオン化する。燃料空気ガスをイオン化する過程は絶縁破壊の開始になり得る。しかし、電界は動的に制御することができ、絶縁破壊は、プラズマが形成され、電気アークが電極から接地されたシリンダ壁またはピストンに打たれることに終わるであろう電子雪崩のレベルに進まない。電界は、燃料空気ガスの一部−先に記載された、プラズマに終わる電子雪崩連鎖反応を生じさせるのに不十分な一部分−だけがイオン化されるレベルに維持される。しかしながら、電界は、コロナ放電が生じるように十分に強く維持される。コロナ放電では、電極上のある電荷は、小さな電流として接地にガスを介して運ばれることを通して、または電極から放出されているか、イオン化された燃料空気混合物から電極内に吸収されている電子を介して、放散されるが、電流は非常に小さく、電極での電圧電位はアーク放電と比較して非常に高いままである。十分に強い電界は、燃料空気混合物の一部のイオン化を引起し、燃焼反応を容易にする。イオン化された燃料空気混合物は火炎前面を形成し、それは、次いで、自己持続するようになり、残りの燃料空気混合物を燃焼する。
電力増幅器回路は、インダクタおよびキャパシタがRF変圧器の出力巻線の一方の端部に接続される。出力巻線の他方の端部は抵抗器に接続され、それは、次いで、接地に接続される。変圧器は2つの一次巻線を有する。両方の一次巻線は、一方の端部が可変DC電圧供給源に接続される。各一次巻線の他方の端部はMOSFETに取付けられる。3本の巻線はすべてフェライトコアに巻きつけられる。DC電圧供給源からMOSFETまで流れる電流が磁束をフェライトコアにおいて反対方向に引起すように、2つの一次巻線は構成される。回路の振動を開始するために、MOSFETの1つはオンにされ、インダクタおよびキャパシタを短く振動(ring)させる。その結果、電圧が二次巻線抵抗器上で生成され、それは、ノイズをすべてフィルタ処理し、インダクタキャパシタの固有周波数で電圧を残す回路に供給される。この電圧はMOSFETにフィードバックされ、オンオフタイミングを制御する。このようにして、固有周波数を測定し記録する必要性がなくされる。
電力増幅器回路は、インダクタおよびキャパシタがRF変圧器の出力巻線の一方の端部に接続される。出力巻線の他方の端部は抵抗器に接続され、それは、次いで、接地に接続される。変圧器は2つの一次巻線を有する。両方の一次巻線は、一方の端部が可変DC電圧供給源に接続される。各一次巻線の他方の端部はMOSFETに取付けられる。3本の巻線はすべてフェライトコアに巻きつけられる。DC電圧供給源からMOSFETまで流れる電流が磁束をフェライトコアにおいて反対方向に引起すように、2つの一次巻線は構成される。回路の振動を開始するために、MOSFETの1つはオンにされ、インダクタおよびキャパシタを短く振動(ring)させる。その結果、電圧が二次巻線抵抗器上で生成され、それは、ノイズをすべてフィルタ処理し、インダクタキャパシタの固有周波数で電圧を残す回路に供給される。この電圧はMOSFETにフィードバックされ、オンオフタイミングを制御する。このようにして、固有周波数を測定し記録する必要性がなくされる。
Claims (8)
- コロナ点火システムのための電力増幅器回路であって、
出力巻線および2つの一次巻線を有するRF変圧器を含み、出力巻線および2つの一次巻線はコアに巻きつけられ、前記電力増幅器回路はさらに、
出力巻線の一方の端部に接続されるインダクタおよびキャパシタと、
出力巻線の別の端部に接続される抵抗器とを含み、
2つの一次巻線は、各々、一方の端部が可変DC電圧供給源に接続され、2つの一次巻線の各々の他方の端部は第1および第2のスイッチに取付けられ、第2のスイッチをオンにすると、電流が第2のスイッチ側の一次巻線を通って流れ、それは、次いで、磁束を、RF変圧器の内部でフェライトを通って、第1のスイッチ側の一次巻線によって引き起こされた磁束と正反対方向に流れるように誘導し、
前記電力増幅器回路は、回路の振動を開始するために、第1および第2のスイッチの1つをオンにし、インダクタおよびキャパシタを短く振動させ、その結果、電圧が抵抗器上で生成され、当該電圧は、ノイズをフィルタ処理し、インダクタおよびキャパシタの固有周波数で電圧を残す回路に供給され、残された電圧は、第1および第2のスイッチにフィードバックされ、オンオフのタイミングを制御する、電力増幅器回路。 - 変動するキャパシタンスに対して補償するためにフィードバック信号をあたえるセンス巻線をさらに含み、出力巻線は、コロナ点火装置に出力信号をあたえる、請求項1に記載の電力増幅器回路。
- 電圧を残す回路は、バンドギャップフィルタを形成することによって固有周波数外の周波数を取り除き、残された周波数の電圧は、フィードバックされる前に第1および第2のダイオードによってクリップされる、請求項1に記載の電力増幅器回路。
- 上側表面から燃焼室に延在する点火装置開口部を有するシリンダヘッドおよびコロナ点火装置を含む内燃機関であって、
エンジンコンピュータから信号を受取るよう構成された制御回路と、点火装置アセンブリをその共振周波数で駆動するために交流電流および電圧信号を生成する電力増幅器回路とを含み、
点火装置アセンブリは、LCR回路を形成するインダクタ、キャパシタおよび抵抗器を含み、インダクタの一方の端部は、点火端アセンブリを介して、コロナ点火装置を点火する内燃機関の燃焼室における電極クラウンに接続され、
電力増幅器回路は、
出力巻線および2つの一次巻線を有するRF変圧器を含み、出力巻線および2つの一次巻線はコアに巻きつけられ、
2つの一次巻線は、各々、一方の端部が可変DC電圧供給源に接続され、2つの一次巻線の各々の他方の端部は第1および第2のスイッチに取付けられ、第2のスイッチをオンにすると、電流が第2のスイッチ側の一次巻線を通って流れ、それは、次いで、磁束を、RF変圧器の内部でフェライトを通って、第1のスイッチ側の一次巻線によって引き起こされた磁束と正反対方向に流れるように誘導し、
前記電力増幅器回路は、回路の振動を開始するために、第1および第2のスイッチの1つをオンにし、インダクタおよびキャパシタを短く振動させ、その結果、電圧が抵抗器上で生成され、当該電圧は、ノイズをフィルタ処理し、インダクタおよびキャパシタの固有周波数で電圧を残す回路に供給され、残された電圧は、第1および第2のスイッチにフィードバックされ、オンオフのタイミングを制御する、内燃機関。 - インダクタおよびキャパシタは出力巻線の一方の端部で接続され、抵抗器は出力巻線の別の端部に接続される、請求項4に記載の内燃機関。
- 制御回路は、電力増幅器回路に印加するべき電圧を判断し、
電力増幅器回路は巻線を介して電流を駆動し、点火装置アセンブリの共振周波数のフィードバック信号をあたえ、
キャパシタのキャパシタンス、抵抗器の抵抗およびインダクタのインダクタンスが結合されると、点火装置アセンブリは特定された周波数で共振する、請求項5に記載の内燃機関。 - 変動するキャパシタンスに対して補償するためにフィードバック信号をあたえるセンス巻線をさらに含み、出力巻線は、コロナ点火装置に出力信号をあたえる、請求項6に記載の内燃機関。
- 電圧を残す回路は、バンドギャップフィルタを形成することによって固有周波数外の周波数を取り除き、残された周波数の電圧は、フィードバックされる前に第1および第2のダイオードによってクリップされる、請求項4に記載の内燃機関。
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