KR20120020102A - 연소 엔진의 가연성 혼합기 점화 방법 - Google Patents

연소 엔진의 가연성 혼합기 점화 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20120020102A
KR20120020102A KR1020117024987A KR20117024987A KR20120020102A KR 20120020102 A KR20120020102 A KR 20120020102A KR 1020117024987 A KR1020117024987 A KR 1020117024987A KR 20117024987 A KR20117024987 A KR 20117024987A KR 20120020102 A KR20120020102 A KR 20120020102A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrical signal
mixer
signal
ignition
duration
Prior art date
Application number
KR1020117024987A
Other languages
English (en)
Inventor
막심 마카로브
프레데릭 오자스
Original Assignee
르노 에스.아.에스.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 르노 에스.아.에스. filed Critical 르노 에스.아.에스.
Publication of KR20120020102A publication Critical patent/KR20120020102A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P9/00—Electric spark ignition control, not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P15/00—Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits
    • F02P15/08—Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits having multiple-spark ignition, i.e. ignition occurring simultaneously at different places in one engine cylinder or in two or more separate engine cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P23/00—Other ignition
    • F02P23/04—Other physical ignition means, e.g. using laser rays
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P9/00—Electric spark ignition control, not otherwise provided for
    • F02P9/002—Control of spark intensity, intensifying, lengthening, suppression
    • F02P9/007—Control of spark intensity, intensifying, lengthening, suppression by supplementary electrical discharge in the pre-ionised electrode interspace of the sparking plug, e.g. plasma jet ignition

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

본 발명은 엔진(3)의 연소 챔버 안으로 돌출되도록 구성된 스파크 플러그(3)를 이용하여 연소 엔진의 여소 챔버(2) 안에서 산화제 및 연료(1)의 혼합기를 점화시키는 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 1 MHz 보다 높은 주파수의 제 1 교류 저기 신호(4)를 이용하여 스파크 플러그에 전력을 가하는 제 1 단계를 포함한다. 본 발명의 방법은 또한 1 MHz 보다 높은 주파수의 제 2 교류 전기 신호(5)를 이용하여 스파크 플러그에 전력을 가하는 제 2 단계를 포함하며, 상기 제 2 단계는 제 1 단계 이후에 시간 지연(6)을 가지면서 발생된다.

Description

연소 엔진의 가연성 혼합기 점화 방법{Method for igniting a combustible mixture for a combustion engine}
본 발명은 전체적으로 연소 엔진을 위한 점화 방법에 관한 것이다.
연소 엔진을 위한 점화 방법의 분야에서, 예를 들어 미국 특허 US 6,085,733 또는 US 2002/0144672 에 개시된 통상적인 스파크 플러그를 이용하는 방법들이 공지되어 있다. 그러한 통상적인 플러그들은 플러그의 전극들 사이에서 연장된 선형 스파크를 발생시킬 수 있게 한다.
오직 선형 스파크만을 발생시킬 수 있는 통상적인 플러그들에 의해 발생된 점화 흠결의 문제를 처리하기 위하여, 라디오주파수 스파크 플러그들이 제안되었으며, 그러한 스파크 플러그들은 전극의 팁(tip)으로부터 분기화된 스파크(ramified spark)를 발생시키는데 적절하다. 오직 선형의 스파크들을 발생시킬 수 있는 통상적인 플러그들과는 달리, 그러한 라디오주파수 스파크 플러그들은, 특히 형상 및 전극의 증착을 통하여, 1 MHz 보다 큰 주파수를 가진 AC 전기 신호의 보조를 받아 전력이 전극으로 공급될 때 분기화된 스파크를 발생시키기에 적절하다.
라디오주파수 플러그의 보조를 받아 발생된 분기화된 스파크는 통상적인 플러그의 선형 스파크보다 연료 및 산화제(oxidant)의 혼합기를 점화시킬 더 많은 기회를 가지는데, 왜냐하면 통상적인 플러그에 의해 발생된 선형 스파크가 연장되는 영역보다 큰 볼륨(volume)을 가진 영역에서 분기화된 스파크가 연장되기 때문이다.
따라서 본 발명은 전극의 팁으로부터 분기화된 스파크를 발생시키는 라디오주파수 스파크 플러그의 보조를 받아 연소 엔진의 연소 챔버 안에서 산화제 및 연료의 혼합기를 점화시키기 위한 방법에 관한 것으로서, 플러그는 엔진의 상기 연소 챔버 안에 나오도록 배치되고, 그 방법은 1 MHz 보다 큰 주파수를 가진 제 1 AC 전기 신호의 보조를 받아 상기 플러그에 전력을 공급하는 제 1 단계를 포함한다.
프랑스 출원 FR 2913297 은 복수개의 일련의 펄스들의 형태인 제어 신호에 의하여 공진기가 점화 동안에 제어되는 라디오주파수 스파크 플러그의 보조를 받는 점화 방법을 개시하며, 여기에서 각각의 일련의 펄스는 매우 짧은 지속 기간, 예를 들어 5 내지 10 ㎲ 를 가진다. 이러한 제어는 다수의 점화를 달성하는 것으로 이루어진다.
아래에 설명되는 본 발명의 이해를 위하여, "전력을 플러그로 공급하는" 것은 1 MHz 보다 큰 주파수를 가진 AC 전기 신호의 보조를 받아 팁이 구비된 플러그의 전극에 전력을 공급하는 것으로 이루어진다; 이러한 예에서, 이후에 제 1 AC 전기 신호 및 제 2 AC 전기 신호로 지칭되는 AC 신호들에 의하여 지정된 전극으로 전력을 공급하는 것을 포함한다.
1 MHz 보다 큰 주파수를 가진 AC 전기 신호의 보조를 받아 적어도 하나의 플러그로 전력을 공급함으로써 수행되는 점화 방법의 유형은 라디오주파수 점화 방법으로 알려져 있다.
본 발명에 의해 추구되는 목적은 점화된 혼합기의 체적을 증가시키고 또한 플러그의 전력 제공에도 불구하고 혼합기의 점화가 실패하는 것을 감소시는 것이다.
이러한 목적을 위하여, 위에서 정의된 전제에 의하여 주어진 일반적인 정의에 부합되는 본 발명의 점화 방법은, 1 MHz 보다 큰 주파수를 가진 제 2 AC 전기 신호의 도움을 받아 상기 플러그에 전력을 공급하는 제 2 단계를 포함하고, 상기 제 2 단계는 제 1 단계 이후에 이루어지고 제 1 단계에 대하여 간격 지연으로써 시간이 이격되는 것을 실질적인 특징으로 한다.
1 MHz 보다 큰 주파수를 가진 전기 신호를 구비한 전력이 공급될 때 플러그에 의해 발생된 스파크는 혼합기에서 분기되는 형상을 가지며 통상적으로 몇개의 브랜치(branch)를 포함한다. 스파크는 스파크의 원점(즉, 스파크가 촉발된 위치)으로부터 그것의 끝(스파크가 연장되는 것이 중지되는 위치)으로 멀어지면서 직경이 감소되는 몇 개의 부분을 포함한다. 스파크의 온도는 스파크를 따라서 변화되고 스파크 부분들의 직경과 함께 감소된다는 점이 주목되어야 한다.
혼합기에서의 화염은 혼합기의 가장 고온인 위치에서 시작되며, 즉, 가장 큰 치수를 가진 스파크 부분들에서 시작된다. 2 개의 스파크들이 연속해서 혼합기의 점화 이전에 촉발될 때, 제 2 스파크는 제 1 스파크와 실질적으로 같은 위치에서 발생되는 반면에 적은 분기를 가진다는 점이 밝혀졌다. 따라서, 혼합기는 제 1 단계에 의하여 발생된 스파크들에 근접하여 예열되고, 다음에, 제 2 단계에 의하여, 분기화가 덜 이루어진 스파크들을 발생시키며, 온도 상승이 제 1 단계에 의해 얻어진 온도를 지나서 계속되며, 연소가 시작될 때까지 그러한 현상이 발생된다. 따라서 제 2 단계에 의해 야기된 연소가 시작되는 경우의 혼합기의 체적은 제 1 단계만을 통하여 점화될 혼합기의 체적보다 크다.
그러므로 연소 챔버 안에 존재하는 혼합기의 점화는, 각각 적어도 2 개의 라디오주파수 스파크들을 발생시키는, 1 MHz 보다 큰 개별 주파수의 적어도 2 개의 별개인 신호들에 의해 시작된다.
본 발명에 의하여, 점화된 혼합기의 체적은, 만약 점화가 오직 하나의 전기 신호에 의해 시작되었다면 이루어졌을 체적보다 크다. 따라서 본 발명은 챔버내의 화염 전파의 속도를 증가시키면서 연소되지 않은 연료의 체적 및 점화 불발의 수를 감소시킬 수 있다.
또한 제 1 단계와 제 2 단계 사이의 상기 간격 지연은 제 1 단계의 지속 기간의 10 배 보다 작고, 바람직스럽게는 제 1 단계의 지속 기간의 5 배보다 작다는 점이 주목될 수 있다.
이러한 특징은 제 1 스파크에 의해 예열되었던 혼합기의 냉각 위험성을 감소시키기 위하여 플러그에 전력을 공급하는 2 개 신호들 사이의 지연을 제한하며, 그것은 점화된 혼합기의 체적 크기를 증가시키는 조건이다.
또한 제 1 단계와 제 2 단계 사이의 간격 지연은 제 1 단계의 지속 기간보다 크다는 점이 주목될 수 있다.
2 개의 단계들/스파크들 사이의 최소 지연 조건은 제 1 스파크에 대한 제 2 스파크의 분기의 수를 감소시킬 수 있고, 따라서 분기부(ramification)들을 길게 할 수 있고, 제 1 스파크에 대한 제 2 스파크의 분기부들의 평균 직경을 증가시킬 수 있다. 이러한 평균 직경은 주어진 스파크 브랜치(spark branch)의 길이에 걸쳐 계산된다.
또한 제 1 단계와 제 2 단계 사이의 간격 지연은 제 1 단계의 지속 기간의 1 내지 5 배 사이라는 점이 주목될 수 있다.
제 1 단계 및 제 2 단계의 그러한 간격 지연으로써, 점화된 혼합기의 최대 체적이 얻어지고, 그것이 다소 농후한 여러가지 산화제/연료 혼합물에 대하여 사실이라는 점이 주목되어야 한다.
또한 상기 제 1 신호 및 제 2 신호가 바람직스러게는 1 MHz 보다 큰 개별의 주파수를 가진다는 점이 주목될 수 있다.
그러한 주파수 레벨들을 가짐으로써, 전력을 플러그로 공급하는 전체 지속 기간에 걸쳐 스파크를 유지하는 것이 용이하고, 따라서 제 1 전력 공급 단계에 의해 혼합기의 최적 가열을 허용하고, 다음에 플러그에 전력을 공급하는 제 2 단계에 의하여 혼합기의 상당한 체적을 점화시키는 것을 허용한다. 다음에, 화염의 전면은 플러그가 나오는 연소 챔버의 벽의 방향으로, 플러그에 전력을 공급하는 제 2 단계에 의해 발생되는 스파크의 필라멘트들로부터 전파된다.
또한, 상기 제 1 전기 신호 및 제 2 전기 신호 각각은 신호의 전압 진폭(U), AC 전기 신호의 주파수(F), 신호의 총 지속 기간(D)인 특정의 파라미터들을 가지며, 상기 제 1 신호 및 제 2 신호중 적어도 하나의 파라미터들중 적어도 하나는 연소를 판단하는 파라미터들에 따라서 판단되고, 그 파라미터들은, 측정되고 그리고/또는 평가되는 연소를 판단하고, 연소 챔버내의 적어도 하나의 압력(P), 챔버 내부의 온도를 나타내는 하나의 온도(T), 연료 및 산화제의 혼합기의 농후도 및, 혼합기내에 존재하는 연소 개스의 비율을 포함한다.
연소 엔진의 작동 특성(압력, 온도, 연료 농후도)에 따라서 제 1 신호 및 제 2 신호중 적어도 하나의 파라미터들중 적어도 하나를 판단하는 것은 챔버에 대한 조건들에 따라서 제 1 단계 및/또는 제 2 단계 동안에 발생된 스파크의 특성을 적합화시킬 수 있다.
또한 제 1 단계의 지속 기간이 150 ㎲ 내지 250 ㎲ 사이이고, 제 2 단계의 지속 기간이 150 ㎲ 내지 250 ㎲ 사이이고, 제 1 단계와 제 2 단계 사이의 상기 간격 지연은 250 ㎲ 내지 750 ㎲ 사이이다.
150 ㎲ 내지 250 ㎲ 사이의 제 1 전력 공급 단계 및 제 2 전력 공급 단계의 지속 기간으로써 1MHz 보다 큰 주파수를 가지고 플러그에 전력을 공급하기 위한 신호들 및 상기 단계들 사이에서 250 ㎲ 내지 750 ㎲ 사이의 간격 지연을 조합시키는 것은 제 2 전력 공급 단계 동안에 발생된 분기화된 스파크들의 평균 길이를 놀라운 방식으로 증가시킬 수 있으며, 따라서 발화 결함의 수를 현저하게 감소시킨다.
본 발명의 이해를 위하여, 제 1 신호는 제 1 단계의 전체를 통하여 오직 이러한 제 1 단계 동안에만 방출된다. 마찬가지로, 제 2 신호는 제 2 단계의 전체를 통하여 오직 제 2 단계 동안에만 방출된다.
제 1 단계 및 제 2 단계의 지속 기간과, 제 1 단계와 제 2 단계 사이의 간격 지연의 지속 기간으로써, 연소 챔버 안에서 화염 전면(flame front)의 코어(core)를 형성하기 위한 시간은 대략 2000 ㎲ 이며, 이는 특히 신속한 것이고 성공적인 발화 비율을 증가시키면서 발생된다.
본 발명은 또한 전류 발전기 및 상기 발전기에 연결된 적어도 하나의 스파크 플러그를 포함하는 연소 엔진을 위한 산화제 및 연료의 혼합기를 점화시키기 위한 시스템에 관한 것으로, 상기 발전기는 1 MHz 보다 큰 주파수를 가진 제 1 AC 전기 신호 및 1 MHz 보다 큰 주파수를 가진 제 2 AC 전기 신호를 발생시키기에 적절하다. 본 발명의 시스템은, 상기 발전기가 상기 제 1 및 제 2 AC 전기 신호들을 간격 지연으로써 시간상 이격시키기에 적절하고, 본 발명에 따른 방법을 적용하는데 적절하다.
전류 발전기에 의해 발생된 제 1 신호 및 제 2 신호는, 미리 결정된 간격의 시간 지연에 의하여 서로로부터 떨어진 스파크들이 전력 공급된 플러그를 통하여 발생하는 것을 허용하도록 되어 있다. 따라서 본 발명의 시스템은 본 발명의 방법과 관련하여 설명된 것과 같은 장점을 가진다.
본 발명은 또한 연소 챔버 및 상기 언급된 점화 시스템을 포함하는 연소 엔진에 관한 것이다.
본 발명의 다른 특징들 및 장점들은 도면을 참조하여 아래에 이루어진 상세한 설명으로부터 명확해질 것이며, 상세한 설명은 예시적인 것으로서 본 발명을 제한하는 것은 아니다.
본 발명에 의하여 연소 엔진의 연소 성능이 향상되고, 연소 불발되는 현상등이 감소될 수 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 시스템의 플러그의 팁(tip)을 도시하며, 이것은 본 발명에 따른 방법의 적용을 허용하는 것으로서, 개별의 영역(a,b)은 각각 본 발명의 방법이 적용되지 않은 점화 영역(영역 a) 및 본 발명의 방법이 적용된 점화 영역(영역 b)이며, 영역(b)은 영역(a) 보다 크다.
도 2 는 플러그에 전력을 공급하는 타이밍 차트를 도시하며, x 축에는 시간이 표시되고, y 축에는 플러그에 전력을 공급하는 신호의 강도를 표시하며, 플러그에 전력을 공급하기 위한 상기 제 1 전기 신호 및 제 2 전기 신호와 이들 신호들 사이의 간격 지연이 도 2 에 도시되어 있고, 따라서 본 발명의 방법을 적용하는데 필요한 신호들의 상(phase)을 나타낸다.
도 3 은 도 2 에 도시된 신호들중 하나의 상세를 도시하며, 특정한 본 구현예에서 신호들은 동일하기 때문에 상기 신호가 제 1 신호 또는 제 2 신호일 수 있다.
도 4a 는 플러그가 1 MHz 보다 큰 고주파수를 가진 제 1 전력 공급 신호를 수신할 때 방출되는 스파크를 도시하며, 이러한 예에서 제 1 신호는 5 MHz 이다.
도 4b 는 플러그가 1 MHz 보다 큰 고주파수를 가진 제 2 전력 공급 신호를 수신할 때 방출되는 스파크를 도시하며, 이러한 예에서 제 2 신호는 5 MHz 이다; 도 4b 의 스파크는 도 4a 의 스파크보다 덜 분기(ramify)되며, 도 4a 에 있는 것보다 큰 스파크 브랜치(spark branch)의 폭 및 진폭을 가진다.
도 5a 는 종래 기술의 경우에서와 같은 단일 라디오주파수(RF) 스파크에 의해 시작되는 화염 영역을 도시한다.
도 5b 는 본 발명에 따른 방법으로 시작된 화염의 영역을 도시하며, 이것은 시간상으로 서로 이격된 2 개의 연속적인 라디오주파수(RF) 스파크(도 4b)를 발생시킨다; 도 5b 의 화염의 영역은 도 5a 의 화염의 영역보다 훨씬 넓다.
위에서 설명된 바와 같이, 본 발명은 본 발명에 따른 방법이 적용되는 것을 허용하는 플러그 및 점화 시스템(10) 및 그 시스템을 포함하는 엔진의 보조로 연소 챔버 안에서 산화제 및 연료의 혼합물을 점화시키는 방법에 관한 것이다.
도 1 은 발전기(G)에 연결된 스파크 플러그(3)를 도시하며, 발전기는 적어도 150 ㎲ 의 지속 기간 동안에 1 MHz 와 같거나 또는 그보다 큰 주파수로써 제 1 및 제 2 AC 전기 신호(4,5)를 전달하기에 적절하며, 이러한 신호들은 200 내지 600 ㎲ 사이의 지연(6)으로 서로로부터 떨어져 있다. 신호들의 이러한 상(phase)은 곡선(2)에 표시되어 있으며, 이것은 제 1 단계(4) 동안에 방출되는, 전력을 플러그(3)로 공급하기 위한 제 1 신호(4)에 뒤이어 신호가 없는 지연(6)이 있는 것을 나타내며, 그 지연의 이후에는 제 2 단계(5) 동안에 방출되는 제 2 신호(5)가 있는 것을 나타낸다.
도 1 에서 다음과 같은 것을 알 수 있다.
곡선(A)은 플러그(3)가 오직 제 1 신호(4)로써 전력을 받을 때의 스파크 온도를 나타낸다.
곡선(B)은 제 1 신호(4) 이후에 신호의 주어진 간격 지연(6)내에서 제 2 신호(5)를 통하여 플러그(3)가 전력을 받을 때 스파크 온도를 나타낸다. 간격 지연(spacing delay)은 연소 엔진의 작동 특성에 따라서 시스템을 개발할 때 조절되어야 하며, 이는 발생된 스파크의 특성을 챔버내의 관련된 조건들에 적합화시키기 위한 것으로서, 그것이 점화 조건들을 최적화시킬 수 있다.
제 1 신호와 제 2 신호 사이의 간격 지속 기간(6)은 제 1 신호의 지속 기간(즉, 제 1 단계(4)의 지속 기간)의 적어도 1 배보다 크게 선택되며, 이러한 간격 지속 기간(6)은 1500 ㎲ 이거나, 또는 제 1 신호(4)(즉, 150 ㎲ 이다)의 지속 기간보다 3.3 배 길다.
도 1 에서 수평의 점선은 점화에 필요한 최소 온도 쓰레숄드를 나타낸다. 따라서 점화될 혼합기(mixture)에 대하여, 스파크에 의하여 그 혼합기를 점화 온도 쓰레숄드를 넘는 온도로 가열할 필요가 있다.
따라서, 제 1 신호를 통하여 플러그에 공급되는 경우에, 가능한 점화 영역은 최대 길이 "a"를 가지며, 상기 길이 "a"는 플러그에 제 1 신호 이후에 제 2 신호로써 전력이 공급될 때 가능한 점화 영역을 한정하는 길이 "b" 보다 훨씬 짧다.
따라서, 제 2 신호 동안의 점화 영역은 제 1 신호 동안의 점화 영역보다 훨씬 크며, 이것은 챔버 안에서 화염 전파의 속도를 증가시킬 수 있게 하고, 불연소의 요소 및 점화되지 않는 것을 감소시킬 수 있게 한다.
잠재적인 점화 영역에서의 상기와 같은 증가는 다음으로부터 초래된 것이다:
- (제 1 단계 동안에 발생된 도 4a 에 도시된 것의 500 ㎲ 이후에 촉발된 도 4b 에 도시된) 제 2 단계(5)의 스파크(9)는 제 1 단계(4)의 스파크(7)보다 길고 덜 분기화되어 있다;
- 제 2 단계(5)의 스파크(9)(도 4b)의 평균 브랜치(branch) 직경은 제 1 단계(4)의 스파크(7)(도 4a)의 평균 브랜치 직경보다 크다;
- 제 2 단계(5)의 스파크 영역에서의 온도(T)는 제 1 단계(4)의 스파크 영역에서의 온도(T) 보다 높다.
결국 도 5a 및 도 5b 에 의해 확인되는 바로서, 연소 챔버(2) 안의 혼합기 점화 영역(8)("8" 은 점화된 혼합기의 부피를 나타낸다)은, 주어진 최소 지연으로써 서로로부터 이격된 2 개의 연속적인 고주파수 플러그 전력 공급 신호를 가지는 본 발명에 따른 방법을 이용할 때(도 5b), 단일 신호로부터 초래되는 점화 영역(도 5a)보다 더 광범위하다.
마지막으로, 도 3 에 도시된 바와 같이, 주어진 신호(제 1 단계 또는 제 2 단계(4,5) 동안에 방출되는 제 1 신호 또는 제 2 신호)는 (주파수(F)를 가지는) 플러그-팁 AC 전압(U)을 가지며, 그것의 진폭은 최대 전압에 도달할 때까지 플러그 전력-공급 단계의 시작으로부터 멀어질수록 증가된다. 이러한 전압(U) 진폭 증가의 제 1 부분(X)은 스파크 필라멘트(spark filament)의 형성 부분에 대응한다. 다음에, 최대 전압에 도달된 이후에, 전압(U)은 그것이 주어진 쓰레숄드에서 안정화될 때까 감소된다; 이러한 신호의 제 2 부분(Y)은 스파크 필라멘트의 온도 증가의 기간에 대응한다. 신호는 지속 기간(D) 동안에 방출되는데, 이는 플러그 전력 공급 단계(3)의 지속 기간에 대응한다.
본 발명에 따른 방법을 향상시키기 위하여, 제 1 및/또는 제 2 신호들 각각의 신호 파라미터(U, F, D)들은 엔진의 작동 파라미터들에 따라서 미리 결정될 수 있으며, 그 작동 파라미터들은 챔버(2) 안의 압력(P) 및/또는 온도(T) 및/또는 점화된 혼합기(8)의 농후도(richness)이다.
1. 호합기 2. 연소 챔버
4. 제 1 전기 신호 5. 제 2 전기 신호

Claims (9)

  1. 전극의 팁(tip)으로부터 분기화된 스파크(ramified spark)를 발생시키는 라디오주파수 스파크 플러그(3)의 보조를 받아 연소 엔진의 연소 챔버(2)에서 산화제 및 연료(1)의 혼합기를 점화시키는 방법으로서, 플러그는 엔진(2)의 상기 연소 챔버내에 나오도록 배치되고, 상기 방법은 1 MHz 보다 큰 주파수를 가진 제 1 AC 전기 신호(4)의 보조를 받아 상기 플러그에 전력을 공급하는 제 1 단계를 포함하고,
    1 MHz 보다 큰 주파수를 가진 제 2 AC 전기 신호(5)의 보조를 받아 상기 플러그에 전력을 공급하는 제 2 단계를 포함하고, 제 2 단계는 제 1 단계 이후에 이루어지고, 제 1 단계에 대하여 간격 지연(6)으로써 시간이 이격되어 이루어지는 것을 특징으로 하는, 혼합기의 점화 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 1 단계와 제 2 단계 사이의 상기 시간 지연(6)은 제 1 단계의 지속 기간의 10 배보다 작고, 바람직스럽게는 제 1 단계의 지속 기간의 5 배보다 작은 것을 특징으로 하는, 혼합기의 점화 방법.
  3. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 단계와 제 2 단계 사이의 간격 지연(6)은 제 1 단계의 지속 기간 보다 큰 것을 특징으로 하는, 혼합기의 점화 방법.
  4. 제 2 항 및 제 3 항에 있어서,
    제 1 단계와 제 2 단계 사이의 간격 지연(6)은 제 1 단계의 지속 기간의 1 배 내지 5 배 사이인 것을 특징으로 하는, 혼합기의 점화 방법.
  5. 전기한 항들중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 신호(4) 및 제 2 신호(5)는 개별의 주파수를 가지며, 상기 주파수가 바람직스럽게는 1 MHz 보다 큰 것을 특징으로 하는, 혼합기의 점화 방법.
  6. 전기한 항들중 적어도 한 항에 있어서,
    상기 제 1 전기 신호(4) 및 제 2 전기 신호(5) 각각은 신호의 전압 진폭(U), AC 전기 신호의 주파수(F), 신호의 총 지속 기간(D)인 특정의 파라미터들을 가지고, 상기 제 1 전기 신호(4) 및 제 2 전기 신호(5)의 적어도 하나의 파라미터들중 적어도 하나는 연소를 판단하는 파라미터들에 따라서 상기 제 1 단계 및 제 2 단계 이전의 단계 동안에 판단되고, 이러한 파라미터들은 측정되고 그리고/또는 평가되는 연소를 판단하고, 연소 챔버 안의 적어도 하나의 압력(P), 챔버(2) 내측의 온도를 나타내는 하나의 온도(T), 산화제 및 연료의 혼합기의 농후도 및, 혼합기에 나타나는 연소된 개스의 비율을 포함하는 것을 특징으로 하는, 혼합기의 점화 방법.
  7. 전기한 항들중 적어도 하나의 항에 있어서,
    제 1 단계의 지속 기간은 150 ㎲ 내지 250 ㎲ 사이이고, 제 2 단계의 지속 기간은 150 ㎲ 내지 250 ㎲ 사이이고, 제 1 단계와 제 2 단계 사이의 상기 간격 지연은 250 ㎲ 내지 750 ㎲ 사이인 것을 특징으로 하는, 혼합기의 점화 방법.
  8. 전류 발전기(G) 및 상기 발전기(G)에 연결된 적어도 하나의 스파크 플러그(3)를 포함하는 연소 엔진을 위한 산화제 및 연료의 혼합기를 점화시키기 위한 시스템(10)으로서, 상기 발전기(G)는 1 MHz 보다 큰 주파수를 가진 제 1 AC 전기 신호(4) 및 1 MHz 보다 큰 주파수를 가진 제 2 AC 전기 신호(5)를 발생시키기에 적절하고,
    상기 발전기(G)는 상기 제 1 AC 전기 신호(4) 및 상기 제 2 AC 전기 신호(5)를 간격 지연으로써 시간이 이격되게 하는데 적절하고, 제 1 항 내지 제 7 항의 적어도 어느 한 항에서 청구된 방법을 적용하기에 적절한 것을 특징으로 하는, 혼합기 점화용 시스템(10).
  9. 제 8 항에서 청구된 점화 시스템(10) 및 연소 챔버를 포함하는 연소 엔진.
KR1020117024987A 2009-03-24 2010-03-24 연소 엔진의 가연성 혼합기 점화 방법 KR20120020102A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0951854A FR2943739B1 (fr) 2009-03-24 2009-03-24 Procede d'allumage d'un melange de comburant pour moteur thermique
FR0951854 2009-03-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20120020102A true KR20120020102A (ko) 2012-03-07

Family

ID=41278862

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020117024987A KR20120020102A (ko) 2009-03-24 2010-03-24 연소 엔진의 가연성 혼합기 점화 방법

Country Status (9)

Country Link
US (1) US8550059B2 (ko)
EP (1) EP2411659B1 (ko)
JP (1) JP5628283B2 (ko)
KR (1) KR20120020102A (ko)
CN (1) CN102362066B (ko)
FR (1) FR2943739B1 (ko)
MX (1) MX2011009982A (ko)
RU (1) RU2549874C2 (ko)
WO (1) WO2010109137A1 (ko)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8760067B2 (en) 2011-04-04 2014-06-24 Federal-Mogul Ignition Company System and method for controlling arc formation in a corona discharge ignition system
WO2014100801A1 (en) 2012-12-21 2014-06-26 Federal-Mogul Ignition Company Inter-event control strategy for corona ignition systems
US9382854B2 (en) 2013-08-22 2016-07-05 Ford Global Technologies, Llc Octane separation system and operating method
US9121355B2 (en) 2013-08-22 2015-09-01 Ford Global Technologies, Llc Octane separation system and operating method
US9010305B2 (en) 2013-08-22 2015-04-21 Ford Global Technologies, Llc Octane separation system and operating method
US9279373B2 (en) 2013-09-05 2016-03-08 Ford Global Technologies, Llc Vapor purging octane separation system
DE102013112039B4 (de) * 2013-10-31 2015-05-07 Borgwarner Ludwigsburg Gmbh Korona-Zündsystem für einen Verbrennungsmotor und Verfahren zur Steuerung eines Korona-Zündsystems
WO2020236154A1 (en) 2019-05-21 2020-11-26 Cummins Inc. Variable energy ignition methods, systems, methods, and apparatuses

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4122815A (en) * 1977-03-31 1978-10-31 Gerry Martin E Non-DC ignition system with variable ignition timing
US4288723A (en) * 1979-05-01 1981-09-08 Gerry Martin E Inductive-capacitive cyclic charge-discharge ignition system
US4677960A (en) * 1984-12-31 1987-07-07 Combustion Electromagnetics, Inc. High efficiency voltage doubling ignition coil for CD system producing pulsed plasma type ignition
US4846129A (en) * 1988-02-09 1989-07-11 Chrysler Motors Corporation Ignition system improvements for internal combustion engines
US5170760A (en) * 1990-11-13 1992-12-15 Yamaha Hatsudoki Babushiki Kaisha Ignition system for two cycle engine
DE4237271A1 (de) * 1992-11-04 1994-05-05 Vogt Electronic Ag Zündsteuerung für Verbrennungskraftmaschinen
US5456241A (en) * 1993-05-25 1995-10-10 Combustion Electromagnetics, Inc. Optimized high power high energy ignition system
US5842456A (en) * 1995-01-30 1998-12-01 Chrysler Corporation Programmed multi-firing and duty cycling for a coil-on-plug ignition system with knock detection
JPH1137030A (ja) * 1997-07-14 1999-02-09 Yamaha Motor Co Ltd 内燃機関の点火装置
JP4259717B2 (ja) * 1999-08-02 2009-04-30 株式会社日本自動車部品総合研究所 火花点火装置
JP4089109B2 (ja) * 1999-11-29 2008-05-28 株式会社デンソー 内燃機関の点火制御装置
US6694959B1 (en) * 1999-11-19 2004-02-24 Denso Corporation Ignition and injection control system for internal combustion engine
DE10003109A1 (de) * 2000-01-26 2001-08-02 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Erzeugung einer Folge von Hochspannungszündfunken und Hochspannungszündvorrichtung
DE10031875A1 (de) * 2000-06-30 2002-01-10 Bosch Gmbh Robert Zündverfahren und entsprechende Zündvorrichtung
JP2002310049A (ja) * 2001-04-10 2002-10-23 Unisia Jecs Corp 内燃機関の燃焼制御装置
NL1019448C2 (nl) * 2001-11-29 2003-06-03 Simon Lucas Goede Verbrandingsmotor en ontstekingscircuit voor een verbrandingsmotor.
DE102004039259A1 (de) * 2004-08-13 2006-02-23 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Zünden einer Brennkraftmaschine
FR2878086B1 (fr) * 2004-11-16 2007-03-09 Renault Sas Bougie a plasma radiofrequence
JP2007032349A (ja) * 2005-07-25 2007-02-08 Denso Corp 内燃機関用点火装置
US7121270B1 (en) * 2005-08-29 2006-10-17 Vimx Technologies Inc. Spark generation method and ignition system using same
RU2312248C2 (ru) * 2005-08-30 2007-12-10 Виктор Федорович Бойченко Способ формирования искрового разряда конденсаторной системы зажигания
US7647914B2 (en) * 2005-11-18 2010-01-19 Ford Global Technologies, Llc Controlled port oxidation of direct injection spark ignition engines
FR2895169B1 (fr) * 2005-12-15 2008-08-01 Renault Sas Optimisation de la frequence d'excitation d'un resonateur
RU2339839C2 (ru) * 2006-12-28 2008-11-27 Валерий Афанасьевич Винокуров Способ искрового зажигания горючей смеси
FR2913297B1 (fr) * 2007-03-01 2014-06-20 Renault Sas Optimisation de la generation d'une etincelle d'allumage radio-frequence
JP2009036123A (ja) * 2007-08-02 2009-02-19 Nissan Motor Co Ltd 非平衡プラズマ放電式エンジン
DE102007044004A1 (de) * 2007-09-14 2009-03-19 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Zündeinrichtung
JP2009115010A (ja) * 2007-11-07 2009-05-28 Denso Corp 筒内噴射式内燃機関の制御装置
FR2932229B1 (fr) 2008-06-05 2011-06-24 Renault Sas Pilotage de l'alimentation electrique d'une bougie d'allumage d'un moteur a combustion interne
CN103261675B (zh) * 2010-12-14 2016-02-03 费德罗-莫格尔点火公司 多触发的电晕放电点火组件及其控制和操作方法

Also Published As

Publication number Publication date
FR2943739B1 (fr) 2015-09-04
RU2549874C2 (ru) 2015-05-10
EP2411659B1 (fr) 2017-08-02
US8550059B2 (en) 2013-10-08
JP2012521517A (ja) 2012-09-13
CN102362066B (zh) 2015-08-05
WO2010109137A1 (fr) 2010-09-30
US20120048225A1 (en) 2012-03-01
MX2011009982A (es) 2011-12-08
JP5628283B2 (ja) 2014-11-19
EP2411659A1 (fr) 2012-02-01
FR2943739A1 (fr) 2010-10-01
RU2011142729A (ru) 2013-04-27
CN102362066A (zh) 2012-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20120020102A (ko) 연소 엔진의 가연성 혼합기 점화 방법
JP4240225B2 (ja) 可燃性の気体混合物に点火するための、コロナ放電を生成し持続させるための点火システムと点火方法
US8925532B2 (en) Power supply control for spark plug of internal combustion engine
JP2007032349A (ja) 内燃機関用点火装置
JP2008303841A (ja) 内燃機関及び内燃機関の制御装置
JP2017072045A (ja) 点火装置
JP2016130512A (ja) 点火方法、及び点火システム
JP5939022B2 (ja) 内燃機関の点火制御装置及び点火制御方法
WO2013080873A1 (ja) 内燃機関の燃焼状態判定装置
US20100212631A1 (en) Combustion engine and method of controlling a combustion engine
RU2696718C2 (ru) Свеча зажигания
JP3556783B2 (ja) 低セタン価エンジンの燃焼装置
Jose et al. Review on performance of high energy ignition techniques
JP2010144592A (ja) 内燃機関の点火制御装置，制御方法および点火装置
JP6657903B2 (ja) 点火制御システム
JP2013238130A (ja) 内燃機関の点火制御装置及び点火制御方法
CN103857901A (zh) 内燃机的点火装置及点火方法
RU2256817C2 (ru) Способ воспламенения рабочей смеси в двигателе внутреннего сгорания и устройство для его осуществления (варианты)
JP6080638B2 (ja) 火花点火式内燃機関の制御装置
JP2018132032A (ja) 内燃機関の点火装置
JP5000622B2 (ja) 火花点火式内燃機関の制御方法
KR19980059290A (ko) 프라즈마 제트 점화장치
JPH02221636A (ja) ガスタービンエンジンの始動制御装置
JPH11257197A (ja) 内燃機関の連続点火方法及び内燃機関の連続点火装置

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid