一種基於電磁波諧振頻率的發動機點火方法
2023-06-09 12:08:16 1
專利名稱：一種基於電磁波諧振頻率的發動機點火方法
技術領域：
本發明屬於發動機技術領域，特別涉及一種發動機點火方法。
背景技術：
目前已有的點火方法很多種。例如汽車發動機上多採用電點火方式，它利用火花塞上高壓電極產生火花，從而使壓縮後的可燃混合氣燃燒。它的缺點是點火點很小，點火後層流傳播慢，燃燒過程中有很多潛在能量未被利用。
發明內容
本發明的目的是為克服已有技術的不足之處，提出一種基於電磁波諧振頻率的發動機點火方法，該方法具有使發動機點火層流燃燒快、燃燒充分、燃燒效率高的優點。本發明提出的一種基於電磁波諧振頻率的發動機點火方法，其特徵在於，將可調節頻率的電磁波源通過同軸電纜或波導與發動機點火腔相連，使電磁波源發出電磁波，調節電磁波的頻率，當電磁波頻率與點火腔尺寸相匹配時，點火腔內的電磁場達到諧振，點火腔內電場強度急劇增大擊穿點火腔內介質，形成大體積點火。本發明提出的另一種基於電磁波諧振頻率的發動機點火方法，其特徵在於，將電磁波源通過同軸電纜或波導與發動機點火腔相連，使電磁波源發出電磁波，調節點火腔的尺寸，當點火腔內的電磁場達到諧振時，點火腔內電場強度急劇增大擊穿點火腔內介質，形成大體積點火。本發明採用的電磁波源可以為連續電磁波或可控脈衝式電磁波，頻段集中在 300KhZ-300(ihZ之間。微波源頻率確定後，根據微波源頻率選用可以和電磁波頻率匹配的同軸電纜或波導，選用的原則是使傳輸過程中，電磁波能量損失最小，能量傳輸達到最大化。本發明的特點及有益效果本發明的點火方法可以氣缸為對象，根據氣缸內點火腔的形狀和幾何尺寸確定電磁波源頻率，確定的原則是此頻率的電磁波源發出的電磁波信號饋入到汽缸的點火腔中， 能使氣缸內產生的電場和磁場發生諧振，能量在氣缸內基本沒損失。該點火方法與以往點火系統相比，創新之處在於，只有電磁波源到達某特定頻率時，氣缸內電磁場發生諧振，電場強度急劇增大，氣缸內介質擊穿，達到大體積點火。在其他頻率時，電場強度很小，不足以達到氣體介質擊穿。該方法具有實現簡單，克服發動機點火層流燃燒速度慢的缺點、實現瞬間點火、燃燒充分、燃燒效率高的優點。
圖1是本發明的點火裝置框圖。圖2是本發明的實施例1採用可移動活塞控制容積的圓柱腔體示意圖。圖3是實施例1可移動活塞在氣缸內移動到不同位置時，所圍成的點火腔內電場強度示意圖。
具體實施例方式本發明提出的一種基於電磁波諧振頻率的發動機點火方法結構附圖及實施例詳細說明如下本發明方法實際應用的點火裝置如圖1所示，由電磁波源及傳輸系統組成，其中電磁波源的輸出端通過傳輸系統與待點火裝置的點火腔體相連。點火腔根據實際需要選定，如汽車發動機氣缸是一圓柱形氣缸，點火時需要活塞移動上止點時，此時的點火腔就為活塞移動到上止點時活塞和氣缸所圍成；如燃油爐是固定尺寸的球形缸，這時點火腔就為這個球形腔。根據各個腔體幾何特點找出與之相對應的諧振模式，不同的諧振模式對應不同的波長。如圓柱形點火腔中主模為TE11,對應的波長與圓柱形點火腔的圓形截面半徑R有關，主模截止波長為Xe= 1.64R，根據波長選擇電磁波源頻率；或者利用模擬選出不同模式對應的諧振時的電磁波源頻率。傳輸系統與相應電磁波源頻率相匹配，達到損耗最低就可。實施例1以圖2的圓柱形氣缸作為本發明方法的點火裝置實施例1，氣缸21內有一個由轉動軸22可以控制氣缸點火容積的可移動活塞23 ；圖中標示出活塞三個不同的位置1、2、3 ； 將電磁波源發出的電磁波通過同軸電纜M。本實施例中，微波源型號為MZG1500S，同軸電纜型號為RG142A，點火裝置為發動機上圓柱形汽缸。本發明的點火方法實施例1，具體包括以下步驟把實施例1中微波源和同軸電纜相連接，同軸電纜和氣缸相連。微波源開通，調節活塞在氣缸內位置，活塞23在汽缸內位置由曲軸22轉動來變換。當調節活塞到不同位置時，饋入氣缸內的電磁波所產生的電場強度也不同。從圖3可以看出，活塞移動到1到2 之間的位置段時，電場強度比較高，其餘位置電場強度很低。當氣缸內可移動活塞在3位置時，電場強度達到最大值，當在1和2位置時，電場強度為在3位置時電場強度的1/6，活塞從1位置下移，電場強度急劇增高；在2位置時，活塞上移，電場強度也會急劇增加；1和2 之間高度距離相比可移動活塞行程非常小。因此，通過活塞位置調節能使高強度電場集中到一個很小的距離調節範圍內，在此範圍內，電場呈現極陡的峰，電場強度急劇增大，其他位置，電場強度急劇減小。從圖中可見，活塞只有達到某些特定位置，如圖2中的1到2之間的位置，電場強度很大，才能點火；在其他位置時，電場強度較小，不能點火。實施例2本實施例2中氣缸為長方體，氣缸內壁長70，寬50，高100 (單位為mm)，材料為金屬；微波源的調節頻率範圍為1. 87Ghz 21. 81(ihZ，輸出功率為500W，傳輸系統為從BJ22 口過渡到70 X 50的矩形口波導，過渡長度為220mm。此長方體氣缸諧振時的頻率為3. 35Ghz
左右ο本發明的點火方法實施例2，具體包括以下步驟首先，把微波源、波導、氣缸依次連接好，開啟微波源，調節微波源的頻率，當調節到諧振頻率範圍內，微調頻率，直至氣缸內出現瞬間點火，此時的頻率就是能使氣缸內電場諧振的頻率。
權利要求
1.一種基於電磁波諧振頻率的發動機點火方法，其特徵在於，該方法包括將可調節頻率的電磁波源通過同軸電纜或波導與發動機點火腔相連，使電磁波源發出電磁波，調節電磁波的頻率，當電磁波頻率與點火腔尺寸相匹配時，點火腔內的電磁場達到諧振，點火腔內電場強度急劇增大擊穿點火腔內介質，形成大體積點火。
2.一種基於電磁波諧振頻率的發動機點火方法，其特徵在於，將電磁波源通過同軸電纜或波導與發動機氣缸相連，使電磁波源發出電磁波，調節點火腔的尺寸，當點火腔內的電磁場達到諧振時，點火腔內電場強度急劇增大擊穿點火腔內介質，形成大體積點火。
3.如權利要求1或2所述方法，其特徵在於，所述電磁波源為連續電磁波或可控脈衝式電磁波，頻段在300Khz-300(ihz之間。
全文摘要
本發明涉及一種基於電磁波諧振頻率的發動機點火方法，屬於發動機技術領域，該方法包括將可調節頻率的電磁波源通過同軸電纜或波導與發動機點火腔相連，使電磁波源發出電磁波，調節電磁波的頻率，當電磁波頻率與點火腔尺寸相匹配時，點火腔內的電磁場達到諧振，點火腔內電場強度急劇增大擊穿點火腔內介質，形成大體積點火。該方法具有使發動機點火層流燃燒快、燃燒充分、燃燒效率高的優點。
文檔編號F02P3/00GK102278252SQ20111012462
公開日2011年12月14日 申請日期2011年5月13日 優先權日2011年5月13日
發明者劉永喜, 張貴新, 霍娜 申請人:清華大學