本發(fā)明涉及一種用于控制電暈點(diǎn)火裝置的方法。

背景技術(shù)：

電暈點(diǎn)火裝置在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生電暈放電，從而點(diǎn)燃發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室中的燃料。因此，電暈點(diǎn)火裝置是傳統(tǒng)火花塞的代用品，后者通過(guò)電弧放電點(diǎn)燃燃料。

與傳統(tǒng)火花塞相比，電暈點(diǎn)火裝置可產(chǎn)生更大的點(diǎn)火量，從而在內(nèi)燃機(jī)中產(chǎn)生對(duì)貧燃燒的良好耐受性以及更佳的燃燒數(shù)據(jù)。因此電暈點(diǎn)火裝置可能會(huì)使得發(fā)動(dòng)機(jī)更加有效地運(yùn)轉(zhuǎn)。與火花塞相比，電暈點(diǎn)火裝置不僅具有高效性及低油耗優(yōu)勢(shì)，還可點(diǎn)燃更多的貧燃料混合物，因此可以大大減小氧化氮的排放。

電暈點(diǎn)火裝置的說(shuō)明參見(jiàn)美國(guó)專利US 8,640,665。該電暈點(diǎn)火裝置具有點(diǎn)火電極。該電極安裝在絕緣子內(nèi)，同時(shí)絕緣子外殼沿徑向包裹絕緣子，從而形成了一個(gè)電容器，該電容器是振蕩器電路的一部分。所述振蕩器電路被激勵(lì)為與例如30kHz至50MHz或者更高的高頻交流電壓形成共振，如此可在點(diǎn)火電極處產(chǎn)生電暈放電。使用電壓轉(zhuǎn)換器即可由一次電壓產(chǎn)生高頻交流電壓。

電暈點(diǎn)火裝置的點(diǎn)火電極位置的電暈放電越大，外加電壓越大，即高頻交流電壓和一次電壓越大。然而，不得在電暈點(diǎn)火裝置上外加過(guò)大的電壓，因?yàn)殡姇灧烹娍勺優(yōu)榕R界擊穿電壓上的電弧放電，所以在已知的控制電暈點(diǎn)火裝置的方法中，努力嘗試選擇與擊穿電壓盡可能相近的電壓，以便于最大可能地形成電暈放電，從而可靠地避免電暈放電過(guò)渡為電弧放電。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的旨在尋找一種方式進(jìn)一步增強(qiáng)對(duì)電暈點(diǎn)火裝置的控制，從而優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。

通過(guò)具有權(quán)利要求1所述特征的方法可以實(shí)現(xiàn)該目的。本發(fā)明的有利延伸形成了從屬權(quán)利要求的主題。

在本發(fā)明環(huán)境中可以發(fā)現(xiàn)通過(guò)控制電暈點(diǎn)火裝置可能控制氧化氮的排放量，這樣即使在快速改變發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行條件時(shí)，所述排放量通常低于預(yù)定限值，例如低于《德國(guó)空氣質(zhì)量控制技術(shù)規(guī)范》(TA-Luft)規(guī)定的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)和固定的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的500mg NO_X/m³的排放量。如果發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣中氧化氮的濃度升高過(guò)多，可通過(guò)減小外加至電暈點(diǎn)火裝置的電壓將其抵沖，其原理在于越低的電壓導(dǎo)致越小的電暈放電的事實(shí)，這樣可以反過(guò)來(lái)使燃燒減緩，升壓放緩，最大壓力的出現(xiàn)放緩，燃燒溫度降低。

然而，通常情況下不建議將氧化氮的排放量減至最小，因?yàn)檫@樣會(huì)限制發(fā)動(dòng)機(jī)的效率和功率。事實(shí)上，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，功率及氧化氮排放量之間的目標(biāo)是相互沖突的。因此，通常會(huì)尋求到氧化氮排放量及功率之間的折衷。在該過(guò)程中，必須遵守越來(lái)越嚴(yán)格的氧化氮排放的法律要求。通過(guò)本發(fā)明，不使用復(fù)雜的廢氣后處理系統(tǒng)即可滿足此類要求。

根據(jù)本發(fā)明所述的方法可限制以遵守氧化氮排放量的允許限值，即當(dāng)達(dá)到限值時(shí)，僅減小外加至電暈點(diǎn)火裝置的電壓。只要氧化氮濃度低于該限值，即可根據(jù)任何其它方面優(yōu)化外加至電暈點(diǎn)火裝置的電壓。另一個(gè)方案是將氧化氮濃度調(diào)整至設(shè)定值。例如，可以使用特征映射規(guī)定不同發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)下的該設(shè)定值，該設(shè)定值也可對(duì)應(yīng)于功率和氧化氮排放量之間的最優(yōu)折衷值。

根據(jù)本發(fā)明所述的方法，將作為廢氣中氧化氮濃度的特性的實(shí)際值與設(shè)定值進(jìn)行比較。如果實(shí)際值自設(shè)定值的偏離大于規(guī)定閾值，以及如果實(shí)際值大于設(shè)定值，在進(jìn)行對(duì)比后，使外加至電暈點(diǎn)火裝置的電壓減小。如果實(shí)際值自設(shè)定值的偏離是微乎其微的，則不需改變電壓。如果實(shí)際值自設(shè)定值的偏離小于規(guī)定閾值，則不必改變外加至電暈點(diǎn)火裝置的電壓。

如果實(shí)際值小于設(shè)定值并且實(shí)際值自設(shè)定值的偏離超過(guò)規(guī)定閾值，本發(fā)明的有利改進(jìn)在于可在實(shí)際值和設(shè)定值對(duì)比后提供待增加電壓。在此實(shí)施例中，作為廢氣的氧化氮濃度的特性的實(shí)際值可調(diào)整至設(shè)定值。

通過(guò)測(cè)量廢氣中氧化氮濃度的傳感器可將廢氣中的氧化氮濃度值提供給電暈點(diǎn)火裝置的控制單元。氧化氮濃度的直接測(cè)量不必采用該方法，因?yàn)檠趸欧帕恐饕Q于發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，所以可通過(guò)例如是燃燒溫度、點(diǎn)火延遲等發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)計(jì)算氧化氮排放量，或通過(guò)特征映射確定氧化氮排放量。

本發(fā)明的又一個(gè)有利改進(jìn)是電壓的最大值被規(guī)定且不可超出，最大值獨(dú)立于作為氧化氮濃度的特性的實(shí)際值。這樣，可以確保電暈放電不會(huì)變?yōu)殡娀》烹?。特別有利的是如果作為氧化氮濃度的特性的實(shí)際值被調(diào)整為設(shè)定值。外加到電暈點(diǎn)火裝置電壓的最大值優(yōu)選地通過(guò)評(píng)估電暈點(diǎn)火裝置中振蕩電路的電氣特性變量確定。例如，可檢測(cè)或估算振蕩電路的阻抗或振蕩頻率。振蕩電路的上述及其它電氣變量取決于所產(chǎn)生的電暈放電大小，因此可用于及時(shí)探測(cè)過(guò)大電暈放電的形成，從而確定仍然不會(huì)轉(zhuǎn)變的電暈放電的電壓的最大值。關(guān)于如何通過(guò)估算振蕩電路電氣變量確定電壓的最大值的詳細(xì)資料，可參見(jiàn)例如WO2004/063560A1。

根據(jù)本發(fā)明所述的方法，外加到電暈點(diǎn)火裝置的電壓可逐步改變，所規(guī)定的電壓大小是常量。逐步按相同幅度改變電壓的成本極低。然而也可以根據(jù)實(shí)際值自設(shè)定值的偏離確定動(dòng)態(tài)幅度。這樣，可以特別快速地改變電壓，特別是當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)發(fā)生較大改變時(shí)。

采用根據(jù)本發(fā)明所述的方法，如果單獨(dú)確定每個(gè)汽缸作為氧化氮濃度的特性的實(shí)際值(例如通過(guò)測(cè)量每個(gè)汽缸的最大燃燒室濕度或最大燃燒室壓力)，則可以根據(jù)單獨(dú)外加在相應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸上的電壓操作每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的電暈點(diǎn)火裝置。特別是當(dāng)混合比已知時(shí)，相關(guān)汽缸氧化氮的排放量實(shí)際上由最大燃燒室壓力或者最大燃燒室溫度確定。

可選的，采用根據(jù)本發(fā)明的方法可以共同改變所有發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸電暈點(diǎn)火裝置的電壓。特別是如果例如因?yàn)槭褂冒l(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)中的傳感器測(cè)量氧化氮的濃度而省略了單獨(dú)確定氧化氮濃度時(shí)，可以采用該程序。此時(shí)，如果實(shí)際值大于設(shè)定值的部分超出了規(guī)定閾值，對(duì)于所有汽缸的單獨(dú)電暈點(diǎn)火裝置的電壓可以例如按照等量來(lái)減少。此時(shí)，例如為了補(bǔ)償不同電暈點(diǎn)火裝置的不同老化狀態(tài)或者污染程度，單個(gè)電暈點(diǎn)火裝置仍可以是不同的電壓。

根據(jù)作為廢氣中的氧化氮濃度的特性的實(shí)際值和設(shè)定值的比較結(jié)果，外加至電暈點(diǎn)火裝置并且根據(jù)本發(fā)明改變的電壓可以是高頻交流電壓。該電壓用于激勵(lì)包括有點(diǎn)火二極管的振蕩電路。也可以將一次電壓的有效值看作是外加至電暈點(diǎn)火裝置的電壓，電壓轉(zhuǎn)換器由一次電壓生成高頻交流電壓并且根據(jù)作為廢氣中的氧化氮濃度特性的實(shí)際值與設(shè)定值之間的比較結(jié)果來(lái)改變本發(fā)明的電壓。

附圖說(shuō)明

使用示例性實(shí)施例并且參考附圖說(shuō)明本發(fā)明的細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)。

圖1示意性地示出了內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

附圖標(biāo)記：

1 燃燒室

2 燃燒室壁

3 燃燒室壁

4 燃燒室壁，活塞18的頂部

5 點(diǎn)火電極

6 絕緣子

7 振蕩器電路，串聯(lián)振蕩器電路

8 電容器

9 電感

10 高頻發(fā)生器

11 直流電壓源

12 變壓器

13 中央傳感器

14 一次線圈

15 一次線圈

16 高頻選擇開(kāi)關(guān)

17 二次線圈

具體實(shí)施方式

圖1示出了燃燒室1，該燃燒室由位于接地電位的壁2、3和4圍成。點(diǎn)火電極5從上方伸入到燃燒室1中，所述燃燒電極的部分長(zhǎng)度段由絕緣子6包圍，該電極由該絕緣子以電絕緣的方式通過(guò)上壁2引入至燃燒室1中。點(diǎn)火電極5和燃燒室1的壁2至4是振蕩器電路7的一部分，該電路還包括電容器8和電感9。當(dāng)然，振蕩器電路7可進(jìn)一步包括電感和/或電容器以及本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的其它部件作為振蕩器電路的可能部件。

為了激勵(lì)振蕩器電路7，提供了直流/交流轉(zhuǎn)換器，在所示的范例中，該轉(zhuǎn)換器由高頻發(fā)生器10形成，該發(fā)生器10具有直流電壓源11和變壓器12。該變壓器的一次側(cè)具有中央傳感器13，兩個(gè)一次線圈14和15在中央傳感器13處連接。為了生成電暈放電，在直流/交流轉(zhuǎn)換器上特別是在中央傳感器13的位置外加一次電壓。一次電壓可由直流電壓源11的電壓例如通過(guò)脈寬調(diào)制過(guò)程生成，并因此可以調(diào)整至期望值。

根據(jù)本發(fā)明，一次電壓的有效值可被視為外加至電暈點(diǎn)火裝置的電壓，當(dāng)作為廢氣中的氧化氮濃度的特性的實(shí)際值自設(shè)定值的偏離超過(guò)規(guī)定閾值并且實(shí)際值大于該設(shè)定值時(shí)，減小該電壓。還可以采用其它電壓轉(zhuǎn)換器生成一次電壓，該轉(zhuǎn)換器外加有直流電壓或交流電壓，如果采用固定發(fā)動(dòng)機(jī)，這些電壓可引自例如普通電網(wǎng)。如果電壓轉(zhuǎn)換器未被視為電暈點(diǎn)火裝置的一部分，根據(jù)本發(fā)明，激勵(lì)振蕩器電路的高頻交流電壓可視為外加至電暈點(diǎn)火裝置的電壓，并且當(dāng)作為廢氣的氧化氮濃度的特性的實(shí)際值自設(shè)定值的偏離大于規(guī)定閾值并且該實(shí)際值大于該設(shè)定值時(shí)，減小該電壓。

一次線圈14和15遠(yuǎn)離中央傳感器13的末端經(jīng)由高頻選擇開(kāi)關(guān)16交互接地。高頻選擇開(kāi)關(guān)16的開(kāi)關(guān)頻率決定串聯(lián)振蕩器電路7的激勵(lì)和改變頻率。變壓器12的二次線圈17在點(diǎn)A給串聯(lián)振蕩器電路7供電。高頻選擇開(kāi)關(guān)16借助于調(diào)節(jié)電路控制以便于在共振頻率時(shí)激勵(lì)振蕩電路。那么，點(diǎn)火電極5的端部和位于地電位的壁2至4之間的電壓處于其最大值。