产生无线电频率等离子体的装置.pdf

本发明涉及一种产生无线电频率等离子体的装置，其包含：电压发生器(5)；至少一个点火组件(9)，所述点火组件(9)包含：火花塞(4)；开关(7)，位于火花塞(4)的电源端子和发生器(5)的输出之间，开关(7)适用于在接收到控制信号(V1)时将电压发生器(5)的输出电气连接到所述火花塞(4)，其中，该装置包含产生所述控制信号的电子控制单元(UC)。电子控制单元(UC)包含测量表示发生器(5)输出电压的随时间的演变的值的装置(M)，该装置(A)包含基于测量值改变施加到火花塞的所述电源端子的电流的频率和/或电压的装置。发生器输出电压的演变表征了火花塞的状况(新的或用过的)。

1.  一种用于产生无线电频率等离子体的装置(A)，其包含：
-电压发生器(5)；以及
-至少一个点火组件(9)，所述点火组件(9)包含：
-火花塞(4)，适用于在电压电平被施加到该火花塞(4)时在火花塞的两个电极之间产生火花；以及
-开关(7)，位于火花塞(4)的电源端子和电压发生器(5)的输出之间，开关(7)适用于在接收到施加到所述开关(7)的控制端子的控制信号(V1)时将电压发生器(5)的输出电气地且有选择地连接到火花塞(4)的所述电源端子；
该装置还包含电子控制单元(UC)，其电气连接到所述开关(7)的所述控制端子，并适用于产生所述控制信号(V1)，该装置的特征在于，电子控制单元(UC)包含测量表示电压发生器(5)的输出电压随时间的趋势的值的装置(M)，并且，该装置包含根据由所述测量装置(M)测量的值改变施加到火花塞的所述电源端子的电流的频率和/或电压的装置。

2.  根据权利要求1的用于产生无线电频率等离子体的装置，其特征在于，电子控制单元(UC)包含将测量值与预先存储在装置的存储器中的理论值进行比较的装置。

3.  根据权利要求1或2的用于产生无线电频率等离子体的装置，其特征在于，电子控制单元(UC)电气连接到所述电压发生器(5)，电压发生器(5)适用于根据由电子控制单元(UC)传送的对于发生器的控制信号(Sg)改变发生器的输出电压。

4.  根据权利要求1-3中任意一项的用于产生无线电频率等离子体的装置，其特征在于，电子控制单元(UC)电气连接到所述电压发生器(5)，电压发生器适用于根据由电子控制单元(UC)传送的对于发生器的控制信号(Sg)改变发生器(5)输出上产生的电流的频率。

5.  根据权利要求1-4中任意一项的用于产生无线电频率等离子体的装置，其特征在于，所述开关(7)适用于根据由所述电子控制单元(UC)产生的所述控制信号(V1)来改变施加到火花塞(4)的所述电源端子的电流的频率。

6.  根据权利要求1-5中任意一项的用于产生无线电频率等离子体的装置，其特征在于包含预定类型的多个点火组件(9)，各个点火组件的各个开关(7)连接到所述电压发生器(5)以及所述控制单元(UC)。

7.  根据权利要求6的用于产生无线电频率等离子体的装置，其特征在于，各个点火组件(9)接收对此点火组件(9)特有的控制信号(V1，V2，V3，V4)。

8.  根据权利要求6的用于产生无线电频率等离子体的装置，其特征在于，改变电流的频率和/或电压的所述装置适合于根据由所述测量装置(M)测量的所述值来改变施加到各个火花塞(4)的电源端子的电流的频率和/或电压中的每一个。

9.  一种控制根据权利要求1-8中任意一项的用于产生等离子体的装置的方法，其特征在于，将电源电流施加到火花塞(4)的电源端子，接着，测量表示电压发生器(5)输出电压随时间的趋势的值，将这些测量值与预先存储的理论值进行比较，并根据在这些测量值与预先存储的理论值之间观察到的差来改变施加到火花塞(4)的端子的电源电压。

10.  根据权利要求9的控制用于产生等离子体的装置的方法，其特征在于，为了测量表示电压发生器(5)输出电压的随时间的趋势的值，从装置的给定火花塞开始被供电的时刻取电压发生器的输出电压的第一测量(Vstart_all(x))，接着，在所述第一测量后，在中断到此火花塞的电源之前取电压发生器的输出电压的第二测量(Vend_all(x))。

产生无线电频率等离子体的装置
技术领域
本发明一般涉及无线电频率等离子体产生装置领域，该装置包含用于在内燃机的燃烧室中发起燃料燃烧的火花塞。
背景技术
本发明特别涉及一种用于产生无线电频率等离子体的装置，其包含：
-电压发生器；以及
-至少一个点火组件，所述点火组件包含：
-火花塞，适用于在一电压电平(voltage level)被施加到该火花塞时产生火花；以及
-开关，位于火花塞的电源端子和电压发生器的输出之间，开关适用于在接收到施加到所述开关的控制端子的控制信号时将电压发生器的输出电气地且有选择地连接到火花塞的所述电源端子；
该装置还包含电子控制单元，其电气连接到所述开关的所述控制端子，并适用于产生所述控制信号。
无线电频率等离子体产生装置的火花塞适用于产生火花或等离子体，以便使得可以发起燃烧。火花塞所产生火花的品质的随时间的控制因此是关键性的。
发明内容
在此背景下，本发明的目的在于提出一种用于产生无线电频率等离子体的装置，该装置使得可以控制由无线电频率火花塞产生的火花的品质。
为此目的，用于产生无线电频率等离子体的本发明的装置也符合前面介绍的前序部分给出的一般定义，其主要特征在于：电子控制单元包含测量表示电压发生器输出电压随时间的趋势的值的装置，该装置包含根据由所述测量装置测量的值改变施加到火花塞的所述电源端子的电流的频率和/或电压的装置。
这种新装置特别有利，因为其：
-一方面，使得测量与发生器输出电压的趋势相关联的参数成为可能，此趋势表示由发生器供电的火花塞的状况；以及
-另一方面，使得改变此火花塞的电源电流的频率和/或电压成为可能，此电压和此频率为决定所产生的火花的品质的参数。
本发明的装置因此使得根据表示例如失败火花(裂开、太小等)或火花塞堵塞或磨损状态的电压趋势测量来改变火花塞的电源电压成为可能。
实际上，如将在下面介绍的图2所示，磨损或堵塞的火花塞的电源电压倾向于比新火花塞的电源电压较为缓慢地下降。由于本发明的装置，因此可以设想根据观察到的火花塞状况、特别是其耗散电能以产生火花的能力来改变由发生器所产生的电压。例如，可以增大发生器必须向给定火花塞供给的标称电压设置点。
例如，可以使电子控制单元包含将测量值与预先存储在装置的存储器中的理论值进行比较的装置。
此实施例使得可以根据通过实验台上对典型火花塞的测量测量得到的预先存储的值来检查火花塞的状况。
例如，可以使电子控制单元电气连接到所述电压发生器，并使电压发生器适用于根据由电子控制单元对于发生器所传送的控制信号改变发生器的输出电压。
此实施例使得接收发生器输出电压测量的控制单元可以对这些测量进行处理，从而产生用于发生器的控制信号，使得发生器最终对其输出电压进行适应，由此改进火花塞所产生的火花的品质。
例如，可以使电子控制单元电气连接到所述电压发生器，并使电压发生器适用于根据由电子控制单元对于发生器所传送的控制信号改变发生器输出上产生的电流的频率。
此实施例使得接收发生器输出电压测量的电子控制单元可以对这些测量进行处理，以便产生用于发生器的控制信号，使得发生器最终对其输出频率进行适应。通过对电源频率进行适应，此实施例改进了由火花塞产生的火花的品质。
例如，可以使所述开关适用于根据由所述电子控制单元产生的所述控制信号来改变施加到火花塞的所述电源端子的电流的频率。
在此实施例中，用于开关的控制信号被用于改变用于火花塞的电源电流的频率。
例如，可以使用于产生无线电频率等离子体的装置包含预定类型的多个点火组件，各个点火组件的各个开关连接到所述电压发生器以及所述控制单元。
此实施例使得可以根据同样的原理来控制多个火花塞：当火花塞之一被供电时，测量发生器输出电压随时间的趋势，于是，根据这种测量，评估该火花塞的磨损状态，以便在必要的情况下调节其电源电压。
例如，可以使各个点火组件接收对此点火组件特有的控制信号。
这一特性使得可以单独控制各个点火组件的各个开关，并因此使得可以控制各个火花塞的电源延迟，并且，在必要的情况下，当开关适用于根据特定信号改变频率时，可以控制此电源的频率。
在与前面的实施例相关联的一优选实施例中，使得各个开关适用于根据其接收的特定控制信号限定对其所连接的火花塞供电的电流的频率。
优选为，各个开关适用于限定对其所连接的火花塞供电的电流的频率，使得对此火花塞供电的频率等于其接收的特定控制信号的频率。
例如，可以使得改变电流的频率和/或电压的所述装置适合于根据由所述测量装置测量的所述值来改变施加到各个火花塞的电源端子的电流的频率和/或电压中的每一个。
本发明还涉及控制本发明的等离子体产生装置的方法，主要特征在于，将电源电流施加到火花塞的电源端子，接着，测量表示电压发生器输出电压随时间的趋势的值，将这些测量值与预先存储的理论值进行比较，并根据在这些测量值与预先存储的理论值之间观察到的差来改变施加到火花塞端子的电源电压。
通过观察在表示电压发生器输出电压随时间的趋势的测量值与预先存储的理论值之间的差，可以确定火花塞的状况，特别是其能量传送速率。应当注意，理论值可以为参数，例如作为评估来自新火花塞或模型火花塞的能量传送速度的参数的能量传送速率。
确定火花塞的状况之后，相应地改变此火花塞的电源电压，以便改进此火花塞的运行。在这种情况下，发生器的标称电压设置点可随着火花塞变得更为磨损/阻塞而增大，换句话说，随着此火花塞的能量传送速率降低而增大。
换句话说，取决于观察到的火花塞的状态，可以决定向此火花塞施加与在第一与第二测量中施加的电源电压不同的电源电压。
附图说明
参照附图，阅读下面以说明性而不是限制性方式给出的介绍，将会更加明了本发明的其他特征和优点，在附图中：
图1示出了本发明的等离子体产生装置；
图2示出了对于新火花塞和旧火花塞作为时间的函数的电压发生器的输出电压的两个趋势曲线。
具体实施方式
如前面提到的，本发明涉及一种产生无线电频率等离子体的装置A，其包含：
-电压发生器5；以及
-多个点火组件9，其基本上彼此相同。
电压发生器5被电池2供以DC电流，并产生可在发生器的输出上获得的可变电压的电流。
点火组件9包含无线电频率火花塞4和有选择地将无线电频率火花塞4连接到电压发生器5的输出以使此火花塞4被有选择地供电的开关7。
开关7包含用于开关的控制端子，其适用于接收对于开关V1(或V2、V3、V4，取决于所涉及的点火组件)的控制信号，并根据此信号，将发生器5电气连接到或不连接到火花塞4的端子。当火花塞4从发生器5接收充足的电源电压时，其产生构成等离子体的火花，贯穿火花产生时间段的始终，发生器5的输出上的电压随着时间下降。
本发明的装置A还包含电子控制单元UC，其连接到发动机控制单元ECU CM，电子控制单元UC与发动机控制单元ECU CM通信，以便根据具有本发明的点火装置的发动机的要求来管理点火装置A。
电子控制单元UC也连接到电压发生器5，以便发送对于发生器的控制信号Sg。
用于发生器的这些控制信号Sg由根据控制信号Sg改变发生器输出电压的发生器解释。
在这种情况下，使得电压发生器Sg的控制信号取决于至少一个测量值(其为表示发生器输出电压随时间的趋势的值)与预先存储在装置存储器中的至少一个设置点值的比较。在真实测量值与理论值之间的这种比较使得可以确定火花塞的磨损状态。
因此，发生器输出电压根据必须被发生器供电或由发生器供电的火花塞4的测量到的磨损状态而变化。
电子控制单元UC也通过取发生器5输出上的电压测量的测量电路M连接到电压发生器5的输出。
电子控制单元还包含存储器，存储器存储表示火花塞在其不同寿命阶段的能量传送速率的理论值。
在本发明一特定实施例中，电子控制单元UC还包含频率发生器，其在这种情况下为固定频率发生器，产生施加到该频率发生器8连接到的开关7的端子上的不同的控制信号V1(V2，V3，V4)。此频率被选择为固定为对应于火花塞的谐振频率，从而产生大量等离子体，在这种情况下，仅仅电源电压是可变的。
应当注意，能量传送速率是表示连接到传送由发生器所产生能量的火花塞的发生器5的输出电压随时间的趋势的值的一个实例。
通过向将火花塞端子连接到发生器5的输出7的开关7传送开关控制信号V1，电子控制单元7因此控制火花的产生。
在接收到此信号V1时，开关将火花塞4的电源端子连接到发生器5的输出，发生器5产生其值由发生器控制信号Sg固定的输出电压。
于是，火花塞4产生火花，并以取决于火花塞4的状态的特定速度释放能量。
应当注意，无线电频率火花塞4的运行依赖于：
-火花塞4的谐振频率，其根据此火花塞的磨损状态而改变，
-通过校准设置的点火开始设置点电压，也就是说，由发生器5传送的输出电压；
-通过校准设置的火花持续时间。
由图2可见，存在两条发生器输出电压下降曲线，一条对应于“旧BME”——也就是说，磨损或阻塞的火花塞——的运行，另一条对应于“新BME”——也就是说，新的火花塞——的运行。
可见，相比于旧火花塞，电压下降速度对于新火花塞较大。
电子控制单元UC从测量表示发生器5输出上的电压趋势的值的装置接收电压测量M。
取至少两个测量，以便确定发生器输出上的电压下降速度，特别是被供电的火花塞的能量传送速率。
具体而言，电子控制单元UC获取控制级7导通开始时——也就是说，当信号V1被发送到开关7的时刻——在升压装置5的输出上的电压。表示发生器输出电压的值Vstart_all(x)的这种获取在火花塞开始由发生器供电时进行。Vstart_all(x)被存储在控制单元的存储器中。
当开关或控制级7停止将火花塞4连接到发生器5的输出时，在等于火花塞持续时间的时间之后，计算单元6从升压装置5获取输出电压。
表示到火花塞的电源停止前一点时的发生器输出电压的值Vend_all(x)被获取并被存储在电子控制单元UC的存储器中。
应当注意，这些开始和结束时刻可以容易地计算，因为它们由经由信号V1控制开关7的控制单元自身决定。
给定存在几个点火组件9，x表示四汽缸发动机的汽缸No.1、2、3、4的多个火花塞的序号。
在对于序号“x”的各火花塞已经存储电压值Vstart_all(x)和Vend_all(x)后，于是，对于各个火花塞计算表示发生器输出电压随时间的趋势的值，也就是说，表示序号为x的各个火花塞的电源电压的值。
在这种情况下，此代表值为：
energy_transfer_rate(x)=Vstart_all(x)2-Vend_all(x)2Vstart_all(x)2,]]>
其为无量纲(adimensional)值。
将表示序号为“x”的火花塞的磨损状态的此值与理论能量传送速率之相比较，以便产生校正值，使得可以产生对于给定火花塞“x”在供电开始时设置发生器输出上的电压设置点的用于发生器的控制信号Sg。
在这种情况下，校正值可以通过表线性内插获得，其为“能量传送速率”的函数。这样的表建立了测量的“能量传送速率”和理论的“能量传送速率”之间的相关关系，其具有用于限定发生器标称输出电压设置点的对应的给定校正值。
例如，可以将经由数据表获得的校正因子加到对于新的基准部件的标称电压设置点，以便确定发生器输出上的新的标称电压设置点，这种新设置点考虑了火花塞的磨损。