用于驱动电晕点火系统的接力‑模式方法技术方案

提供了一种用于将驱动频率保持为近似等于电晕点火器的共振频率的电压点火系统。该系统包括电流传感器，电气独立于控制器的至少两个级联的计时器，以及至少两个开关。在运行中，电流传感器测量电晕点火器输入处的电流。包括关于电流的零点经过信息的调节的电流信号最终启动一对计时器，该对计时器转而控制和驱动开关中的一个。在驱动开关前，调节的电流信号不被控制器处理。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的相互引用本申请要求2013年12月12日提交的申请号为61/915,088(律师案号710240-6793；IA-50129)的美国临时申请，2014年1月24日提交的申请号为61/931,131(律师案号710240-6830；IA-50134)的美国临时申请，2014年3月11日提交的申请号为61/950,991(律师案号712040-6901；IA-50147)的美国临时申请，2014年10月30日提交的申请号为62/072,530(律师案号710240-7346；IA-51029-1)的美国临时申请，2014年12月10日提交的申请号为62/090,096(律师案号710240-7356；IA-50359)的美国临时申请，2014年12月12日提交的申请号为14/568,219(律师案号710240-7404；IA-50129和IA-50129-1)的美国专利技术专利申请，2014年12月12日提交的申请号为14/568,266(律师案号710240-7409；IA-50147)的美国专利技术专利申请，2014年12月12日提交的申请号为14/568,330(律师案号710240-7410；IA-50359)的美国专利技术专利申请，以及2014年12月12日提交的申请号为14/568,438(律师案号710240-7411；IA-50134)的美国专利技术专利申请的权益。其全部内容通过参考并入本文。
本专利技术大体涉及电晕放电点火系统，更具体地涉及用于控制提供给电晕点火器系统的能量的方法。
技术介绍
电晕放电点火系统提供交流电压和电流，快速连续地反转高低电位电极，其促进电晕放电的形成且最小化电弧形成的几率。该系统包括电晕点火器，所述电晕点火器具有加载了高射频电压电位的中心电极，该电极在燃烧室内产生强射频电场。该电场使得燃烧室内燃料和空气混合物的一部分电离且开始介质击穿，促进了燃料和空气(fuel-air)混合物的燃烧，这称为点火事件。优选地，控制该电场、从而燃料和空气混合物保持介质属性且电晕放电发生，也称为低温等离子体。燃料和空气混合物电离
的部分形成火焰峰面，然后该火焰峰面变成自激的且燃烧燃料和空气混合物的剩余部分。优选地，控制电场、从而燃料和空气混合物不会失去全部介质属性，失去全部介质属性将产生热等离子体且在电极和接地缸壁、活塞、金属壳或者点火器的其他部分之间产生电弧。此外，优选的电晕放电点火系统运行使得：在电晕点火器的共振频率驱动电晕点火器，因为共振频率运行使得电晕点火器能够提供高输出和效率。然而，要精确地控制电晕点火器的驱动频率、使其等于或者接近于共振频率存在挑战；特别是当电晕点火器的设计不断发展和改进，引起共振频率的变化时。例如，一个近期开发的、旨在获得共振频率运行的方法要求多个周期，以获得锁定到正确的频率，该方法不能精确地跟踪快速的频率变化。另一个方法仅允许在有限频率范围内运行。第三个方法使用可编程数字或者混合信号控制器，以适当的时序和精度来控制系统的开关，然而这种类型的控制器要求复杂的规格，这导致较高的经费以及较高的成本。
技术实现思路
本专利技术的一个方面提供一种电晕点火系统，所述电晕点火系统能够在电晕点火器的共振频率或者其附近运行，且能够快速适应共振频率中的变化，而无需昂贵的控制器。该系统包括电晕点火器，其接收射频电流且提供射频电场。电流传感器获得包含与所述电晕点火器接收的所述电流相关的信息的未滤波的电流信号。信号滤波器和信号调节器的至少一个从所述电流传感器接收所述未滤波的电流信号，且提供调节的电流信号，其中所述调节的电流信号包括下降沿，所述下降沿发生在第一时间延迟的终点，第一时间延迟的终点跟随所述未滤波的电流信号的第一零点经过。第一计时器接收所述调节的电流信号，且响应于所述调节的电流信号的所述下降沿、发起第二时间延迟。第一计时器也提供第一计时信号，其中，所述第一计时信号包括在所述第二时间延迟的终点的下降沿，所述第二时间延迟在跟随所述第一零点经过的、所述未滤波的电流信号的第二零点经过之前终止。第二计时器接收来自所述第一计时器的所述第一计时信号，且提供第一输出信号。第三时间延迟始自位于所述第一计时信号的下降沿的所述第二时间延迟的终点，所述第一输出信号包括位于所述第三时间延迟的起点的上升沿。第一开关接收所述第一输出信号，且在所述第三时间延迟的终点被启动，其中，所述第三时间延迟在所述未滤波的电流信号的所述第二零点经过或者其之后终
止。所述启动的第一开关使得所述电流从能量源流至所述电晕点火器。本专利技术的另一个方面提供一种用于控制电晕放电系统的方法。该方法包括提供射频能量给电晕点火器；获得未滤波的电流信号，所述未滤波的电流信号包含与所述电晕点火器接收的电流相关的信息。该方法还包括提供调节的电流信号，所述调节的电流信号包括下降沿，所述下降沿发生在跟随所述未滤波的电流信号的第一零点经过的第一时间延迟的终点；响应于所述调节的电流信号的所述下降沿、发起第二时间延迟，且提供第一计时信号，其中，所述第一计时信号包括在所述第二时间延迟的终点的下降沿，所述第二时间延迟在跟随所述第一零点经过的、所述未滤波的电流信号的第二零点经过之前终止；提供第一输出信号，所述第一输出信号包括位于第三时间延迟的起点的上升沿，其中，所述第三时间延迟始自位于所述第一计时信号的下降沿的、所述第二时间延迟的终点。然后该方法包括通过所述第一输出信号，在所述第三时间延迟的终点启动第一开关，其中，所述第三时间延迟在所述未滤波的电流信号的所述第二零点经过或者其之后终止，所述启动的第一开关使得所述电流从能量源流至所述电晕点火器。该系统和方法提供基于探测电流的单个零点经过的、对开关的时序控制，因此能够快速的锁定至正确的频率，且能够快速地对共振频率的变化作出响应。用于启动开关的计时器能够在较宽的间隔范围上被编程，这使得能够兼容较宽范围的驱动频率。此外，由计时器生成的用于启动开关的计时信号的生成独立于控制器的其他功能，例如，与车辆的通讯、电源的管理等。这种分离使得控制器的计算荷载大幅降低，因此允许使用更少的和/或更便宜的控制器。因此，本专利技术提供用于将驱动频率保持在或者接近于电晕点火器的共振频率的、更成本有效的系统和方法，同时仍允许高分辨率控制。附图说明参考下文的详细描述结合附图，本专利技术的其他优点将易于理解：图1是根据本专利技术的第一示例性实施例的电晕放电点火系统的框图；图2根据一个示例性实施例，包括示出在图1的系统的电晕点火器的输入处的电流的未滤波的电流信号S1的曲线，，类似于电晕点火器中的电流的、滤波的电流信号S2，以及表明电晕点火器中的电流的相位的、调节的电流信号S3的曲线图；图3根据一个示例性实施例，包括曲线图，其示出图2的调节的电流信号S3如何用于控制提供给电晕点火器的能量；以及图4根据本专利技术的第二示例性实施例的电晕放电点火系统的框图。具体实施方式本专利技术的一个方面提供一种成本有效的电晕点火系统20，用于将驱动频率精确地保持为近似等于系统20的电晕点火器22的共振频率。除了电晕点火器22，系统20还包括电流传感器24，至少两个级联的计时器26、28、30、32，该计时器电气独立于控制器34，以及至少两个开关3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电晕点火系统，其特征在于，包括：电晕点火器，所述电晕点火器接收射频电流且提供射频电场；电流传感器，所述电流传感器获得包含与所述电晕点火器接收的电流相关的信息的未滤波的电流信号；信号滤波器和信号调节器中的至少一个，信号滤波器和信号调节器中的至少一个从所述电流传感器接收所述未滤波的电流信号并且提供调节的电流信号，其中所述调节的电流信号包括下降沿，所述下降沿发生在跟随所述未滤波的电流信号的第一零点经过的第一时间延迟的终点；第一计时器，所述第一计时器接收所述调节的电流信号，且响应于所述调节的电流信号的所述下降沿、发起第二时间延迟，且提供第一计时信号，其中，所述第一计时信号包括在所述第二时间延迟的终点的下降沿，所述第二时间延迟在跟随所述第一零点经过的所述未滤波的电流信号的第二零点经过之前终止；第二计时器，所述第二计时器接收来自所述第一计时器的所述第一计时信号，且提供第一输出信号，其中，第三时间延迟始自位于所述第一计时信号的下降沿的所述第二时间延迟的终点，所述第一输出信号包括位于所述第三时间延迟的起点的上升沿；以及第一开关，所述第一开关接收所述第一输出信号，且在所述第三时间延迟的终点被启动，其中，所述第三时间延迟在所述未滤波的电流信号的所述第二零点经过或者其之后终止，所述启动的第一开关使得所述电流从能量源流至所述电晕点火器。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.12 US 61/915,088;2014.01.24 US 61/931,131;1.一种电晕点火系统，其特征在于，包括：电晕点火器，所述电晕点火器接收射频电流且提供射频电场；电流传感器，所述电流传感器获得包含与所述电晕点火器接收的电流相关的信息的未滤波的电流信号；信号滤波器和信号调节器中的至少一个，信号滤波器和信号调节器中的至少一个从所述电流传感器接收所述未滤波的电流信号并且提供调节的电流信号，其中所述调节的电流信号包括下降沿，所述下降沿发生在跟随所述未滤波的电流信号的第一零点经过的第一时间延迟的终点；第一计时器，所述第一计时器接收所述调节的电流信号，且响应于所述调节的电流信号的所述下降沿、发起第二时间延迟，且提供第一计时信号，其中，所述第一计时信号包括在所述第二时间延迟的终点的下降沿，所述第二时间延迟在跟随所述第一零点经过的所述未滤波的电流信号的第二零点经过之前终止；第二计时器，所述第二计时器接收来自所述第一计时器的所述第一计时信号，且提供第一输出信号，其中，第三时间延迟始自位于所述第一计时信号的下降沿的所述第二时间延迟的终点，所述第一输出信号包括位于所述第三时间延迟的起点的上升沿；以及第一开关，所述第一开关接收所述第一输出信号，且在所述第三时间延迟的终点被启动，其中，所述第三时间延迟在所述未滤波的电流信号的所述第二零点经过或者其之后终止，所述启动的第一开关使得所述电流从能量源流至所述电晕点火器。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二计时器发起第四时间延迟，所述第四时间延迟始自所述第一输出信号的上升沿并且终于所述第一输出信号的下降沿，所述第四时间延迟的终点发生在所述未滤波的电流信号的第三零点经过之前，所述第一开关在第五时间延迟的终点被断开，所述第五时间延迟始自所述第一输出信号的下降沿并且在所述第三零点经过或者其之前终止。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，包括控制器，所述控制器设置所述第二时间延迟和所述第四时间延迟，从而所述第一开关在所述电晕点火器接收的电流的一个所述零点经过处或者附近被启动或者断开。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述控制器接收电压，如果所述未滤波的电流信号的零点经过与所述未滤波的电流信号的零点经过不同步，那么所述控制器调节所述第二时间延迟和所述第四时间延迟的至少一个。5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述控制器发起使能信号给计时器中的一个，用于在所述电流传感器获得关于所述电流的信息之前，启动所述第一开关且使得所述电流从所述能量源流至所述电晕点火器。6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述计时器电气独立于所述控制器。7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述调节的电流信号从所述电流传感器被传输给所述第一开关，在被传输给所述第一开关之前，不被传输给所述控制器。8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述调节的电流信号包括上升沿，所述上升沿发生在跟随所述未滤波的电流信号的第四零点经过的第六时间延迟的终点，其中所述第六时间延迟等于所述第一时间延迟；第三计时器，所述第三计时器接收所述调节的电流信号，且响应于所述调节的电流信号的上升沿、发起第七时间延迟，并且提供第二计时信号，其中，所述第七时间延迟等于所述第二时间延迟，所述第二计时信号包括在所述第七时间延迟的终点的上升沿，所述第七时间延迟在跟随所述第四零点经过的所述未滤波的电流信号的第五零点经过之前终止；第四计时器，所述第四计时器接收来自所述第三计时器的所述第一计时信号，且提供第二输出信号，其中，第八时间延迟始自位于所述第一计时信号的上升沿的、所述第七时
\t间延迟的终点，所述第八时间延迟等于所述第三时间延迟，所述第二输出信号包括位于所述第八时间延迟的起点的下降沿；以及第二开关，所述第二开关接收所述第二输出信号，且在所述第八时间延迟的终点被启动，其中，所述第八时间延迟在所述未滤波的电流信号的所述第五零点经过或者其之后终止，所述启动的第二开关使得所述电流从能量源流至所述电晕点火器。9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第四计时器发起第九时间延迟，所述第九时间延迟始自所述第二输出信号的下降沿并且终于所述第二输出信号的上升沿，所述第九时间延迟等于所述第四时间延迟，所述第九时间延迟的终点发生在所述未滤波的电流信号的第六零点经过之前，所述第二开关在第十时间延迟的终点被断开，所述第十时间延迟始自所述第二输出信号的上升沿并且在所述第六零点经过或者其之前终止，所述第十时间延迟等于所述第五时间延迟。10....

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·安东尼·布伦斯，
申请(专利权)人：费德罗莫格尔点火公司，
类型：发明
国别省市：美国;US