一种新型的汽车发动机微波点火器.pdf

第22卷第9期
电子设计工程
2014年5月
Electronic Design Engineering
May.2014
一种新型的院车发机般波互火器
彭志伟
(电子科技大学物理电子学院,四川成都610054)
摘要:文中设计了一种新型的同轴谐振腔微波点火器,谐振频率为2.45GHz。应用于汽车发动杌点火,替代传统的
火花塞。该设计基于四分之一波长同轴谐振腔理论,谐振腔为一端短路另一端开路的同轴线构成,内导体由两段不同
直径的铜圆柱构成。通过三维电磁仿真软件HSS得到:在输入功率为500W时,内导体的顶部电场强度可达到2.4x
107vm左右,满足汽车发动机高压下形成等离子体的门限条件一2.25×107vm,达到点火效果。
关键词:徽波点火器;四分之一波长;同轴缄谐振腔;发动机
中图分类号:TN99
文献标识码:A
文章编号:1674-6236(2014)09-0165-02
A new ignition automobile engine microwave
PENG Zhi-wei
(School of Physical Eletronics, UESTC, Chengdu 610054, China)
Abstract: This paper presents a novel microwave ignition coaxial resonator, the resonant frequency of 2.45GHZ. Used in
automotive engine ignition, instead of the traditional spark plugs. The design is based on a quarter-wavelength coaxial
resonator theory resonator one end and open one end of the coaxial circuit constituted by the two inner conductors of different
diameter copper cylinder composition. Three-dimensional electromagnetic simulation software HFSS get: When the input
ower is 50, he electric fiel strength at the top of te inner conductor can reach 2.4 xi0/m or so, to meet the automotive
engine under high pressure to form a plasma threshold conditions-225 x10/m, reach ignition results
Key words: microwave ignition quarter wavelength: coaxial resonator the engine
随着全球温室效应的日益增加,节能减排的呼声越来
越高,提升内燃机的燃油利用效率是节能减排的重要途径之1结构设计
。稀薄燃烧可以降低油耗,减少有毒有害气体的排放,但点1.1耦合结构设计
火困难。20l1年美国西弗吉尼亚大学对四分之一波长(QW
谐振腔与外电路常用的耦合方式有:探针耦合、环耦合
CCR)同轴线谐振腔微波点火器与传统的多点点火作了对比孔耦合。文中采用倒L型环耦合方式(如图1所标),这种耦
测试,结果发现 2WCCR微波点火器,在对乙烯和乙烷的稀合结构不但保证了谐振腔的性能,而且简单便于加工。
薄混合物的燃烧有显著的提高,认为 QWCCR可以作为一种
稀薄燃烧点火器冏。微波点火相对于传统的火花塞点火方式
而言,它具有点火能量高、燃油利用效率高、有毒气体排放低
等优点?。
种简单的微波点火器是四分之一波长同轴线谐振腔
到L型合环
微波点火器,其理论基础为四分之一波长同轴谐振腔理论
微波能量从外界耦合到谐振腔内部,在谐振腔的内导体顶部
形成足够强的电场,产生等离子体火焰达到点火效果。汽车
发动机的工作气压一般在1x10°Pa以下,对应的最高击穿电
图1仿真模型图
场为2.25x107V/m?。
ig. 1 Simulation model diagram
1.2腔体结构设计
文中提出了一种新型的同轴线谐振腔微波点火器,其工
谐振腔的几何尺寸,很大程度上就决定了其Q值的大
作频率为2.45GHz,结构简单。内导体的阶梯结构,使得顶端
Q值则反应了谐振腔的贮能情况,原则上我们应该使谐
处的电场达到设计要求。倒L型耦合器,保证了能量的利用振腔的Q值越大越好。在不考虑开口处辐射损耗的情况下
效率、谐振腔的性能,并且易于加工批量生产。
外导体内径与内导体外径的比值约为3.6时,谐振腔的Q值
收稿日期:2013-09-02稿件编号:201309011
最大。但是当谐振腔的尺寸过大时,同样带来了较大的腔体
作者简介:彭志伟(1987一),男,湖南衡阳人,硕士研究生。研究方向:微波技术。
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