Plasma-Assisted Ignition and Combustion for I.C. Engines

Abstract

Bensiinipolttomoottoreissa plasma-avusteisten sytytysjärjestelmien käyttö tarjoaa monia etuja verrattuna perinteisiin induktiivisiin tai kapasitiivisiin akkusytytysjärjestelmiin. Tässä opinnäytetyössä tarkastellaan perinteisten induktiivisten ja kapasitiivisten akkusytytysjärjestelmien teoreettista taustaa, sytytyskipinän muodostumisen periaatteita, plasman ominaisuuksia, plasmasytytysjärjestelmien kehitystä ja niiden ominaisuuksia. Työ perustuu laajaan kirjallisuusaineistoon.

Lisäksi yhtä patentoitua plasmasytytysvirtapiiriä jäljiteltiin, testattiin ja analysoitiin kirjallisuudesta löydettyjen tunnistettavien ominaisuuksien perusteella. Virtapiiri suunniteltiin tuottamaan tehostettua purkausta, jossa kapasitiivisille purkaussytytysjärjestelmille tyypillistä kipinäpurkausta täydennetään suurvirta-pienjännitteisellä purkauskomponentilla.

Tarkastellun virtapiirin tuottaman sytytyskipinän havaittiin tämän opinnäytetyön yhteydessä tehtyjen kokeiden perusteella muistuttavan voimakkaasti plasmasuihkusytytysjärjestelmän tuottamaa purkausta.

For gasoline internal combustion engines, the use of plasma-assisted ignition and combustion systems offer many advantages when compared to conventional inductive-discharge or capacitive-discharge ignition systems. In this thesis, the theoretical background pertaining to conventional inductive-discharge and capacitive-discharge ignition systems, the principles of ignition spark formation, the properties of plasma, the development of plasma ignition systems and their properties have been reviewed extensively by consulting the relevant published literature.

Additionally, a patented circuit designed to produce an enhanced discharge, where a spark discharge typical of capacitive discharge ignition systems is augmented with a high-current, low-voltage discharge component, was replicated, tested, and analysed based on identifiable characteristics found in the literature. Based on the results of the tests and analysis conducted, the discharge produced by the replicated circuit was found to strongly resemble that produced by a plasma jet ignition system.