СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1995 года по МПК F02P3/04 

Изобретение относится к электрооборудованию двигателей внутреннего сгорания, в частности к системе поджига топливно-воздушной смеси двигателя, преимущественно используемого на автомобилях.

Известно изобретение, в котором описана система зажигания для двигателей внутреннего сгорания, содержащая контакты прерывателя, параллельно которым подключен транзистор, конденсатор и диод, катушку зажигания, первичная обмотка которой включена последовательно с контактами прерывателя, формирователь блокирующих импульсов и формирователь коротких импульсов, включенные последовательно между коллектором и базой транзистора (Патент СССР N 1644580, кл. F 02 P 3/04, 1980).

Такая система зажигания обладает высокой надежностью, высоким КПД и обеспечивает высокую и стабильную скорость горения топливной смеси. Важным параметром системы зажигания является точность установки момента зажигания. От того, насколько точно установлено зажигание, зависит мощность и топливная экономичность двигателя. Кроме того различные режимы двигателя требуют для его нормальной работы некоторой корректировки в установке момента зажигания. Для этой цели в системе зажигания предусмотрены регуляторы опережения зажигания. В частности, центробежный регулятор корректирует момент зажигания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя. При увеличении частоты вращения центробежный регулятор сдвигает момент в сторону раннего зажигания. Момент зажигания также необходимо регулировать в зависимости от октанового числа используемого топлива. Таким образом и центробежный регулятор опережения зажигания, и корректор октанового числа необходимы для того, чтобы при всех оборотах двигателя достигалась максимально возможная мощность двигателя т.е. оптимальное согласование характеристики регулятора опережения зажигания с реальной скоростью горения топливной смеси.

Однако, вследствие технологического разброса характеристики центробежного регулятора, а также несоответствия свойств используемого топлива заданным стандартам достигнуть оптимального согласования характеристики центробежного регулятора с реальной скоростью горения топлива не удается. На практике согласование достигается только в достаточно узком диапазоне изменения оборотов двигателя. В остальном, несогласованном диапазоне оборотов мощность двигателя уменьшается, уменьшается и его экономичность. Поэтому известная система зажигания не позволяет эффективно использовать возможности двигателя при широком диапазоне изменения его оборотов.

Известна система зажигания для двигателей внутреннего сгорания, содержащая последовательно включенные между первой и второй шинами питания первичную обмотку катушки зажигания и контакты прерывателя, параллельно которым подключены эмиттер и коллектор транзистора (авт.св. N 929883, кл. F 02 P 3/04 прототип).

Но в случае вынужденного использования топлива с низким октановым числом происходит снижение мощности двигателя. В основном это связано с тем, что при повышенных оборотах двигателя его детонационная характеристика для низкооктанового топлива имеет восходящий участок. Поэтому при этих оборотах характеристика регулятора угла опережения зажигания оказывается несогласованной со скоростью горения топлива. Это приводит к снижению мощности двигателя и повышению расхода топлива.

Цель изобретения расширение функциональных возможностей системы зажигания для согласования характеристики регулятора угла опережения зажигания с реальными параметрами горения топливной смеси с низким октановым числом.

Эта цель достигается тем, что в системе зажигания для двигателей внутреннего сгорания, содержащей последовательно включенные между первой и второй шинами питания первичную обмотку катушки зажигания и контакты прерывателя, параллельно которым подключены эмиттер и коллектор транзистора, в соответствие с изобретением введены конденсатор, диод формирователь блокирующих импульсов, формирователь коротких импульсов, задатчик длительности коротких импульсов, ключ, преобразователь частоты в напряжение и пороговой элемент, при этом конденсатор и диод включены параллельно контактам прерывателя, коллектор транзистора соединен с входом формирователя блокирующих импульсов, выход которого соединен с первым входом формирователя коротких импульсов, второй вход которого через ключ соединен с задатчиком длительности коротких импульсов, выход формирователя коротких импульсов соединен с базой транзистора и с входом преобразователя частоты в напряжение, выход которого через пороговый элемент соединен с управляющим входом ключа.

На фиг.1 показана схема соединения элементов системы; на фиг.2 характеристика регулятора опережения зажигания.

Система зажигания содержит (фиг.1) контакты 1 прерывателя, включенные последовательно с первичной обмоткой катушки 2 зажигания. Параллельно контактам прерывателя включен транзистор 3, конденсатор 4 и диод 5. Коллектор транзистора 3 через формирователь блокирующих импульсов 6 и формирователь коротких импульсов 7 соединен с его базой.

Задатчик длительности коротких импульсов 8 связан с управляющим входом формирователя 7 коротких импульсов через ключ 9. Управляющий вход ключа 9 связан с выходом формирователя 7 коротких импульсов посредством соединенных последовательно преобразователя частоты в напряжение 10 и порогового элемента 11.

В исходном состоянии (обороты холостого хода двигателя) ключ 9 открыт и задатчик длительности коротких импульсов 8 воздействует на формирователь коротких импульсов 7. На выходе формирователя 7 длительность импульсов определяется положением задатчика 8. По мере увеличения оборотов двигателя увеличивается и частота импульсов с выхода формирователя 7. Увеличивается также напряжение на выходе преобразователя 10. При определенной величине оборотов двигателя (n1, фиг.2), соответствующей точке перегиба детонационной характеристики двигателя для низкооктанового топлива, напряжение на выходе преобразователя 10 будет достигать порога срабатывания пороговой схемы 11. Последний начинает переключаться, запирая ключ 9. Это приводит к тому, что длительность импульсов на выходе формирователя 7 начинает уменьшаться. Дальнейшее увеличение оборотов двигателя приводит к еще большему уменьшению длительности импульсов с выхода формирователя 7, и при величине оборотов двигателя (n2) эти импульсы будут иметь минимальную длительность. Далее длительность этих импульсов остается практически постоянной. При максимальной заданной длительности коротких импульсов на выходе формирователя 7 результирующая характеристика регулятора угла опережения зажигания будет соответствовать кривой "ж" (фиг.5). До оборотов двигателя (n1) характеристика регулятора имеет пологий участок. В диапазоне оборотов (n1 n2) характеристика регулятора имеет восходящий участок. Начиная с оборотов n2, характеристика регулятора мало отличается от характеристики центробежного регулятора и величина угла опережения зажигания, в этой части характеристики при воздействии на задатчик 8 изменяется незначительно. Плавно изменяя длительность импульсов на выходе формирователя 7, удается получить область характеристик угла опережения зажигания, заключенную между кривыми "д" и "ж". Воздействуя на задатчик 8, можно выбрать любую из желаемых характеристик из этой области при работающем двигателе с тем, чтобы получить согласование этой характеристики с реальной скоростью горения топливной смеси при использовании топлива с низким октановым числом.

Предложенное техническое решение расширяет функциональные возможности системы зажигания. Дает возможность эффективно использовать двигатель во всем диапазоне изменения его оборотов. Кроме того, предложенная система зажигания позволяет устранять детонационное горение топливной смеси в случаях вынужденного использования топлива с низким октановым числом.

Дополнительными преимуществами этой системы является экономия топлива, снижение токсичности выхлопных газов и увеличение ресурса работы двигателя.

Опытные образцы предложенной системы зажигания испытаны на автомобилях ВАЗ. Применение данного технического решения никаких изменений в классической системе не требует. Блок, содержащий элементы (3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11), закрепляется к "массе" автомобиля или рядом с катушкой зажигания, или в салоне автомобиля, и два его вывода подключаются к зажимам катушки зажигания.

Использование: в двигателях внутреннего сгорания с электромеханической системой зажигания, преимущественно используемых на автомобилях. Сущность: система зажигания содержит контакты прерывателя 1, катушку 2 зажигания, транзистор 3, конденсатор 4, диод 5, формирователь блокирующих импульсов 6, формирователь коротких импульсов 7, задатчик длительности коротких импульсов 8, преобразователь 10 частоты в напряжение, пороговый элемент 11. 2 ил.

СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащая последовательно включенные между первой и второй шинами питания первичную обмотку катушки зажигания и контакты прерывателя, параллельно которым подключены эмиттер и коллектор транзистора, отличающаяся тем, что, с целью расширения возможностей системы зажигания, введены конденсатор, диод, формирователь блокирующих импульсов, формирователь коротких импульсов, задатчик длительности коротких импульсов, ключ, преобразователь частоты в напряжение и пороговой элемент, при этом конденсатор и диод включены параллельно контактам прерывателя, коллектор транзистора соединен с входом формирователя блокирующих импульсов, выход которого соединен с первым входом формирователя коротких импульсов, второй вход которого через ключ соединен с задатчиком длительности коротких импульсов, выход формирователя коротких импульсов соединен с базой транзистора и входом преобразователя частоты в напряжение, выход которого через пороговый элемент соединен с управляющим входом ключа.