СПОСОБ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ ТОПЛИВНОЙ СМЕСИ В ДВИГАТЕЛЕ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И КОММУТАТОР СИСТЕМЫ ЗАЖИГАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1996 года по МПК F02P3/08 

Изобретение относится к электрооборудованию двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано на автомобилях.

Известны способ воспламенения топливной смеси в двигателе внутреннего сгорания и система зажигания [1] содержащая накопительный конденсатор, подключенный к повышающему преобразователю напряжения, и тиристорный ключ, управляющий электрод которого связан с контактом прерывателя, при искрообразовании конденсатор разряжается на первичную обмотку катушки зажигания.

Недостатком способа является то, что на свечу зажигания подаются короткие однополярные импульсы, не позволяющие эффективно воспламенять топливовоздушную смесь.

Известны также способ воспламенения смеси и коммутатор для реализации способа [2] содержащий повышающий преобразователь напряжения с выпрямителем, накопительный конденсатор, подключенный к выпрямителю, электронный ключ, включенный между конденсатором и первичной обмоткой катушки зажигания, и схему управления ключом, связанную с датчиком момента зажигания, при включении электронного ключа в контуре, образованном накопительным конденсатором и первичной обмоткой катушки зажигания, возникают затухающие электрические колебания и на электроды свечи зажигания подается переменное напряжение. Данный способ и устройство приняты за прототип.

К недостаткам такого способа относятся его низкие экономичность и эффективность, а к недостаткам устройства низкая экономичность и ограниченные функциональные возможности, что связано с тем, что схема управления не позволяет задавать время колебательного разряда конденсатора на первичную обмотку катушки зажигания. Кроме того, начиная с второго периода колебаний, импульс, отпирающий тиристор электронного ключа, формируется за счет остаточной энергии накопительного конденсатора, что затрудняет настройку схемы.

Согласно заявленному способу в свече зажигания получают искровой разряд требуемой длительности, надежно воспламеняющий топливовоздушную смесь. Примененная в заявленном устройстве схема управления легко настраивается и позволяет надежно открывать и закрывать электронный ключ. Коммутатор может быть использован как с контактным, так и с бесконтактным датчиком момента зажигания.

Указанный результат в способе достигается тем, что при колебательном разряде накопительного конденсатора, подключенного через ключ к первичной обмотке катушки зажигания, поддерживают ключ в замкнутом состоянии в течение времени, равного по меньшей мере двум периодам колебаний, после чего его размыкают за счет шунтирования входной цепи.

Указанный результат в устройстве достигается тем, что в коммутаторе системы зажигания двигателя внутреннего сгорания, содержащем повышающий преобразователь напряжения с выпрямителем, накопительный конденсатор, подключенный к выпрямителю, электронный ключ с двусторонней проводимостью, включенный между образующими колебательный контур накопительным конденсатором и первичной обмоткой катушки зажигания, и включенную между входом электронного ключа и датчиком момента зажигания схему управления, содержащую по меньшей мере две последовательные RC-цепи и выполненную с возможностью формирования сигнала поддержания ключа в открытом состоянии в течение времени, равного по меньшей мере двум периодам колебаний тока в контуре, образованном накопительным конденсатором и первичной обмоткой катушки зажигания, схема управления снабжена транзисторным ключом, шунтирующим входную цепь электронного ключа, первая RC-цепь включена между одним из полюсов источника питания коммутатора и входом электронного ключа, а вторая между средней точкой первой цепи и другим полюсом источника питания, причем к средней точке первой RC-цепи подключен датчик момента зажигания, а к средней точке второй RC-цепи управляющий вход транзисторного ключа.

Между конденсатором второй RC-цепи и датчиком момента зажигания может быть включена разрядная цепь, состоящая из последовательно соединенных резистора и диода. Коммутатор может быть снабжен дополнительным транзисторным ключом, подключенным параллельно второй RC-цепи, что позволяет использовать в качестве датчика момента зажигания микропереключатель с элементом Холла.

На фиг.1 представлен график изменения напряжения на электродах свечи зажигания поясняющий сущность способа; на фиг.2 изображена электрическая схема коммутатора, реализующего способ в системе зажигания.

Коммутатор 1 содержит повышающий преобразователь 2 напряжения, входы которого подключены к аккумуляторной батарее 3, накопительный конденсатор 4, подключенный к выходам преобразователя 2 через выпрямитель 5, электронный тиристорный ключ 6, состоящий из тиристора 7 и обратного диода 8, схему 9 управления, включенную между входом ключа 6 и датчиком 10 момента зажигания, выполненным в виде контактного прерывателя. Коммутатор также снабжен дополнительным транзисторным ключом 11, вход управления которого в случае использования коммутатора в бесконтактной системе зажигания соединен с микропереключателем 12 Холла. Накопительный конденсатор 4 через ключ 6 соединен с первичной обмоткой 13 катушки 14 зажигания и образует с ней колебательный контур. Вторичная обмотка 15 катушки зажигания через распределитель 16 связана со свечами 17 зажигания. Схема 9 управления тиристорным ключом содержит две последовательные RC-цепи 18 и 19, первая из которых состоит из конденсатора 20 и резистора 21, а вторая из конденсатора 22 и резистора 23. Параллельно конденсатору 20 подключен разрядный резистор 24, а между конденсатором 22 и прерывателем 10 включена разрядная цепь 25, состоящая из резистора 26 и диода 27. Коммутатор также содержит транзисторный ключ 28, шунтирующий входную цепь тиристорного ключа 6. Ключ 28 состоит из транзистора 29 и резистора 30.

Коммутатор, реализующий заявленный способ, работает следующим образом.

Конденсатор 4 заряжается от преобразователя 2 до напряжения, значительно превышающего ЭДС аккумуляторной батареи 3. При размыкании контакта прерывателя 10 через RC-цепь 18 и управляющий электрод тиристора 7 проходит импульс тока. Тиристор 7 открывается и начинается колебательный разряд конденсатора 4 на первичную обмотку 13 катушки зажигания. В течение первого полупериода ток протекает через тиристор 7, а в течение второго через диод 8. В течение второго полупериода тиристор 7 запирается, а конденсатор 20 разряжается через резистор 24. В течение первого периода колебаний напряжения на электродах свечи (фиг. 1) происходит подготовка смеси и ее воспламенение, а в течение последующих ее сжигание. На фиг.1 изображен график изменения напряжения на электродах свечи при трех периодах колебаний. В двух последних периодах импульсы напряжения имеют форму, близкую к прямоугольной. Процесс повторяется до тех пор, пока конденсатор 22 не зарядится до напряжения, при котором открывается ключ 28, что предотвращает очередное отпирание тиристора 7. После замыкания контакта прерывателя 10 остаточное напряжение конденсатора 20 прикладывается к управляющему переходу тиристора 7 и надежно запирает его. Конденсатор 22 при этом начинает разряжаться через резистор 26 и диод 27, однако ключ 28 некоторое время после замыкания контакта остается открытым, что предотвращает случайное отпирание тиристора 7 за счет дребезга контактов прерывателя.

В случае применения коммутатора в системе зажигания с датчиком Холла последний управляет работой ключа 11. Процессы, происходящие при этом в схеме, аналогичны описанным выше.

Предлагаемый коммутатор позволяет подавать на электроды свечей зажигания напряжения, полярность которого меняется в течение одного такта работы двигателя. Подбором элементом схемы 9 управления обеспечивается оптимальная продолжительность разряда в свече.

Применение описанного способа дает возможность повысить топливную экономичность двигателя, его мощность и приемистость, уменьшить содержание окиси углерода в выхлопных газах и увеличить ресурс свечей зажигания.

Использование: в электрооборудовании двигателей внутреннего сгорания на автомобилях. Сущность изобретения: на электроды свечи зажигания подают переменное напряжение, полученное за счет колебательного разряда накопительного конденсатора на первичную обмотку катушки зажигания. Коммутатор, позволяющий реализовать способ, содержит повышающий преобразователь 2 напряжения, входы которого подключены к аккумуляторной батарее 3, накопительный конденсатор 4, подключенный к выходам преобразователя 2 через выпрямитель 5, тиристорный ключ 6, состоящий из тиристора 7 и обратного диода 8, схему 9 управления, включенную между входом ключа 6 и датчиком 10 момента зажигания, выполненным в виде контактного прерывателя. Коммутатор также снабжен дополнительным транзисторным ключом 11, вход управления которого в случае использования коммутатора в бесконтактной системе зажигания соединен с микропереключателем 12 Холла. Накопительный конденсатор 4 через ключ 6 соединен с первичной обмоткой 13 катушки 14 зажигания и образует с ней колебательный контур. Схема 9 управления тиристорным ключом содержит две последовательные RC-цепи 18 и 19, первая из которых состоит из конденсатора 20 и резистора 21, а вторая - из конденсатора 22 и резистора 23. Параллельно конденсатору 20 подключен разрядный резистор 24, а между конденсатором 22 и прерывателем 10 включена разрядная цепь 25, состоящая из резистора 26 и диода 27. Коммутатор также содержит транзисторный ключ 28, шунтирующий входную цепь тирсторного ключа 6. Коммутатор дает возможность получать в свече зажигания искровой разряд требуемой длительности, надежно воспламеняющий топливно-воздушную смесь. Примененная схема управления ключом легко настраивается и позволяет надежно открывать и закрывать тиристорный ключ. 2 с. и 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ воспламенения топливной смеси в двигателе внутреннего сгорания, заключающийся в формировании разряда в искровом промежутке свечи зажигания, на электроды которой с вторичной обмотки катушки зажигания подают высокое переменное напряжение, полученное за счет затухающего колебательного разряда накопительного конденсатора, подключенного через ключ к первичной обмотке катушки, при этом предотвращают прохождение постоянной составляющей напряжения из цепи первичной обмотки катушки во вторичную обмотку, отличающийся тем, что поддерживают ключ в замкнутом состоянии в течение времени, равного по меньшей мере двум периодам колебаний, после чего его размыкают за счет шунтирования входной цепи. 2. Коммутатор системы зажигания двигателя внутреннего сгорания, содержащий повышающий преобразователь напряжения с выпрямителем, накопительный конденсатор, подключенный к выпрямителю, тиристорный ключ с двусторонней проводимостью, включенный между образующими колебательный контур накопительным конденсатором и первичной обмоткой катушки зажигания, и схему управления, включенную между входом тиристорного ключа и датчиком момента зажигания, причем схема управления снабжена по меньшей мере двумя последовательными RC-цепями и выполнена с возможностью формирования сигнала поддержания ключа в открытом состоянии в течение времени , равного по меньшей мере двум периодам колебаний тока в контуре, образованном накопительным конденсатором и первичной обмоткой катушки зажигания, отличающийся тем, что схема управления снабжена транзисторным ключом, шунтирующим входную цепь тиристорного ключа, первая RC-цепь включена между одним из полюсов источника питания коммутатора и входом тиристорного ключа, а вторая - между средней точкой первой цепи и другим полюсом источника питания, причем к средней точке первой RC-цепи подключен датчик момента зажигания, а к средней точке второй RC-цепи - управляющий вход транзисторного ключа. 3. Коммутатор по п.2, отличающийся тем, что между конденсатором второй RC-цепи и датчиком момента зажигания включена разрядная цепь, состоящая из последовательно соединенных резистора и диода. 4. Коммутатор по пп. 2 и 3, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным транзисторным ключем, подключенным параллельно второй RC-цепи, причем вход управления дополнительного ключа связан с датчиком момента зажигания, выполнены в виде микропереключателя с элементом Холла.