СПОСОБ МНОГОИСКРОВОГО ЗАЖИГАНИЯ ГОРЮЧЕЙ СМЕСИ В ДВИГАТЕЛЯХ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И УСТРОЙСТВО ЗАЖИГАНИЯ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1997 года по МПК F02P3/04 F02P5/00 

Изобретение относится к автомобилестроению, а, именно к системам зажигания в автомобилях с бензиновым двигателем.

Известен способ зажигания для двигателей внутреннего сгорания, заключающийся в накоплении энергии от источника питания в накопителе (источнике импульсов высокого напряжения) и импульсной передачи энергии в виде высоковольтного импульса напряжения на искровой промежуток свечи зажигания (см. Стаханов В. Транзисторные системы зажигания. Радио. 1991, N 9, с.26 - 29). В данном способе зажигания искровой раздел состоит из двух фаз - относительно короткой (емкостной) фазы пробоя искрового промежутка, когда максимален КПД и мощность передачи энергии от источника высокого напряжения в искровой промежуток, и создается максимальный градиент температуры смеси, и длительной, так называемой индуктивной фазы, когда в искровом промежутке развивается электрический разряд (дуговой или тлеющий). Во второй (индуктивной) фазе, в течение большого интервала времени в искровом промежутке протекает ток разряда, у которого низка скорость передачи энергии в разряд, а КПД передачи от катушки к искровому промежутку на практике меньше 20%
К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе низкий КПД передачи энергии от источника к искровому промежутку и смеси, низка скорость передачи энергии от источника к смеси, то отрицательно сказывается на экономичности работы двигателя внутреннего сгорания, низка вероятность быстрого воспламенения смеси при значительной величине неоднородности смеси.

Известно устройство зажигания для двигателей внутреннего сгорания, содержащее источник питания, между шинами которого установлены последовательно соединенные первичная обмотка катушки зажигания и коммутатор (см. Стаханов В. Транзисторные системы зажигания. Радио, 1991, N 9, с. 26 29, рис. 1). В данном устройстве в качестве источника питания используется бортовая сеть автомобиля. Искровой разряд в этом устройстве возникает при разрыве коммутатором цепи протекания тока через первичную обмотку катушки зажигания и состоит из двух фаз относительно короткой (емкости) фазы пробоя искрового промежутка, когда за очень короткое время пробоя выделяется энергия, которой и определяется весь последующий процесс воспламенения смеси, и длительной индуктивности фазы, когда в искровом промежутке развивается электрический разряд. Во второй фазе, в искровой промежуток поступает накопленная катушкой энергия, которая только поддерживает разряд в промежутке и слабо влияет на скорость сгорания смеси.

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, относится то, что в известном устройстве низок КПД передачи энергии от катушки зажигания в искровой промежуток и мала энергия, выделяемая в искровом промежутке, что отрицательно сказывается на экономичности работы двигателя внутреннего сгорания, низка вероятность быстрого воспламенения неоднородных топливных смесей.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному способу в группе изобретений по совокупности признаков является способ многоискрового зажигания горючей смеси в двигателях внутреннего сгорания, заключающийся в подаче в каждом цикле искрообразования нескольких высоковольтных электрических импульсов на искровой промежуток, а также подачи на искровой промежуток после высоковольтного импульса высокого напряжения (см. Синельников А.Х. Электроника в автомобиле. М, Радио и связь, 1985, с. 35 41), принят за прототип. В данном способе формирование импульса низкого напряжения на искровом промежутке осуществляется за счет подачи во время индуктивной фазы искрового разряда на искровой промежуток дополнительного импульса, что увеличивает амплитуду тока, протекающего в индуктивной фазе искрового разряда, но может уменьшить напряжение на искровом промежутке и соответственно понизить выделяемую в нем мощность.

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результат при использовании известного способа, принятого за протопит, относится то, что в известном способе остается низким КПД и мощность передачи энергии от источника к искровому промежутку, и суммарная энергия, выделяемая в искровом промежутке во время каждого искрового разряда также остается небольшой. Дополнительная энергия, выделяемая в прототипе в индуктивной фазе от подачи дополнительного импульса тока в искровой промежуток относительно невелика. Помимо этого, из-за того, что после индуктивной фазы первого искрового разряда следует высоковольтный импульс, а сопротивление искрового промежутка из-за избытка зарядов в нем мало, то отсутствует фаза пробоя у второго и следующих высоковольтных импульсов. Поэтому реально имеется только одна искра, которая поднимается дополнительными импульсами тока от следующих за первым высоковольтных импульсов. В результате оказывается низким КПД передачи энергии от источника высоковольтных импульсов к искровому промежутку, что снижает эффективность от применения многоискрового зажигания горючей смеси.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному устройству в группе изобретения по совокупности признаков является устройство зажигания для двигателя внутреннего сгорания, содержащее источник питания, между шинами которого включены последовательно соединенные первичная обмотка катушки зажигания и коммутатор, а также блок управления и управляющий ключ (см. Синельников А.Х. Электроника в автомобиле. М, Радио и связь, 1985, с. 35 - 41, рис. 17), принято за прототип. Управляемый ключ в данном устройстве установлен параллельно коммутатору. Выход блока управления связан с входом управления ключа. В данном устройстве и в качестве источника питания используется бортовая сеть автомобиля. В этом устройстве обеспечивается подключение во время индуктивной фазы искрового разряда к первичной обмотке катушки зажигания напряжения бортовой сети, формируя тем самым на искровом промежутке дополнительного импульса, что увеличивает амплитуду тока, протекающего в индуктивной фазе искрового разряда, но может уменьшить напряжение на искровом промежутке и соответственно понизить выделяемую в нем мощность.

К причинам, препятствующим достижения требуемого технического результата при и использовании известного устройства, принятого за прототип относится то, что в известном устройстве низкие КПД и мощность передачи энергии от источника к искровому промежутку, а суммарная энергия, выделяемая в искровом промежутке остается небольшой, т. к. дополнительная энергия, выделяемая в прототипе в индуктивной фазе искрового разряда относительно невелика. Кроме того, из-за удлинения индуктивности фазы искрового разряда снижается эффективность от применения многоискрового зажигания горючей смеси. Действительно, искровой разряд по существу остается только один от первого высоковольтного импульса, который подпитывается последующими высоковольтными импульсами, т.е. сопротивление искрового промежутка остается низким после первого высоковольтного импульса.

Сущность изобретения заключается в следующем. Единая задача, на решение которой направлено заявленная группа изобретений заключается в увеличении КПД передачи энергии от источника напряжения в искровой промежуток и суммарного количества энергии, выделяемого в искровом промежутке, за сет обеспечения возможности формирования нескольких искровых разрядов, эффективных с точки зрения увеличения скорости воспламенения горючей смеси и повышения экономичности работы двигателя внутреннего сгорания.

Единый технический результат, который может быть получен при осуществлении группы изобретений, заключается в принудительном укорочении неэффективности с точки зрения энергии, выделяемой в искровом промежутке, медленной фазы искрового разряда, с низкой мощностью энерговыделения, и быстром восстановлении сопротивления искрового промежутка после каждого высоковольтного импульса.

Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту-способу достигается тем, что в известном способе многоискрового зажигания горючей смеси в двигателях внутреннего сгорания, заключающемся в подаче в каждом цикле искрообразования нескольких электрических импульсов на искровой промежуток, а также подачи на искровой промежуток после каждого высоковольтного импульса низкого напряжения, амплитуду импульса низкого напряжения выбирают меньшей или равной значению уровня прекращения лавинного размножения электрических зарядов в искровом промежутке, а длительность импульса низкого напряжения устанавливается больше или равной значения максимального времени дрейфа зарядов в искровом промежутке в электрическом поле низкой напряженности.

Дополнительно в данном способе максимальное время дрейфа зарядов в искровом промежутке определяют при данных значении напряженности поля, величине искрового зазора, давлении, скорости течения и температуры горючей смеси.

Также дополнительно в этом способе уровень прекращения лавинного размножения электрических зарядов в искровом промежутке определяют при данных значении напряженности поля, величине искрового зазора, давлении, скорости течения и температуры горючей смеси.

Кроме того, в этом способе дополнительно длительность импульса низкого напряжения устанавливают автоматически в каждом цикле искрообразования.

Помимо этого, дополнительно в данном способе амплитуду импульса низкого напряжения устанавливают автоматически в каждом цикле искрообразования.

Подача в предложенном способе на искровой промежуток во время индуктивной фазы искрового разряда импульса низкого напряжения с амплитудой меньшей или равной значению уровня прекращения лавинного размножения электрических зарядов в искровом промежутке и длительностью больше или равной значения максимального времени дрейфа зарядов в искровом промежутке в электрическом поле низкой напряженности обеспечивает прекращение электрического разряда за счет удаления оставшихся после предыдущего разряда ионов из зоны искрового низкого напряжения. Использование же для этой цели относительно высокого напряжения, например, как в прототипе, напряжения бортовой сети, оказывает противоположный эффект не прекращает, а наоборот поддерживает электрическую дугу в индуктивной фазе искрового разряда. Поэтому в данном способе происходит принудительное укорочение неэффективной с точки зрения КПД передачи энергии, передаваемой от источника высоковольтных импульсов к искровому промежутку, медленной фазы искрового разряда, а второй и последующие высоковольтные импульсы, во-первых, приводят к искровому пробою искрового промежутка, а, во-вторых, эти ворота и последующие искры в каждом цикле искрообразования формируются во время образования фронта горения горючей смеси в цилиндрах. Тем самым, достигается увеличение суммарного количества энергии, выделяемого в искровом промежутке, благодаря возможности формирования нескольких искровых разрядов, эффективных с точки зрения как передачи энергии искровому промежутку, так и экономичности работы двигателя внутреннего сгорания.

Дополнительно предложенное в данном способе определение максимального времени дрейфа зарядов искровом промежутке с учетом данных значения напряженности поля, величины искрового зазора, давления и температуры горючей смеси увеличивает точность определения максимального времени дрейфа и позволяет увеличить число импульсов профиля за один цикл искрообразования.

Дополнительно предложенное в данном способе определение уровня прекращения лавинного размножения электрических зарядов в искровом промежутке с учетом данных значения напряженности поля, величины искрового зазора, давления и температуры горючей смеси увеличивает точность определения максимальной величины уровня этого напряжения, что приводит к повышению скорости дрейфа и увеличению числа искр за один цикл.

Дополнительно предложенное в данном способе автоматическое установление длительности импульса низкого напряжения в каждом цикле искрообразования позволяет отслеживать изменяющиеся условия работы двигателя, увеличивает число искр за один цикл.

Дополнительно предложенное в данном способе автоматическое установление амплитуды импульса низкого напряжения в каждом цикле искрообразования также позволяет оперативно отслеживать изменяющиеся условия работы двигателя, увеличивает число искр за один цикл.

Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту-устройству достигается тем, что в известное устройство зажигания для двигателя внутреннего сгорания, содержащее источник питания, между шинами которого установлены последовательно соединенные первичная обмотка катушки зажигания и коммутатор, а также блок управления и управляемый ключ, подключенный своим первым силовым выводом к одному из выводов первичной обмотки катушки зажигания, а вход управления ключа связан с выходом блока управления, введены дополнительный источник напряжения, первая шина которого соединена со вторым выводом управляемого ключа, а вторая шина связана с одним из шин источника питания.

Дополнительно в данном устройстве последовательно соединенные дополнительный источник напряжения и управляемый ключ установлены параллельно первичной обмотке катушки зажигания.

Также в этом устройстве дополнительно последовательно соединенные дополнительный источник напряжения и управляемый ключ установлены параллельно коммутатору.

Кроме того, дополнительно в данное устройство введен второй управляемый ключ, установленный в разрыв между шиной источника питания и выводом первичной обмотки катушки зажигания, а последовательно соединенные дополнительный источник напряжения и управляемый ключ установлены параллельно последовательно соединенным первичной обмотке катушки зажигания и коммутатору, при этом вход управления второго ключа связан с противофазным выходом блока управления.

Помимо этого, в этом устройстве дополнительно узел управления ключами в блоке управления ключами и коммутатором выполнен в виде последовательно соединенных элемента задержки сигнала и формирователя сигнала управления ключами, причем вход элемента задержки подключен к выходу узла управления коммутатором блока управления ключами и коммутатором.

Также дополнительно в данном устройстве элемент задержки выполнен в виде одновибратора с запуском по фронту или уровню, или срезу.

Кроме этого, в этом устройстве дополнительно элемент задержки выполнен в виде расширителя импульсов.

Наряду с этим, дополнительно в данном устройстве формирователь сигнала управления ключами выполнен в виде одновибратора.

Наконец, кроме того, в этом устройстве дополнительно одновибратор формирователя сигнала управления ключами выполнен с запуском по срезу.

Подключение во время индуктивности фазы искрового разряда к первичной обмотке катушки зажигания источника напряжения, обеспечивает формирование импульса низкого напряжения с амплитудой меньшей или равной значению уровня прекращения лавинного размножения электрических зарядов в искровом промежутке и длительностью больше или равной значению максимального времени дрейфа зарядов в искровом промежутке в установленном электрическом поле низкой напряженности. Это приводит к прекращению электрической дуги за счет удаления зарядов из зоны искрового промежутка через катушку зажигания этим источником напряжения. Использование же для этой цели относительно высокого напряжения, например, как в прототипе, напряжения бортовой сети оказывает противоположный эффект не прекращает, а наоборот поддерживает электрическую дугу в индуктивной фазе искрового разряда. Поэтому в данном устройстве происходит принудительное укорочение неэффективной с точки зрения КПД передачи энергии от источника высоковольтных импульсов напряжения к искровому промежутку, фазы искрового разряда, а вторая и последующие искры в каждом цикле искорообразования формируются во время образования фронта горения горючей смеси в цилиндрах. Тем самым, достигается увеличение КПД передачи энергии и суммарного количества энергии, выделяемого в искровом промежутке, благодаря возможности формирования нескольких искровых разрядов, эффективных как с точки зрения передачи энергии искровому промежутку, так и экономичности работы двигателя внутреннего сгорания.

Дополнительно предложенное в данном устройстве подключение последовательно соединенных дополнительного источника напряжения и управляемого ключа параллельно первичной обмотке катушки зажигания является одним из частых случаев выполнения устройства. Формирование импульса низкого напряжения здесь происходит за счет подачи низкого напряжения непосредственно между выводами первичной обмотки катушки зажигания.

Дополнительно предложенное в этом устройстве установка последовательно соединенных дополнительного источника напряжения и управляемого ключа параллельно коммутатору образует второй частный случай выполнения устройства. В этом случае значение низкого напряжения определяется либо разностью между напряжением источника питания и напряжением дополнительного источника напряжения, либо разностью между напряжением дополнительного источника напряжения и напряжением источника питания, что определяется соотношением полярностей включения источника питания и дополнительного источника напряжения.

Дополнительно предложенное в данном устройстве введение второго управляемого ключа, установленного в разрыв между шиной источника питания и выводом первичной обмотки катушки зажигания, и установка последовательно соединенных дополнительного источника напряжения и управляемого ключа параллельно последовательно соединенным первичной обмотке катушки зажигания и коммутатору, так, что вход управления второго ключа связан с противофазным выходом блока управления является третьим частным случаем выполнения устройства. Здесь низкое напряжение подается на последовательную цепь из первичной обмотки катушки зажигания и коммутатора. В силу того, что на коммутаторе, как правило, бывает незначительное падение напряжения, формирование импульса низкого напряжения в этом случае происходит практически также, как и в первом частном случае выполнения устройства.

Дополнительно предложенное в этом устройстве выполнение узла управления ключами в блоке управления ключами в блоке управления ключами и коммутатором в виде последовательно соединенных элемента задержки сигнала и формирователя сигнала управления ключами, причем вход элемента задержки подключен к выходу узла управления коммутатором блока управления ключами и коммутатором представляет из себя частный случай выполнения одного из узлов блока управления, упрощающий этот блок по сравнению с прототипом и повышающий надежность и помехоустойчивость его работы.

Дополнительно предложенное в данном устройстве выполнение элемента задержки в виде одновибратора с запуском по фронту или уровню или срезу является примером конкретного исполнения этого блока.

Дополнительно предложенное в этом устройстве выполнение элемента задержки в виде расширителя импульсов также является примером конкретного исполнения данного блока.

Дополнительно предложенное выполнение в данном устройстве формирователя сигнала управления ключами выполнен в виде одновибратора, тоже является примером конкретного исполнения этого блока.

Дополнительно предложенное в этом устройстве выполнение одновибратора формирователя сигнала управления ключами с запуском по срезу также является примером конкретного исполнения этого блока.

Заявленная группа изобретений соответствует требованию единства изобретения, поскольку группа разнообъектных изобретений образует единый изобретательский замысел, причем один из заявленных объектов группы - устройство, предназначено для осуществления другого заявленного объекта группы способа, при этом оба объекта заявленной группы изобретений направлены на решение одной и той же задачи с получением единого технического результата.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленной группы изобретений как для объекта-устройства, так для объекта-способа, позволил установить, что заявителем не обнаружены аналоги, как для способа, так и для устройства заявленной группы, характеризующиеся признаками, идентичными всем существенным признакам как способа, так и устройства заявленной группы изобретений, а определение из перечня выявленных аналогов прототипов как для способа, так и для устройства, как наиболее близких по совокупности признаков аналогов, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков для каждого из заявленных объектов группы, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, каждый из объектов заявленной группы изобретений соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству. Для проверки соответствия каждого из объектов заявленной группы изобретений требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений, с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от выбранных прототипов признаками для каждого из объектов заявленной группы изобретений, результаты которого показывают, что каждый из объектов заявленной группы изобретений для специалиста не следует явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками каждого из объектов заявленной группы изобретений преобразований на достижение технического результата, в частности, в каждом из объектов заявленной группы изобретений не предусматриваются следующие преобразования:
дополнение известного средства какой-либо известной частью, присоединяемой к нему по известным правилам, для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений;
замена какой-либо части известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;
исключение какой-либо части средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого случая результата;
увеличение количества однотипных элементов для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов;
выполнение известного средства или его части из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами материала;
создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между ними осуществлены на основании известных правил, и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого объекта и связей между ними.

Следовательно, каждый из объектов заявленной группы изобретений соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлена схема устройства-прототипа, на фиг. 2, 3 и 4 изображены соответственно первый, второй и третий частные случаи выполнения устройства в заявленной совокупности объектов.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления каждого из объектов заявленной группы изобретений с получением вышеуказанного технического результата, заключается в следующем.

По объекту-способу.

Способ многоискрового зажигания горючей смеси в двигателях внутреннего сгорания заключается в подаче в каждом цикле искрообразования нескольких высоковольтных электрических импульсов на искровой промежуток, а также подачи на искровой промежуток после каждого высоковольтного импульса низкого напряжения, амплитуду которого выбирают меньшей или равной значению уровня прекращения лавинного размножения электрических зарядов в искровом промежутке, а длительность устанавливают больше или равной значения максимального времени дрейфа зарядов в искровом промежутке в электрическом поле низкой напряженности.

Дополнительно в данном способе максимальное время дрейфа зарядов в искровом промежутке определяют при данных значении напряженности поля, величине искрового зазора, давлении и температуры горючей смеси.

Также дополнительно в этом способе уровень прекращения лавинного размножения электрических зарядов в искровом промежутке определяют при данных значении напряженности поля, величине искрового зазора, давлении и температуры горючей смеси.

Кроме того, в этом способе дополнительно длительность импульса низкого напряжения устанавливают автоматически в каждом цикле искрообразования.

Помимо этого, дополнительно в данном способе амплитуду импульса низкого напряжения устанавливают автоматически в каждом цикле искрообразования.

Предложенная в данном способе последовательность действий, когда подают в каждом цикле искрообразования нескольких высоковольтных электрических импульсов на искровой промежуток с амплитудой большей или равной напряжению пробоя искрового промежутка, а также подают на искровой промежуток после каждого высоковольтного импульса импульс низкого напряжения, амплитуду которого выбирают меньшей или равной значению уровня прекращения лавинного размножения электрических зарядов в искровом промежутке, а длительность устанавливают больше или равной значения максимального времени дрейфа зарядов в искровом промежутке в электрическом поле низкой напряженности обеспечивает следующее. Каждый высоковольтный электрический импульс, поступающий на искровой промежуток, вызывает искровой разряд. Искровой разряд в этом случае состоит из двух фаз относительно короткой фазы пробоя искрового промежутка, когда выделяется основное количество энергии, и длительной, так называемой индуктивной фазы, когда в искровом промежутке развивается электрическая дуга. Во второй фазе, несмотря на ее большую продолжительность, в искровом промежутке выделяется незначительное количество энергии. Далее в предложенном способе во время индуктивной фазы каждого искрового разряда на искровой промежуток подают импульс низкого напряжения с амплитудой меньшей или равной значению уровня прекращения лавинного размножения электрических зарядов в искровом промежутке и длительность больше или равной значения максимального времени дрейфа зарядов в искровом промежутке в электрическом поле низкой напряженности. Это обеспечивает прекращение электрической дуги за счет "отсасывания" ионов из зоны искрового промежутка через катушку зажигания во время действия этого импульса низкого напряжения. Использование же для этой цели относительно высокого напряжения, например, как в прототипе, напряжения бортовой сети, оказывает противоположный эффект не прекращает, а наоборот поддерживает электрическую дугу в индуктивной фазе искрового разряда. Поэтому в данном способе происходит принудительное укорочение неэффективной с точки зрения энергии, выделяемой в искровом промежутке, фазы искрового разряда, а вторая и последующие искры в каждом цикле искрообразования формируются раньше во времени и приходятся на интервал образования фронта горения горючей смеси в цилиндрах. Тем самым, достигается увеличение суммарного количества энергии, выделяемого в искровом промежутке, благодаря возможности формирования нескольких искровых разрядов, эффективных с точки зрения как передачи энергии искровому промежутку, так и экономичности работы двигателя внутреннего сгорания.

Дополнительно предложенное в данном способе определение максимального времени дрейфа зарядов в искровом промежутке с учетом данных значения напряженности поля, величины искрового зазора, давления и температуры горючей смеси увеличивает точность определения времени дрейфа, т.к. эта величина зависит от перечисленных параметров.

Дополнительно предложенное в данном способе определение уровня прекращения лавинного размножения электрических зарядов в искровом промежутке с учетом данных значения напряженности поля, величины искрового зазора, давления и температуры горючей смеси увеличивает точность определения этого уровня, т.к. эта величина зависит от перечисленных параметров.

Дополнительно предложенное в данном способе автоматическое установление длительности импульса низкого напряжения в каждом цикле искрообразования позволяет оперативно отслеживать изменяющиеся условия работы двигателя.

Дополнительно предложенное в данном способе автоматическое установление амплитуды импульса низкого напряжения в каждом цикле искрообразования также позволяет оперативно отслеживать изменяющиеся условия работы двигателя.

Вышеперечисленные совокупности частных существенных признаков, позволяют достигнуть большего качества технического результата и снизить зависимость достигаемого технического результата от условий работы и их изменения во времени, а также обеспечить возможность настройки с учетом конкретных параметров системы.

По объекту-устройству.

Устройство зажигания для двигателей внутреннего сгорания содержит источник 1 питания, между шинами которого установлены последовательно соединенные первичная обмотка 2 катушки зажигания и коммутатор 3, а также блок 4 управления, управляемый ключ 5 и дополнительный источник 6 напряжения. Ключ 5 связан своим первым силовым выводом к одним, из выводов первичной обмотки 2 катушки зажигания, а вход управления ключа 5 связан с выходом блока 4 управления. Первая шина дополнительного источника 6 напряжения соединена со вторым силовым выводом управляемого ключа 5, а вторая шина источника 6 связана с одной из шин источника 1 питания.

Дополнительно в данном устройстве последовательно соединенные дополнительный источник 6 напряжения и управляемый ключ 5 установлены параллельной первичной обмотке 2 катушки зажигания (см. фиг. 2).

Также в этом устройстве дополнительно последовательно соединенные дополнительный источник 6 напряжения и управляемый ключ 5 установлены параллельно коммутатору 3 (см. фиг. 3).

Кроме того, дополнительно в данное устройство введен второй управляемый ключ 7, установленный в разрыв между шиной источника 1 питания и выводом первичной обмотки 2 катушки зажигания, а последовательно соединенные дополнительный источник 6 напряжения и управляемый ключ 5 установлены параллельно последовательно соединенным первичной обмотке 2 катушки зажигания и коммутатору 3, при этом вход управления второго ключа 7 связан с противофазным выходом блока 4 управления.

Устройство работает следующим образом.

Накопление энергии в первичной обмотке 2 катушки зажигания происходит полностью аналогично прототипу. Далее, также как в прототипе, соответствующие срабатывания коммутатора 3 обеспечивают формирование высоковольтных импульсов, вызывающих пробой искрового промежутка. Во время развития медленной (индуктивной) фазы искрового разряда, аналогично прототипу, блок 4 управления замыкает ключ 5.

Замыкание ключа 5 приводит к подключению к первичной обмотке 2 катушки зажигания дополнительного источника 6 напряжения. Это вызывает появление на искровом промежутке импульса низкого напряжения. Амплитуда этого импульса определяется напряжением дополнительного источника 6 напряжения, и ее выбирают меньшей или равной значению уровня прекращения лавинного размножения электрических зарядов в искровом промежутке. Длительность импульса низкого напряжения задается блоком 4 управления, и ее устанавливают больше или равной значения максимального времени дрейфа зарядов в искровом промежутке в электрическом поле низкой напряженности. Это обеспечивает прекращение электрической дуги во время медленной фазы искрового разряда за счет "отсасывания" ионов из зоны искрового промежутка через катушку зажигания в течение действия импульса низкого напряжения. Использование же для этой цели относительно высокого напряжения, например, как в прототипе, напряжения бортовой сети, оказывает противоположный эффект не прекращает, а наоборот поддерживает электрическую дугу в индуктивной фазе искрового разряда. Поэтому в данном устройстве происходит принудительное укорочение неэффективной с точки зрения энергии, выделяемой в искровом промежутке, фазы искрового разряда, а для вторых и последующих искр в каждом цикле искрообразования появляется потенциальная возможность для формирования раньше во времени в течение интервала образования фронта горения горючей смеси в цилиндрах. Тем самым, достигается увеличение суммарного количества энергии, выделяемого в искровом промежутке, благодаря возможности формирования нескольких искровых разрядов, эффективных с точки зрения как передачи энергии искровому промежутку, так и экономичности работы двигателя внутреннего сгорания.

Дополнительно предложенное в данном устройстве подключение последовательно соединенных дополнительного источника 6 напряжения и управляемого ключа 5 параллельно первичной обмотке 2 катушки зажигания является одним из частных случаев выполнения устройства (см. фиг. 2). Формирование импульса низкого напряжения здесь происходит за счет подачи низкого напряжения непосредственно между выводами первичной обмотки 2 катушки зажигания.

Дополнительно предложенная в этом устройстве установка последовательно соединенных дополнительного источника 6 напряжения и управляемого ключа 5 параллельно коммутатору 3 образует второй частный случай выполнения устройства (см. фиг. 3). В этом случае значение низкого напряжения определяется либо разностью между напряжением источника 1 питания и напряжением дополнительного источника 6 напряжения, либо разностью между напряжением дополнительного источника 6 напряжения и напряжением источника 1 питания, что определяется соотношением полярностей включения источника 1 питания и дополнительного источника 6 напряжения.

Дополнительно предложенное в данном устройстве введение второго управляемого ключа 7, установленного в разрыв между шиной источника 1 питания и выводом первичной обмотки 2 катушки зажигания, и установка последовательно соединенных дополнительного источника 6 напряжения и первого управляемого ключа 5 параллельно последовательно соединенным первичной обмотке 2 катушки зажигания и коммутатору 3, так, что вход управления второго ключа 7 связан с противофазным выходом блока 4 управления является третьим частным случаем выполнения устройства (см. фиг. 4). Здесь низкое напряжение подается на последовательную цепь из первичной обмотки 2 катушки зажигания и коммутатора 3. В силу того, что на коммутаторе 3, как правило, бывает незначительное падение напряжения, формирование импульса низкого напряжения в этом случае происходит практически также, как и в первом частном случае выполнения устройства (см. фиг. 1).

Дополнительно предложенное в этом устройстве выполнение узла управления ключами (на чертеже не показан) в блоке 4 управления ключами и коммутатором в виде последовательно соединенных элемента задержки сигнала и формирователя сигнала управления ключами (на чертеже не показаны), причем вход элемента задержки подключен к выходу узла управления коммутатором (на чертеже не показан) блока управления ключами и коммутатором представляет из себя частный случай выполнения одного из узлов блока управления, упрощающий этот блок по сравнению с прототипом и повышающий надежность и помехоустойчивость его работы. Действительно, в прототипе для синхронизации формирователя сигналов управления ключами в блоке 4 управления используется компаратор, сравнивающий напряжение на первичной обмотке 2 катушки зажигания с напряжением источника 1 питания, а в реальных условиях больших импульсных помех возможны сбои в работе этого компаратора. Предложенная структура узла управления ключами отличается значительно большей помехоустойчивостью и надежностью.

Дополнительно предложенное в данном устройстве выполнение элемента задержки в виде одновибратора с запуском по фронту или уровню или срезу является примером конкретного исполнения этого блока.

Дополнительно предложенное в этом устройстве выполнение элемента задержки в виде расширителя импульсов также является примером конкретного исполнения данного блока.

Дополнительно предложенное выполнение в данном устройстве формирователя сигнала управления ключами выполнен в виде одновибратора тоже является примером конкретного исполнения этого блока.

Дополнительно предложенное в этом устройстве выполнение одновибратора формирователя сигнала управления ключами с запуском по срезу также является примером конкретного исполнения этого блока.

Вышеперечисленные блоки, входящие в состав блока 4 управления могут быть выполнены по различным известным в технике схемам.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а, именно, в автомобилестроении;
для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте нижеизложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств с методов;
средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству.

Изобретение относится к электрооборудованию бензиновых двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения - способ заключается в том, что в способе многоискрового зажигания горючей смеси в двигателях внутреннего сгорания, заключается в подаче в каждом цикле искрообразования нескольких высоковольтных электрических импульсов на искровой промежуток, а также в подаче на искровой промежуток после каждого высоковольтного импульса низкого напряжения, амплитуду которого выбирают меньшей или равной значения уровня прекращения лавинного размножения электрических зарядов в искровом промежутке в электрическом поле низкой напряженности. Сущность изобретения - устройство состоит в том, что оно содержит источник питания, катушку зажигания, коммутатор, блок управления и управляемый ключ, дополнительный источник питания. 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ многоискрового зажигания горючей смеси в двигателях внутреннего сгорания, заключающийся в подаче в каждом цикле искрообразования нескольких высоковольтных импульсов на искровой промежуток, а также в подаче на искровой промежуток после каждого высоковольтного импульса низкого напряжения, отличающийся тем, что амплитуду импульса низкого напряжения выбирают меньшей или равной значению уровня прекращения лавинного размножения электрических зарядов в искровом промежутке, а длительность импульса низкого напряжения устанавливают больше или равной значению времени дрейфа зарядов в электрическом поле низкой напряженности, созданном в искровом промежутке, необходимому для восстановления сопротивления искрового промежутка. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что значение времени дрейфа зарядов в искровом промежутке определяют при фиксированном значении давления, температуры, скорости движения горючей смеси, величины искрового промежутка и напряженности электрического поля в нем. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что уровень прекращения лавинного размножения электрических зарядов в искровом промежутке определяют при фиксированных значениях давления температуры, скорости движения горючей смеси и величины искрового промежутка. 4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что длительность импульса низкого напряжения на искровом промежутке устанавливают в каждом цикле искрообразования с учетом измеренного перед моментом искрообразования значений давления, температуры и скорости движения горючей смеси. 5. Способ по п.1 или 3, отличающийся тем, что амплитуду импульса низкого напряжения на искровом промежутке устаналивают в каждом цикле искрообразования с учетом измеренного перед моментом искрообразования значений давления, температуры и скорости движения горючей смеси. 6. Устройство зажигания для двигателей внутреннего сгорания, содержащее источник питания, первая шина которого соединена через последовательно соединенные первичную обработку катушки зажигания и коммутатор с его второй шиной, управляемый ключ, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока управления ключами и коммутатором, второй выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, вывод которого, соединенный с выводом первичной обмотки катушки зажигания соединен с первым выводом управляемого ключа, отличающееся тем, что в него введен дополнительный источник питания, первый вывод которого соединен с вторым выводом управляемого ключа, а второй вывод с первой или с второй шиной источника питания. 7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что соединение первой шины источника питания с последовательно соединенными первичной обмоткой катушки зажигания и коммутатором осуществлено через дополнительный управляемый ключ, управляющий вход которого соединен с третьим выходом блока управления ключами и коммутатором.