КАТУШКА ЗАЖИГАНИЯ Российский патент 1998 года по МПК F02P3/02 

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в системе электроискрового зажигания в качестве катушки зажигания, снабженной датчиком, генерирующим сигнал состояния процесса горения в камере сгорания двигателя.

Наиболее близким аналогом является катушка зажигания, описанная в патенте США N 5419300 (публ. 30.05.1995). Указанная катушка содержит размещенные в едином корпусе сердечник, первичную и вторичную обмотки, расположенные коаксиально вокруг сердечника, диод, подключенный между выходом вторичной обмотки и высоковольтным выходом катушки, а также датчик пропуска зажигания в виде конденсатора. Обкладки конденсатора образованы двумя параллельными пластинами, первая из которых соединена с информационным выходом, а вторая - с высоковольтным выходом катушки зажигания.

Описанная катушка зажигания имеет увеличенные габариты за счет использования конденсатора плоских пластин.

Задачей изобретения является создание компактной конструкции катушки зажигания, пригодной для установки непосредственно на свечу зажигания в цилиндрическом канале головки блока цилиндров двигателя.

Указанная задача в катушке зажигания, содержащей установленные в едином корпусе сердечник, первичную и вторичную обмотки, расположенные вокруг сердечника, диод, подключенный между выходом вторичной обмотки и высоковольтным выводом катушки, и конденсатор, первая обкладка которого соединена с информационным выходом, а вторая - с высоковольтным выходом катушки, решается тем, что обкладки конденсатора выполнены в виде металлических изолированных друг от друга разомкнутых прослоек в диэлектрическом материале между обмотками и сердечником, причем вторая обкладка подключена между диодом и высоковольтным выводом катушки зажигания.

Высоковольтный выход катушки может быть сформирован в виде гнезда контактной головки свечи зажигания.

Предпочтительна установка вторичной обмотки в корпусе вокруг первой обкладки конденсатора посредством диэлектрического секционного каркаса.

Как правило, прослойки образованы охватывающими по крайней мере часть сердечника тонкостенными трубчатыми элементами со сквозной продольной прорезью.

Прослойки образованы преимущественно металлическим напылением.

Приведенная совокупность признаков в сравнении с известным уровнем техники позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "новизна". В то же время совокупность отличительных признаков, приводящая к решению поставленной задачи, явным образом не следует из уровня техники, поэтому заявляемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

На фиг.1 представлена заявляемая катушка зажигания в продольном разрезе; на фиг.2 изображена катушка зажигания в поперечном разрезе; на фиг.3 показана электрическая схема включения катушки зажигания.

Катушка зажигания содержит установленные в корпусе 1 сердечник 2, первичную обмотку 3, вторичную обмотку 4, диод 5, конденсатор, блок 6 низковольтных соединителей и высоковольтный вывод 7.

Сердечник 2 выполняется, как правило, шихтованным, из электротехнической стали или цельнолитым из магнитно-мягкого сплава. Первичная и вторичная обмотки 3, 4 расположены вокруг сердечника 2, причем вторичная обмотка 4 установлена в корпусе 1 посредством секционного диэлектрического каркаса 8. В этом же каркасе 8 может размещаться и первичная обмотка 3. Обкладки 9, 10 конденсатора выполнены в виде металлических изолированных друг от друга разомкнутых прослоек в диэлектрическом материале между обмотками 3, 4 и сердечником 2. Как правило, прослойки образованы тонкостенными трубчатыми элементами со сквозными продольными прорезями 11, 12. Обкладки 9, 10 охватывают сердечник 2, по крайней мере частично, что объясняется необходимостью подгонки емкости конденсатора, например, проточкой прорезей или проточкой трубчатых элементов по осевой длине. Обкладки 9, 10 могут быть образованы, например, металлическим напылением. Первая обкладка 9 (например, ближняя к обмоткам) соединяется с информационным выходом, расположенным в блоке 6 низковольтных соединителей. Вторая обкладка 10 (например, ближняя к сердечнику 2) одним концом подключена к катоду диода 5, а вторым концом соединена с высоковольтным выводом 7 катушки, сформированным, в частном случае, в виде гнезда контактной головки свечи зажигания. Анод диода 5 соединен с выходом вторичной обмотки, таким образом сформирована последовательная цепь: выход вторичной мотки 4 - диод 5 - вторая обкладка 10 конденсатора - высоковольтный вывод 7, через которую ток высокого напряжения поступает на свечу зажигания.

Катушка зажигания работает следующим образом.

В исходном состоянии вывод A конденсатора, встроенного в катушку зажигания (см. фиг.3), соединен с информационным входом блока управления (БУ) 13 и первым отводом токоизмерительного резистора 14, второй отвод которого подключен к массе двигателя. Вывод B первичной обмотки 3 катушки зажигания соединен с положительным полюсом источника питания. Вывод C первичной обмотки 3 соединен с электронным силовым ключом 15, который коммутирует вывод С с вторым полюсом источника питания, соединенным с массой двигателя. Вход управления электронного ключа 15 соединен с выходом управления БУ 13.

При включении электронного ключа 15 вывод C первичной обмотки 3 катушки зажигания соединяется с вторым полюсом источника питания и через первичную обмотку 3 катушки зажигания начинает протекать ток источника питания. При этом во вторичной обмотке 4 наводится импульс включения напряжения, равный напряжению источника питания, помноженному на коэффициент трансформации катушки зажигания. Импульс включения может вызвать нежелательную искру между электродами свечи зажигания в цилиндре двигателя. Для предотвращения этого служит диод 5, который устанавливается в непроводящем для данного импульса направлении, что исключает возникновение нежелательной искры. Протекание тока через первичную обмотку 3 вызывает появление магнитного поля катушки зажигания, в котором происходит накопление энергии зажигания пропорционально величине протекающего тока. При накоплении требуемого количества энергии БУ 13 выключает электронный ключ 15, тем самым прерывая протекание тока через первичную обмотку 3. Прерывание тока вызывает спад магнитного потока до нуля и в соответствии с законом индукции в обмотках 3 и 4 наводится ЭДС самоиндукции, пропорциональная количеству витков в этих обмотках и скорости уменьшения магнитного потока. ЭДС вторичной обмотки 4 подводится через диод 5 и сердечник 2 к высоковольтному выводу 7, соединенному с контактной головкой свечи зажигания. По отношению к полярности наведенной ЭДС диод 5 включен в проводящем направлении и не препятствует протеканию тока искрового разряда. Когда величина ЭДС вторичной обмотки 4 катушки зажигания превысит пробивное напряжение искрового промежутка свечи зажигания, происходит электрический разряд, в результате которого топливно-воздушная смесь в цилиндре двигателя воспламеняется. По окончании искрового разряда БУ 13 начинает возбуждение собственных колебаний в системе магнитосвязанных колебательных контуров, образованных индуктивностями рассеивания и емкостями первичной 3 и вторичной 4 обмоток катушки зажигания. Возбуждение производится путем кратковременного пропускания тока источника питания через первичную обмотку 3 с частотой, близкой к резонансным частотам указанных колебательных контуров. Положительная полуволна собственных колебаний, возбуждаемых во вторичной обмотке 4, проходит через диод 5 и заряжает измерительный конденсатор по цепи: первый выход вторичной обмотки 4 - вторая обкладка 10 конденсатора и первая обкладка 9 конденсатора - токоизмерительный резистор 14 - внутреннее сопротивление источника питания - второй выход вторичной обмотки 4. Разряд конденсатора происходит по цепи: вторая обкладка 10 конденсатора - искровой промежуток свечи зажигания - масса двигателя - первая обкладка 9 конденсатора. Поскольку величина разряда конденсатора в промежутки времени между зарядами определяется условиями сгорания в цилиндре (температурой и давлением сгоревших газов), то, измеряя ток заряда (дозаряда) конденсатора, можно получать информацию об условиях горения.

Изобретение относится к двигателестроению, может быть использовано в системе электроискового зажигания в качестве катушки зажигания, снабженной датчиком, генерирующим сигнал состояния процесса горения в камере сгорания двигателя, и позволяет создать компактную конструкцию катушки зажигания, пригодную для установки непосредственно на свечу зажигания в целиндрическом канале головки блока цилиндров двигателя. Катушка зажигания содержит установленные в корпусе сердечник, первичную обмотку, вторичную обмотку, диод, конденсатор, блок низковольтных соединителей и высоковольтный вывод, первичная и вторичная обмотки расположены вокруг сердечника, причем вторичная обмотка установлена в корпусе посредством секционного диэлектрического каркаса, в этом же каркасе может размещаться и первичная обмотка, обкладки конденсатора выполнены в виде металлических изолированных друг от друга разомкнутых прослоек в диэлектрическом материала между обмотками и сердечником, прослойки могут быть образованы тонкостенными трубчатыми элементами со сквозными продольными прорезями, первая обкладка соединяется с информационным выходом, расположенным в блоке низковольтных соединителей, вторая обкладка одним концом подключена к катоду диода, а вторым концом соединена с высоковольтным выводом катушки, сформированным, в частном случае, в виде гнезда контактной головки свечи зажигания. 4 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Катушка зажигания, содержащая установленные в едином корпусе сердечник, первичную и вторичную обмотки, расположенные вокруг сердечника, диод, подключенный между выходом вторичной обмотки и высоковольтным выводом катушки, и конденсатор, первая обкладка которого соединена с информационным выходом, а вторая - с высоковольтным выходом катушки, отличающаяся тем, что обкладки конденсатора выполнены в виде металлических изолированных друг от друга разомкнутых прослоек в диэлектрическом материале между обмотками и сердечником, причем вторая обкладка подключена между диодом и высоковольтным выводом катушки зажигания. 2. Катушка по п.1, отличающаяся тем, что высоковольтный выход катушки сформирован в виде гнезда контактной головки свечи зажигания. 3. Катушка по п.1, отличающаяся тем, что вторичная обмотка установлена в корпусе вокруг первой обкладки конденсатора посредством диэлектрического секционного каркаса. 4. Катушка по п.1, отличающаяся тем, что прослойки образованы охватывающими по крайней мере часть сердечника тонкостенными трубчатыми элементами со сквозной продольной прорезью. 5. Катушка по п.1, 4, отличающаяся тем, что прослойки образованы металлическим напылением.