СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1999 года по МПК F02P3/06 

Изобретение относится к автомобилестроению, а именно к системам зажигания на транспортных средствах с двигателем внутреннего сгорания.

В классической системе зажигания при замыкании прерывателя ток, протекающий через первичную обмотку катушки зажигания, возрастает по экспоненциальному закону. В момент размыкания прерывателя во второй обмотке катушки зажигания генерируется высокое напряжение, величина которого пропорциональна количеству энергии, запасенному в катушке зажигания за время протекания тока. Недостатками классической системы является то, что при увеличении частоты вращения вала двигателя количество энергии, запасенное в катушке зажигания, уменьшается, а величина тока, протекающего через первичную обмотку катушки зажигания, зависит от напряжения источника питания, что приводит к снижению мощности искровых разрядов, тем более при запуске двигателя.

Известна система зажигания двигателя внутреннего сгорания, включающая источник питания, катушку зажигания, первичная обмотка которой образует с емкостным элементом колебательный контур, а также блок формирования импульсов, частота которых равна или в целое число раз меньше резонансной частоты контура, см. патент РФ N 2069791, 1993 г, кл. F 02 P 15/10. Однако предложенная система зажигания сложна в выполнении, так как требует необходимости введения электронного ключа, содержащего высоковольтные и низковольтные транзисторы, и дополнительного блока формирования импульсов. Эта система ненадежна в эксплуатации.

Наиболее близким техническим решением является система зажигания по патенту РФ N 2004835, 1992 г, кл. F 02 P 15/00, включающая катушку зажигания, коммутирующий элемент, а также формирователь сигналов обратной связи. Однако в данной системе ограничена скорость нарастания импульсов, амплитуды и напряжения коммутирующего тока. Кроме того, ограничена мощность и длительность искры, что не обеспечивает надежного запуска двигателя.

Технической задачей настоящего изобретения является упрощение конструкции системы, получение мощного и длительного искрообразования, обеспечивающего надежную работу двигателя внутреннего сгорания не зависимо от характеристик топливной смеси, климатических условий, параметров и технического состояния свечей зажигания, а также обеспечение более полного сгорания топливной смеси, что улучшит экологию путем снижения поступления в атмосферу вредных ядовитых газов.

Техническая задача достигается тем, что в систему зажигания, содержащую источник питания, катушку зажигания с первичной и вторичной обмотками, коммутирующий элемент, устройство усиления и формирования сигнала, датчик угла поворота, дополнительно введены установленный после источника питания преобразователь напряжения, соединенный с накопительным конденсатором, образующий с первичной обмоткой катушки зажигания колебательный контур, с которым соединен вход блока обратной связи, а его выход - с устройством усиления и формирования сигнала, при этом блок обратной связи выполнен с возможностью управления работой коммутирующего элемента.

На чертеже представлена функциональная схема системы зажигания двигателя внутреннего сгорания.

Система зажигания содержит источник питания 1, соединенный через преобразователь 2 напряжения с накопительным конденсатором 3, который, в свою очередь, посредством провода 4 соединен с первичной обмоткой катушки 5 зажигания. К соединительному проводу 4 подключен блок обратной связи 6, выходом 7 связанный с устройством 8 усиления и формирования сигналов, поступающих от датчика 9 угла поворота. Что касается выполнения блока обратной связи, то он охарактеризован посредством выполняемой им функциональной значимости, может быть выполнен различным образом и не является определяющим моментом изобретения и охарактеризован выполняемой функцией в связи с отличием от прототипа. Блок обратной связи может быть выполнен различным образом, например включать триггер.

Устройство 8 усиления и формирования сигналов посредством коммутирующего элемента 10 связано с накопительным конденсатором 3. В представленной системе зажигания образован колебательный контур, состоящий из накопительного конденсатора 3, соединительного провода 4, первичной обмотки катушки 5 зажигания, массы автомобиля и коммутирующего элемента 10.

Система зажигания работает следующим образом. При поступлении первого импульса от датчика 9 угла поворота через устройство 8 усиления и формирования сигнала открывается коммутирующий элемент 10, вследствие чего возникает колебательный процесс, вызывающий первичное искрообразование. В то же время с колебательного контура блоком 6 обратной связи снимается сигнал, который выходом 7 блока 6 обратной связи запускает устройство 8 усиления и формирования сигнала, обуславливающее определенную работу коммутирующего элемента 10, который, в свою очередь, поддерживает заданную длительность затухающего колебательного процесса в колебательном контуре 2-3. В качестве примера можно пояснить работу блока обратной связи следующим образом. Блок обратной связи через устройство усиления и формирования сигнала управляет работой коммутирующего элемента посредством управления длительностью или количеством импульсов, сформированным, например, триггером. Длительность или количество управляющих импульсов определяется параметрами сигналов, снимаемых с колебательного контура и определяемых, в свою очередь, характеристиками колебательной цепи, учитывающими емкость накопителя, индуктивность катушки зажигания и добротностью зависящей от величины выносимого сопротивления (реактивной и активной составляющей) внешней цепи - высоковольтные провода, состояние свеч зажигания и характеристик процесса сгорания.

Возникший колебательный процесс за счет более полного разряда накопительного конденсатора 3 обеспечивает существенное увеличение длительности и мощности разряда в свечах зажигания.

Увеличению длительности и мощности разряда в свечах зажигания позволяет создать условия для устойчивой работы двигателя за счет более полного сгорания топливной смеси различной концентрации, что позволяет снизить выбросы вредных газов в атмосферу. Кроме того, в предложенной системе переменный ток, протекающий через свечу зажигания, препятствует переносу металла с одного электрода на другой, что, в свою очередь, снижает эрозию электродов, уменьшающую срок их службы, что нарушает устойчивую работу двигателя, приводящую к ухудшению экологических характеристик двигателя.

Предложенная система зажигания за счет уменьшения фронта искры, увеличения мощности и длительности разряда способствует обеспечению надежного запуска двигателя при практически любых метеоусловиях, уменьшению зависимости надежности двигателя от утечки напряжения, а также состояния зазора в свечах.

Использование данной системы зажигания обеспечивает возможность использования свечей с увеличенным межэлектродным зазором, что позволяет получить эффект мощного факела распыла, что, в свою очередь, улучшает экономико-экологические характеристики двигателя. Предложенная система зажигания не критична к использованию как низкоомных так и высокоомных катушек зажигания.

Изобретение относится к автомобилестроению, в частности к системам зажигания на транспортных средствах с двигателями внутреннего сгорания и позволяет упростить конструкцию системы зажигания и обеспечить надежный запуск двигателя путем увеличения мощности и длительности разряда. Система зажигания содержит источник питания, преобразователь напряжения, накопительный конденсатор, соединенный с первичной обмоткой катушки зажигания, и коммутирующий элемент, образующий колебательный контур, с колебательным контуром связан блок обратной связи, который своим выходом соединен с устройством усиления и формирования сигнала, при этом блок обратной связи выполнен с возможностью управления работой коммутирующего элемента. 1 ил.

Система зажигания двигателей внутреннего сгорания, содержащая источник питания, катушку зажигания с первичной и вторичной обмотками, коммутирующий элемент, устройство усиления и формирования сигнала, датчик угла поворота и блок обратной связи, отличающаяся тем, что в систему зажигания после источника питания дополнительно введены преобразователь напряжения, соединенный с накопительным конденсатором, образующим с первичной обмоткой катушки зажигания посредством коммутирующего элемента колебательный контур, связанный с блоком обратной связи, при этом блок обратной связи, соединенный своим выходом с устройством усиления и формирования сигнала, выполнен с возможностью управления работой коммутирующего элемента.