РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ ЗАЖИГАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2001 года по МПК H01R39/60 F02P7/02 

Изобретение относится к устройству, предназначенному для организации процесса воспламенения и горения рабочей смеси в двигателе внутреннего сгорания, и может быть использовано в системах зажигания бензиновых автомобильных двигателей.

Проблема заключается в том, что для повышения пусковых характеристик ДВС, а также для обеспечения надежного воспламенения рабочей смеси в цилиндрах ДВС в режиме работающего двигателя целесообразно увеличивать время существования искрового разряда между электродами свечи.

Широко известен распределитель зажигания, подающий высокое напряжение на свечи зажигания, включающий корпус с внутренней круглой поверхностью, на которой по окружности расположен ряд контактов с выводами на свечи зажигания и ротор, расположенный внутри корпуса по его оси симметрии и снабженный токораздаточной пластиной с контактирующей поверхностью, взаимодействующей с контактами на крышке распределителя.

Такие распределители зажигания установлены на автомобилях "Жигули ВАЗ 2101" ("Жигули ВАЗ 2101 "Шувалов Л.П. Издательство ДОСААФ, Москва, 1972 г.).

Недостатком такого распределителя является незначительная протяженность контактирующей поверхности токораздаточной пластины ротора, что приводит к весьма малому промежутку времени замкнутого состояния токораздаточной пластины ротора с контактами на крышке распределителя и как следствие - далеко не оптимальному времени существования искрового разряда в цилиндре.

Известен также распределитель зажигания автомобиля "Жигули ВАЗ 2108" (Автомобили ВАЗ 2108, 09. Руководство по техническому обслуживанию и ремонту. К.Б.Пятков, А.П.Игнатов и др. Издательство "За рулем", 1996 г.), принятый в качестве ближайшего аналога (прототипа), включающий ротор с токораздаточной пластиной, контактирующей при вращении с контактами на крышке распределителя. Основным недостатком этого распределителя зажигания является небольшая величина контактирующей поверхности токораздаточной пластины, что, соответственно, определяет небольшую продолжительность существования искрового разряда на контактах свечей и как следствие - не обеспечивает высокой надежности процесса воспламенения рабочей смеси во всем диапазоне условий применения ДВС.

Задачей заявляемого изобретения является повышение надежности и эффективности воспламенения рабочей смеси в цилиндрах ДВС за счет увеличения времени действия искрового разряда.

Указанная задача решается за счет того, что в распределителе зажигания двигателя внутреннего сгорания, включающем: корпус с внутренней круглой поверхностью, на которой по окружности расположен ряд контактов с выводами на свечи зажигания, и ротор, расположенный внутри корпуса по его оси симметрии и снабженный токораздаточной пластиной, угол α дуги контактирующей поверхности токораздаточной пластины увеличен до 0.5 - 1.0 предельного значения, определяемого исключением возможности существования искрового разряда на свечах последовательно работающих цилиндров и рассчитываемого по зависимости L/R = L₁/R - (δ+Δ₁+Δ₂)/R, где L - длина контактирующей поверхности токораздаточной пластины ротора; L₁ - длина дуги между центрами поверхностей рядом расположенных контактов на крышке; δ- длина контактирующей поверхности контактов на крышке ротора; Δ₁- минимальный промежуток между передней (по направлению вращения ротора) кромкой контактирующей поверхности токораздаточной пластины ротора и передней (по направлению вращения ротора) кромкой контакта на крышке перед непосредственным замыканием контакта, при котором нет пробоя перед замыканием; Δ₂- минимальный промежуток между задней (по направлению вращения ротора) кромкой контактирующей поверхности токораздаточной пластины ротора и задней (по направлению вращения ротора) кромкой контакта на крышке перед непосредственным замыканием контакта, при котором нет пробоя перед замыканием; R - расстояние от оси вращения ротора до контактирующей поверхности токораздаточной пластины ротора и до контактных поверхностей контактов на крышке.

При увеличении времени подачи высокого напряжения на электроды свечи зажигания увеличивается воспламеняющий эффект искрового разряда за счет увеличения времени его действия и, соответственно, количества тепла и величины температуры, передаваемой рабочей смеси в зоне искрового разряда. Увеличение протяженности контактирующей поверхности токораздаточной пластины повышает также "механическую" безопасность за счет того, что в случае окисления (подгорания) контактной поверхности в процессе более продолжительного скольжения (трения) контактирующие поверхности очищаются.

Величина диапазона протяженности контактирующей поверхности токораздаточной пластины определяется в основном двумя факторами: нижним значением температуры применяемости ДВС и количеством энергии, запасаемым импульсным трансформатором (катушкой зажигания). Чем ниже возможная температура воздуха и бензина, поступающих в цилиндр, особенно при запуске холодного двигателя, тем дольше надо нагревать смесь воздуха и бензина, затрачивая также энергию на испарение бензиновых капель, т.е. тем более длительным должно быть существование искрового разряда и, соответственно, большей должна быть протяженность контактирующей поверхности токораздаточной пластины - вплоть до предельной. С другой стороны, время замкнутого состояния контактов ротор-крышка распределителя не должно превышать времени, необходимого для полного использования энергии, запасенной импульсным трансформатором. В общем случае, большая протяженность контактирующей поверхности токораздаточной пластины дает положительный эффект, но увеличивает массу ротора, расход металла.

Технический результат изобретения заключается в увеличении времени действия искрового разряда, за счет чего улучшается воспламенение и повышается степень сгорания рабочей смеси в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания.

На чертеже представлен вид сверху на сечение распределителя по верхней поверхности токораздаточной пластины ротора.

Распределитель зажигания двигателя внутреннего сгорания включает корпус 1 с внутренней круглой поверхностью, на которой по окружности расположен ряд контактов 2 с выводами на свечи зажигания, и ротор 3, расположенный внутри корпуса по его оси симметрии и снабженный токораздаточной пластиной.

Угол α дуги контактирующей поверхности 5 токораздаточной пластины 4 ротора 3 составляет от 0.5 до 1.0 предельного значения угла, определяемого по зависимости L/R = L₁/R - (δ+Δ₁+Δ₂)/R, где L - длина контактирующей поверхности токораздаточной пластины ротора; L₁ - длина дуги между центрами поверхностей рядом расположенных контактов на крышке; δ- длина контактирующей поверхности контактов на крышке ротора; Δ₁- минимальный промежуток между передней (по направлению вращения ротора) кромкой контактирующей поверхности токораздаточной пластины ротора и передней (по направлению вращения ротора) кромкой контакта на крышке перед непосредственным замыканием контакта, при котором нет пробоя перед замыканием; Δ₂- минимальный промежуток между задней (по направлению вращения ротора) кромкой контактирующей поверхности токораздаточной пластины ротора и задней (по направлению вращения ротора) кромкой контакта на крышке перед непосредственным замыканием контакта, при котором нет пробоя перед замыканием; Δ₂- минимальный воздушный промежуток между задней (по направлению вращения ротора 3) кромкой контактирующей поверхности 5 токораздаточной пластины 4 ротора 3 и задней (по направлению вращения ротора 3) кромкой контакта 2 на крышке 1 при размыкании, при котором происходит разрыв электрической цепи при размыкании; R - расстояние от оси вращения ротора 3 до контактирующей поверхности 5 токораздаточной пластины 4 ротора 3 и до контактных поверхностей контактов 2 на крышке 1.

Очевидно, в такой интерпретации пренебрегаем разностью между длинами дуг и хордами Δ₁ и Δ_2, что вполне допустимо ввиду малости величин Δ₁ и Δ_2.
При вращении ротора 3, в положении, когда передняя кромка контактирующей поверхности 5 токораздаточной платины 4 отстоит от передней кромки контакта 2 на крышке 1 на расстоянии Δ₁ и более, а задняя кромка контактирующей поверхности 5 токораздаточной пластины 4 отстоит от задней кромки контакта 2 на крышке 1 на расстоянии Δ₂ и более, питание - высокое напряжение на свечи не поступает и искровой разряд между электродами свечей отсутствует. При уменьшении воздушного промежутка между передней кромкой контактирующей поверхности 5 и передней кромкой контакта 2 до величины, меньшей Δ_1, высокое напряжение поступает на электроды свечи, связанной с этим контактом 2; между электродами свечи возникает искровой разряд, время существования которого тем дольше, чем больше угол, определяемый длиной контактирующей поверхности 5 токораздаточной пластины 4 ротора 3. В положении ротора 3, при котором величина зазора между задней кромкой контактирующей поверхности 5 токораздаточной пластины 4 и задней кромкой контакта 2 на крышке становится больше Δ_2, подача напряжения на электроды свечи прекращается и, соответственно, прекращается искровой разряд.

Технический результат изобретения заключается в увеличении времени действия искрового разряда, за счет чего улучшается воспламенение и повышается степень сгорания рабочей смеси в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания.

Улучшение воспламенения приводит к повышению пусковых характеристик двигателя, что позволяет уменьшить продолжительность использования аккумулятора и стартера. Повышение степени сгорания рабочей смеси уменьшает степень окисления моторного масла, повышает сохраняемость масляной пленки на стенках цилиндров, т.е. снижает износ цилиндро-поршневой группы, повышает мощность двигателя, снижает токсичность отработавших газов. Повышается также безотказность и долговечность импульсного трансформатора (катушки зажигания) и коммутатора: при малой протяженности контактирующей поверхности токораздаточной пластины ротора энергия, накопленная во вторичной цепи катушки зажигания, не успевает полностью разрядиться на электродах свечи, вследствие чего в катушке зажигания остается некоторое неиспользованное количество энергии, что снижает безотказность и долговечность элементов системы.

Экспериментальная проверка предлагаемого технического решения на автомобиле ВАЗ 2108 показала, что при увеличении угла дуги контактирующей поверхности токораздаточной пластины ротора с 0,5 рад. до 1,07 рад., т.е. с существующего уровня до предельного, определяемого по предлагаемой зависимости:
1. Существенно улучшился пуск двигателя, особенно при низких температурах;
2. Снизился расход топлива (до 5%);
3. Снизилось содержание CO, CH, NO в отработавших газах;
4. Возросла мощность и "приемистость" двигателя;
5. Снизилась чувствительность двигателя к октановому числу бензина.

6. Возросла долговечность:
- аккумулятора;
- стартера;
- катушки зажигания;
- электронного коммутатора;
- цилиндро-поршневой группы.

7. Возросла "эластичность" двигателя.

Распределитель зажигания двигателя внутреннего сгорания, относящийся к электрическим системам воспламенения рабочей смеси в цилиндрах ДВС, включает корпус с внутренней круглой поверхностью, на которой по окружности расположен ряд контактов с выводами на свечи зажигания, и ротор, расположенный внутри корпуса по его оси симметрии и снабженный токораздаточной пластиной, угол α дуги контактирующей поверхности токораздаточной пластины ротора увеличен по сравнению с известными и составляет 0,5 - 1,0 предельного значения угла, определяемого по зависимости L/R = L₁/R-(δ+Δ₁+Δ₂)/R, где L - длина контактирующей поверхности токораздаточной пластины ротора; L₁ - длина дуги между центрами поверхностей рядом расположенных контактов на крышке; δ - длина контактирующей поверхности контактов на крышке; Δ₁ - минимальный промежуток между передней (по направлению вращения ротора) кромкой контактирующей поверхности токораздаточной пластины ротора и передней (по направлению вращения ротора) кромкой контакта на крышке перед непосредственным замыканием контакта, при котором нет пробоя перед зажиганием; Δ₂ - минимальный промежуток между задней (по направлению вращения ротора) кромкой контактирующей поверхности токораздаточной пластины ротора и задней (по направлению вращения ротора) кромкой контакта на крышке при размыкании, при котором происходит разрыв электрической цепи при размыкании; R - расстояние от оси вращения ротора до контактирующей поверхности токораздаточной пластины ротора и до контактных поверхностей контактов на крышке. Технический результат изобретения заключается в увеличении времени действия искрового разряда на свечах зажигания, что повышает пусковые, функциональные и экологические характеристики ДВС, а также в увеличении его безотказности и долговечности. 1 ил.

Распределитель зажигания двигателя внутреннего сгорания, включающий корпус с внутренней круглой поверхностью, на которой по окружности расположен ряд контактов с выводами на свечи зажигания, и ротор, расположенный внутри корпуса по его оси симметрии и снабженный токораздаточной пластиной, отличающийся тем, что угол α дуги контактирующей поверхности токораздаточной пластины ротора составляет 0,5 - 1,0 предельного значения угла, определяемого по зависимости
L/R = L₁/R-(δ+Δ₁+Δ₂)/R,
где L - длина контактирующей поверхности токораздаточной пластины ротора;
L₁ - длина дуги между центрами поверхностей рядом расположенных контактов на крышке;
δ - длина контактирующей поверхности контактов на крышке;
Δ₁ - минимальный промежуток между передней (по направлению вращения ротора) кромкой контактирующей поверхности токораздаточной пластины ротора и передней (по направлению вращения ротора) кромкой контакта на крышке перед непосредственным замыканием контакта, при котором нет пробоя перед зажиганием;
Δ₂ - минимальный промежуток между задней (по направлению вращения ротора) кромкой контактирующей поверхности токораздаточной пластины ротора и задней (по направлению вращения ротора) кромкой контакта на крышке при размыкании, при котором происходит разрыв электрической цепи при размыкании;
R - расстояние от оси вращения ротора до контактирующей поверхности токораздаточной пластины ротора и до контактных поверхностей контактов на крышке.