УСТРОЙСТВО ЗАЖИГАНИЯ ГОРЮЧЕГО ВЕЩЕСТВА ИЛИ СМЕСИ Российский патент 2001 года по МПК F02P3/12 

Изобретение относится к технике воспламенения горючих веществ и смесей и может быть использовано, в частности, в системах зажигания двигателей внутреннего сгорания, для поджига газовых горелок и т.п.

Предшествующий уровень техники
Известно устройство зажигания горючего вещества или смеси, содержащее последовательно соединенные генератор синусоидальных колебаний, повышающий пьезоэлектрический трансформатор и выпрямитель с умножением напряжения, выход которого соединен с первым электродом, и второй электрод, соединенный с общей шиной (патент GB 1517068, 1978).

Известное устройство не обеспечивает высокой надежности зажигания горючего вещества или смеси из-за возможности срыва процесса ионизации, что приводит к дополнительному расходу топлива, снижению мощности двигателя и т. п.

Раскрытие изобретения
Технический результат от использования предлагаемого устройства заключается в повышении надежности зажигания горючего вещества или смеси, коэффициента полезного действия устройства и расширении температурного диапазона его работы.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве зажигания горючего вещества или смеси, содержащем последовательно соединенные генератор синусоидальных колебаний, повышающий пьезоэлектрический трансформатор и выпрямитель с умножением напряжения, выход которого соединен с первым электродом, и второй электрод, соединенный с общей шиной, средняя точка повышающего пьезоэлектрического трансформатора соединена со входом перестройки по частоте или фазе генератора синусоидальных колебаний.

Технический результат достигается также тем, что введены N выпрямителей с умножением напряжения, входы которых соединены с выходом повышающего пьезоэлектрического трансформатора, и N первых электродов, соединенных с выходами соответствующих выпрямителей с умножением напряжения.

Технический результат достигается также тем, что выпрямитель с умножением напряжения содержит первый диод, катод которого является выходом выпрямителя, а анод его входом и соединен с катодом второго диода, анод которого соединен с общей шиной, введена группа из М дополнительных диодов, катоды которых соединены с катодом первого диода, а аноды являются дополнительными выходами выпрямителя с умножением напряжения, и М первых электродов, соединенных с соответствующими дополнительными выходами выпрямителей с умножением напряжения.

Технический результат достигается также тем, что выпрямитель с умножением напряжения содержит первый диод, анод которого является выходом выпрямителя, а катод его входом и соединен с анодом второго диода, катод которого соединен с общей шиной, введена группа из М дополнительных диодов, аноды которых соединены с анодом первого диода, а катоды являются дополнительными выходами выпрямителя с умножением напряжения, и М первых электродов, соединенных с соответствующими дополнительными выходами выпрямителей с умножением напряжения.

Технический результат достигается также тем, что выходы и/или дополнительные выходы выпрямителей с умножением напряжения соединены с их входами через соответствующие первые конденсаторы.

Технический результат достигается также тем, что выходы и/или дополнительные выходы выпрямителей с умножением напряжения соединены с общей шиной через соответствующие вторые конденсаторы.

Технический результат достигается также тем, что выход генератора синусоидальных колебаний соединен со входом повышающего пьезоэлектрического трансформатора через третий конденсатор.

Технический результат достигается также тем, что выход повышающего пьезоэлектрического трансформатора или его дополнительная средняя точка соединены с первыми электродами через соответствующие резисторы.

Технический результат достигается также тем, что введены М вторых электродов, соединенных с общей шиной.

Первые и вторые электроды являются электродами свечи зажигания двигателя внутреннего сгорания.

Введение выпрямителя с умножением напряжения между выходом повышающего пьезоэлектрического трансформатора и первым(и) электродом(ами) в совокупности с созданием обратной связи путем соединения средней точки повышающего пьезоэлектрического трансформатора со входом перестройки по частоте генератора синусоидальных колебаний дает возможность смягчить режим ионизации за счет более плавного и в то же время достаточно быстрого (благодаря удержанию частоты сигнала в области резонансной частоты повышающего пьезоэлектрического трансформатора) нарастания напряжения между электродами свечи зажигания.

Увеличение количества выпрямителей с умножением напряжения и/или выполнение их многовыходовыми (с использованием группы дополнительных диодов) с соответствующим увеличением количества первых (а иногда и вторых) электродов обеспечивает возможность воспламенения горючего вещества или смеси, находящихся в разных областях пространства.

Выполнение выпрямителя с умножением напряжения на двух диодах дает возможность получить удвоение напряжения между электродами при наиболее простом варианте его реализации.

Введение первых конденсаторов способствует увеличению напряжения между электродами и дополнительному затягиванию фронта ионизации.

Введение вторых конденсаторов увеличивает силу разрядного тока.

Введение третьего конденсатора обеспечивает развязку по постоянному току между генератором и повышающим пьезоэлектрическим трансформатором.

Введение резисторов уменьшает разброс резонансных частот повышающего пьезоэлектрического трансформатора при коротком замыкании и холостом ходе.

Повышение надежности зажигания горючего вещества или смеси происходит вследствие уменьшения вероятности срывов процесса ионизации, возникающих из-за неравномерности и разнонаправленности распространения фронта горения при быстром нарастании напряжения на электродах до напряжения пробоя.

На фиг. 1 изображена электрическая схема устройства с выпрямителем с умножением напряжения на двух диодах, на фиг. 2 - временная диаграмма напряжения на электродах.

Лучший вариант осуществления изобретения
Устройство содержит генератор 1 синусоидальных колебаний, повышающий пьезоэлектрический трансформатор 2, выпрямители 3 с умножением напряжения, выполненный на первых диодах 4 и вторых диодах 5, первые конденсаторы 6, вторые конденсаторы 7, третий конденсатор 8, резисторы 9, первые электроды 10, вторые электроды 11.

Устройство работает следующим образом. Сигнал с выхода генератора 1 поступает на вход повышающего пьезоэлектрического трансформатора 2, на выходе которого появляются синусоидальные колебания требуемой амплитуды. Обратная связь с выхода повышающего пьезоэлектрического трансформатора 2 на вход перестройки по частоте или фазе генератора 1 обеспечивает подстройку частоты генерируемых колебаний под резонансную частоту повышающего пьезоэлектрического трансформатора 2. После прохождения через выпрямитель(и) 3, состоящий(е) из первых диодов 4 и вторых диодов 5 (или выполненные в виде умножителя(ей) напряжения, см. , например, Б.И.Горошков. Радиоэлектронные устройства. - М. , Радио и связь, 1984, с.с. 393-395), положительная (или отрицательная - при включении диодов в противоположном направлении) полуволна синусоидального колебания создает между первыми электродами 10 и вторыми электродами 11 нарастающее напряжение, которое несколько снижается во время отрицательной (положительной) полуволны (фиг. 2). Во время следующих периодов колебаний напряжение между электродами нарастает от периода к периоду и достигает напряжения пробоя, вследствие чего начинается лавинообразный процесс ионизации, вызывающий искровой разряд и приводящий к возгоранию вещества или смеси в пространстве, окружающем электроды.

Изобретение предназначено для систем зажигания двигателей внутреннего сгорания, для поджига газовых горелок и т.п. Устройство включает последовательно соединенные генератор синусоидальных колебаний и повышающий пьезоэлектрический трансформатор, первый электрод и второй электрод, соединенный с общей шиной, между выходом повышающего пьезоэлектрического трансформатора и первым электродом включен в выпрямитель с умножением напряжения, а средняя точка повышающего пьезоэлектрического трансформатора соединена со входом перестройки по частоте или фазе генератора синусоидальных колебаний. Технический результат заключается в повышении надежности зажигания горючего вещества или смеси. 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство зажигания горючего вещества или смеси, содержащее последовательно соединенные генератор синусоидальных колебаний, повышающий пьезоэлектрический трансформатор и выпрямитель с умножением напряжения, выход которого соединен с первым электродом, и второй электрод, соединенный с общей шиной, отличающееся тем, что средняя точка повышающего пьезоэлектричекого трансформатора соединена со входом перестройки по частоте или фазе генератора синусоидальных колебаний. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что введены N выпрямителей с умножением напряжения, входы которых соединены с выходом повышающего пьезоэлектрического трансформатора, и N первых электродов, соединенных с выходами соответствующих выпрямителей с умножением напряжения. 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что выпрямитель с умножением напряжения содержит первый диод, катод которого является выходом выпрямителя, а анод - его входом и соединен с катодом второго диода, анод которого соединен с общей шиной. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что введена группа из М дополнительных диодов, катоды которых соединены с катодом первого диода, а аноды являются дополнительными выходами выпрямителя с умножением напряжения, и М первых электродов, соединенных с соответствующими дополнительными выходами выпрямителей с умножением напряжения. 5. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что выпрямитель с умножением напряжения содержит первый диод, анод которого является выходом выпрямителя, а катод - его входом и соединен с анодом второго диода, катод которого соединен с общей шиной. 6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что введена группа из М дополнительных диодов, аноды которых соединены с анодом первого диода, а катоды являются дополнительными выходами выпрямителя с умножением напряжения, и М первых электродов, соединенных с соответствующими дополнительными выходами выпрямителей с умножением напряжения. 7. Устройство по любому из пп.1 - 6, отличающееся тем, что выходы и/или дополнительные выходы выпрямителей с умножением напряжения соединены с их входами через соответствующие первые конденсаторы. 8. Устройство по любому из пп.1 - 7, отличающееся тем, что выходы и/или дополнительные выходы выпрямителей с умножением напряжения соединены с общей шиной через соответствующие вторые конденсаторы. 9. Устройство по любому из пп.1 - 8, отличающееся тем, что выход генератора синусоидальных колебаний соединен со входом повышающего пьезоэлектрического трансформатора через третий конденсатор. 10. Устройство по любому из пп.1 - 9, отличающееся тем, что выход повышающего пьезоэлектрического трансформатора или его дополнительная средняя точка соединены с первыми электродами через соответствующие резисторы. 11. Устройство по любому из пп.1 - 10, отличающееся тем, что введены М вторых электродов, соединенных с общей шиной. 12. Устройство по любому из пп.1 - 11, отличающееся тем, что первые и вторые электроды являются электродами свечи зажигания двигателя внутреннего сгорания.