СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ Российский патент 2002 года по МПК H01T13/46 H01T13/02 

Предлагаемое техническое решение относится к области автомобильной техники, в частности к элементам системы зажигания двигателей внутреннего сгорания, и предназначено для передачи электрической энергии от источника в камеру сгорания и поджига находящейся там топливовоздушной смеси.

Известны различные конструкции систем зажигания, в которых улучшение процесса воспламенения топливовоздушной смеси решается за счет увеличения энергии, подаваемой от системы зажигания в искру, так как энергетические характеристики искры определяют ее способность поджигать топливно-воздушную смесь. В настоящее время увеличение энергетических характеристик системы зажигания достигается за счет улучшения параметров входящих в нее устройств, например качества изоляции высоковольтных проводов, катушки зажигания, характеристик низковольтного импульса, за счет бесконтактных датчиков и электронных коммутаторов и т.д. Так, в системе зажигания, установленной на автомобиле ВАЗ-2108, увеличение энергетики достигнуто за счет увеличения высоковольтного напряжения катушки (до 25-27 кВт) и использования для формирования низковольтного импульса электронного блока (коммутатора). Несмотря на некоторые отличия в системах зажигания различных автомобилей. обязательным элементом все же остается катушка зажигания, предназначенная для получения высокого напряжения.

Однако катушка зажигания, обладая большой индуктивностью, при трансформации низковольтного импульса в высоковольтный существенно растягивает его передний фронт. В результате этого высоковольтная часть системы зажигания, до момента пробоя разрядного промежутка в свече зажигания, находится под высоким напряжением. Это время тем больше, чем выше индуктивность катушки зажигания и более пологий передний фронт подаваемого на нее низковольтного импульса. Нахождение цепи под высоким напряжением приводит к утечкам энергии через изоляцию, сопротивление изоляции цепи не бесконечно, а в процессе воздействия эксплуатационных факторов (температура, загрязнения) уменьшается. Часть электрической энергии превращается в тепло на контактах. В качестве наиболее общих направлений работ по повышению эффективности передачи энергии от катушки зажигания в искру можно выделить следующие:
понижение индуктивности катушки зажигания;
обострение фронта низковольтного импульса;
повышение качества применяемых изоляционных материалов.

Большие потери электрической энергии в высоковольтной части системы зажигания приводят к уменьшению энергии выделяемой в разрядном промежутке свечи и следовательно к ухудшению условий образования очага пламени и воспламенения топливовоздушной смеси.

Наиболее близким к предлагаемому решению является техническое решение "Схема распознавания детонации в двигателях внутреннего сгорания с искровым зажиганием (ДВС ИЗ), описанное в патенте Германии 3338271. дата публикации 26.04.1984. МПК G 01 L 23/22. В данном техническом решении вторичная обмотка катушки зажигания через разрядник (искровой промежуток) связана с высоковольтным электродом свечи зажигания, в схему включен генератор высокого напряжения. вырабатываующий положительное постоянное высокое напряжение (100-500 В). которое значительно меньше напряжения зажигания, и через измерительную линию с измерительным резистором и высоковольтным диодом связан со свечой зажигания, кроме того, с измерительной линией связан полосовой фильтр, настроенный на акустическую собственную частоту соответствующей камеры сгорания, а к полосовому фильтру подключены выпрямительная схема и пороговая схема, которая вырабатывает сигнал детонации.

Для определения детонации в камере сгорания при работе двигателя внутреннего сгорания в цепь между катушкой зажигания и свечой подключена специальная электронная схема распознавания детонации по току ионизации в разрядном промежутке свечи зажигания. Для нормальной работы электронной схемы в ходе измерения тока ионизации при отсутствии поджигающего импульса она отключена от вторичной обмотки катушки зажигания ("заперта от измерительного постоянного напряжения") с помощью искрового промежутка (разрядника). В этой схеме разрядник, установленный в цепь между катушкой зажигания и свечей зажигания, используется для исключения подачи на вторичную обмотку катушки зажигания измерительного напряжения электронной схемы и настраивается на напряжение несколько большее, чем напряжение электронной схемы (100-500 В). Данное техническое решение обеспечивает распознавание детонации в камере сгорания при работе двигателя, однако не приводит к улучшению условий передачи энергии в камеру сгорания, а даже ухудшает эти условия за счет искажения поджигающего импульса накладываемым измерительным напряжением, при этом существенно повышается сложность и стоимость такой системы.

Задачей изобретения является упрощение конструкции и улучшение функциональных и эксплуатационных характеристик системы зажигания. Изобретение поясняется схемой
Указанная задача достигается тем, что дополнительный высоковольтный разрядчик, установленный в разрыв высоковольтной цепи после катушки зажигания в системе зажигания двигателя внутреннего сгорания, содержащей свечи зажигания. высоковольтные провода, катушку зажигания, дополнительные устройства, обеспечивающие коммутацию низковольтного импульса в катушке зажигания и подачу высоковольтного импульса в нужный момент времени к определенной свече зажигания, имеет напряжение пробоя по своему значению меньшее или равное минимально допустимому высоковольтному напряжению катушки зажигания. Высоковольтный разрядчик может быть выполнен как самостоятельное устройство, устанавливаемое в разрыв высоковольтной цепи, так и быть встроенным в элементы высоковольтной цепи системы зажигания, такие как катушка зажигания, высоковольтные провода и др.

Реализация предлагаемого решения приводит к улучшению условий передачи энергии и поджига топливовоздушной смеси в камере сгорания и снижению потерь электрической энергии в высоковольтной части системы зажигания.

Работа предлагаемой системы зажигания заключается в следующем.

Электрическая энергия, преобразованная катушкой зажигания и подлежащая передаче в нагрузку (в искру), через электрическую цепь системы зажигания двигателя внутреннего сгорания, обладающую индуктивностью и активным сопротивлением, приложена к разряднику, установленному за катушкой зажигания. В высоковольтную цепь за разрядником энергия не передается. Как только напряжение на электродах разрядника превысит напряжение его пробоя, газовый промежуток пробьется, сопротивление разрядника за доли микросекунд изменится с сотен МОм до сотых долей Ом и электрическая энергия начнет передаваться от катушки через высоковольтную цепь на свечу зажигания. Происходит как бы накопление энергии, а высоковольтный импульс будет иметь более крутой фронт. В искру при этом будет передана энергия большей величины из-за снижения потерь в высоковольтной цепи, а процесс поджига топливно-воздушной смеси будет более интенсивный из-за увеличения амплитуды импульса тока.

Источник информации
1. Руководство по ремонту автомобилей ВАЗ-2108, -21081, -21083, -2109, -21093, -21099. Волжское объединение по производству легковых автомобилей, Тольятти, 1990 г.

Система зажигания относится к области автомобильной техники, в частности к элементам системы зажигания двигателей внутреннего сгорания. Система зажигания содержит свечи зажигания, высоковольтные провода, катушку зажигания, устройства, обеспечивающие коммутацию низковольтного импульса к катушке зажигания и подачу высоковольтного импульса к определенной свече зажигания, и высоковольтный разрядник, установленный в разрыв высоковольтной цепи после катушки зажигания и имеющий напряжение пробоя меньше или равное минимально допустимому высоковольтному напряжению катушки зажигания. Высоковольтный разрядник может быть выполнен как в виде отдельного самостоятельного устройства, так и быть встроенным в имеющиеся элементы высоковольтной цепи системы зажигания. Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции и улучшение функциональных и эксплуатационных характеристик системы зажигания. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Система зажигания двигателя внутреннего сгорания, содержащая свечи зажигания, высоковольтные провода, катушку зажигания, дополнительные устройства, обеспечивающие коммутацию низковольтного импульса к катушке зажигания и подачу высоковольтного импульса в нужный момент времени к определенной свече зажигания, а также высоковольтный разрядник, установленный в разрыв высоковольтной цепи после катушки зажигания, отличающаяся тем, что напряжение пробоя высоковольтного разрядника по своему значению меньше или равно минимально допустимому высоковольтному напряжению катушки зажигания. 2. Система зажигания по п.1, отличающаяся тем, что высоковольтный разрядник может быть выполнен как в виде отдельного самостоятельного устройства, так и быть встроенным в имеющиеся элементы высоковольтной цепи системы зажигания.