УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОИСКРОВОГО РОЗЖИГА С ИНДИКАЦИЕЙ ПЛАМЕНИ Российский патент 2006 года по МПК F23Q5/00 

Изобретение относится к технике импульсного розжига жидких и твердых горючих материалов и может быть использовано в системах электроискрового зажигания для двигателей внутреннего сгорания.

Известно устройство электроискрового розжига с контролем пламени, содержащее индукционную катушку, первичная обмотка которой подключена через контакты релейного узла переключения режимов к источнику питания переменного тока, а вторичная обмотка предназначена для подачи напряжения на образующие искровой промежуток электроды, узел периодического переключения устройства из режима розжига в режим контроля пламени, а также узел индикации пламени, пусковой вход которого введен в цепь подключения к электродам искрового промежутка вторичной обмотки катушки зажигания, а выход соединен с управляющим входом формирователя импульсов, соединенного выходом со входом управления упомянутого релейного узла (SU 1686267 A, F 23 N 5/12, 23.10.1989).

Известное устройство обеспечивает чередование режимов розжига и контроля пламени. Однако его недостаток определяется узкой областью практического использования, ограниченной необходимостью подключения к источнику питания переменного тока с относительно низкой рабочей частотой. Кроме того, в известном устройстве имеет место непрерывное чередование режимов розжига и контроля еще до возникновения пламени, что отрицательно сказывается на эффективности розжига. Наконец, наличие релейного узла переключения режимов предопределяет малый срок службы устройства, а общие технические характеристики, в частности незначительная рассеиваемая в искровом промежутке мощность, не позволяют применять устройство в системах зажигания для двигателей внутреннего сгорания.

Наиболее близким к предложенному является устройство электроискрового розжига, содержащее катушку зажигания, первичная обмотка которой подключена через транзисторный ключ и датчик тока к источнику питания постоянного тока, а вторичная обмотка предназначена для подачи напряжения на образующие искровой промежуток электроды, формирователь импульсов, первый выход которого соединен с одним из управляющих входов транзисторного ключа, узел ограничения тока, сигнальный вход которого подключен к выходу датчика тока, а выход - к другому управляющему входу транзисторного ключа, и узел запрета, включенный на дополнительном входе узла ограничения тока и связанный по управляющему входу с первичной обмоткой катушки зажигания (RU 25913 U1, F 02 Р 3/08, 27.10.2002).

Указанное устройство рассеивает в образованном электродами искровом промежутке достаточную для розжига мощность (более 20 Вт), но не обнаруживает пламя в искровом промежутке. Поэтому для надежного розжига необходимо длительно (в течение 5...30 с) поддерживать электроискровой разряд, после чего требуется обнаружить и индицировать пламя, если произошел розжиг. Это усложняет устройство и снижает его надежность работы.

Задачей настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей подобного устройства с обеспечением технического результата, выражающегося в повышении его эксплуатационной надежности.

Поставленная задача решается тем, что устройство электроискрового розжига, содержащее катушку зажигания, первичная обмотка которой подключена через транзисторный ключ и датчик тока к источнику питания постоянного тока, а вторичная обмотка предназначена для подачи напряжения на образующие искровой промежуток электроды, формирователь импульсов, первый выход которого соединен с одним из управляющих входов транзисторного ключа, узел ограничения тока, сигнальный вход которого подключен к выходу датчика тока, и узел запрета, снабжено узлом индикации пламени, пусковой вход которого введен в цепь подключения к электродам искрового промежутка вторичной обмотки катушки зажигания, а выход соединен с управляющим входом формирователя импульсов, при этом узел запрета выполнен с возможностью задания времени запирания транзисторного ключа и включен между другим его управляющим входом и выходом узла ограничения тока, опорный вход которого соединен со вторым выходом формирователя импульсов.

Решению поставленной задачи способствуют частные существенные признаки изобретения.

Формирователь импульсов включает в себя управляемый генератор импульсов и выполнен с возможностью формирования на первом выходе сигнала отпирания транзисторного ключа, а на втором выходе - опорного напряжения узла ограничения тока.

Индикатор пламени содержит RC-цепочку, включенную на его входе, при этом конденсатор RC-цепочки включен в цепь подключения к электродам искрового промежутка вторичной обмотки катушки зажигания через токоограничивающий резистор и зашунтирован разрядным диодом.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема устройства электроискрового розжига с индикацией пламени.

Устройство содержит формирователь импульсов 1, транзисторный ключ 2, высокочастотную катушку зажигания 3, узел ограничения тока 4, резистивный датчик тока 5, узел запрета 6 и узел индикации пламени 7 горелки. Первичная обмотка катушки зажигания 3 подключена через транзисторный ключ 2 и датчик тока 5 к источнику питания постоянного тока, а вторичная обмотка предназначена для подачи напряжения на образующие искровой промежуток электроды. Первый выход формирователя импульсов 1 соединен с одним из управляющих входов транзисторного ключа 2. Сигнальный вход узла ограничения тока 4 подключен к выходу датчика тока 5. Пусковой вход узла индикации пламени 7 введен в цепь подключения к электродам искрового промежутка вторичной обмотки катушки зажигания 3, а выход соединен с управляющим входом формирователя импульсов 1. Узел запрета 6 выполнен с возможностью задания времени запирания транзисторного ключа 2 и включен между другим его управляющим входом и выходом узла ограничения тока 4. Опорный вход узла ограничения тока 4 соединен со вторым выходом формирователя импульсов 1.

Формирователь импульсов 1 включает в себя управляемый генератор импульсов 8, задающий переключатель 9, транзисторные каскады (на схеме не отмечены) и выполнен с возможностью формирования на первом выходе сигнала отпирания транзисторного ключа 2, а на втором выходе - опорного напряжения узла ограничения тока 4.

Узел индикации пламени 7 содержит RC-цепочку (на схеме не отмечена), включенную на его входе, при этом конденсатор RC-цепочки включен в цепь подключения к электродам искрового промежутка вторичной обмотки катушки зажигания 3 через токоограничивающий резистор и зашунтирован разрядным диодом (на схеме не отмечены).

Устройство работает следующим образом.

При запирании верхнего транзистора формирователя импульсов 1 и появлении сигнала на его первом выходе открывается транзисторный ключ 2. При этом высокочастотная катушка зажигания 3 подключается к шинам питания и через датчик тока 5 протекает линейно увеличивающийся во времени ток.

Когда напряжение на датчике тока 5 достигает уровня срабатывания узла ограничения тока 4, на выходе последнего формируется сигнал высокого уровня, отпирающий транзистор узла запрета 6 и запирающий транзисторный ключ 2 на время, определяемое временем заряда конденсатора узла запрета 6. На выводах вторичной обмотки катушки зажигания 3, предназначенных для подключения к образующим искровой промежуток электродам, формируется высокое напряжение, вызывающее ток, перезаряжающий конденсатор узла индикации пламени 7 и обуславливающий срабатывание индикатора пламени 7.

При заряде конденсатора узла запрета 6 до высокого уровня транзисторный ключ 2 отпирается и процесс повторяется в автоколебательном режиме. Уровень срабатывания узла ограничения тока 4 задается переключателем 9 через второй выход формирователя импульсов 1. Изменение этого уровня вызывает изменение количества энергии, накопленной в катушке зажигания 3. В режиме розжига эта энергия для искрового промежутка 5±0,5 мм может быть 1...2 мДж. При этом между образующими искровой промежуток электродами устанавливается высокотемпературный электроискровой разряд, обеспечивающий возгорание жидких и твердых горючих смесей. Время электроискрового разряда определяется временем закрытого состояния верхнего транзистора формирователя импульсов 1, которое, в свою очередь, задается генератором импульсов 8.

В режиме индикации пламени энергия, накопленная в катушке зажигания 3, для искрового промежутка 5±0,5 мм может быть 0,05...0,1 мДж. При нахождении искрового промежутка в пламени горелки и возникновении электроискрового разряда происходит перезаряд конденсатора узла индикации пламени 7 и данный индикатор пламени срабатывает.

В связи с тем, что выход узла индикации пламени 7 связан с управляющим входом формирователя импульсов 1, режим розжига чередуется с режимом индикации пламени, что в итоге ускоряет розжиг. При отпирании верхнего транзистора формирователя импульсов 1 транзисторный ключ 2 запирается и режимы розжига и индикации пламени прекращаются.

Таким образом, предложенное устройство за счет высокочастотной коммутации высокочастотной катушки зажигания 3 позволяет в короткий промежуток времени, порядка единиц микросекунд, формировать искровой разряд и трансформировать необходимую мощность в образованный электродами искровой промежуток. Устройство обладает также возможностью по истечении времени после искрового разряда в режиме розжига индицировать в искровом промежутке наличие пламени. Время срабатывания устройства в режиме индикации пламени может быть менее 0,1·10^-3 с.

В ряде случаев практического использования предложенного устройства, когда имеют место проблемы с остаточной ионизацией и подачей воздуха, чередование режимов розжига и индикации пламени может не предусматриваться и функциональная связь между выходом узла индикации пламени 7 и управляющим входом формирователя импульсов 1 может быть исключена.

Изобретение относится к технике импульсного розжига жидких и твердых горючих материалов. Устройство электроискрового розжига содержит катушку зажигания, первичная обмотка которой подключена через транзисторный ключ и датчик тока к источнику питания постоянного тока, а вторичная обмотка предназначена для подачи напряжения на образующие искровой промежуток электроды, формирователь импульсов, первый выход которого соединен с одним из управляющих входов транзисторного ключа, узел ограничения тока, сигнальный вход которого подключен к выходу датчика тока, и узел запрета. Устройство снабжено узлом индикации пламени, пусковой вход которого введен в цепь подключения к электродам искрового промежутка вторичной обмотки катушки зажигания, а выход соединен с управляющим входом формирователя импульсов, при этом узел запрета выполнен с возможностью задания времени запирания транзисторного ключа и включен между другим его управляющим входом и выходом узла ограничения тока, опорный вход которого соединен со вторым выходом формирователя импульсов. Формирователь импульсов включает в себя управляемый генератор импульсов и выполнен с возможностью формирования на первом выходе сигнала отпирания транзисторного ключа, а на втором выходе - опорного напряжения узла ограничения тока. Узел индикации пламени содержит RC-цепочку, включенную на его входе, при этом конденсатор RC-цепочки включен в цепь подключения к электродам искрового промежутка вторичной обмотки катушки зажигания через токоограничивающий резистор и зашунтирован разрядным диодом. Изобретение позволяет повысить эксплуатационную надежность устройства. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство электроискрового розжига, содержащее катушку зажигания, первичная обмотка которой подключена через транзисторный ключ и датчик тока к источнику питания постоянного тока, а вторичная обмотка предназначена для подачи напряжения на образующие искровой промежуток электроды, формирователь импульсов, первый выход которого соединен с одним из управляющих входов транзисторного ключа, узел ограничения тока, сигнальный вход которого подключен к выходу датчика тока, и узел запрета, отличающееся тем, что оно снабжено узлом индикации пламени, пусковой вход которого введен в цепь подключения к электродам искрового промежутка вторичной обмотки катушки зажигания, а выход соединен с управляющим входом формирователя импульсов, при этом узел запрета выполнен с возможностью задания времени запирания транзисторного ключа и включен между другим его управляющим входом и выходом узла ограничения тока, опорный вход которого соединен со вторым выходом формирователя импульсов.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что формирователь импульсов включает в себя управляемый генератор импульсов и выполнен с возможностью формирования на первом выходе сигнала отпирания транзисторного ключа, а на втором выходе - опорного напряжения узла ограничения тока.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что узел индикации пламени содержит RC-цепочку, включенную на его входе, при этом конденсатор RC-цепочки включен в цепь подключения к электродам искрового промежутка вторичной обмотки катушки зажигания через токоограничивающий резистор и зашунтирован разрядным диодом.