Система плазменного зажигания Советский патент 1992 года по МПК F02P3/10 

Фиг1

Изобретение относится к электронно- механическим системам зажигания топливной смеси и может быть использовано для двигателей внутреннего сгорания.

Цель изобретения - повышение надежности и энергии разряда.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема системы плазменного зажигания: на фиг. 2 - пример выполнения низковольтных свечей с генерирующими плазму шунтами и вид А.

Система зажигания содержит индуктивный накопитель-преобразователь 1 напряжения, первичная обмотка которого подключена к первой и второй шинам питания через ограничительное сопротивление 2 и прерыватель 3, зашунтированный конденсатором 4 и выполняющий совместно с кулачком 5 распредвала функции ключевого датчика момента зажигания, распределитель 6 импульсов коммутации, разрядные цепи, число которых равно числу цилиндров двигателя, каждая разрядная цепь образована последовательно соединенными разрядным элементом 7 и свечой 8 зажигания, накопительный конденсатор 9, первый вывод которого соединен с второй шиной питания, опорный диод 10, выпрямитель 11, нагрузочный резистор 12, полевые транзисторы 13, балансные и калибровочные резисторы соответственно 14 и 15, число каждых из которых равно числу цилиндров двигателя, вторичная обмотка 16 индуктивного преобразователя 1 напряжения снабжена первым и вторым отводами, соединенными соответственно с вторым выводом накопительного конденсатора 9 и с подвижной пластиной распределителя б импульсов и с первым выводом нагрузочного резистора 12 через опорный диод 10, второй вывод нагрузочного резистора 12 соединен с второй шиной питания, каждый разрядный элемент 7 образован динистором оптрона, св етодиод которого через свой балансный резистор 14 подсоединен между первой шиной питания и стоком своего полевого транзистора 13, затвор которого соединен с первичным выводом своего калибровочного резистора 15. Первый вывод каждого калибровочного резистора соединен с второй шиной питания, второй - с соответствующей неподвижной пластиной распределителя 6 импульсов, истоки всех полевых транзисторов соединены с второй шиной питания. Второй вывод разрядной цепи, являющийся первым выводом динистора оптрона, подсоединен к первому выводу вторичной обмотки 1§ индуктивного fipg§§pajpejTevi4 нэпряишия, второй §ы« вод которой соединен с второй щинр,й пмт§ ния через выпрямитель 11, каждая свеча

зажигания снабжена спиральным шунтом 17 из высокоомного материала и малой работой выхода электронов, расположенным в межэлектродной камере коаксиального изолятора 18 между центральным электродом и упругой шайбой 19, закрепленной в юбке корпуса свечи 8 зажигания. Стенки межэлектродной камеры коаксиального изолятора свечи 8 зажигания покрыты

термостойкой резистивной пленкой 20, контактирующей с центральным электродом и упругой шайбой 19, закрепленной в юбке корпуса свечи зажигания, центральный электрод которой соединен с вторым выводом динистора оптрона разрядного элемента 7.

Система работает следующим образом.

После включения системы к источнику

питания в первичной обмотке индуктивного

накопителя-преобразователя 1 возникает электрический ток, величина которого определяется ограничительным сопротивлением 2. В определенный момент зажигания кулачок 5 распредвала размыкает контакты

прерывателя 3, искрение которого предотвращается конденсатором 4.

В соответствии с законом коммутации ток первичной обмотки трансформируется во вторичную и начинает заряжать накопительный конденсатор 9, по мере заряда которого через выпрямитель 11 напряжение во вторичной обмотке повышается. При напряжении на втором отводе вторичной обмотки, равном половине максимального,

опорный диод 10 переходит в проводящее состояние в момент максимальной скорости нарастания этого напряжения, которое поступает на подвижную пластину емкостного распределителя б, перемещающуюся распредвэлом синхронно с кулачком 5 прерывателя 3. Этот импульс напряжения через соответствующую неподвижную пластину распределителя 6 и калибровочный резистор 15 поступает на затвор одного из полевых транзисторов 13, вызывая смещение его рабочей точки за напряжение отсечки, что приводит к резкому возрастанию тока через его балансный резистор 14 и светоди- од оптронного динистора разрядного элемента 7, который открывается. При этом накопительный конденсатор 9 оказывается заряженным до напряжения, равного примерно половине максимально возможного. т.е. большая часть энергии все еще находится в индуктивном накопителе-преобразователе 1.

В результате открытия динистора раз- ряднеге элемента 7 напряжение накопительного конденсатора 9 величиной 500 В

Прикладывается к спиральному шунту 17

плазменной свечи 8 зажигания, по которому начинает протекать электрический ток, сконцентрированный скин-эффектом в приповерхностном слое шунта, благодаря большой крутизне переднего фронта импульса зажигания. В результате происходит локальный адиабатический разогрев приповерхностных электронов, которые быстро увеличивают свою кинетическую энергию, легко преодолевают поверхностный потен- циальный барьер и инжектируются в топ- ливно-газовую смесь. Из-за спиральной геометрии проволочного шунта 17 или конусообразной формы пленочного шунта в любой точке поверхности меняется нормальная компонента электрического поля, которая снижает то л щи ну поверхностного потенциального барьера, способствует их инжекции в топливную смесь, чем обеспечивает возникновение низковольтной плазмы в межэлектродной камере изолятора 18 свечи 8, и электрическому разряду вдоль ее оси. Возникающее при этом ультрафиолетовое излучение вызывает дополнительную фотоэлектронную эмиссию с поверхности шунта-и лавинообразное увеличение инжектируемых электронов, которые резко увеличивают проводимость возникающей плазмы и часть электрического тока, проходящего через нее. Благодаря этому температура и давление плазмы в межэлектродной камере быстро нарастают и она в виде длинного факела выбрасывается в цилиндр ДВ С через отверстие в упругой шайбе 19, что и обеспечивает эффективный поджиг большого объема топливной смеси. Формула изобретения 1. Система плазменного зажигания, содержащая индуктивный преобразователь напряжения с первичной и вторичной об- мотками, первичная обмотка индуктивного преобразователя напряжения через ключевой датчик момента зажигания подсоединена между первой и второй шинами питания, распределитель импульсов, разрядные це- пи, число которых равно числу цилиндров двигателя внутреннего сгорания, каждая разрядная цепь образована последовательно соединенными разрядным элементом и свечой зажигания, боковой электрод кото- рой, являющийся первым выводом разрядной цепи, соединен с второй шиной питания, накопительный конденсатор, первый вывод которого соединен с второй шиной питания, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и энергии разряда, введены опорный диод, выпрямитель, нагрузочный резистор, полевые транзисторы, балансные и калибровочные резисторы, число которых равно числу цилиндров двигателя внутреннего сгорания, вторичная обмотка индуктивного преобразователя напряжения снабжена первым и вторым отводами, соединенными соответственно с вторым выводом накопительного конденсатора и подвижной пластиной распределителя импульсов и с первым выводом нагрузочного резистора через опорный диод, второй вывод нагрузочного резистора соединен с второй линией питания, каждый разрядный элемент образован динистором оптрона, светодиод которого через свой балансный резистор подключен между первой шиной питания и стоком своего полевого транзистора, затвор которого соединен с подвижным выводом своего калибровочно-- го резистора, первый вывод каждого из калибровочных резисторов соединен с второй шиной питания, второй - с соответствующей неподвижной пластиной распределите- ля импульсов, истоки всех полевых транзисторов соединен с второй шиной питания, второй вывод разрядной цепи соединен с первым выводом вторичной обмотки индуктивного преобразователя напряжения, второй вывод которой соединен через выпрямитель с второй шиной питания, каждая свеча зажигания снабжена спиральным шунтом из высокоомного материала и малой работой выхода электронов, расположенным в межэлектродной камере коаксиального изолятора электродов свечи зажигания.

2. Система по п. 1,отличающаяся тем , что стенки межэлектродной камеры коаксиального изолятора свечи зажигания покрыты термостойкой резистивной пленкой, контактирующей с упругой шайбой, закрепленной в юбке корпуса свечи зажигания, и ее центральным электродом, который соединен с вторым выводом дини- стора оптрона разрядного элемента.

го.

мл

Изобретение относится к электронно- механическим системам зажигания и может быть использовано для двигателей внутреннего сгорания. В систему плазменного зажигания, содержащую индуктивный преобразователь 1 напряжения, датчик момента зажигания, распределитель 6 импуль- сов, разрядные цепи, образованные разрядными элементами 7 и свечами 8 зажигания, накопительный конденсатор 9, введены опорный диод 10, выпрямитель 11. нагрузочный резистор 12, полевые транзисторы 13, балансные и калибровочные резисторы 14 и 15, число которых равно числу цилиндров двигателя. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. Ё VJ О о 4 00

Фиг. 2