Способ зажигания топливной смеси Советский патент 1992 года по МПК H01T13/00 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах зажигания карбюраторных двигателей внутреннего сгорания для автомобилей, работающих на легком топливе, особенно на двигателях, использующих бедные, сильно турбулизованные топливные смеси.

Известен способ зажигания топливной смеси в двигателе внутреннего сгорания, работающем на легком топливе, заключающийся в том, что камеру свечи зажигания, снабженной полупроводниковым элементом, размещенным между электродами, заполняют зарядом топливной смеси, создают на электродах свечи зажигания искровой разряд, при этом в процессе разряда ионизируют межэлектродный промежуток свечи, и поджигают топливную смесь в камере сгорания двигателя посредством выброса потока горячих газов из камеры свечи в камеру сгорания двигателя.

Однако этот способ не обеспечивает надежного воспламенения обедненных топливных смесей.

Целью изобретения является повышение надежности воспламенения топливной смеси, Б том числе при сильном ее обеднении и завихрении.

Цель достигается за счет того, что в способе зажигания топливной смеси в двигателе внутреннего сгорания, работающем на легком топливе, заключающемся в том, что камеру свечи зажигания, снабженной полупроводниковым элементом, размещенным между электродами, заполняют зарядом топливной смеси, создают на электродах свечи зажигания искровой разряд, при этом в процессе разряда ионизируют межэлектродный промежуток свечи и поджигают топливную смесь в камере сгорания двигателя посредством выброса потока горячих газов из камеры свечи в камеру сгорания двигателя, искровой разряд подают в две стадии, на первой стадии подают высоковольтный импульс с продолжительностью переднего фронта не более 1 мкс. затем с интервалом не более 10 мкс, на второй стадии подают низковольтный импульс с величиной разСО

с

xj

XJ

00 00

4 Ю

рядного тока до 1,5 А и продолжительностью до 2 мкс.

На фиг. 1 показана конструкция низковольтной свечи зажигания с размещенной на ней катушкой зажигания; на фиг. 2 - схема передачи электрической энергии в искровой промежуток свечи; на фиг. За, б - основные параметры искрового разряда.

Для осуществления способа используют низковольтную свечу зажигания. Свеча зажигания состоит из металлического корпуса 1, размещенного в нем изолятора 2, центрального электрода 3 и массового электрода 4. Внутри свечи размещена камера, состоящая из разрядной 5 и буферной 6 полостей, поверхностный слой разрядной полости 5, например, в виде цилиндрического полупроводникового элемента, облегчающего искровой пробой между электродами свечи. Таким материалом может быть материал с микроструктурой, обеспечивающей последовательный пробой элементарных искровых промежутков. Величина искрового промежутка свечи, соответствующая высоте разрядной камеры 5, составляет 1 - 3 мм. Катушка зажигания, размещенная на свече,имеет вторичную 8 и первичную 9 обмотки, изолированные между собой. Коэффициенттрансформации должен быть не более 10, а число витков вторичной обмотки не более 2000 - 5000 витков. Один конец 12 вторичной обмотки 8 подсоединен непосредственно к сердечнику 10 катушкой зажигания и через пружину 11 - к центральному электроду 3 свечи, другой конец 13 вторичной обмотки 8 подсоединен к выводной клемме 14. Один конец 15 первичной обмотки 9 катушки зажигания подсоединен к второй 16 выводной клемме, а другой конец 17 - на корпус экрана 7.

К выводной клемме 16 подключены накопитель энергии в виде конденсатора 18 (см. фиг. 2) и тиристор 19, который соединен с концом 14 первичной обмотки 9. Конец 12 вторичной обмотки 8 соединен с дополнительным накопителем энергии в виде конденсатора 20. Другие обмотки конденсаторов соединены с клеммой 13. В исходном состоянии накопители энергии в виде конденсаторов 18 и 20 заряжены, при подаче управляющего импульса на тиристор 19, конденсатор 18 разряжается на первичную обмотку катушки зажигания и на ее вторичной обмотке возникает ионизирующий импульс, достаточный для пробоя и ионизации искрового промежутка 5 свечи. Разряд ионизирующего импульса осуществляется по полупроводниковому элементу камеры разряда 5. Величина напряжения

ионизирующего импульса выбирают ниже величины напряжения разряда по воздуху, а длительность переднего фронта ионизирующего импульса не более 1,0 мкс.

В результате падения сопротивления искрового промежутка свечи, конденсатор 20 через вторичную обмотку катушки зажигания разряжается на искровой промежуток свечи и тем самым резко увеличивает энергию выделяемую в искровом промежутке. Величиной емкости конденсатора 20 и степени его заряженности (вместо емкости 20, при необходимости, можно пользоваться формирующей линией из L и С), а также

параметрами вторичной обмотки катушки зажигания можно регулировать мощность и продолжительность основного импульса искрового разряда, увязывая их с требованиями двигателя. Ионизирующий импульс,

получаемый от катушки зажигания, предназначается также для воспламенения топливной смеси, находящейся в камере, состоящей из разрядной 5 и буферной 6 полостей свечи.

Таким образом топливная смесь в основной камере двигателя будет воспламеняться от факела, совокупно образованного от энергии сгорания топливной смеси и энергии разряда основного импульса, усиливающего искру. Предполагается, что при работе двигателя на частичных нагрузках выброс воспламеняющегося факела будет достигать 8-15 мм.

При такой схеме получается очень крутой фронт импульса вторичного напряжения с длительностью не более 1,0 мс, что в сочетании с заложенным принципом самоочищения искрового промежутка самим разрядом исключает возможность шунтирования вторичной цепи системы зажигания от нагара на искровом промежутке свечи.

Формула изобретения

Способ зажигания топливной смеси в двигателе внутреннего сгорания, работающем на легком топливе, заключающийся в том, что на электродах свечи зажигания, снабженной полупроводниковым элементом, размещенным между электродами, создают искровой разряд, при этом в процессе разряда ионизируют межэлектродный промежуток свечи, отличающийся тем, что, с целью повышения

надежности воспламенения топливной смеси, в частности при сильном ее обеднении, искровой разряд создают в две стадии, на первой стадии на электроды подают высоковольтный импульс с продолжительностью переднего фронта не более 1 ккс, затем, с

интервалом не более Юмко, на в горой ста- чиной разрядного тока до 1,R Аи продолжи- дии подают низковольтный импульс с пели- тельностью до 2 мкс.

Сущность изобретения: способ зажигания смеси в двигателе внутреннего сгорания состоит в передаче энергии искрового разряда в топливную смесь в две стадии. Это обеспечивает получение направленного потока газов в виде факела. На первой стадии подают высоковольтный импульс с продолжительностью переднего фронта не более 1 мкс. На второй стадии с интервалом не более 10 мкс подают низковольтный импульс с величиной разрядного тока до 1,5 А и продолжительностью до 2 мкс. 3 ил.

Фиг.

16

эоо в + I

600 В

Фиг.г

Формирование разряда

интервал лодачи второго

импульса

продолжительность переднего

Фронта первого импульса

1,0 2,0

4,0

Риг За

15

14

.1 .,.

к.з. /

и -цтят-гп-т ттг 11 тимрмц Д| дп-rim ifii«ii шмпя1И1Пп

8

5,0

8,0 ЩО fiffC

до 10 кб

Характеристика разряда.

-

0,5

напряжение ток

1,01,5 2,0 т

продолжительность

Фиг. 3Ј

2,0 т

а №

1.0 10