1
Изобретение относится к системам зажигания для двигателя внутреннего сгорания с использованием пьезоэлектрического эффекта Д.ЛЯ получения высокого напряжения.
Известны пьезоэлектрические системы зажигания для двигателя внутреннего сгорания, содержащие устройство периодического нагружения пьезоэлементов, электрически соединенных со свечой 1. Однако во всех системах этого типа, из-за относительно низкой скорости приложения механической нагрузки к пьезоэлементам (или сброса нагрузки), скорость нарастания высокого напряжения на два-три порядка меньше, чем в обычных системах зажигания, у которых эта скорость определяется параметрами связанных контуров C. Вследствие этого системы, у которых отсутствуют специальные устройства для увеличения скорости иарастания высокого напряжения на свече, имеют низкую добротность, т. е. сильно снижают напряжение при наличии нагарообразования на свече и практически - неработоспособны. Поэтому пьезоэлектрические системы зажигания обычно снаблсают, кроме механизма нагружения, устройством для формирования высокого напряжения на свече. Известны также пьезоэлектрические системы зажигания, формирование импульса на свече которых осуществляется при помощи дополнительного искрового
промежутка, включаемого последовательно со свечой, причем параметры дополнительного искрового промежутка выбирают такими, чтобы его иробивное напряжение было больше, чем, пробивное напряжение свечи 2. Эти системы характеризуются нестабильным искрообразованием на свече из-за высокого пробивного напряжения искрового разрядника.
Целью изобретения является повышение стабильности искрообразования на свече двигателя. В предлагаемой системе это достигается тем, что обп1,ая точка, образованная свечой и одним из электродов разрядника, соедпиена с «массой двигателя, например, через резистор.
Па фиг. 1 схематически изображена предлагаемая система зажигания; на фиг. 2 - эквивалентная схема системы, иллюстрирующая процессы в ней. Па фиг. 2 приняты обозначения: Пг.- пьезогенератор; С/пг. -выходное папряжение, развиваемое пьезогенератором; t/доп. - напряжение на дополнительном искровом промежутке; t/пр.доп. - пробивное
напряжение дополнительного искрового промежутка; t/cB--напряжение на свече; f/пр.св.- пробивное напряжение свечи; Сдоп.- эквивалентная собственная емкость дополннтельного разрядника; Сев--эквивалентная собственная емкость свечи; R - резистор, через который общий тбчКа разрядника И свечи соединена с «массой. Система зажигания состоит из ньезогенератора 1 с иьезоэлементами 2, периодически деформируемыми системой нагружения, содержащей в данном случае эксцентрик 3 с рычагом 4. Средняя точка пьезоэлементов соединена со свечой 5 через двухэлектродный разрядник 6 (воздушный или газонаполненный). Общая точка, образованная одним из электродов разрядника и центральным электродом свечи соединена с «массой двигателя через резистор 7. При вращении эксцентрика 3, связанного с коленвалом двигателя (на чертежах не показан), цьезоэлементы 2 периодически деформируются и на них образуется потенциал высокого напряжения, который в результате наличия резистора 7 оказывается почти полностью приложенным к дополнительному искровому промежутку. Если напряжение пьезогенератора больше пробивного на свече, то дополнительный искровой промежуток пробивается и затем пробивается искровой промежуток свечи, так как из-за крутого фронта нарастания напряжения на свече (после пробоя искрового промежутка) и конечной величины индуктивности резистора заряд, накапливающийся на собственной емкости свечи, не успевает стечь прежде, чем пробьется ее искровой промежуток. Улучшение стабильности искрообразования при заданном давлении и выходном напряжении пьезогенератора может быть объяснено следующим образом. Как видно из схемы (см. фиг. 2), условия пробоя разрядника 6 По закону Кирхгофа f/Пг. доп. + св. Напряжение на разряднике 6 доп- - Пг. - св. при отсутствии сопротивления R напряжение на разряднике и свече распределяется обратно пропорционально их емкостям, и при этом условии f/ca. t/ж Подставив выражение (4) в формулу (3), после несложных преобразований получим f/жоп. - Из последнего выражения видно, что при отсутствии соединения общей точки, образо510 15 20 25 30 35 40 50 55 60 ванной свечой и искровым раз{)ЯДникоЯ( напряжение на разряднике 6 зависит от соотношения собственных емкостей Сдоп. и Сев.. Вследствие малости этих емкостей их величипа, а следовательно, и соотношение может в процессе работы сильно меняться, например, из-за разной степени ионизации пространства между электродами от импульса к импульсу. Это приводит к нестабильной величине t/доп., что при малом запасе напряжения, обеспечиваемого пьезогенератором, может вызвать перебои в искрообразовании на дополнительном промежутке и на свече. Если общая точка свечи и дополнительного искрового промежутка соединена с «массой, например, через резистор, то к искровому разряднику прикладывается фактически полное напряжение пьезогенератора. Если напряжение пьезогенератора больше или равно пробивному /пр.доп., то дополнительный искровой промежуток пробивается и вслед за этим происходит заряд Сев. до напряжения, большего чем 6пр.ов., так как из-за крутого фронта нарастания UCK. заряд через резистор не успевает стечь. Поэтому после пробоя искрового разрядника происходит пробой искрового промежутка свечи. Аналогично можно показать, что улучшение стабильности искрообразования происходит также у систем, в которых, вместо резистора, включена индуктивность или емкость, или комбинация этих элементов. Таким образом, при соединении общей точки искрового разрядника и свечи с «массой возможно существенное снижение запаса напряжения пьезогенератора по отношению к пробивному напряжению искрового разрядника при конструировании пьезосистемы. Это в свою очередь приводит к снижению габаритов, так как позволяет применять пьезоэлементы меньшей длины, и к повышению стабильности искрообразования из-за меньшей величины требуемых механических усилий. Формула изобретения Пьезоэлектрическая система зажигания для двигателя внутреннего сгорания, содержащая устройство для периодического нагружения пьезоэлементов, электрически соединенных со свечой через дв хэлектродный искровой разрядник, отличающаяся тем, что, с целью повышения стабильности искрообразования, общая точка, образованная свечой и одним из электродов разрядника, соединена с «массой двигателя, например, через резистор. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Патент США № 3355623, кл. 315-55, 1967. 2. Патент США Afb 3229153, кл. 315-55, 1966.
.//77
фыг./
I
Пг.
//////////л
доп.
Сей.
-0
Усе.
D.
lfnp.cS/////
