Система зажигания для двигателей внутреннего сгорания Советский патент 1982 года по МПК F02P1/08 F02P3/02 

(54) СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

1

Изобретение относится к технике зажигания топлива в двигателях внутреннего сгорания и может быть использовано в лесной промышленности в переносных моторных инструментах, например, в моторных пилах.

Известна система зажигания, содержащая аккумуляторную батарею, катушку зажигания с обмотками возбуждения и повышения напряжения, возбудитель прерывателя (кулачок), механически связанный с валом двигателя, первичный прерыватель (контакт), вторичный прерыватель в виде последовательно включенных транзисторов, управляемый первичным прерывателем, и свечу зажигания 1.

Однако известная система недостаточно надежна, поскольку в ней нет конденсатора, шунтирующего вторичный прерыватель, в результате чего искра, поджигающая топливо, гаснет очень быстро (конденсатор, который является частью контура колебания энергии, удлиняющего время горения искры, и предохраняет прерыватель, и временно хранит энергию, а затем отдает ее искре.

Кроме того, внутреннее сопротивление даже одного открытого транзистора не так уж мало и становится значительным, когда

несколько транзисторов включают последовательно. Здесь следует учесть, что сопротивление обмотки возбуждения невелико, поэтому сопротивление открытого прерывателя получается соизмеримым с сопротивлением обмотки. Энергия первичного источника тратится впустую. Выход из строя любого транзистора означает выход из строя магнето, тем более, что одновременно транзисторы закрыться не могут, следовательно,

,„ наиболее быстродействующий транзистор основную тяжесть начального разрыва индуктивной цепи принимает на себя. Защитные диоды не решают задачу кардионально (лучше, если бы начальная скорость нарастания напряжения на транзисторе была не

15 так велика). Повышенная нагрузка током последних транзисторов последовательной цепи снижает надежность системы.

Наиболее близкой к предлагаемой является система зажигания для двигателей внутреннего сгорания, содержащая магнитный импульсатор энергии (полюса магнитоэлектрического генератора), подключенные к общей точке статорные обмотки возбуждения магнитного потока и повышения напряжения, возбудитель прерывателя (кулачок). прерыватель (контакт), конденсатор, свечу зажигания, в которой прерыватель и обмотка возбуждения магнитного потока соединены последовательно, свеча зажигания и обмотка повышения напряжения соединены между собой также последовательно, а прерыватель и конденсатор - параллельно 2. Однако эта система тоже ненадежна, так как из-за малой скорости нарастания зазора контакта в нем возникает искра (контакт обгорает). Сам контакт является одноточечным, т.е. ускоренно выходит из строя в условиях наличия копоти и пыли, с небольшим конечным зазором, постоянно меняющимся из-за износа кулачка прерывателя. Необходимо отметить, что на величину емкости конденсатора устройства есть ограничения как снизу, так и сверху. Ниже определенной величины она не может быть, так как это опасно увеличением обгорания прерывателя и уменьшением энергии искры зажигания, выше не может быть из-за снижения скорости исчезновения индуктивного тока, следовательно, из-за снижения напряжения на свече. Кроме того, ручной инструмент должен быть легким, следовательно, мош,ность магнитоэлектрического генератора ограничена. В этих условиях для обеспечения надежности зажигания топлива энергию магнето необходимо беречь особенно (КПД системы зажигания должен быть большим). Цель изобретения - пов)1шение надежности зажигания топлива. Указанная цель достигается тем, что в системе зажигания для двигателей внутреннего сгорания, содержащей магнитный импульсатор энергии, подключенные к обш,ей точке обмотки возбуждения магнитного потока и повышения напряжения, возбудитель прерывателя, прерыватель, свечу зажигания, причем прерыватель и обмотка возбуждения магнитного потока соединены последовательно, свеча зажигания и обмотка повышения напряжения соединены между собой также последовательно, прерыватель выполнен в виде нескольких групп параллельно соединенных ключей, например, на транзисторах, каждая из групп зашунтирована своим конденсатором и входит в прерыватель в качестве последовательного звена электрической цепи. На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства. Устройство содержит магнитный импульсатор 1 энергии, связанный механически с валом двигателя, обмотку 2 возбуждения магнитного потока, обмотку 3 повышения напряжения, возбудитель 4 прерывателя (обобш,енное понятие), прерыватель 5 и свечу 6 зажигания. По одному из выводов прерывателя 5, обмоток 2 и 3 и свечи объединены в общую точку. Прерыватель 5 и обмотка 2 соединены последовательно. Свеча 6 и обмотка 3 соединены также последовательно. Прерыватель 5 может быть выполнен на транзисторах, запираемых тиристорах, герконах, контактной системы реле. На чертеже изображен вариант выполнения прерывателя на транзисторах. Прерыватель 5 состоит из нескольких групп параллельно соединенных транзисторов 7. Параллельно каждой группе транзисторов подключен свой конденсатор 8. Группы транзисторов соединены последовательно. Общая емкость последовательно соединенных конденсаторов равна общепринятой величине 0,17 ±0,35 мкФ. Емкость одного конденсатора востолько раз больше, сколько групп входит в прерыватель. Возбудитель 4 прерывателя на каждую группу ключей содержит по одной обмотке управления транзистором возбуждаемой от магнитного импульсатора 1 энергии. По углу поворота вала двигателя обмотка 2 и обмотки управления транзисторами расположены и сфазированы так, что ноль об.мотки управления соответствует максимуму отрицательной полуволны тока (правый вывод прерывателя 5 относительно общей точки), а по мере дальнейшего приращения угла поворота на базах транзисторов нарастает плюсовой сигнал. Когда прерыватель 5 строят на герконах, то возбудителем 4 прерывателя может быть постоянный магнит, механически связанный с валом двигателя и одновременно снимающий возбуждение с герконов, в которых используются замыкающие контакты, при угловой координате вала двигателя, соответствующей максимуму тока в обмотке 2 (моменту зажигания топлива). Когда прерыватель 5 строят на контактной системе реле, возбудителем является кулачок, снимающий возбуждение (воздействие) с системы замыкающих контактов при максимуме тока в обмотке 2. Устройство работает следующим образом. В процессе приближения вала двигателя к точке зажигания топлива в силу указанных выше пространственного расположения и фазировки обмоток минус на коллекторах транзисторов прерывателя 5 с обмотки 2 и минусы на базах транзисторов с прерывателя 5 совпадают, через прерыватель 5 протекает ток. В момент приближения тока к максимуму (точка зажигания) напряжение на базах транзисторов приближается к нулю, а затем меняет знак с минуса на плюс. Поскольку групп ключей в прерывателе 5 несколько, процесс уменьшения тока протекает ускоренно. Магнитный поток возбуждения, созданный обмоткой 2, исчезает резко, а Б результате изменения потокосцепления с обмоткой 3 на свече 6 зажигания появляется высокое напряжение. Свечу 6 зажигания пробивает искра и поджигает топливо. Из-за некоторого несовпадения характеристик во времени какая-то группа ключей прерывателя может запираться более резко и закрыться чуть раньше остальных. Это, однако, к перенапряжению более быстрой группы не приводит, поскольку емкость единичного конденсатора 8 повышена, следовательно, его шунтирующее влияние сильнее. При полном совпадении процессов закрытия групп прерыватель 5 действует как один коммутатор с уменьшенным временем разрыва цепи. Случайное неоткрытие одного ключа в группе тоже неопасно , поскольку ток может пройти через другие транзисторы в группе. При определенном числе групп и определенных параметрах ключей прерыватель 5 может еше оставаться в работоспособном состоянии при случайном незакрытии любого ключа либо всех ключей в группе. Удовлетворительным остается и зажигание топлива, поскольку при большом числе исключение одного конденсатора (шунтирование конденсатора незакрывшимся транзистором) не может сушественно снизить скорость уменьшения тока. Таким образом, повышенная скорость прерывания тока уменьшает потери энергии на разрушение ключей (энергия запасается в конденсаторах, а затем идет на поддержание искры в свече), наличие нескольких параллельных путей прохождения тока уменьшает потери и обеспечивает запасные пути для прохождения тока при выходе из строя части из них. Увеличение емкости одного конденсатора при сохранении заданного значения обш,ей емкости предохраняет от выхода из строя наиболее быстро запираюшуюся группу. Все это повышает надежность зажигания топлива. Формула изобретения Система зажигания для двигателей внутреннего сгорания, содержащая магнитный импульсатор энергии, подключенные к общей точке обмотки возбуждения магнитного потока и повышения напряжения, возбудитель прерывателя, прерыватель, свечу зажигания, причем прерыватель и об.мотка возбуждения магнитного потока соединены последовательно, свеча зажигания и обмотка повышения напряжения соединены между собой последовательно, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности зажигания топлива, прерыватель выполнен в виде нескольких групп параллельно соединенных ключей, например, на транзисторах, каждая из групп зашунтирована своим конденсатором и является частью последовательного звена электрической цепи прерывателя. Источники информации, принятые во вни.мание при экспертизе 1.Глезер Г. Н. и др. Электронные системы зажигания автомобилей. М., «Машиностроение, 1967, с. 47, рис. 25. 2.Моторные инструменты в лесной промышленности. М., «Лесная промышленность, 1979, с. 40, рис. 13 (прототип).