Система плазменного зажигания для двигателей внутреннего сгорания

 

Использование: в системах плазменного зажигания для двигателей внутреннего сгорания и для воспламенения обедненных топливных смесей. Сущность изобретения: система содержит ключ б напряжения питания , который подключает преобразователь 7 напряжения к напряжению питания системц только на время замыкания контакта 4 прерывателя. За это время заряжаются конденсаторы 16. 17 в блоке 8 накопления заряда . После размыкания контакта прерывателя преобразователь 7 напряжения отключается, а накопленная на конденсаторах 16, 17 энергия используется для ионизации искрового промежутка свечи 15 зажигания и формирования на нем высоковольтного импульса, сформированного с помощью тиристорного ключа 9 искрообразования. Управление ключом 9 искрообразования производится формирователем 5 импульса в блоке 1 управления, который срабатывает при размыкании контакта 4 прерывателя. При этом исключается ложное искрообразовэние, что позволяет снизить потребляемую мощность и повысить надежность искрообразования. 1 ил.

RU 2000465 С (51)5 F 02 P 15/10

Комитет Российской Федерации по патентам и товаршлм зпакам

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1.1. ",,. .. " pr ГI;.,-, г

К ПАТЕНТУ (21) 4955597/21 (22) 18,06.91 (46) 07.09.93. Бюл. N. 33-36 (75) Герасичкин В.Д., Домнин В.М., Пузеев Н.П, (73) Фирма "Рамп"

О

О

С фь

Г) (54) СИСТЕМА ПЛАЗМЕННОГО ЗАЖИГАНИЯ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО

СГОРАНИЯ (57) Использование: в системах плазменного зажигания для двигателей внутреннего сгорания и для воспламенения обедненных топливных смесей. Сущность изобретения; система содержит ключ 6 напряжения питания, который подключает преобразователь

7 напряжения к напряжению питания систеMhl только на время замыкания контакта 4 прерывателя. За это время заряжаются конденсаторы 16, 17 в блоке 8 накопления заряда. После размыкания контакта прерывателя преобразователь 7 напряжения отключается, а накопленная на конденсаторах 16, 17 энергия используется для ионизации искрового промежутка свечи 15 зажигания и формирования на нем высоковольтного импульса, сформированного с помощью тиристорного ключа 9 искрообразования. Управление ключом 9 искрообразования производится формирователем 5 импульса в блоке 1 управления, который срабатывает при размыкании контакта 4 прерывателя, При этом исключается ложное искрообразование, что позволяет снизить потребляемую мощность и повысить надежность искрообразования. 1 ил.

2000465

25

Изобретение относится к системам плазменного зажигания для двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано для воспламенения обедненных топливных смесей.

Известна система плазменного зажигания с плазменной свечой, содержащая катушку зажигания, преобразователь напряжения, блок накопления заряда, блок управления, распределитель и группу свечей зажигания, выходы распределителя соединены с выводами центрального электрода соответствующих свечей зажигания группы, первые выводы первичной и вторичной обмоток катушки зажигания объединены. ДИя реализации системы необходимы значительные аппаратурные затраты и применение свечей зажигания специальной конструкции. В частности, необходимо использование высоковольтных диодов для изоляции катушки зажигания и блока накопления заряда.

Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является система плазменного зажигания, содержащая блок управления, катушку зажигания, преобразователь напряжения, блок накопления заряда, распределитель и группу свечей зажйгания, первый выход преобразователя напряжения соединен с первым выводом блока накопления заряда и с первым выводом вторичной обмотки катушки зажигания, второй вывод которой соединен с входом распределителя, выходы которого соединены с выводами центрального электрода соответствующих свечей зажигания группы. В системе могут быть использованы свечи зажигания традиционной конструкции, применяемые в обычных системах зажигания, Однако конструкция катушки зажигания, используемой в системе, несколько усложнена и требует наличия дополнительного вывода. Недостатком этой системы является повышенное потребление мощности от источника напряжения питания. Это обусловлено постоянным подключением преобразователя напряжения к источнику напряжения питания. Кроме того, традиционное включение прерывателя в данной системе не позволяет получить высокую скорость нарастания напряжения во вторичной обмотке катушки зажигания, что ухудшает надежность искрообразования в системе.

Цель изобретения — снижение потребляемой мощнссти. Дополнительная цель изобретения — повышение надежности искрообраэования.

Цепь достигается тем, что в систему плазменного зажигания для двигателей внутреннего сгорания. содержащую блок управления, катушку зажигания, преобразователь напряжения, блок накопления заряда, распределитель и группу свечей зажигания, первый выход преобразователя напряжения соединен с первым выводом блока накопления заряда и с первым выводом вторичной обмотки катушки зажигания, второй вывод которой соединен с входом распределителя, выходы которого соединены с выводами центрального электрода соответствующих свечей зажигания группы, введены ключ напряжения питания, ключ искрообразования и восстановительный элемент, соединенный параллельно первичной обмотке катушки зажигания, первый и второй выходы блока управления соединены с коммутирующими входами ключей напряжения питания и искрообразования соответственно, первый вывод блока накопления заряда соединен с первым выводом первичной обмотки катушки зажигания, второй выход преобразователя напряжения соединен с вторым выводом блока накопления заряда и с коммутируемым входом ключа искрообразования, выход которого соединен с вторым выводом первичной обмотки катушки зажигания, вход напряжения питания системы соединен с коммутируемым входом ключа напряжения питания, выход которого соединен с входом преобразователя напряжения.

Блок накопления заряда содержит последовательно соединенные первый и второй конденсаторы, первые выводы которых соединены с шиной нулевого потенциала системы и вторым выводом блока накопления заряда соответственно, а вторые выводы соединены с первым выводом накопления заряда.

Блок управления содержит прерыватель и формирователь импульса, выход прерывателя соединен с первым выходом блока управления и через формирователь импульса — с вторым выходом блока управления.

Конструктивные признаки, введенные в прототип, позволяют получить усматриваемый положительный эффект и, следовательно, являются существенными признаками предлагаемого иэобоетения. Авторам не известны источники информации, в которых введенная совокупность признаков используется для достижения усматриваемого положительного эффекта, т.е. предлагаемая система соответствует критерию "существенные отличия".

Сущность изобретения поясняется чертежом.

2000465

Система плазменного зажигания для двигателей внутреннего сгорания содержит блок 1 управления. который может иметь различные варианты конструктивной реализации. Предлагаемый вариант блока 1 управления содержит прерыватель 2, состоящий из искрогасящего конденсатора

3, который подключен параллельно контактам 4, и формирователь 5 импульсов. Выход прерывателя 2 соединен с первым выходом блока 1 управления и через формирователь

5 импульсов — с вторым выходом блока 1 управления. Кроме того, система содержит ключ 6 напряжения питания, преобразователь 7 напряжения, блок 8 накопления заряда, ключ 9 искрообразования, восстановительный элемент 10, катушку 11 зажигания с первичной 12 и вторичной 13 обмотками, распределитель 14 и группу свечей 15 зажигания, Блок 8 накопления заряда может быть выполнен в виде последовательно соединенных первого 16 и второго 17 конденсаторов, первые выводы которых соединены с шиной нулевого потенциала системы и вторым выводом блока 8 накопления заряда соответственно, а вторые выводы соединены с первым выводом блока 8 накопления заряда.

Первый и второй выходы блока 1 управления соединены с коммутирующими входами ключей напряжения питания 6 и искрообразования 9 соответственно. вход напряжения питания системы соединен с коммутируемым входом ключа 6 напряжения питания, выход которого соединен с входом преобразователя 7 напряжения, первый и второй выводы которого соединены с первым и вторым выводами блока 8 накопления заряда соответственно, первый вывод которого соединен с первыми выводами первичной 12 и вторичной 13 обмоток катушки 11 зажигания, второй вывод вторичной обмотки 13 которой соединен с входом распределителя 14, выходы которого соединены с выводами центрального электрода соответствующих свечей 15 зажигания группы, второй вывод блока 8 накопления заряда соединен с коммутируемым входом ключа 9 искрообразовэния, выход которого соединен с вторым выводом первичной обмотки 12 катушки 11 зажигания, параллельно которой подключен восстановительный элемен г 10.

Формирователь 5 импульсов вырабатывает импульс фиксированной длительности пг;и рэзмыкании контакта 4 прерывателя 2.

При этом для устранения "дребезга" контакта 4 в составе формирователя 5 импульсов содержится схема устранения "дребезга", 5

50 которая может быть выполнена в виде порогового элемента с гистереэисной характеристикой. Ключ 6 напряжения питания подключает преобразователь 7 напряжения к напряжению Н1 питания системы на время замыкания контакта 4 прерывателя и может быть выполнен в виде транзисторного ключа, Ключ 9 искрообразования выполнен в виде тиристорного ключа. для управления которым в составе формирователя 5 импульсов должен содержаться разделительный трансформатор. Восстановительный элемент 10 выполнен в виде диода. Преобразователь 7 напряжения формирует напряжения Н2 и НЗ, которые используются для формирования плазмы и искры соответственно.

Система работает следующим образом.

Предположим. что в исходном состоянии контакт 4 прерывателя 2 разомкнут. В этом случае коммутируемые ключами 6 и 9 цепи разомкнуты, т.е. преобразователь 7 отключен от напряжения Н1 питания системы и тока не потребляет, При замыкании контакта 4 прерывателя

2 сигнал с первого выхода блока 1 поступает на коммутирующий вход ключа 6, который подключает напряжение Н1 питания системы к входу преобразователя 7. Преобразователь 7 начинает работать и формирует на первом и втором выходах напряжения Н2 и

НЗ, которые заряжают конденсаторы 16 и 17 в блоке 8. При этом напряжение Н2 с первого вывода блока 8 поступает через вторичную обмотку 13 катушки 11 и соответствующий выход распределителя 14 на искровой промежуток соответствующей свечи 15 зажигания и обеспечивает иониэацию этого искрового промежутка.

При размыкании контакта 4 прерывателя 2 выключаются ключ 6 и соответственно преобразователя 7. однако заряды, накопленные на конденсаторах 16 и 17 блока 8, сохраняются и поддерживают напряжения на искровом промежутке соответствующей свечи 15 зажигания и на коммутируемом входе ключа 9.

Формирователь 5 импульсов подавляет

"дребезг" контакта 4 прерывателя 2 и формирует импульс нормированной длительности на коммутирующем входе ключа 9. Этот импульс открывает ключ 9, и происходит разряд конденсатора 17 на первичную обмотку t 2 катушки 11. что приводит к индуцированию на ее вторичной обмотке 13 высоковольтного импульса и появлению дуги в ионизированном искровом промежутке свечи 15, выбранной распределителем 14.

Горение дуги поддерживается в течение рабочего хода поршня двигателя внутреннего

2000465

Составитель В. Герасичкии

Редактор Т.лошкарева Техред M.Mîðãåíòàë Корректор С.Патрушева

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва. Ж-35, Рэушскэя иэб, 4/5

Заказ 3072

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. У: rni!

11, на искровом промежутке соответствующей свечи 15, Далее работа системы повторяется для следующего цилиндра двигателя внутреннего сгорания, выбранного распределителем 14.

Таким образом, потребление энергии системой происходит в основном е момент замыкания контакта 4 прерывателя 2, когда происходит интенсивный заряд конденсаторов 16, 17 блока 8. В дальнейшем преобразователь 7 работает практически на холостом ходу, а в момент раэмыкаиия контакта 4 питание преобразователя 7 вовсе прекращается, что препятствует поддержанию горения плазменной дуги в искровом промежутке свечи 15 за пределами такта рабочего хода поршня. Это обстоятельство позволяет сохранить энергетические характеристики системы вплоть до предельных оборотов двигателя. Следовательно, система обеспечивает высокий коэффициент полезного действия, т.к. практически вся энергия, накопленная в блоке 8, рассеивается в искровом промежутке свечи 15. Система обеспечивает крутой фронт нарастания высоковольтного напряжения на вторичной обмотке 13 катушки 11 ээ счет использования тиристорного ключа 9, что препятствует развитию утечек внутри свечи

15 в момгнт пробоя исгпового промежутка.

Использование формирователя 5 импульсов со схемой устранения дребезга исключает ложное искрообразование и способствует увеличению ресурса двигателя, В системе могут быть использованы стандартные прерыватель 2, катушка 11, распределитель 14 и свечи 15, что позволяет снизить стоимость системы.

Формула изобретения

Система плазменного зажигания для двигателей внутреннего сгорания. содержа5

45 щая катушку зажигания, первая клемма вторичной обмотки которой соединена через распределитель с первыми клеммами группы свечей, вторые клеммы которых соединены с общей шиной, преобразователь напряжения, выход которого соединен последовательно с выпрямителем и блоком накопления заряда, который включает первый и второй конденсаторы, соединенные последовательно с общей шиной, причем первая клемма первого конденсатора является первой входной и выходной клеммой блока накопления заряда, а вторая клемма его— второй входной клеммой, и вторую выходную клемму, блок управления, который включает прерыватель и клемму для подключения источника питания, о т л и ч э ю щ э я с я тем, что, с целью снижения потребляемой мощности источника питания, введены ключ преобразования, который выполнен в виде управляемого тиристора. вход и выход которого соединены соответственно с первой выходной клеммой блока накопления заряда и первой клеммой первичной обмотки катушки зажигания, вторая клемма которой соединена с второй выходной клеммой блока накопления заряда, введен восстановительный элемент, который выполнен в виде диода, вход которого соединен с первой клеммой первичной обмотки катушки зажигания, а выход — с второй клеммой вторичной обмотки катушки зажигания, в блок управления введен формирователь импульсов, вход которого соединен с выходом прерывэтеля, первая и вторая выходная клемма которого соединены соответственно с управляющим входом ключа искрообразования и введенного ключа напряжения питания, вход и выход которого соединены соответственно с клеммой для подключения источника питания блока управления. и с входом преобразователя напряжения, причем третья выходная клемма формирователя импульсов соединена с входом ключа искрообраэования, а вторая выходная клемма блока накопления заряда соединена с его второй входной клеммой,