Система зажигания четырехтактного двигателя внутреннего сгорания

 

Система зажигания относится к области двигателестроения и предназначена для карбюраторных двигателей внутреннего сгорания для поджигания рабочей смеси в цилиндрах. Включатель зажигания соединен с аккумуляторной батареей и генератором, подключенными к первичной обмотке катушки зажигания, все катушки зажигания связаны высоковольтными проводами со свечами зажигания. Первичные обмотки катушек зажигания соединены с соответствующими включателями прерывателя зажигания, снабженными также конденсаторами и вращающимся кулачком. Включатели прерывателя зажигания выполнены подпружиненными и установлены на плате прерывателя зажигания с возможностью взаимодействия с кулачком. Кулачок установлен на валике, приводящимся в движение от коленчатого вала двигателя и выполнен с выступом, предназначенным для размыкания включателей прерывателя зажигания. Включатели прерывателя зажигания, количество которых соответствует количеству цилиндров двигателя, равномерно размещены на плате прерывателя зажигания по углу поворота кулачка в соответствии с количеством цилиндров двигателя. Такое выполнение позволяет упростить конструкцию системы зажигания из-за отсутствия распределителя зажигания и улучшить электрические характеристики. 2 з.п.ф-лы, 1ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано в карбюраторных четырехтактных двигателях внутреннего сгорания (ДВС) для поджигания рабочей смеси в цилиндрах.

Известна система зажигания ДВС, содержащая катушку зажигания, прерыватель тока низкого напряжения с конденсатором и устройствами для регулирования момента зажигания, распределитель тока высокого напряжения, свечи зажигания, подавительные сопротивления для устранения помех радиоприему и включатель (замок) зажигания. Ток низкого напряжения, поступающего от аккумуляторной батареи или генератора, при помощи катушки зажигания и прерывателя с конденсатором преобразовывается в ток высокого напряжения. Этот ток через распределитель тока высокого напряжения поступает к свечам зажигания, ввернутым в отверстия головки блока цилиндров и размещенным внутри камер сгорания, где между электродами свечи в нужные моменты проскакивает электрическая искра, поджигающая сжатую в камере сгорания горячую смесь. Для получения достаточно мощной искры в среде сжатой рабочей смеси и особенно в холодное время необходимо высокое напряжение электрического тока порядка 12000 - 15000 В (см. книгу Анохина В.И. Отечественные автомобили. М.: Машиностроение, 1977, с. 262, рис. 169).

Недостатками описанной системы зажигания являются, во-первых, низкое вторичное напряжение, поступающее к свечам зажигания, и ограничение максимальной частоты вращения коленчатого вала ДВС вследствие уменьшения времени накопления энергии в первичной обмотке катушки с увеличением частоты вращения коленчатого вала ДВС, и во-вторых, большие потери энергии и увеличение коэффициента запаса из-за наличия в распределителе токоведущих частей высокого напряжения.

Наиболее близкой к предлагаемой системе зажигания по технической сущности (прототипом) является система зажигания четырехтактного ДВС, содержащая включатель зажигания, соединенный с аккумуляторной батареей и генератором, подключенными к первичной обмотке катушки зажигания, свечи зажигания, связанные с распределителем зажигания, состоящим из ротора и электродов в пластмассовой крышке, и прерыватель зажигания, имеющий плату с включателем, конденсатором, многогранным кулачком и стойками с контактами, которые размыкаются при вращении кулачка, установленного на валике. Первичная обмотка катушки зажигания соединена с включателем прерывателя зажигания. При замыкании контактов включателя зажигания и включателя прерывателя зажигания ток от аккумуляторной батареи или от генератора течет через первичную обмотку катушки зажигания, замкнутые контакты включателя прерывателя зажигания на массу. Идет процесс накопления энергии в первичной обмотке катушки зажигания. При размыкании контактов включателя прерывателя зажигания, что происходит при повороте кулачка, ток в первичной обмотке катушки зажигания исчезает, и его быстрому исчезновению содействует конденсатор прерывателя зажигания. Во вторичной обмотке катушки зажигания наводится высокая ЭДС, которая подается распределителем зажигания на свечу зажигания нужного цилиндра двигателя. В дальнейшем контакты включателя прерывателя зажигания замыкаются и опять происходит накопление энергии в первичной обмотке катушки зажигания. Контакты включателя прерывателя зажигания размыкаются и процесс повторяется для следующего цилиндра ДВС (см. книгу Вершигоры В.А. и др. Автомобили ВАЗ. Изд. 3-е. М.: Транспорт, 1976, с. 352 - 356, рис. 299, 302).

Основным недостатком этой системы зажигания ДВС является большая трудоемкость передачи высокого напряжения к свечам зажигания вследствие недостаточного времени накопления энергии в первичной обмотке катушки зажигания. Время накопления энергии в первичной катушке зажигания зависит от профиля кулачка (относительного времени замкнутого состояния контактов включателя прерывателя зажигания), числа выступов на кулачке, т. е. числа цилиндров ДВС, и частоты вращения валика прерывателя зажигания. При этом максимальная частота вращения валика прерывателя зажигания (максимальная частота вращения коленчатого вала ДВС) ограничена числом выступов кулачка, равным числу цилиндров ДВС, и профилем кулачка. В системе зажигания, выбранной в качестве прототипа, угол, в течение которого контакты включателя прерывателя зажигания находятся в замкнутом состоянии, равен 55±3^o (для других четырехцилиндровых ДВС с такой же системой зажигания, этот угол равен 42 - 46^o, а для шести- и восьмицилиндровых ДВС - еще меньше. Поэтому время накопления энергии в первичной катушке зажигания является недостаточным для обеспечения необходимой величины вторичного (высокого) напряжения, подаваемого к свечам зажигания.

Сущность изобретения заключается в том, что система зажигания четырехтактного ДВС, содержащая включатель зажигания, соединенный с аккумуляторной батареей и генератором, подключенными к первичной обмотке катушки зажигания, свечи зажигания и прерыватель зажигания, имеющий плату с включателем, конденсатором и вращающимся кулачком, причем первичная обмотка катушки зажигания соединена с включателем прерывателя зажигания, снабжена дополнительными катушками зажигания, первичные обмотки которых соединены с дополнительными включателями прерывателя зажигания. При этом каждая катушка зажигания связана со свечой зажигания, а каждый включатель прерывателя зажигания выполнен подпружиненным и установлен на плате прерывателя зажигания с возможностью взаимодействия с кулачком.

Кроме этого, включатели прерывателя зажигания, количество которых соответствует количеству цилиндров ДВС, равномерно размещены на плате прерывателя зажигания по углу поворота кулачка в соответствии с количеством цилиндров ДВС.

Кроме этого, кулачок выполнен с выступом для размыкания включателей прерывателя зажигания.

Техническим результатом является снижение трудоемкости передачи высокого напряжения к свечам зажигания в системе зажигания четырехтактного ДВС.

Снижение трудоемкости передачи высокого напряжения к свечам зажигания достигается путем увеличения времени накопления энергии в первичных обмотках катушек зажигания и расположением катушек зажигания в непосредственной близости от свечей зажигания.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, на котором изображен общий вид системы зажигания четырехтактного ДВС.

Система зажигания четырехтактного ДВС содержит включатель звжигания 1, соединенный с источниками питания - аккумуляторной батареей 2 и генератором 3, подключенными к первичным обмоткам катушек зажигания 4. Количество катушек зажигания 4 равно количеству цилиндров двигателя. Катушки зажигания 4 связаны высоковольтными проводами 5 со свечами зажигания 6, 7, 8, 9. На плате 10 прерывателя зажигания равномерно размещены по углу поворота кулачка 11 в соответствии с числом цилиндров ДВС включателя 12 с неподвижными контактами 13. Включатели 12 соединены с первичными обмотками катушек зажигания 4. Включатели 12 приводятся из замкнутого состояния в разомкнутое кулачком 11, а из разомкнутого состояния в замкнутое - пружинами 13. Кулачок 11 установлен на валике, приводящемся в движение от коленчатого вала двигателя (на чертеже не показаны) и выполнен с выступом, предназначенным для размыкания включателей 12.

Число включателей 12 прерывателя зажигания соответствует числу цилиндров двигателя.

Для настройки чередования искрообразования предусмотрена регулировка путем выбора оптимального зазора а между включателями 12 и неподвижными контактами 13. Включатели 12 шунтируются конденсаторами 14. Каждый включатель 12 соединен с клеммой P катушки зажигания 4 в соответствии с порядком работы двигателя. Клеммы Б катушек зажигания 4 соединены между собой и с полюсом включателя зажигания 1.

Система зажигания четырехтактного ДВС работает следующим образом. При замыкании включателя зажигания 1 ток от аккумуляторной батареи 2 или от генератора 3 течет по первичным обмоткам катушек зажигания 4 от клемм Б к клеммам Р и через замкнутые включатели 12 с контактами 13 - на массу. В первичных обмотках катушек зажигания 4 происходит накопление энергии. При прокручивании коленчатого вала двигателя кулачок 11 размыкает один из включателей 12 и один из контактов 13, и в первичной обмотке катушки зажигания 4, связанной с этим включателем 12, исчезнет ток. Шунтирующий этот включатель 12 конденсатор 14 ускоряет этот процесс, и во вторичной обмотке катушки зажигания 4 наводится высокая ЭДС, которая высоковольтным проводом 5 подается к одной из свечей зажигания без каких-либо промежуточных элементов. В дальнейшем кулачок 11 будет воздействовать на выключатели 12, соединенные с клеммами Р других катушек зажигания 4 в соответствии с порядком работы двигателя.

От одного размыкания включателя 12, например, первого цилиндра, до его следующего размыкания кулачок 11 делает полный оборот. Таким образом, угол замкнутого состояния одного включателя 12 и контакта 13 составляет 360^o и не зависит ни от профиля кулачка, ни от числа цилиндров двигателя.

Кулачок 11 расположен (или может быть расположен) на траверсе, соединенной с центробежным автоматом угла опережения зажигания, а плата 10 может быть выполнена подвижной относительно корпуса прерывателя зажигания и связана с вакуумным автоматом опережения зажигания (на чертеже не показаны).

Таким образом, в предлагаемой система зажигания четырехтактного ДВС с любым числом цилиндров предложена установка катушек зажигания для каждого цилиндра двигателя, установка включателей прерывателя зажигания для каждой катушки зажигания и выполнение кулачка прерывателя зажигания с одним выступом. При этом упрощается конструкция системы зажигания вследствие отсутствия распределителя зажигания (крышка, ротор, длинные высоковольтные провода), что позволит выполнить ее более компактной, а увеличение угла замкнутого состояния включателя с контактом прерывателя до 360^o обеспечит значительное улучшение электрических характеристик контактной батарейной системы зажигания.

Формула изобретения

1. Система зажигания четырехкратного двигателя внутреннего сгорания, содержащая включатель зажигания, соединенный с аккумуляторной батареей и генератором, подключенными к первичной обмотке катушки зажигания, свечи зажигания и прерыватель зажигания, имеющий плату с включателем, конденсатором и вращающимся кулачком, причем первичная обмотка катушки зажигания соединена с включателем прерывателя зажигания, отличающаяся тем, что система зажигания снабжена дополнительными катушками зажигания, первичные обмотки которых соединены с дополнительными включателями прерывателя зажигания, при этом каждая катушка зажигания связана со свечой зажигания, а каждый включатель прерывателя зажигания выполнен подпружиненным и установлен на плате прерывателя зажигания с возможностью взаимодействия с кулачком.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что включатели прерывателя зажигания, количество которых соответствует количеству цилиндров двигателя внутреннего сгорания, равномерно размещены на плате прерывателя зажигания по углу поворота кулачка в соответствии с количеством цилиндров двигателя внутреннего сгорания.

3. Система по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что кулачок выполнен с выступом для размыкания включателей прерывателя зажигания.

РИСУНКИ

Рисунок 1