Система зажигания для двс с увеличенной энергией разряда
Владельцы патента RU 2565777:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ)) (RU)
Изобретение относится к области транспорта и может использоваться для воспламенения обедненных топливных смесей. Техническим результатом является повышение надежности искрообразования при повышенных утечках заряда по поверхности изолятора (юбочки) свечи из-за образовавшегося нагара, а также в увеличении энергии электроразряда. Система зажигания для двигателя внутреннего сгорания содержит электронный блок управления, соединенный с датчиком положения коленчатого вала и аккумуляторной батареей, штатный модуль зажигания с высоковольтными катушками, элементы цепей питания от аккумулятора. Система дополнительно содержит по крайней мере один дополнительный модуль зажигания с высоковольтными катушками. Его входные цепи соединены параллельно с соответствующими входными цепями штатного модуля зажигания, а выходные цепи соединены параллельно с соответствующими выходными цепями штатного модуля зажигания. 1 ил.
Изобретение относится к системам зажигания двигателей внутреннего сгорания и может использоваться для воспламенения обедненных топливных смесей.
В автомобильных электронных системах зажигания энергия разряда составляет около 50 мДж при длительности электроразряда до 1,6 мс. Однако для существенного улучшения параметров двигателей внутреннего сгорания при работе на обедненных топливных смесях стремятся значительно увеличить энергию искрового разряда.
Известны системы плазменного зажигания для автомобильного двигателя, имеющие источник высоковольтного разряда и относительно низковольтный источник (несколько сотен вольт) большого тока для образования плазмы [Заявка US 20080141967 А1, МПК6 F02P 23/04. Plasma ignition device / Yasuhide Tani, Hideyuki Katoh, Tooru Yoshinaga. - заявл. 10.12.07; опубл. 19.06.08; заявка US 20090021133 A1, МПК6 H01T 13/20, F02P 3/02. Plasma ignition system / Hideyuki Kato, Tohru Yoshinaga. - заявл. 17.07.08; опубл. 22.01.09.]. Оба источника подключены к свече зажигания параллельно. Высоковольтный пробой в свече зажигания образуется с помощью катушки зажигания. Как только напряжение в искровом промежутке опускается до уровня, меньшего, чем напряжение низковольтного источника, из последнего начинает подводиться дополнительная энергия, запасенная, как правило, в емкостном накопителе. В результате в искровом промежутке свечи зажигания выделяется повышенное количество энергии для образования плазменного разряда и надежного воспламенения обедненных топливно-воздушных смесей.
Недостатком этих систем зажигания является то, что вследствие колебательных процессов в электрических цепях низковольтный источник энергии не всегда успевает поддержать горение искры при резком падении напряжения в искровом промежутке после высоковольтного разряда.
Известны системы плазменного зажигания для автомобильного двигателя, имеющие источник высоковольтного разряда и относительно низковольтный источник (несколько сотен вольт) большого тока для образования плазмы [Пат. US 4448181, МКИ F02P 3/08. Plasma ignition system for an internal combustion engine / Yasuki Ishikawa, Hiroshi Endo, Masazumi Sone Iwao Imai. - Заявл. 07.06.1982, опубл. 15.05.1984.], в которых низковольтный источник энергии подключен последовательно с вторичной обмоткой катушки зажигания. В них низковольтный источник энергии находится в одном колебательном контуре с высоковольтным источником разряда, что позволяет согласовать колебательные процессы, происходящие в обоих источниках, и обеспечить стабильное горение искры с подводом дополнительной энергии от низковольтного источника. В результате достигается повышенное выделение энергии в искровом промежутке свечи зажигания для надежного воспламенения обедненных топливно-воздушных смесей.
Недостатком этих систем зажигания является то, что при возникновении неблагоприятных условий для высоковольтного пробоя искрового промежутка свечи, например: при повышенных утечках заряда по поверхности изолятора (юбочки) свечи из-за образовавшегося нагара, искрообразование может прекратиться. Низковольтные источники энергии в этом случае окажутся бесполезными.
Известны системы зажигания, работающие в режиме многоискрового разряда [Пат. 4442821 US, МКИ F02P 5/04. Internal combustion engine ignition method / Hamai Kyugo, Nakagawa Yasuhiko, Nakai Meroji, Inoue Ryuzaburo. - Заявл. 30.12.81; опубл. 17.04.84.], в которых для воспламенения применяется несколько искр (обычно 3-6), следующих друг за другом через малый промежуток времени. Каждая искра образуется высоковольтным пробоем (в емкостной фазе) и имеет индуктивную фазу, в которой выделяется основная энергия разряда. Общая энергия зажигания образуется суммированием энергий каждой искры. В результате в искровом промежутке свечи зажигания выделяется большее количество энергии, но суммарная длительность многоискрового разряда составляет до 10 мс, что позволяет эффективно использовать его только для запуска двигателя. При частотах вращения коленчатого вала более 400-500 мин-1 применение такой системы зажигания нецелесообразно.
Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является система плазменного зажигания [Пат. ЕР 0434217 В1, МКИ F02P 9/09. Plasma ignition device / Rosswurm Mark A., Tozzi Luigi. - Заявл. 20.11.1990, опубл. 26.06.1991], содержащая преобразователь напряжения, блок управления, свечу зажигания и три блока зажигания: источник высоковольтного разряда, основной источник энергии плазменного зажигания и вспомогательный источник энергии плазменного зажигания. Каждый из трех блоков зажигания подключен параллельно к свече зажигания через свой диод. При работе системы сначала происходит высоковольтный разряд от блока. С небольшой временной задержкой производится подпитка искры от вспомогательного источника энергии плазменного зажигания, чтобы исключить резкое падение напряжения в искровом промежутке. Далее к нему подводится дополнительная энергия из основного источника. В результате в искровом промежутке свечи зажигания выделяется суммарное количество энергии от источника высоковольтного разряда, вспомогательного и основного источников энергии плазменного зажигания для надежного воспламенения обедненных топливно-воздушных смесей.
Недостатком этой системы зажигания также является то, что при возникновении неблагоприятных условий для высоковольтного пробоя искрового промежутка свечи, например: при повышенных утечках заряда по поверхности изолятора (юбочки) свечи из-за образовавшегося нагара, искрообразование может прекратиться. Вспомогательный и основной источники энергии плазменного зажигания в этом случае окажутся бесполезными.
Техническая задача изобретения направлена на повышение надежности искрообразования при повышенных утечках заряда по поверхности изолятора (юбочки) свечи из-за образовавшегося нагара, а также в увеличении энергии электроразряда.
Техническая задача достигается тем, что система зажигания для двигателя внутреннего сгорания содержит электронный блок управления, соединенный с датчиком положения коленчатого вала и аккумуляторной батареей, штатный модуль зажигания с высоковольтными катушками, элементы цепей питания от аккумулятора. Система дополнительно содержит по крайней мере один дополнительный модуль зажигания с высоковольтными катушками, который подключен таким образом, что его входные цепи соединены параллельно с соответствующими входными цепями штатного модуля зажигания, а выходные цепи соединены параллельно с соответствующими выходными цепями штатного модуля зажигания.
На чертеже представлена схематически система зажигания для ДВС с увеличенной энергией разряда, где
1 - аккумуляторная батарея;
2 - предохранитель;
3 - главное реле;
4 - выключатель зажигания;
5 - штатный модуль зажигания
6 - свечи зажигания;
7 - дополнительный модуль зажигания;
8 - электронный блок управления;
9 - датчик положения коленчатого вала;
10 - задающий диск;
А - контакты на высоковольтных катушках;
В - контакты на высоковольтных катушках;
С - заземление;
D - питание;
Е - устройства согласования.
Система зажигания для двигателей внутреннего сгорания содержит электронный блок управления 8, который подключен к датчику положения коленчатого вала 9 и аккумуляторной батарее 1, штатный модуль зажигания с высоковольтными катушками 5. Дополнительно в системе установлен по крайней мере один дополнительный модуль зажигания 7 с высоковольтными катушками, который подключен таким образом, что его входные цепи соединены параллельно с соответствующими входными цепями штатного модуля зажигания 5, а выходные цепи соединены параллельно с соответствующими выходными цепями штатного модуля зажигания 5.
При работе системы зажигания информация от датчика положения коленчатого вала 9 о частоте вращения коленчатого вала поступает в электронный блок управления 8, который подает управляющий сигнал на штатный модуль зажигания 5 (контакты А, В). Сигнал через устройство согласования Е поступает на высоковольтные катушки штатного модуля зажигания 5, где образуется высокое напряжение, которое подводится к соответствующим свечам зажигания 6. Токи разряда от каждой из соединенных параллельно катушек зажигания суммируются и компенсируют утечки по поверхности изолятора (юбочки) свечи зажигания 6, обеспечивая тем самым надежное искрообразование даже при наличии значительного нагара на свечах зажигания. После пробоя искрового промежутка свечи зажигания 6 в индуктивной фазе разряда токи от каждой из соединенных параллельно катушек зажигания также суммируются и увеличивают энергию разряда практически пропорционально количеству подключенных параллельно модулей зажигания 5, 7 с высоковольтными катушками.
Система зажигания для двигателя внутреннего сгорания, содержащая электронный блок управления, соединенный с датчиком положения коленчатого вала и аккумуляторной батареей, штатный модуль зажигания с высоковольтными катушками, элементы цепей питания от аккумулятора, отличающаяся тем, что система дополнительно содержит по крайней мере один модуль зажигания с высоковольтными катушками, который подключен таким образом, что его входные цепи соединены параллельно с соответствующими входными цепями штатного модуля зажигания, а выходные цепи соединены параллельно с соответствующими выходными цепями штатного модуля зажигания.
