Способ электрического зажигания рабочей смеси в двигателях внутреннего горения

 

Класс 4бс-, 22

АВТОРСНОЕ СВИЙЕТЕЛЬСТВО HA ИЗОБРЕТЕНИЕ

О ПИ САНИЕ способа электрического зажигания рабочей смеси в двигателях внутреннего горения.

К авторскому свидетельству Б. Е. Чертока, заявленному 26 июля

1933 года (спр. о перв. М 132532).

О выдаче авторского свидетельства опубликовано 31 октября 1&34 года. 600) В отличие от всех существующих систем электрического зажигания рабочих смесей в цилиндрах двигателей внутреннего горения предлагаемый способ основан на получении электрической искры в свече цилиндра двигателя не с помощью магнето, аккумулятора или динамомашины, а с помощью прямого пьезоэлектрического эффекта.

Как известно, прямой пьезоэлектрический эффект в кристаллах заключается в том, что при давлении на кристалл по его электрической или механической оси на гранях кристалла в направлении давления образуются электрические заряды. При этом количества выделившихся зарядов электричества прямо пропорциональны сдавливающим силам и не зависят от геометрических размеров кристалла.

1"1ногочисленные опыты и исследования показали, что кристаллы сегнетовой соли (КИаС,Н,О,. 4НяО) дают наибольший пьезоэлектрический эффект. Этот огромный по сравнению со всеми пьезоэлектрическиМи кристаллами эффект и используется в предлагаемом способе электрического зажигания рабочей смеси в двигателях внутреннего горения.

Устройство для осуществления предлагаемого способа заключается в том, что кулачный диск, соединенный с распределительным валом двигателя, для получения в нужный момент искры в

| свече цилиндра, сообщает пластинке, вырезанной из кристалла сегнето вой соли, давление порядка 10 — l5 кг. Электроды кристалла включены в первичную обмотку индукционной катушки. По достижении максимума напряжения на электроцах кристалла, соответствующего верхней мертвой точке в цилиндре двигателя, прерыватель обрывает цепь первичной обмотки и получающийся вследствие этого экстраток размыкания возбуждает во вторичной обмотке катушки ток высокого напряжения (12000—

18000 V), который с помощью распреI делителя дает искру в свече соответствующего цилиндра.

Предлагаемый способ зажигания имеет сл едующие и реимущества перед существующими, а именно: простота и, вследствие этого, большая надежность конструкции в эксплоатации благодаря отсутствию вращающихся магнитных масс, обмоток, коллекторов и пр., что, в свою очередь, значительно упрощает электрическую схему; легкость и компактность, вследствие отсутствия массивной магнитной системы или аккумулятора, что имеет исключительно большое значение для авиационных двигателей; простота и дешевизна изготовления приборов, де! лающая предлагаемый способ экономически более выгодным; отсутствие какой-либо необходимости в специальных пусковых приспособлениях (пусковые магнето и пр.), что также дает большие экономические, конструктивные и весозые преимущества предлагаемого способа зажигания.

Все эти преимущества имеют исключительно большое значение для авиационных двигателей, для которых вопросы легкости, компактности и надежности конструкции имеют первостепенное значение.

На чертеже изображена механическая часть и схема электрических соединений устройства для осуществления предлагаемого способа электрического зажигания рабочей смеси в двигателях внутренчего горения, в случае его применения к 12-цилиндровому авиационному двигателю с двойным зажиганием, т. е. с двумя свечами в каждом цилиндре.

Кулачный диск 7, получающий вращение от распределительного вала двигателя, имеет число выступов соответственно числу цилиндров двигателя и углу между ними, соответственно порядку зажигания (в данном случае 12 выступов с углом между ними в 30 ).

При вращении кулачного диска 1 его выступы набегают на плотно прижатые пружинами 25и 26 пятки 4 и 5 рычагов

2 и 3 прерывателей. В момент прохождения выступов диска под пятками рычагов, соответствующий верхней мертвой точке поршня в одном из цилиндров двигателя, поворотные рычаги 3 и 4 сообщают через плоские пружины 25 и

26 давление порядка 10 — 15 кг (в зависимости от качества кристаллов) обоймам 11, 12.

В пьезоэлектрических элементах, образованных обоймами 11, 12, для усиления эффекта используются по две пластинки кристаллов 13, 14 и 15, 16 сегнетовой соли, положенные так, чтобы одичаковые заряды выделялись на электродах 18 и 27, изолированных от массы двигателя, а противоположные по знаку заряды выделялись на электродах 19, 77 и 20, 22, соединенных с корпусом пьезоэлектрических элементов и металлической массой двигателя. Возникающий при резком увеличении давления электрический ток проходит с электродов .78 и21 через первичные обмотки индукционных катушек 27, 29 и 28, 30 к контактам 7, 9 прерывателей, изолированным от массы, с них на контакты б, 8 рычагов 3, 2 и через массу двигателя 37 к электродам 17, 19 и 20, 22 возвращается на пластинки кристаллов сегнетовой соли.

В момент, соответствующий максимальному давлению и максимально" силе тока, т. е. при прохождении выступа диска 7 под пятко"рычагов 2,,3 происходит разрыв первичной цепи с помощью размыкания контактов 6, 7 и 8, 9.

Это вызывает экстраток размыкания в первичных цепях, дающий резкое повышение напряжения Во вторичных обмотках индукционных катушек. Ток вы=окого напряжения проходит через распределители 31 и 32 обычного устройства и питает свечи 35 цилиндра, в котором в данный момент должна произойти вспышка рабочей смеси. Побегушки 33 и 34 распределителей сидят на одной оси с кулачным диском 1 и поэтому прохождение выступа под пяткой рычага всегда совпадает с касанием электрода побегушки одной из секций распределителя.

Напряжение в момент искрообразования на электродах свечи должно достигать (в зависимости от типа двигателя, степени сжатия и пр.) 12000—

18000 V. Яля получения такого напряжения необходимо создать во вторичной обмотке к моменту размыкания контактов прерывателя напряжение порядка

1000 — 2500 Ч, что при соотношении витков вторичной и первичной обмоток

40 — 50 будет соответствовать первичному напряжению 20 — 40 Ч. Две пластинки кристаллов сегнетовой соли при надлежащей обработке и досгаточно большом давлении способны дать такое напряжение при достаточной для зажигания смеси силе тока.

При этом напряжение, даваемое кристаллом, совершенно не зависит от числа оборотов двигателя и остается постоянным для всех режимов рао;рты.

Как известно, специальныа пусковые приспособления вводятся,,потому, что при запуске двигателя во вторичйой обмотке магнето не создается до.-таточной резкости изменения магнитного поля, т. е. быстроты вращения якоря. Независимость предлагаемого спосооа зажигания от быстроты вращения вала двигателя, делает излишним пусковые приспособления. Искровой разряд в свече получится и в том случае, если, например, авиационный мотор запускается от руки проворачиванием за винт.

Регулировочные винты 23 и 24 служат для изменения в некоторых пределах давления, сообщаемого кристаллам кулачным диском 1 через пружины 25 и 26.

Изменяя с помощью регулировочных винтов степень сжатия пружин, можно подобрать наиболее выгодные условия работы кристаллов.

Переключатель 36, обычно применяющийся в системах электрического зажигания, служит для управления зажиганием. Он дает возможность включать пьезоэлектрические элементы по одному, оба вместе и выключать совершенно.

Как видно из чертежа, переключателем можно закоротить кристаллы, соединив электроды 21 и 18 непосредственно с массой и тем самым прекратить искр о о бра зова ние.

Конденсатор 38, включенный параллельно контактам прерывателя, служит для устранения искрения контактов в момент размыкания цепи тока.

Опережение зажигания и изменение момента искрообразования достигается поворотом всей фа сонной кольцевой станины 10, на которой смонтирована вся система, вокруг кулачного диска 1 как центра. В зависимости от угла и направления поворота станины 10 набегание выступов диска на пятки рычагов

2, 3 и размыкание первичной цепи будет происходить до подхода поршня к верхней мертвой точке (опережение) или после нее (запаздывание}.

Предмет изобретения

1. Способ электрического зажигания рабочей смеси в двигателях внутреннего горения, отличающийся тем, что для получения электрического тока использован пьезоэлектрический эффект, получаемый путем давления на кристаллы сегнетовой соли.

2. Устройство для осуществления способа по и. 1, отличающееся применением для воспроизведения давления на кристаллы 13, 14 и 15, 16 сегнетовой соли рычагов 2 и 3, поворотно закрепленных на кольцевой станине 10, несущей обоймы ll и 12 кристаллов, и получающих перемещения от кулачного диска 1, получающего вращение от распределительного вала двигателя, каковые рычаги служат также для прерывания первичных цепей индукционных катушек 27, 29 и 28, 30, вторичные цепи коих предназначены для питания током высокого напряжения свече" 35 цилиндров двигателя с помощью распределителей 32 и 31.

Экспер; Ь . М. Малыиисо

Редактор А. А, Денисов

Ткп. „Печ. Труд . Зак. 2147 — ИО