СПОСОБ СОЗДАНИЯ ИСКРОВЫХ РАЗРЯДОВ В КАМЕРЕ СГОРАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

СПОСОБ СОЗДАНИЯ ИСКРОВЫХ РАЗРЯДОВ В КАМЕРЕ СГОРАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ


RU (11) 2020258 (13) C1

(51) 5 F02P3/04 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 11.01.2009 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 4945023/21 
(22) Дата подачи заявки: 1991.06.14 
(45) Опубликовано: 1994.09.30 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Патент Франции N 2534635, кл. F 02P 9/00, опублик.1984. 
(71) Заявитель(и): Калашников Ю.Д.; Матюшенко О.И. 
(72) Автор(ы): Калашников Ю.Д.; Матюшенко О.И. 
(73) Патентообладатель(и): Калашников Юрий Дмитриевич 

(54) СПОСОБ СОЗДАНИЯ ИСКРОВЫХ РАЗРЯДОВ В КАМЕРЕ СГОРАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 

Использование: в двигателестроении. Сущность изобретения: на первичную обмотку катушки зажигания подают напряжение и формируют в первичной обмотке по меньшей мере один импульс тока с заданной амплитудой. Напряжение устанавливают таким, чтобы время нарастания каждого импульса тока в первичной обмотке до достижения им заданной амплитуды было существенно меньше времени сгорания порции рабочей смеси. Устанавливают момент начала формирования первого импульса тока совпадающим с моментом поступления пускового импульса зажигания, момент начала формирования каждого последующего импульса тока устанавливают совпадающим с моментом окончания высоковольтного импульса напряжения во вторичной обмотке, вызванного предыдущим импульсом тока в первичной обмотке, и завершают формирование каждого импульса тока путем его прерывания в момент достижения заданной амплитуды тока, ограничивая при прерывании скорость изменения тока. Устройство содержит катушку 1 зажигания, повышающий преобразователь 4 напряжения, свечу 6 зажигания, электронный ключ 7 с управляемым генератором 8 импульсов в качестве блока управления и конденсатор 9, обеспечивающий условие возникновения резонанса в первичной обмотке катушки зажигания. 2 с. и 3 з.п.ф-лы, 3 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, а более точно - к способу создания искровых разрядов в камере сгорания двигателя внутреннего сгорания и устройству для его осуществления.

Изобретение может быть использовано в двигателестроении.

Основным условием нормальной работы двигателя внутреннего сгорания является воспламенение порций рабочей смеси в цикле сжатия за счет образования искрового разряда в свече зажигания при подаче на нее высоковольтного импульса напряжения со вторичной обмотки катушки зажигания. Если по какой-либо причине искровый разряд не возникает, это приводит к неиспользованию рабочей смеси, вызывающему снижение КПД двигателя внутреннего сгорания, резкому увеличению выбросов СНх в атмосферу и загрязнению окружающей среды. Отсутствие искрового разряда может быть обусловлено снижением напряжения на вторичной обмотке катушки зажигания до величины, недостаточной для пробоя искрового зазора свечи зажигания. При этом снижение напряжения характерно для большинства известных в настоящее время систем зажигания из-за уменьшения энергии, запасенной в первичной обмотке катушки зажигания, при увеличении частоты вращения двигателя внутреннего сгорания. В связи с этим более перспективные многоискровые системы зажигания оказались трудно реализуемыми за счет того, что в них крайне ограничено время для накопления энергии в первичной обмотке катушки зажигания.

Известен способ создания искровых разрядов в камере сгорания двигателя внутреннего сгорания, при котором на управляющий ключ, подключенный к первичной обмотке катушки зажигания, подают множество синхронных импульсов, которые вызывают во вторичной обмотке высоковольтные импульсы напряжения, время между которыми является функцией частоты вращения двигателя внутреннего сгорания, в свою очередь вызывающие искровые разряды между электродами свечи зажигания.

При указанном способе время между соседними искровыми разрядами в свече зажигания на низких частотах вращения двигателя внутреннего сгорания может превысить время сгорания порции рабочей смеси, что приведет к неэффективности последующих искровых разрядов. На средних и высоких частотах вращения существенное влияние на протекание процессов сгорания оказывают первые искровые разряды, а эффективность последующих невысока.

Кроме того, напряжение, подаваемое на первичную обмотку катушки зажигания, равно напряжению бортовой сети, равному 12 В, что не позволяет за короткое время запасти высокую энергию в первичной обмотке катушки зажигания в результате того, что в цикле сжатия порции рабочей смеси необходимо сформировать серию искровых разрядов от 3 до 20. Следствием этого является то, что при указанном способе на первичную обмотку катушки зажигания подают импульсы амплитудой 12 В. Это обуславливает необходимость использования катушки зажигания с очень высоким коэффициентом трансформации ( 1000).

Предложенное устройство для осуществления указанного способа рассчитано на формирование трех искровых разрядов. При увеличении количества искровых разрядов до 20 устройство усложняется, что снижает его надежность и увеличивает стоимость.

В результате указанных способ и устройство не могут найти широкого применения в двигателях внутреннего сгорания.

Известен способ создания искровых разрядов в камере сгорания двигателя внутреннего сгорания, при котором на первичную обмотку катушки зажигания подают напряжение, формируют в первичной обмотке в соответствии с пусковым импульсом зажигания импульс тока с заданными параметрами, вызывая во вторичной обмотке высоковольтный импульс напряжения, который подают по меньшей мере на одну свечу зажигания для формирования искровых разрядов в камере сгорания.

Известно устройство для создания искровых разрядов в камере сгорания двигателя внутреннего сгорания, осуществляющее указанный способ, содержащее катушку зажигания, первичная обмотка которой электрически связана с источником напряжения через повышающий преобразователь напряжения, а к вторичной обмотке подключена по меньшей мере одна свеча зажигания, электронный ключ для формирования импульса тока в первичной обмотке катушки зажигания, подключенный к первичной обмотке катушки зажигания, и блок управления электронным ключом, устанавливающий момент начала формирования импульса тока в первичной обмотке катушки зажигания, подключенный к управляющему входу электронного ключа и имеющий вход, на который поступают пусковые импульсы зажигания.

В указанном устройстве обеспечивается возникновение импульсов напряжения, прикладываемых к первичной обмотке катушки зажигания, не превышающих 400 В. Тем самым ограничивается величина высоковольтных импульсов напряжения во вторичной обмотке катушки зажигания при заданном коэффициенте трансформации, которая может оказаться недостаточной для возникновения искрового разряда в свечах зажигания с увеличенным искровым зазором, а также в двигателях с высокой степенью сжатия.

Указанный способ реализован на традиционной конденсаторной системе зажигания, в которой напряжение бортовой сети равное 12 В, повышают до 400 В, заряжая этим напряжением накопительный конденсатор повышающего преобразователя напряжения, который разряжают посредством электронного ключа на первичную обмотку катушки зажигания, вызывая возникновение высоковольтного импульса напряжения на вторичной обмотке катушки зажигания. При указанном способе при каждом срабатывании электронного ключа происходит по существу полная разрядка накопительного конденсатора до напряжения бортовой сети, обеспечивая формирование одного искрового рязряда в цикле сжатия порции рабочей смеси в камере сгорания. При этом для формирования последующего искрового разряда необходимо обеспечить заряд накопительного конденсатора до уровня 400 В за время между соседними искровыми разрядами в камере сгорания двигателя внутреннего сгорания или соседними пусковыми импульсами зажигания. При уменьшении указанного времени на больших оборотах двигателя внутреннего сгорания повышающий преобразователь напряжения практически не успевает зарядить накопительный конденсатор, емкость которого составляет 100 mF, до 400 В, что неизбежно приведет к уменьшению энергии искрового разряда на больших оборотах двигателя внутреннего сгорания.

Таким образом, при предлагаемом способе существует зависимость энергии искрового разряда от частоты вращения двигателя внутреннего сгорания, что, как правило, приводит к пропускам искрообразования. Кроме того, за счет длительного разряда накопительного конденсатора (емкостью 100 mF) через первичную обмотку происходит ее перегрев, что может привести к выходу ее из строя и снижает экономичность способа.

Кроме того, высоковольтный импульс напряжения во вторичной обмотке катушки зажигания возникает одновременно с началом разряда накопительного конденсатора через первичную обмотку катушки зажигания.

Указанные особенности данного способа не позволяют реализовать на его основе систему зажигания с множеством искровых разрядов в цикле сжатия порции рабочей смеси в камере сгорания.

В основу изобретения положена задача разработать способ создания искровых разрядов в камере сгорания двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления, в которых за счет выбора напряжения, подаваемого на первичную обмотку катушки зажигания, выбора момента начала формирования импульса тока в этой первичной обмотке и его окончания, а также за счет выполнения блока управления электронным ключом, устанавливающего моменты начала и окончания импульса тока в первичной обмотке в соответствии с условием возникновения в ней резонанса, обеспечивали бы независимость энергии искрового разряда и времени протекания тока в первичной обмотке катушки зажигания от частоты вращения двигателя внутреннего сгорания, уменьшение потребления электрической энергии от бортовой сети, более эффективное воспламенение порций рабочей смеси и более полное ее сгорание.

Это достигается тем, что при способе создания искровых разрядов в камере сгорания двигателя внутреннего сгорания, при котором на первичную обмотку катушки зажигания подают напряжение, формируют в первичной обмотке в соответствии с пусковым импульсом зажигания импульс тока с заданными параметрами, вызывая во вторичной обмотке высоковольтный импульс напряжения, который подают по меньшей мере на одну свечу зажигания для формирования искровых разрядов в камере сгорания, напряжение, подаваемое на первичную обмотку катушки зажигания, устанавливают таким, чтобы время нарастания импульса тока в первичной обмотке до достижения им заданной амплитуды было существенно меньше времени сгорания порции рабочей смеси в камере сгорания, устанавливают момент начала формирования импульса тока в первичной обмотке совпадающим с моментом поступления пускового импульса зажигания и завершают формирование импульса тока путем его прерывания в момент достижения заданной амплитуды тока, ограничивая при прерывании скорость изменения тока.

Время нарастания импульса тока в первичной обмотке катушки зажигания до достижения им заданной амплитуды устанавливают равным 50-500 мкс, а напряжение, которое подают на первичную обмотку катушки зажигания, устанавливают равным 30-120 В.

В интервале времени, соответствующем циклу сжатия порции рабочей смеси в камере сгорания, формируют в первичной обмотке катушки зажигания по меньшей мере один дополнительный импульс тока, вызывающий соответствующее количество дополнительных искровых разрядов в камере сгорания, устанавливая момент начала формирования каждого дополнительного импульса тока совпадающим с моментом окончания высоковольтного импульса напряжения во вторичной обмотке катушки зажигания, вызванного предыдущим импульсом тока в первичной обмотке катушки зажигания, при этом параметры каждого дополнительного импульса тока в первичной обмотке катушки зажигания устанавливают аналогичными параметрам основного импульса тока.

В устройстве для осуществления способа создания искровых разрядов в камере сгорания двигателя внутреннего сгорания, содержащем катушку зажигания, первичная обмотка которой электрически связана с источником напряжения через повышающий преобразователь напряжения, а к вторичной обмотке подключена по меньшей мере одна свеча зажигания, электронный ключ для формирования иммпульса тока в первичной обмотке катушки зажигания, подключенный к первичной обмотке катушки зажигания, и блок управления электронным ключом, устанавливающий момент начала формирования импульса тока в первичной обмотке катушки зажигания, подключенный к управляющему входу электронного ключа и имеющий вход, на который поступают пусковые импульсы зажигания, в качестве блока управления электронным ключом использован управляемый генератор импульсов, при этом к первичной обмотке катушки зажигания подключен конденсатор, один вывод которого соединен с первичной обмоткой в точке ее соединения с электронным ключом, а второй вывод заземлен, и емкость которого выбрана из условия возникновения резонанса напряжения в контуре, образованном первичной обмоткой катушки зажигания и конденсатором.

При предлагаемом способе создания искровых разрядов в камере сгорания энергия искрового разряда не зависит от частоты вращения двигателя внутреннего сгорания вследствие того, что время нарастания импульса тока до достижения им заданной амплитуды существенно меньше времени между соседними пусковыми импульсами зажигания, что характерно как для формирования одиночного искрового разряда, так и для множества искровых разрядов. Способ позволяет повысить экономичность потребления энергии от бортовой сети за счет уменьшения времени протекания импульса (импульсов) тока по первичной обмотке катушки зажигания, что предохраняет ее от перегрева.

Возможность формирования множества искровых разрядов, составляющих в реальных двигателях внутреннего сгорания от 2 до 100 искровых разрядов, при перемещении порции рабочей смеси в камере сгорания в цикле сжатия с высокой скоростью вызывает возникновение множества очагов распространения воспламенения рабочей смеси. Следствием этого является существенное ускорение процесса сгорания порции рабочей смеси и увеличение вероятности ее воспламенения.

Предлагаемый способ позволяет использовать в качестве катушки зажигания высокочастотный повышающий трансформатор с ферритовым сердечником, что позволяет значительно уменьшить время между соседними импульсами тока в первичной обмотке катушки зажигания и приводит к увеличению количества искровых разрядов в камере сгорания в одном цикле сжатия. Это позволяет использовать на каждый цилиндр двигателя внутреннего сгорания свою катушку зажигания, имеющую малые габариты, следствием чего является исключение высоковольтного распределителя напряжения, используемого с одной катушкой зажигания, что приводит к уменьшению потерь энергии искровых разрядов и уменьшению помех, создаваемых системой зажигания.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства для создания искровых разрядов в камере сгорания, реализующего способ создания единичного и множества искровых разрядов; на фиг.2 (а, б, в, г) - временные диаграммы сигналов на блоках устройства при формировании единичного искрового разряда; на фиг. 3 (а, б, в, г, д) - временные диаграммы сигналов на блоках устройства при формировании множества искровых разрядов.

Способ создания искровых разрядов в камере сгорания двигателя внутреннего сгорания заключается в том, что на первичную обмотку катушки зажигания подают напряжение и формируют в первичной обмотке импульс тока с заданными параметрами (амплитудой, длительностью), причем напряжение устанавливают таким, чтобы время нарастания импульса тока до достижения им заданной амплитуды было существенно меньше времени сгорания порции рабочей смеси в камере сгорания двигателя внутреннего сгорания. Момент начала формирования импульса тока устанавливают совпадающим с моментом поступления пускового импульса зажигания, и завершают формирование импульса тока путем его прерывания в момент достижения заданной амплитуды тока, ограничивая скорость изменения тока при прерывании импульса тока. Ограничение скорости изменения тока осуществляют с помощью конденсатора заданной емкости, подключенного к первичной обмотке катушки зажигания.

Формирование импульса тока в первичной обмотке катушки зажигания вызывает в ее вторичной обмотке высоковольтный импульс напряжения, который подают по меньшей мере на одну свечу зажигания для формирования искровых разрядов в камере сгорания.

Время нарастания импульса тока в первичной обмотке до достижения им заданной амплитуды устанавливают равным 50-500 мкс, а напряжение, которое подают на первичную обмотку, равно 30-120 В.

Выбор указанного времени нарастанияяя импульса тока обусловлен тем, что время сгорания порции рабочей смеси в разных режимах работы двигателя внутреннего сгорания составляет единицы миллисекунд. Кроме того, как показали исследования, оптимальная длительность искрового разряда (искровых разрядов) составляет 1,5-2,5 мс. При этом выбираемое из указанного диапазона время устанавливают в зависимости от используемого типа катушки зажигания, стремясь выбрать минимально возможным.

Выбор указанного диапазона напряжений обусловлен реально существующими параметрами первичной обмотки катушки зажигания и связан с временным диапазоном 50-500 мкс.

Описанный способ позволяет сформировать мощный высоковольтный импульс напряжения во вторичной обмотке катушки зажигания, достаточный для пробоя искрового зазора свечи зажигания. Величина высоковольтного импульса напряжения определяется выражением

U2 = kI , (1) где U2 - напряжение на вторичной обмотке катушки зажигания;

k - коэффициент трансформации катушки зажигания;

I1 - амплитуда тока в первичной обмотке катушки зажигания;

L - индуктивность первичной обмотки катушки зажигания;

С - емкость, ограничивающая скорость изменения тока в первичной обмотке катушки зажигания и обеспечивающая возникновение в ней резонансных колебаний.

Как видно из выражения (1), величина высоковольтного импульса напряжения на вторичной обмотке по существу определяется амплитудой I1тока в первичной обмотке. Таким образом, для получения заданного высоковольтного импульса напряжения на вторичной обмотке необходимо обеспечить заданную амплитуду тока в первичной обмотке.

Устройство для создания искровых разрядов в камере сгорания двигателя внутреннего сгорания, реализующее указанный способ, содержит катушку 1 (см. фиг.1) зажигания, первичная обмотка 2 которой электрически связана с источником 3 напряжения (бортовой сетью) через повышающий преобразователь 4 напряжения. К вторичной обмотке 5 катушки 1 зажигания подключена по меньшей мере одна свеча 6 зажигания.

К первичной обмотке 2 катушки 1 зажигания подключен электронный ключ 7 для формирования импульса тока в первичной обмотке, к управляющему входу которого подключен блок управления электронным ключом 7, в качестве которого использован управляемый генератор 8 импульсов, устанавливающий момент начала формирования импульса тока в первичной обмотке 2 катушки 1 зажигания и момент его прерывания. При этом управляемый генератор 8 импульсов имеет управляющий вход, на который поступают пусковые импульсы зажигания.

К первичной обмотке 2 катушки 1 зажигания подключен также конденсатор 9 с заданной емкостью, величину которой выбирают в соответствии с параметрами катушки 1 зажигания и заданной величиной высоковольтного импульса напряжения. Один вывод конденсатора 9 подключен к точке соединения первичной обмотки 2 с электронным ключом 7, а другой вывод заземлен.

Повышающий преобразователь 4 напряжения в описываемом варианте устройства содержит генератор 10 импульсов, выход которого подключен к базе транзистора 11. Коллектор транзистора 11 подключен к одному выводу катушки 12 индуктивности, другой вывод которой подключен к клемме положительной полярности источника 3 напряжения. Эмиттер транзистора 11 заземлен. Катушка 12 индуктивности через диод 13, подключенный к ней анодом, подключена к одному выводу накопительного конденсатора 14, другой вывод которого заземлен. В схеме преобразователя 4 напряжения предусмотрен также стабилитрон 15, подключенный к одному выводу резистора 16 и входу компаратора 17, выход которого подключен к управляющему входу генератора 10 импульсов. Стабилитрон 15 подключен также к одному выводу резистора 18, другой вывод которого подключен к катоду диода 13 и накопительному конденсатору 14. К общей точке соединения стабилитрона 15 и резистора 18 подключен конденсатор 19, один вывод которого заземлен.

В описываемом варианте устройства электронный ключ 7 выполнен на основе транзистора 20, к которому подключен диод 21, служащий для обрезания отрицательной полуволны напряжения, возникающего на первичной обмотке 2 катушки 1 зажигания. Эмиттер транзистора 20 и анод диода 21 заземлены.

Управляемый генератор 8 импульсов содержит задающий генератор 22 импульсов, к управляющему входу которого подключен выход одновибратора 23, вход которого подключен к выходу блока 24 согласования. При этом на вход блока 24 согласования поступают пусковые импульсы зажигания.

Кроме того, в устройстве предусмотрен источник 25 напряжения, подключенный клеммой отрицательной полярности к шинам питания отрицательной полярности управляемого генератора 8 импульсов, генератора 10 импульсов и компаратора 17, а также резистору 16 повышающего преобразователя 4 напряжения. Источник 25 предназначен для уменьшения времени закрывания транзисторов 20 и 11, что позволяет управлять этими транзисторами 20, 11 с высокой частотой.

Устройство для создания искровых разрядов в камере сгорания двигателя внутреннего сгорания при формировании единичного искрового разряда работает следующим образом.

Преобразователь 4 напряжения повышает напряжение источника 3 до величины, которую устанавливают в пределах 30-120 В, и это напряжение подают на первичную обмотку 2 катушки 1 зажигания.

В повышающем преобразователе 4 напряжения при достижении на накопительном конденсаторе 14 напряжения, достаточного для открывания стабилитрона 15, на подключенном к нему резисторе 16 появляется сигнал, переключающий компаратор 17. При этом генератор 10 импульсов прекращает генерировать импульсы. Резистор 18, подключенный к стабилитрону 15, диоду 13 и накопительному конденсатору 14, определяет величину пульсаций напряжения на выходе повышающего преобразователя 4 напряжения, а конденсатор 19 сглаживает пульсации напряжения в цепи управления компаратора 17.

При поступлении пускового импульса зажигания амплитудой 12 В, показанного на временной диаграмме фиг.2,а, от внешнего источника через блок 24 согласования и одновибратор 23 на вход задающего генератора 22 импульсов, последний генерирует управляющий импульс. Длительность управляющего импульса устанавливается одновибратором 23 и в описываемом варианте составляет 100 мкс; (см. фиг.2, б). Управляющий импульс поступает на базу транзистора 20, переводя его в открытое состояние своим передним фронтом. Открывание транзистора 20 соответствует моменту начала формирования импульса тока I1 в первичной обмотке 2 катушки 1 зажигания (см. фиг.2, в). При достижении амплитуды импульса тока заданной величины завершают формирование импульса тока I1, закрывая транзистор 20 задним фронтом импульса от управляемого генератора 8. При этом скорость изменения (уменьшения) тока в первичной обмотке 2 ограничивают конденсатором 9. С момента закрывания транзистора 20 начинается формирование импульса напряжения в первичной обмотке 2 катушки 1 зажигания (см. фиг.2, г). Одновременно начинается формирование высоковольтного импульса напряжения во вторичной обмотке 5 катушки 1 зажигания, который подают на свечу 6 зажигания, вызывая искровый разряд. Высоковольтный импульс напряжения повторяет форму импульса напряжения в первичной обмотке 2 катушки 1 зажигания и имеет ту же длительность.

В случае возникновения на коллекторе транзистора 20 импульса напряжения отрицательной полярности диод 21 ограничивает величину этого напряжения, обеспечивая защиту транзистора 20.

Для увеличения вероятности воспламенения порции рабочей смеси в камере сгорания в интервале времени, соответствующем циклу ее сжатия, формируют в первичной обмотке 2 катушки 1 зажигания множество импульсов тока, вызывающих соответствующее количество искровых разрядов в камере сгорания, устанавливая момент начала формирования каждого импульса тока, начиная со второго, совпадающим с моментом окончания высоковольтного импульса напряжения во вторичной обмотке 5, вызванного предыдущим импульсом тока в первичной обмотке 2. При этом параметры всех импульсов тока устанавливают одинаковыми и аналогичными параметрам единичного импульса тока.

Увеличение количества искровых разрядов в одном цикле сжатия целесообразно при использовании топлива с низкой воспламеняемостью.

Устройство для создания искровых разрядов в камере сгорания при формировании множества искровых разрядов работает по существу аналогично описанному.

Отличие заключается в том, что пусковой импульс зажигания амплитудой 12 В, показанный на фиг.3, а, от внешнего источника через блок 24 согласования поступает на вход одновибратора 23, задающего длительность Т генерирования пачки импульсов, в описываемом варианте составляющую 2 мс. Сигнал на выходе одновибратора 23 показан на фиг.3,б.

При поступлении сигнала с выхода одновибратора 23 на вход задающего генератора 22 импульсов последний генерирует пачку управляющих импульсов, в описываемом варианте состоящую из десяти импульсов, с интервалом времени между передними фронтами соседних импульсов, составляющим 200 мкс (см. фиг. 3, в). По каждому импульсу пачки осуществляется открывание (передний фронт импульса) транзистора 20, что соответствует моменту начала формирования импульса тока I1 в первичной обмотке 2 катушки 1 зажигания (см. фиг.3, г). Закрывание транзистора 20 осуществляется задним фронтом каждого импульса, что соответствует моменту окончания формирования импульса тока I1 в первичной обмотке 2 катушки 1 зажигания. С каждого момента закрывания транзистора 20 до момента последующего его открывания в первичной обмотке 2 возникают импульсы напряжения, показанные на фиг.3, д. Одновременно с возникновением последовательности импульсов напряжения в первичной обмотке 2 возникает последовательность высоковольтных импульсов напряжения во вторичной обмотке 5 катушки 1 зажигания, вызывающих множество искровых разрядов в камере сгорания. По существу момент начала формирования каждого последующего импульса тока I1 в первичной обмотке 2 совпадает с моментом окончания высоковольтного импульса напряжения во вторичной обмотке 5 катушки 1 зажигания, вызванного предыдущим импульсом тока I1 в первичной обмотке 2. При этом импульсы тока I1 в первичной обмотке 2 катушки 1 зажигания имеют одинаковые параметры (см. фиг.3, г).

Задаваемое одновибратором 23 время формирования пачки импульсов лежит в интервале 1,5-2,5 мс, что является оптимальным временем длительности искровых разрядов в камере сгорания.

Использование управляемого генератора 8 позволяет легко перестраивать работу устройства для создания искровых разрядов при изменении параметров катушки 1 зажигания, например при использовании в качестве катушки зажигания повышающего трансформатора с ферритовым сердечником.

Для заданных параметров катушки 1 зажигания и заданного времени нарастания тока в первичной обмотке 2 катушки 1 зажигания напряжение на выходе повышающего преобразователя 4 устанавливают экспериментально, подбирая стабилитрон 15 с соответствующим напряжением стабилизации.

Таким образом, в предлагаемых вариантах способа создания искровых разрядов в камере сгорания энергия искрового разряда не зависит от частоты вращения двигателя внутреннего сгорания, так как время нарастания импульса (импульсов) тока до достижения им заданной амплитуды существенно меньше времени между соседними пусковыми импульсами зажигания. Способ позволяет повысить экономичность потребления энергии от бортовой сети за счет уменьшения времени протекания импульса (импульсов) тока по первичной обмотке катушки зажигания, что предохраняет ее от перегрева. Формирование множества искровых разрядов в цикле сжатия порции рабочей смеси вызывает множество очагов распространения воспламенения, что существенно ускоряет процесс сгорания порции рабочей смеси. Кроме того, предлагаемый способ позволяет использовать в качестве катушки зажигания высокочастотный повышающий трансформатор с ферритовым сердечником, следствием чего является возможность увеличения количества искровых разрядов в камере сгорания в одном цикле сжатия. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Способ создания искровых разрядов в камере сгорания двигателя внутреннего сгорания, при котором на первичную обмотку катушки зажигания подают напряжение, формируют в первичной обмотке в соответствии с пусковым импульсом зажигания импульс тока с заданными параметрами, вызывая во вторичной обмотке высоковольтный импульс напряжения, который подают по меньшей мере на одну свечу зажигания для формирования искровых разрядов в камере сгорания, отличающийся тем, что напряжение, подаваемое на первичную обмотку катушки зажигания, устанавливают таким, чтобы время нарастания импульса тока в первичной обмотке до достижения им заданной амплитуды было существенно меньше времени сгорания порции рабочей смеси в камере сгорания, устанавливают момент начала формирования импульса тока в первичной обмотке совпадающим с моментом поступления пускового импульса зажигания и завершают формирование импульса тока путем его прерывания в момент достижения заданной амплитуды тока, ограничивая при прерывании скорость изменения тока.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что время нарастания импульса тока в первичной обмотке катушки зажигания до достижения им заданной амплитуды устанавливают равным 50-500 мкс.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что напряжение, которое подают на первичную обмотку катушки зажигания, устанавливают равным 30-120В.

4. Способ по пп.1 - 3, отличающийся тем, что в интервале времени, соответствующем циклу сжатия порции рабочей смеси в камере сгорания, формируют в первичной обмотке катушки зажигания по меньшей мере один дополнительный импульс тока, вызывающий соответствующее количество дополнительных искровых разрядов в камере сгорания, устанавливая момент начала формирования каждого дополнительного импульса тока совпадающим с моментом окончания высоковольтного импульса напряжения во вторичной обмотке катушки зажигания, вызванного предыдущим импульсом тока в первичной обмотке катушки зажигания, при этом параметры каждого дополнительного импульса тока в первичной обмотке катушки зажигания устанавливают аналогичными параметрам основного импульса тока.

5. Устройство для создания искровых разрядов в камере сгорания двигателя внутреннего сгорания, содержащее катушку зажигания, первичная обмотка которой электрически связана с источником напряжения через повышающий преобразователь напряжения, а к вторичной обмотке подключена по меньшей мере одна свеча зажигания, электронный ключ для формирования импульса тока в первичной обмотке катушки зажигания, подключенный к первичной обмотке катушки зажигания, и блок управления электронным ключом, устанавливающий момент начала формирования импульса тока в первичной обмотке катушки зажигания, подключенный к управляющему входу электронного ключа и имеющий вход, на который поступают пусковые импульсы зажигания, отличающееся тем, что в качестве блока управления электронным ключом использован управляемый генератор импульсов, при этом к первичной обмотке катушки зажигания подключен конденсатор, один вывод которого соединен с первичной обмоткой в точке ее соединения с электронным ключом, а второй вывод заземлен, емкость которого выбрана из условия возникновения резонанса напряжения в контуре, образованном первичной обмоткой катушки зажигания и конденсатором.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru