Система зажигания двс

 

Использование: в машиностроении при конструирования двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения: система включает датчики, содержащие подвижный и неподвижный магнитопроводы, блок согласования, катушку, коммутатор. Особенностью изобретения является то, что магнитоэлектрический датчик смонтирован на каждом цилиндре и вырабатывает управляющее напряжение за счет замыкания магнитопровода датчика ферритовым1 сердечником, смонтированным на поршне, ЭДС самоиндукции, возникшая в обмотке датчика, с возрастанием своей абсолютной величины уменьшает напряжение на входе, транзисторного коммутатора в момент его перехода через нуль в катушке зажигания возникает импульс высокого напряжения, который подается на контакт разрядника, и при подходе одного из поршней к ВМТ между его выступом и контактом разрядка происходит электрический разряд,-что позволяет повысить надежность. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 02 P 3/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

О

О

C)

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ (21) 4905074/21 (22) 24.01.91 (46) 07.03.93. Бюл. % 9 (72) А.И.Русаков, С.А.Русаков, С.А.Чипига и

Г.А.Юлатов (56) Теория, конструкция и расчет автотранспортного электрооборудования./Под ред.

М.H.Ôåñåíêo. М.: Машиностроение, 1979, с.209.

E (54) CNCTEMA ЗЮКИ AHNR ДВС (57) Использование: в машиностроении при конСтруирования двигателей внутреннего сгорания, Сущность изобретения: система включает датчики, содержащие подвижный и неподвижный магнитопроводы, блок согласования, катушку, коммутатор.

Особенностью изобретения является то, Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при конструировании ДВ С с упрощенной конструкцией и повышенной надежностью систем зажигания.

Целью изобретения является повышение надежности системы зажигания за счет упрощения. . Ha фиг.1 представлена принципиальная схема системы зажигания с поршневйм магнитоэлектрическим датчиком; на фиг,2— фрагмент шатунно-поршневой группы с разрезами возможных конструкций магнитопровода датчика; на фиг,3 — зависимости напряжения на входе ТК от времени при разных конструкциях ферритового сердечника; на фиг.4 — зависимости напряжения нэ входе ТК от угла повороте коленчатого вала при различной частоте его

„„59„„1800084 А I что магнитоэлектрический датчик смонтирован на каждом цилиндре и вырабатывает управляющее напряжение за счет замыкания магнитопровода датчика ферритовым сердечником, смонтированным на поршне, ЭДС самоиндукции, возникшая в обмотке датчика, с возрастанием своей абсолютной величины уменьшает напряжение на входе, транзисторного коммутатора в момент его перехода через нуль в катушке зажигания возникает импульс высокого напряжения, который подается на контакт разрядника, и при подходе одного из поршней к ВМТ между его выступом и контактом разрядка происходит электрический разряд, что позволяет повысить надежность. 3 з.п. ф-лы, 5 ил. оборотов; на фиг,5 — расчетная и требуемая характеристики опережения зажигания для разработанной системы, Принципиальная схема системы зажигания, представленная на фиг. I, содержит шатунно-поршневую группу, изображенную в двух проекциях, и состоит из цилиндра 1 с гильзой, поршня 2 и головки 3 блока, причем на цилиндре размещен магнитопровод 4 поршневого магнитоэлектрического датчика 12, а на головке блока — искровой разрядник 5. В поршне 2 смонтирован ферритовый сердечник 6, а на днище поршня имеется выступ 7 для образования электрического разряда, когда поршень находится в В МТ, Электрическая схема зажигания, как и в прототипе, включает в себя АКБ 8 с ЭДС

ЕБ и внутренним сопротивлением ВБ, выключатель 9 зажигания, катушку 10 зажига1800084 ния, ТК 11 и отличающиеся от прототипа искровой разрядник (свечу зажигания) 5, поршневой магнитоэлектрический датчик

12, состоящий из магнитопровода 4 с обмоткой и сердечника 6, а также блок согласования — мостовую схему подключения датчика 13, отсутствующую в прототипе и содержащую резисторы нагрузки ТК R1, Rg и согласующие резисторы Кз, R4. Все магнитоэлектрические датчики соединены в схе- "0 ме параллельно — на фиг.1 слева изображена обмотка датчика соседнего цилиндра и показано ее подключение.

Система зажигания работает следующим образом. 15

При подходе поршня 2 к ВМТ ферритовый сердечник 6 входит в зазор магнитопровода 4. Поскольку материал элементов 4 и 6 подобран так, чтобы его магнитная проницаемость многократно превышала проница- 20 емость материала блока цилиндров, совмещение названных элементов приводит к возрастанию магнитного потока в магнитопроводе и появлению ЭДС самоиндукции в обмотке датчика я = - d Ф /dt Ука- 25 занная ЭДС создает управляющий сигнал на входе ТК, напряжение которого

U=pe+qEa, (1)

30 где р, ц — дробно-рациональные функции от величин сопротивлений R> — Й4, ЯБ, причем р> О, ц> О при выбранных значениях сопротивлений, С возрастанием абсолютной величины 35

ЭДС е напряжение U уменьшается, и в момент его перехода через ноль на выходе ТК вырабатывается импульс низкого напряжения, подаваемый на вход катушки 10 зажигания. На выходе катушки зажигания 40 возникает импульс высокого напряжения, подаваемый на разрядник 5. При подходе поршня 2 к ВМТ между выступом 7 на днище поршня и контактом разрядника 5 происходит электрический разряд, Указанный им- 455 пульс высокого напря>кения подается также на разрядники других цилиндров, однако в них разряд не происходит, поскольку соответствующие поршни в данный момент не достигают своей BMT. 50

В разработанной системе выбором параметров конструкции поршневого магнитоэлектрического датчика и параметров электрической схемы удается получить требуемую характеристику опережения зажи- 55 гания. Фиг.2, 3 и 4 иллюстрируют зависимость угла опережения зажигания на разных оборотах коленвала от названных параметров, Фрагмент шатунно-поршневой группы на фиг.2 представлен при положении поршня, не достигшего BMT. Выносной элемент чертежа, представленный на фиг.2 а, б, в, показывает взаимное положе.ние магнитопровода, установленного на цилиндре 2 с гильзой, и сердечника 6 с различными сечениями треугольного профиля при положении поршня 2 в BMT.

Фиг.3 показывает зависимости напряжения U на входе ТК от времени t при малых оборотах двигателя. Кривые 14, 15 и 16 соответствуют конструкциям сердечника, представленным на разрезах фиг,2. На графике

Uo = оЕБ — напряжение покоя (см. формулу (1)); амт — время достижения ВМТ;

t0 — момент входа вершины треугольного профиля сердечника в зазор магнитопровода;

tH — момент выработки импульса в ТК (обозначено только для случая а).

Представленные зависимости иллюстрируют тот факт, что при заданной частоте вращения коленвала время опережения зажигания ЛЪО =твмт — тв зависит от конструкций и взаимного положения сердечника и магнитопровода — при треугольном профиле сердечника и заданных размерах магнитопровода прямоугольного сечения от величин L, h (см.фиг,2), площади сечения сердечника. S, а также зазора между сердечником и магнитопроводом д (на фигурах не показан). Кроме того,. варьируя сопротивление Кз (фиг.1), можно изменять напря>кение покоя Uo практически,не изменяя переменную составляющую U = р е. Этим обеспечивается зависимость начального опережения зажигания Ьло (на малых оборотах коленвала) от сопротивления Вз.

При возникновении частоты оборотов двигателя увеличивается абсолютное значение ЭДС, самоиндукции 1 е 1, поскбльку уменьшается время совмещения сердечника и магнитопровода, следовательно, ускоряетсл изменение магнитного потока Ф.

На фиг,4 показаны для случая а (фиг.2) зависимости напряжения U от угла апово-рота коленвала относительно положения

BMT (а= О) на малых, средних и максимальных частотах вращения п — кооб мин ленвала — соответственно кривые 17, 18 и

19. Можно видеть, что угол опережения зажигания — ан увеличивается с ростом частоты вращения, т.е..регулирование опережения зажигания в предложенной схеме происходит автоматически. Можно видеть также, что на максимальных оборо1800084 тах коленвала угол опережения приближается к углу с4, соответствующему началу входа вершины сердечника в зазор магнитопровода.

Для обеспечения эффективности работы системы зажигания параметры электрической схемы, показанной на фиг,1, должны удовлетворять следующим требованиям.

Питающий обмотку датчика ток l4 мало зависит от ЭДС е, иначе отрицательная об- 10 U = - Овс, ратная связь по току l4 может существенно ослабить ЭДС самоиндукции, Переменная составляющая U на входе

ТК имеет порядок величины, соизмеримый с ЭДС е, т,е. коэффициент р по формуле (1) по порядку величины близок к единице 1.

Невыполнение этого требования может R привести к необходимости предварительного усиления управляющего сигнала, Количественное данное требование можно . представить в виде ориентировочного неравенства р 0,1;

Напряжение покоя Uo варьируется резистором Яз от нуля до максимального пе.ременного напряжения 0((«, причем 25 изменение напряжения Uo мало влияет на переменную составляющую U, в противном случае не гарантируется установка начального опережения зажигания.

Потери мощности АКБ на питание пред. ложенной схемы достаточно малы.

Для выполнения первого из поставленных требований достаточно, чтобы разность потенциалов UBc между точками В и С схемы (фиг.1) была существенно больше; чем

ЭДС датчика 12. В дальнейшем полагаем, что внутреннее сопротивление батареи В5 намного меньше сопротивлений Rt резисторов схемы, т.е. можно считать й5 = О.

Ниже постоянные составляющие токов и напряжений в схеме обозначаются верхним индексом "0", переменные составляющие (вызываемые ЭДС а) обозначены символом

Положим

4 5+ R4R1+R5R1 где R5 = R4/(N-1)

20 Отсюда

U = UBC =Е (4Й4 =

R1 5

R4 п5 + R1 R4 + 1 R5

R (R1 + R4 (4) R1 = п4/И (2) U0=0, UBC = 05 ЕБ (3) q = 0,5.

Таким образом, в этом случае (4 о

R4 R 4 1 где N — число цилиндров двигателя.

Тогда для постоянной составляющей

Овс имеем очевидно э

Поскольку l el «ЕБ, отсюда для составляющих тока l4 имеем т.е. первое требование выполняется при условии (2).

Проверим выполнение второго требова5 ния при соотношении номиналов(2), В предположении RB= 0 для переменной

° составляющей управляющего напряжения имеем причем, пренебрегая самоиндукцией в обмотках датчиков других цилиндров (где поршень не достигает ВМТ), можем получить

30 . При выбранном соотношении номиналов (2) эта формула дает

u=e/2N. (5) 35

Таким образом, требование р > 0,1 выполняется при числе цилиндров не более пяти.

Покажем, что выбором постоянного сопротивления Rz удается удовлетворить

40 третьему требованию. Для коэффициента q в соотношении (1) из уравнений Кирхгофа можно получить а

R>sb 4+Rs Rsй4Rs

45 4 5 Re+Ra+lb +ReR> Re+Re + Й1+ЙБ (Н4+Й5 (яр+йэ

Выберем номинал R1= Rz. Из последнего соотношения имеем, что при Вз = R4/N постоянное смещение на входе ТК отсутствует: а при Вз» R4, с учетом того, что R; » R5, l= 1,4, можно получить

1800084

10 (6) R4 « Rex

30 о ЕБ

Uec =. „+„, 35

N+1

0 = — 0,5ЕБ >> I e I смаке, т.е третье требование также выполняется, Итак, для выполнения первых трехтребований достаточно следующих соотношений номиналов резисторов:

R) = Rg = R4lN; Вз = R) — 100 R) Очевидно, четвертое требование можно удовлетворить выбором достаточно высокого сопротивления R4, удовлетворяющую условию где R x — входное сопротивление ТК.

Заметим, что если мощность используемых поршневых датчиков не обеспечивает достаточной величины напряжения (5), то его можно повысить за счет уменьшения постоянного смещения Ugc . Вместо номиналов (6) в этом случае выберем номиналы

R< = Rz = R4, Ra = В1 100 R1

Тогда вместо соотношения (3) имеем а переменная составляющая на входе ТК, получаемая:по формуле(4), изменится и станет равной (ср. с. формулой (5)) Для алюминиевого четырехцилиндрового блока с чугунными гильзами (магнитная проницаемость р = 600) и магнитопровода иЗ полосового железа (и = 6000) подбором параметров I, и, S, д при треугольном профиле сердечника (фиг.2), а также установкой сопротивления Вз удалось обеспечить характеристику опережения зажигания

0 (п) = 6 - а, представленную на фиг.5 кривой 20. Данная характеристика оказалась близкой к заданной (зависимость 21), Благодаря наличию в схеме переменного резистора. R3 удается изменять характеристику опережения зажигания при переходе нэ другие сорта топлива, а также компенсировать разряжение АКБ.

Замена датчика-распределителя и свечей системы-прототипа поршневыми магнитоэлектрическими датчиками, подсоединенными к ТК через специальную мостовую схему, и соответственно, электрическими разрядниками специальной конструкции позволяет устранить ряд возможных неисправностей, связанных со сложностью конструкции датчика-распределителя. В то же время поршневой магнитоэлектрический датчик каждого цилиндра представляет собой разрезной магнитопровод с обмоткой, смонтированный на цилиндре, и ферритовый сердечник, смонтированный на поршне, т,е. конструкция его проста и не имеет источников характерных отказов. Блок согласования, выполненный в виде мостовой схемы на резисторах, также прост и нэд15 ежен, а разрядники системы имеют те же источники отказов, что и обычные свечи (это главным образом появление нагара на контактах разрядника и нарушение зазора). Таким образом, цель изобретения повышение надежности — достигается заявленным устройством. Кроме того, заявленная схема имеет простую механическую конструкцию сравнительно с прототипом: охарактеризованные выше датчик импульсав и распределитель прототипа имеют ряд сложных элементов, требующих высокой точности изготовления и регулировок при монтаже и эксплуатации. В то же время поршневые магнитоэлектрические датчики не требуют жесткого контроля по допускам, поскольку их электрические параметры (ЭДС) самоиндукции на разных режимах работы двигателя) слабо зависят от погрешностей изготовления.

Формула изобретения

1. Система за>кигания ДВС, содержащая магнитоэлектрический датчик, который включает выходную обмотку, первая и вторая клеммы которой являются его первой и второй выходными клеммами, подвижный магнитоправод и неподвижный магнитопровод, транзисторный коммутатор и катушку зажигания, которые соединены последовательно, К свечей зажигания (где

N — число цилиндров ДВС), каждая из которых имеет первый высоковольтный контакт и второй, который соединен с общей шиной, аккумуляторную батарею и выключатель

50 зажигания, которые соединены последовательно, о т л и 4 а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения наде>кности за счет упрощения, введены N-1 аналогичных магнито. электрических датчиков и блок

55 согласования, который имеет N входов, каждый из которых включает первую и вторую входные клеммы, и выход, который имеет первую, вторую и третью выходные клеммы, причем выходы всех датчиков соединены через блок согласования с входом транзи1800084

10 сторного коммутатора, третья выходная клемма блока согласования соединена через соединенные последовательно аккумуляторную батарею и выключатель зажигания с первыми входными клеммами блока согласования, а выход катушки зажигания соединен с входами N свечей зажигания, подвижный магнитопровод каждого магнитозлектрического датчика совмещен с поршнем цилиндропоршневой группы ДВС и расположен в верхней его части, неподвижный магнитопровод каждого магнитоэлектрического датчика совмещен с верхней частью корпуса цилиндра камеры сгорания ДВС, причем линия замыкания магнитного потока неподвижного магнитопровода и линия расположения подвижного магнитопровода при нахождении поршня камеры сгорания ДВС и ВМТ выполнены совпадающими.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что блок согласования содержит N соглэсующих резисторов, первые клеммы которых являются соответственно вторыми клеммами N входом блока согласования, вторые клеммы которых соединены и являются первой клеммой выхода блока согласования, переменный резистор, первая

5 клемма которого соединена с первыми входными клеммами N входов блока согласования, вторая клемма которого соединена с второй выходной клеммой непосредственно и через делитель напряжения, который

10 включает первый и второй резисторы, соединенные последовательно с первой выходной клеммой блока согласования, причем третья выходная клемма блока согласования соединена с общей точкой первого и

15 второго резисторов делителя напряжения, 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что подвижный магнитопровод Магнитозлектрического датчика выполнен в виде треугольной ферритовой призмы.

20 4. Система по пп.1 — 3, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что в качестве второго контакта свечи зажигания используют контакт, который выполнен на верхней поверхности порш и я.

1800084

1800084 л. cEj4 и юру zest

Составитель А.Русаков

Техред М.Моргентал Корректор С.Патрушева

Редактор Т.Савина

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1147 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.; 4/5

Система зажигания двс Система зажигания двс Система зажигания двс Система зажигания двс Система зажигания двс Система зажигания двс Система зажигания двс 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к датчикам углового положения вала для систем зажигания двигателей внутреннего сгорания

Изобретение относится к электротехнике

Изобретение относится к электро технике, в частности к катушкам зажигания с замкнутым магнитопроводом

Изобретение относится к средствам создания мощного электрического разряда и может быть использовано в сельскохозяйственном и ином машиностроении

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в системе электроискрового зажигания с контролем состояния процесса горения в камере сгорания двигателя.Катушка зажигания содержит установленные в корпусе 1 сердечник 2, первичную обмотку 3, вторичную обмотку 4, диод 5, конденсатор, блок 6 низковольтных соединителей и высоковольтный вывод 7

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

Изобретение относится к двигателестроению, может быть использовано в системе электроискового зажигания в качестве катушки зажигания, снабженной датчиком, генерирующим сигнал состояния процесса горения в камере сгорания двигателя, и позволяет создать компактную конструкцию катушки зажигания, пригодную для установки непосредственно на свечу зажигания в целиндрическом канале головки блока цилиндров двигателя

Изобретение относится к системам зажигания, преимущественно, для автомобильных карбюраторных двигателей внутреннего сгорания и позволяет повысить надежность зажигания и повысить срок службы элементов системы (свечи и проч.)

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в системе зажигания двигателя внутреннего сгорания (ДВС) со встроенным устройством контроля горения топлива по величине ионной проводимости искрового промежутка свечи зажигания

Изобретение относится к электрооборудованию двигателей внутреннего сгорания с принудительным воспламенением рабочей смеси, в частности к системам зажигания

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в системе зажигания двигателя внутреннего сгорания с встроенным устройством контроля горения топлива по величине ионной проводимости искрового промежутка свечи зажигания

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в конструкции катушки системы зажигания ДВС
Наверх