Комбинированная система плазменного зажигания для двигателей внутреннего сгорания

 

Сущность изобретения: изобретение позволяет повысить надежность системы зажигания за счет повышения электроизоляции и защиты от теплового воздействия электронных узлов друг на друга, а также за счет введения теплового демпфирования. Это обеспечивается путем пространственного разнесения высоковольтных и низковольтных электронных узлов, выполненных в виде отдельных сборок на раздельных диэлектрических основаниях, к торцам моноблока, залитого компаундом и представляющего собой комбинированную систему зажигания, включающую катушку зажигания с высоковольтным выходом и преобразователь постоянного тока с трансформатором. Таким же образом теплонагруженные узлы и элементы смещены к торцам моноблока, а тепловое демпфирование может быть осуществлено как за счет размещения узлов с малой рассеивающей мощностью в центральной части моноблока, так и за счет теплоотводящих металлических кронштейнов крепления моноблока к кузову транспортного средства, при этом оси центра тяжести моноблока совпадают с осями отверстий для крепления, что позволяет также повысить вибропрочность системы. Моноблок может быть установлен на стандартное место крепления катушки зажигания, так как вписывается в габариты без изменения элементов крепления, и может быть использован в любой системе зажигания без изменения общей схемы автомобиля. 2 ил.

Изобретение относится к электрооборудованию транспортных средств, а именно, к мощным системам электронного зажигания для двигателей внутреннего сгорания, в частности, к комбинированным система плазменного зажигания.

Наиболее распространен тип систем электронного зажигания для двигателей внутреннего сгорания (ДВС), размещенный на кузове автомобиля в виде отдельных устройств, например, в автомобиле ГАЗ 3102 ("Волга") [1, с. 119, 126] где катушка зажигания имеет свое стандартное место крепления, электронный блок также около двигателя и т.д. При этом, кроме того, что система зажигания в целом имеет большие габариты, отдельные устройства соединены кабелями, которые усложняют обслуживание, снижают надежность системы, создают радиопомехи.

Задача упрощения обслуживания, улучшения электроизоляции, снижения радиопомех решается по-разному. Так, в заявке [2] на способ размещения катушек зажигания в двигательном блока и устройство подачи электроэнергии для размещения катушек зажигания собственно на двигателе изготавливают специальный кожух из изоляционного материала с корпусом для катушек зажигания и вставками для крепления этого кожуха к двигательному блоку, катушки помещают в корпуса, подсоединяют проводники к первичным и вторичным обмоткам катушек, заливают их электроизоляционной смолой для обеспечения электроизоляции катушек и проводников и прикрепляют кожух через вставки к двигательному блоку.

С другой стороны, известно устройство [3] в котором катушка зажигания объединена с ее контуром и установлена с возможностью обеспечения хорошего охлаждения в металлическом корпусе с радиатором в виде крышки этого отдельного узла, при этом остальная часть электронной схемы также отделена, что также, как и в [1] снижает надежность системы, усложняет обслуживание и т.д.

Известно также устройство для бесконтактного зажигания [4] которое содержит катушку зажигания, кожух, установленный на катушке, между ними установлен усилитель, микросборка которого смонтирована на керамическом основании, микросборку силового транзистора, также размещенного на керамическом основании. Оба керамических основания закреплены на общей металлической базе, прикрепленной к кожуху, при этом "земля" микросборки усилителя и металлическая база соединены между собой и имеют равный потенциал. В этом устройстве низковольтная и высоковольтная части электронной схемы имеют разные основания, однако в целом не обеспечена достаточная электроизоляция узлов и надежность устройства из-за близкого расположения в одном кожухе теплонагруженной катушки зажигания и полупроводниковых элементов.

Известно мощное устройство зажигания [5] прототип, которое содержит катушку зажигания, преобразователь постоянного тока, включающий трансформатор с цепью диод-конденсатор. Обмотки катушки зажигания и трансформатора с ферритовым сердечником после намотки покрыты электроизоляционным лаком. Катушка зажигания и трансформатор после осуществления электрических связей между ними заформованы в единое целое при помощи электроизоляционного компаунда. Таким образом, катушка зажигания, вырабатывающая высокое напряжение зажигания, и преобразователь постоянного тока, генерирующий напряжение достаточное для поддержания этого разряда, представляют собой моноблок, при этом обеспечена высокая электроизоляция и миниатюризация мощного устройства зажигания для ДВС.

Известное устройство обеспечивает надежную электроизоляцию электронных узлов моноблока, находящихся внутри него, однако, не обеспечивает достаточного охлаждения теплонагруженных элементов внутри моноблока и всего моноблока, а также не обеспечивает равномерного распределения температур внутри моноблока, что может привести к растрескиванию компаунда и снижает надежность устройства в целом.

Задачей является обеспечение в едином миниатюрном моноблоке мощной системы зажигания для ДВС, в том числе комбинированной системы плаземнного зажигания, не только электроизоляции электронных узлов и элементов, но и разделение низковольтных и высоковольтных частей системы, защита их от теплового воздействия друг на друга с введением температурного демпфирования для улучшения теплообмена внутри моноблока и охлаждения всего моноблока, что в конечном счете позволит повысить надежность устройства в целом.

Это может быть достигнуто за счет пространственного разнесения низковольтных и высоковольтных узлов, размещенных на отдельных диэлектрических основаниях в виде отдельных сборок, к противоположным торцам моноблока. Таким же образом теплонагруженные узлы смещены к торцам, а теплообмен центральной части моноблока и, в целом, тепловое демпфирование может быть осуществлено как за счет размещения в центральной части электронных узлов с малой рассеиваемой мощностью, так и за счет металлических кронштейнов (в качестве теплоотводов) крепления моноблока к кузову автомобиля при том, что ось центра тяжести (ЦТ) моноблока (линия, проходящая через центр масс) совпадает с осями отверстий для крепления.

Таким образом, в комбинированной системе плазменного зажигания для ДВС, выполненном в виде моноблока, залитого компаундом, содержащем электрически связанные катушку зажигания, преобразователь постоянного тока с трансформатором, электронные узлы выполнены в виде последовательно связанных отдельных сборок, установленных на раздельных диэлектрических основаниях, при этом низковольтные и высоковольтные узлы пространственно разнесены так, что низковольтные узлы и высоковольтный выход катушки зажигания размещены на противоположных торцах моноблока, соответственно, теплонагруженные элементы также пространственно разнесены. Так, например, катушка зажигания размещена в непосредственной близости к одному из торцов моноблока, ее высоковольтный выход непосредственно на этом торце, а трансформатор преобразователя постоянного тока установлен вблизи противоположного торца, на котором с внешней стороны размещены радиаторы (радиатор) выходных транзисторов (транзистора) преобразователя.

Тепловое демпфирование может быть осуществлено за счет расположения электронных сборок с малой рассеиваемой мощностью в центральной части моноблока, а также за счет теплоотводящих металлических кронштейнов крепления моноблока, ось отверстий которых совпадает с осью, проходящей через центр тяжести (центр масс) моноблока.

На фиг. 1 показана комбинированная система плазменного зажигания в виде моноблока с кронштейном для его крепления к кузову автомобиля; На фиг. 2 представлен моноблок в разрезе.

Комбинированная система плазменного зажигания для ДВС, показанная на фиг. 1, выполнена в виде моноблока 1, залитого компаундом, например, на основе эпоксидной смолы. На одном торце моноблока 1 установлен съемный переходник наконечник 2 высоковольтного выхода для подключения к распределителю системы зажигания, на другом радиаторы 3 (радиатор). Для крепления к кузову автомобиля моноблок 1 снабжен профилями металлическими кронштейнами 4 с отверстиями для крепления. Между ними с внешней стороны моноблока могут быть установлены теплонагруженные резисторы 5, а также вариатор, если он есть в электронной схеме системы зажигания. На одной из боковых сторон размещены клеммы 6 для подключения к проводам электрооборудования автомобиля и выключатель (тумблер ) 7.

Моноблок 1, представленный на фиг. 2 в разрезе, содержит электронные узлы в виде отдельных сборок, последовательно связанных между собой, установленных на диэлектрических основаниях 8, которые до заливки компаундом технологически зафиксированы. В свою очередь, диэлектрические основания 8 точно также, т. е. технологически, скреплены с общим основание 9, выполненным из металла, на котором жестко установлены металлические кронштейны 4 крепления.

В комбинированной системе плазменного зажигания на фиг. 2 электрически связанные между собой сборки размещены следующим образом. Непосредственно на торце моноблока 1 наконечник 2 высоковольтного выхода катушки зажигания 10, установленной на диэлектрическом основании 8 в непосредственной близости к этому торцу. Вторичная обмотка катушки зажигания 10 через накопительные конденсаторы 11, установленные в центральной части моноблока 1, связана с выпрямителем-умножителем 12 преобразователя постоянного тока, установленным на собственном диэлектрическом основании (печатная плата) в центральной части моноблока 1.

Накопительные конденсаторы 11 могут быть установлены в другом варианте в непосредственной близости к торцу моноблока 1 перед катушкой зажигания 10.

Выпрямитель-умножитель 12 преобразователя постоянного тока электрически связан с трансформатором 13. Трансформатор 13 установлен на собственном диэлектрическом основании 8 (печатная плата), включающая фильтр подавления помех и защиты, с другой стороны моноблока 1, являющейся противоположным торцом моноблока 1, к наружной его стороне прикреплены радиаторы (радиатор) 3 выходных транзисторов (транзистора) (на фиг. не показаны). Радиаторы 3 могут быть выполнены, например, игольчатыми.

Таким образом, наконечник 2 высоковольтного выхода катушки зажигания 10 размещен непосредственно на торце моноблока 1 с внешней стороны, остальные узлы (11, 12) в центральной части без выхода на поверхность, а низковольтная часть системы зажигания сосредоточена в одной сборке на основании крепления трансформатора 13 и фильтра подавления помех и защиты, и транзисторов (транзистора), размещенных на радиаторе 3 на противоположном от высоковольтного выхода 2 торце моноблока 1, т.е. низковольтная и высоковольтная части системы зажигания пространственно разнесены, а также электроизолированы за счет установки отдельных электрических сборок на раздельных диэлектрических основаниях 8. Кроме того, электроизоляцию обеспечивает в целом электроизоляционный компаунд, которым залит моноблок 1.

За счет того же электроизоляционного и теплопроводящего компаунда может быть обеспечено распределение температур внутри блока 1.

Кроме того, теплонагруженные узлы катушка зажигания 10, трансформатор 13, также пространственно разнесены, т. е. размещены в непосредственной близости к противоположным торцам моноблока 1, а выходные транзисторы (транзистор) преобразователя постоянного тока вынесены на игольчатые радиаторы (радиатор) 3, размещенные на торце моноблока 1 снаружи. Металлические кронштейны 4 с основанием 9 также выполняют роль теплоотводящих элементов от сборок 11, 12 с малой рассеиваемой мощностью, размещенных в центральной части моноблока, за счет чего может быть осуществлено тепловое демпфирование.

Таким образом, может быть значительно повышена надежность комбинированной системы плазменного зажигания в целом.

Моноблок 1 при помощи металлических кронштейнов 4, по габаритам (65х70х105 макс.) выписываемый в размеры штатной катушки зажигания (см. фиг. 1), может быть легко установлен на ее стандартное место крепления без изменения имеющихся элементов крепления рядом с распределителем, который соединяется непосредственно с высоковольтным выходом 2 катушки зажигания. Одна и та же схема сборки может быть использована на автомобилях с классической системой зажигания (с наличием или отсутствием вариатора), а также в системах зажигания с электронными коммутаторами без изменения общей электрической схемы автомобиля. Таким образом, устройство зажигания в виде моноблока легко устанавливается в существующих конструкциях автомобилей без изменения электрической схемы и элементов крепления и, кроме того, проекция центра масс моноблока совпадает с расположением крепежных отверстий в кронштейнах, что позволяет обеспечить вибропрочность и надежность конструкции в целом. Источники информации, принятые во внимание при составлении описания изобретения: Источники информации 1.Ю.Л.Тимофеев, Н.М.Ильин. Электрооборудование автомобилей. М. "Транспорт", 1987.

2. Заявка PCT 95/15781, кл. F 02 P 13/00, опубл. 17.09.92.

3. Заявка PCT 90/04717, кл. F 02 P 3/02, опубл. 03.05.90 4. Заявка JP 61-31308, кл. F 02 P 15/00, опубл. 19.07.86 5. Заявка ЕПВ 0156917, кл. F 02 P 15/00, H 01 P 31/00, опубл. 09.10.85 - прототип.

Формула изобретения

Комбинированная система плазменного зажигания для двигателей внутреннего сгорания, выполненная в виде моноблока, залитого компаундом, содержащая катушку зажигания с высоковольтным выходом, электрически соединенный с ней преобразователь постоянного тока с трансформатором, отличающаяся тем, что электронные узлы выполнены в виде отдельных сборок, размещенных на раздельных диэлектрических основаниях, последовательно связанных между собой, при этом низковольтные и высоковольтные узлы пространственно разнесены так, что низковольтные узлы и высоковольтный выход катушки зажигания размещены на противоположных торцах моноблока, соответственно теплонагруженные узлы также пространственно разнесены и, кроме того, установлены с возможностью теплового демпфирования через элементы крепления моноблока, оси которых совмещены с осью центра тяжести моноблока.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2