Переривач-розподільник системи запалювання двигуна внутрішнього згоряння

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к средствам зажигания двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано в качестве бесконтактного прерывательного устройства. Известен прерыватель-распределитель типа 5301.3706, установленный на автомобиле ЗАЗ 1102 "Таврия". Это известное устройство выбрано автором в качестве прототипа [1]. Подобно заявляемому устройству оно содержит валик распределителя, смонтированный в охватывающем его полом корпусе с возможностью вращения. Через отверстие в дне полого корпуса валик первым своим концом кинематически связан с валом двигателя. На втором конце валика жестко смонтирован дискообразный диэлектрический ротор, свободным своим торцом обращенный к дну крышки. Крышка имеет форму опрокинутого стакана и выполнена из диэлектрического материала. Со стороны дна диэлектрическая крышка имеет гнезда и элементы крепления высоковольтных проводов. На валике распределителя смонтирован регулятор опережения угла зажигания центробежного типа, а на полом корпусе -вакуумный регулятор опережения угла зажигания. Кроме того, известное устройство-прототип характеризуется следующими признаками: наличием стальной шторки, закрепленной на оси валика и представляющей собой барабан с прорезями, датчика Холла, установленного на втулке, закрепленной в верхней части корпуса, с возможностью прохождения шторки через его зазор при вращении валика. На торце ротора, обращенном к крышке закреплена контактная пластина и искрогасящий резистор, а подвижная крышка снабжена подпружиненным угольным контактом, установленным по оси вращения валика (центральный контакт). Устройство-прототип обладает следующими недостатками: - относительная сложность конструкции; - значительные потери энергии в цепях высокого напряжения из-за наличия паразитных искровых промежутков в распределителе; - необходимость борьбы с широкополосными радиопомехами (например, за счет использования гасящих резисторов); - сложность технического обслуживания, обусловленная необходимостью тщательного ухода за элементами скользящих и т.п.; - относительное искажение формы импульсов, поступающих с датчика Холла, обуславливает неустойчивую работу двига теля (этот недостаток в той или иной степени присущ каждому из рассмотренных выше устройств-аналогов); - наличие искровых промежутков в цепях высокого напряжения (между контактной пластиной ротора распределителя и контактами гнезд проводов высокого напряжения), что, кроме потери мощности импульса, может привести к электрическому пробою изоляции распределителя или его ротора; - необходимость в специальном оборудовании для обнаружения (диагностики) неисправности устройства-прототипа (например, для проверки датчика Холла необходимо наличие осциллографа с определенными параметрами, специального стенда), что не всегда выполнимо. В основу изобретения поставлена задача: в распределителе-прерывателе искровой системы зажигания для ДВС путем: устранения паразитных искровых промежутков обеспечить: повышение надежности работы и точности получения импульсов зажигания относительно углового положения вала двигателя. Задача решается с помощью устройства, содержащего полый корпус, в котором установлен с возможностью вращения валик распределителя. На валике распределителя смонтирован барабан, связанный с первым регулятором опережения угла зажигания. Первым своим концом валик распределителя кинематически соединен с валом двигателя. На втором конце валика распределителя смонтирован дискообразный диэлектрический ротор (смонтирован неподвижно). Торец ротора обращен к дну крышки, выполненной из диэлектрического материала, снабженной гнездами и элементами крепления высоковольтных проводов и закрепленной на полом корпусе. На корпусе также установлен второй регулятор опережения угла зажигания. В отличие от устройства-прототипа, предлагаемый прерыватель-распределитель содержит элементы с вакуумными магнитоуправляемыми контактами, установленные по окружности симметрично оси валика распределителя в диэлектрической крышке со стороны ротора и со стороны барабана в обойме, которая введена между полым корпусом и валиком распределителя с возможностью поворота относительно них. Количество герконов как в обойме, так и в крышке соответствует числу цилиндров двигателя. Предлагаемое устройство снабжено также двумя магнитными элементами, выполненными из магнитного материала, которые установлены: первый - в виде секторной пластины - на торцеротора, обращенном к крышке, а второй - в виде сегмента или цилиндрической пластины, например, - на барабане со стороны обоймы. Элементы с вакуумными магнитоуправляемыми контактами защищены экранами из немагнитных материалов, имеющими окна. При этом окна магнитных экранов, защищающи х элементы, установленные в диэлектрической крышке, обращены в сторону ротора, а экранов, защищающи х элементы, установленные в обойме, обращены в сторону барабана. Причем, барабан выполнен из немагнитного материала. Заявляемое техническое решение помимо повышения надежности (безотказности, долговечности, ремонтопригодности) и упрощения конструкции прерывателя-распределителя и повышения его точности обеспечивает; - снижение собственного уровня радиопомех от работы системы зажигания; снижение стоимости устройства в эксплуатации; - более высокую температурную стабильность системы зажигания; повышенную помехозащищенность и устойчивость по отношению к внешним воздействиям (в том числе и обеспечивает работоспособность устройства при некотором повышении уровня окружающей среды). Итак, новые отличительные признаки: введенные элементы с вакуумными магнитоуправляемыми контактами, установленные в количестве, соответствующем числу цилиндров ДВС, по окружности симметрично оси валика распределителя в крышке и в обойме, смонтированной между корпусом и валиком распределителя с возможностью поворота относительно них, два управляющи х магнитных элемента, установленных на торце ротора и на поверхности барабана и имеющих форму секторной пластины и сегмента (или цилиндрической пластины) соответственно, введенные магнитные экраны для элементов с вакуумными магнитоуправляемыми контактами с окнами в направлении ротора и барабана соответственно, выполнение барабана из немагнитного материала в сочетании с известными признаками: - наличием корпуса, в котором установлен с возможностью вращения валик распределителя со смонтированным на нем барабаном,, связанным с первым регулятором опережения угла зажигания, наличием кинематической связи между валом двигателя и первым концом валика распределителя, а также наличием жестко установленного дискообразного диэлектрического ротора, обращенного торцом к диэлектрической крышке, снабженной гнездами и элементами крепления высоковольтных проводов и закрепленной на корпусе, на котором также установлен второй регулятор опережения угла зажигания обеспечивают возможность появления таких новых свойств устройства, как: отсутствие паразитных искровых промежутков в цепях зажигания, что особенно важно для высоковольтной цепи; температурная стабильность работы устройства; независимость работоспособности устройства от внешни х магнитных полей; - уменьшение времени и обеспечение простоты обслуживания, поиска и устранения неисправностей в работе устройства; отсутствие требований к наличию специального стенда и др. дорогостоящего оборудования. Первая группа свойств, в результате своего проявления обеспечивает высокую безотказность и долговечность устройства, а вторая - высокую ремонтопригодность. Таким образом, рассмотренные группы свойств обеспечивают высокую надежность устройства. Третья группа свойств, которыми обладает предлагаемое устройство: - достаточно высокая крутизна фронтов управляемых импульсов зажигания; - практически отсутствует искажение формы импульсов (что важно для устойчивой работы двигателя); - отсутствие широкополосных радиопомех, обеспечивает высокую точность работы устройства. Рассмотренная причинно-следственная связь между совокупностью признаков и техническим результатом подтверждают, что заявляемое техническое решение приобретает новую совокупность характеристик, отвечающих поставленной задаче. На чертеже (фиг.) представлен разрез фронтальной проекции одного из конкретных вариантов исполнения предлагаемого устройства, Приведенный вариант предлагаемого устройства построен на базе реально существующей конструкции устройства-прототипа прерывателя-распределителя типа 5301.3706, которая может быть доработана при небольших затратах до уровня заявляемого устройства. Заявляемое устройство содержит полый корпус 1, в котором установлен валик распределителя с возможностью вращения (в данном варианте - в опорах скольжения). На валике 2 распределителя установлен барабан 3, связанный с первым регулятором 4 опережения угла зажигания (для данного варианта конструкции - с регулятором центробежного типа). Первым своим концом 5 валик 2 распределителя связан кинематически с валом двигателя (на рис. не показано), на своем втором конце 6 валик содержит жестко смонтированный дискообразный диэлектрический ротор 7, своим торцом обращенный ко дну диэлектрической крышки 8, в которой выполнены гнезда 9 и др. элементы крепления высоковольтных проводов. Крышка 8 съемно крепится к корпусу 1 . На корпусе 1 также смонтирован второй регулятор 10 опережения угла зажигания (в данном варианте вакуумного типа), связанный кинематически с обоймой 11 (с помощью тяги). В пазах крышки 8, а также в обойме 11 установлены элементы 12, 13 с вакуумными магнитоуправляемыми контактами (в данном варианте - герконами, обычными серийно выпускаемыми промышленностью элементами, которые перед установкой снабжены контактными колпачками с обоих сторон, к которым подпаяны выводы элементов, т.е. они имеют вид предохранительных вставок). Данный вариант конструкции устройства предназначен для четырехцилиндрового двигателя внутреннего сгорания, поэтому содержит по 4 штуки герконов в диэлектрической крышке 8 и в обойме 11. Герконы установлены симметрично относительно оси валика 2 распределителя по окружности в патроны (обычные патроны для предохранителей, смонтированные в крышке 8 и обойме 11). Обойма 8 установлена между корпусом 1 и валиком 2 распределителя с возможностью вращения (поворота) относительно каждого из них, что в данном варианте конструкции обеспечивается с помощью шариковых подшипников 14 и втулки, укрепленной на корпусе 1. На торце дискообразного диэлектрического ротора 7 распределителя имеется магнитный элемент 15 вставка в виде секторной пластины из магнитного материала, обращенная к крышке 8. Величина центрального угла этого сектора рассчитывается в зависимости от типа двигателя и от Максимальных углов, вводимых регуляторами 4 и 10. На внутренней цилиндрической поверхности барабана 3 установлен магнитный элемент 16 цилиндрическая пластина или сегмент. Элементы 13, 14 с вакуумными магнитоуправляемыми контактами защищены магнитными экранами 17,18, имеющими рабочие окна 19, 20 со стороны ротора 7 и барабана 3 соответственно. Возможны и другие варианты конструктивного исполнения устройства: например, когда барабан 3 установлен внутри обоймы 11, т.е. между валиком распределителя и обоймой, В этом случае магнитный элемент 16 установлен на наружной поверхности барабана 3, а элементы 13 смонтированы с внутренней стороны обоймы, причем окна их защитных экранов расположены со стороны барабана 3. Возможны и другие варианты конкретного конструктивного построения заявляемого устройства, необходимые признаки которого изложены в формуле изобретения. Заявляемое устройство работает следующим образом. При заводке двигателя вращение коленчатого вала сообщается валику 2 распределителя через систему приводов, связанных с его первым концом 5. Валик 2 распределителя, вращаясь вокруг собственной оси, приводит во вращение смонтированный на втором его конце б ротор 7 распределителя и барабан 3 прерывателя. Магнитный элемент 16 (сегментной формы или в виде цилиндрической пластины) подводится к одному из герконов 13, расположенному в кольцевой обойме 11, и, воздействуя на не: го, приводит к замыканию контакта геркона (состояние "1"). Через этот контакт непосредственно, либо опосредованно через контакты, включенные в цепь исполнительного, например, электронного устройства (на фиг. не показано), составляется низковольтная цепь катушки зажигания, т. е. цепь ее первичной обмотки. При дальнейшем вращении магнитный сектор 15, установленный на роторе 7 распределителя, подходит к одному из герконов 12, установленному в крышке 8 и включенному в высоковольтную цепь свечи цилиндра (цепь вторичной обмотки катушки зажигания). При замыкании контактов геркона 12 формируется цепь высокого напряжения. При дальнейшем вращении валика 2 распределителя магнитный сегмент 16 проходит мимо геркона 13, контакт последнего размыкается (состояние "0"). При этом разрывается цепь первичной обмотки катушки зажигания. В этот момент во вторичной обмотке катушки зажигания формируется высоковольтный импульс, который, пройдя по сформированной высоковольтной цепи соответствующего цилиндра (на фиг. не показано), вызывает электрический пробой искрового промежутка свечи и воспламенение рабочей смеси в соответствующем цилиндре. Двигатель начинает работать. При дальнейшем вращении валика 2 магнитный сектор 15 проходит геркон 12, высоковольтная цепь катушки зажигания размыкается. Процесс повторяется при подходе магнитных элементов 15, 16 к следующим герконам, установленным в крышке и в обойме по количеству цилиндров двигателя. Положение ротора 7 распределителя относительно барабана 3 определяется частотой вращения вала двигателя и нагрузкой. При повышенных оборотах центробежный первый регулятор 4 угла опережения зажигания в зависимости от частоты вращения валика 2 поворачивает барабан 3 вокруг оси на требуемый угол (определяемый параметрами регулятора), вызывая более раннее воспламенение рабочей смеси. В зависимости от нагрузки (т.е. положения дроссельной заслонки) изменяется разряжение во впускном коллекторе, воздействуя на диафрагму вакуумного второго регулятора 10, который, воздействуя через рычаг (на чертеже не показано), поворачивает обойму 11 с герконами 13 на требуемый угол, изменяя опережение угла зажигания.