Двоконтурна система запалювання

Реферат: Двоконтурна система запалювання для двигуна внутрішнього згоряння містить джерело живлення, замок запалювання, котушку запалювання, свічки запалювання. Кожна свічка запалювання має три виводи: земляний вивід, додатковий електрод другого контуру у вигляді незамкненої трубки та центральний електрод, до другого контуру також входять перетворювач напруги, що надходить на свічку запалювання від джерела живлення, опір зарядний підключений у ланцюзі між перетворювачем напруги та свічкою запалювання, та конденсатор накопичувальний, який підключено у ланцюзі між земляним електродом та електродом другого контуру свічки запалювання. UA 76779 U (12) UA 76779 U UA 76779 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до електроустаткування різних засобів та пристроїв, які використовують різні типи двигунів внутрішнього згоряння, у тому числі автомобілі, моторні човни, бензопили тощо, зокрема до систем запалювання двигунів внутрішнього згоряння. У сучасній практиці відзначається тенденція до виробництва двигунів внутрішнього згоряння з системами запалювання, що відрізняються економічністю і стабільністю роботи з мінімізацією токсичності вихлопних газів, що підвищує їх попит на споживчому ринку. Відома система запалювання, що містить котушку запалювання, один кінець вторинної обмотки якої підключений до свічок запалювання, первинна обмотка підключена до контактів переривника, а джерело напруги за допомогою електронної системи підключено до іншого кінця вторинної обмотки котушки запалювання [Патент США, №3837326, кл. 123-148, 1974]. Недоліком такої системи є її складність при наявності великої кількості радіоелементів, і, як наслідок, низька надійність при експлуатації, а також висока вартість системи. Відома свічка запалювання для двигуна внутрішнього згоряння, що містить корпус і розміщений у ньому центральний електрод з керамічним ізолятором, у якій для підвищення надійності нижня частина корпуса виконана у вигляді співвісної центральному електроду циліндричної спіралі [А.с. №905509, СРСР, F02P19/02, 1982]. Недоліком свічки запалювання є невисока надійність іскроутворення внаслідок неминучого збільшення міжелектродної відстані в процесі експлуатації в результаті ерозії центрального електрода свічки. Відома класична система батарейного запалювання з однією котушкою і механічним розподільником досі широко поширена на сучасних автомобілях (Ютта Володимир Олексійович. Підручник для студентів вузів. Електрообладнання автомобілів. Безконтактна автомобільна система запалювання. - К.: Транспорт, 1995. - С. 1-3). Ця система вибрана за найближчий аналог корисної моделі, що заявляється. Головним достоїнством цієї системи є її простота, забезпечувана подвійною функцією механізму розподільника: переривання ланцюга постійного струму для генерування високої напруги і синхронний розподіл високої напруги по циліндрах двигуна. У батарейних системах запалення використовується котушка запалювання, що працює подібно автотрансформатору і акумулююча енергію запалювання. При замиканні контактів переривника струм надходить на первинну обмотку котушки. Енергія струму переходить потім в енергію магнітного поля до моменту розмикання контактів переривника. Магнітне поле при цьому зникає, наводячи у вторинній обмотці струм високої напруги, що надходить на одну зі свічок запалювання. Основний недолік класичних систем запалювання полягає в низькій енергії іскроутворення і малої тривалості іскри. Корисна модель, що заявляється, позбавлена зазначених вище недоліків. В основу корисної моделі, що заявляється, поставлена задача створення пристрою двоконтурної системи запалювання для підвищення економічності і стійкості роботи двигуна внутрішнього згоряння, а також для зменшення токсичності відпрацьованих газів. Поставлена задача за корисною моделлю, що заявляється, вирішується тим, що пропонується пристрій двоконтурної системи запалювання, який забезпечує більшу потужність іскри і моменту запалювання робочої суміші в порівнянні з класичними системами запалювання, відрізняється простотою конструкції завдяки відсутності складних електронних схем, використанням свічок запалювання з трьома виводами. Отже, заявляється двоконтурна система запалювання для двигуна внутрішнього згоряння, що містить джерело живлення, замок запалювання, котушку запалювання, свічки запалювання, при цьому кожна свічка запалювання має три виводи: земляний вивід, додатковий електрод другого контуру у вигляді незамкненої трубки та центральний електрод, до другого контуру також входять перетворювач напруги, що надходить на свічку запалювання від джерела живлення, опір зарядний підключений у ланцюзі між перетворювачем напруги та свічкою запалювання, та конденсатор накопичувальний, який підключено у ланцюзі між земляним електродом та електродом другого контуру свічки запалювання. Основним конструктивним елементом пристрою, що заявляється, є свічки запалювання з трьома виводами, де: - перший вивід - земляний електрод свічки запалювання; - другий електрод - додатковий електрод другого контуру у вигляді незамкненої трубки; - центральний електрод. Доцільно двоконтурну систему запалювання доповнювати додатково контактним переривником та конденсатором переривника. 1 UA 76779 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Доцільно двоконтурну систему запалювання доповнювати додатково блоком управління котушкою запалювання та переривником. Система запалювання двигуна призначена для генерації імпульсів високої напруги, що викликають спалах робочої суміші в камері згоряння двигуна, синхронізації цих імпульсів з фазою двигуна і розподілу імпульсів запалювання по циліндрах. Від потужності іскри і моменту запалювання робочої суміші в значній мірі залежить економічність і стійкість роботи двигуна, а так само токсичність відпрацьованих газів. При пуску холодного двигуна, роботі на збіднених сумішах потрібна значна енергія іскри. Безперебійне іскроутворення в цьому випадку відбувається при напрузі близько 25-30 KB, при цьому енергія електричного розряду при пуску може досягати 120 мДж і мати тривалість близько 2 мс, щоб пробити зазор в свічці 0,6-1,1 мм. Для підвищення потужності, економічності і зменшення токсичності двигуна в даний час розробляються нові надпотужні системи запалювання, в тому числі так звані плазмові. Відомо, що для ефективного запалення робочої суміші доцільно її іонізувати перед підпалюванням. Відомі системи плазмового запалювання, що забезпечують предіонізацію робочої суміші в іскровому проміжку шляхом подачі на електроди свічок високої напруги у час, що передує появі основного підпалювального імпульсу. Пропонована двоконтурна плазмова система запалювання принципово відрізняється від існуючих простотою конструкції - відсутні складні електронні схеми. Наведені нижче фігури креслення, як і опис прикладів конкретної реалізації пристрою двоконтурної системи запалення, наведені лише для ілюстрації заявленої корисної моделі і не обмежують обсяг прав, визначений формулою корисної моделі: Фіг. 1 - схема підключення свічки запалювання з трьома виводами двоконтурної системи запалювання; Фіг. 2 - вигляд зверху свічки запалювання з Фіг. 1; Фіг. 3 - принципова схема пропонованої двоконтурної системи запалювання для контактної системи запалення одноциліндрового двигуна; Фіг. 4 - схема пропонованої двоконтурної системи запалювання для електронної мікропроцесорної системи запалювання чотирициліндрового двигуна. Як вже відзначалося вище, основним конструктивним елементом двоконтурної системи запалювання, є свічка запалювання, схема підключення якої відображена на Фіг. 1, 2. Свічка запалювання 1 включає земляний електрод 2, другий електрод - додатковий електрод другого контуру у вигляді незамкненої трубки 3, центральний електрод 4. До другого контуру системи запалювання також входить перетворювач напруги 5, зарядний резистор (опір зарядний) 6, накопичувальний конденсатор 7. Елементом другого контуру системи запалювання також є й додатковий електрод 3 свічки запалювання 1. Розглянемо один з можливих варіантів реалізації (найпростіший) пропонованої двоконтурної системи запалювання, зокрема для контактної системи запалення одноциліндрового двигуна (Фіг. 3). Двоконтурна система запалювання включає джерело живлення (батарея акумуляторна) 8, замок запалювання 9, котушку запалювання 10, переривник контактний 11, конденсатор до переривника 12, свічку запалювання 1 з трьома електродами 2, 3, 4 відповідно, перетворювач напруги 5, опір зарядний (зарядний резистор) 6, конденсатор накопичувальний 2-го контуру запалювання 7. Відповідно до іншого варіанта реалізації пропонованої двоконтурної системи запалювання для електронної мікропроцесорної системи запалювання чотирициліндрового двигуна (Фіг. 4) до складу системи запалювання входять: джерело живлення (батарея акумуляторна) 8, замок запалювання 9, котушка запалювання 10 з блоком управління котушкою запалювання 13, свічки запалювання 1 з трьома електродами 2, 3, 4 відповідно та розподільником 14, перетворювач напруги 5, конденсатор накопичувальний 7, опір зарядний (зарядний резистор) 6 та резистор 15. Двоконтурна система запалювання, що заявляється, працює в такий спосіб. Перший контур пропонованої системи запалювання - це звичайна система запалювання (контактна або електронна). Вона використовується для створення стимулюючого електричного розряду, який іонізує іскровий проміжок свічки. Другий контур складається з перетворювача напруги 5 (DC/DC перетворювача), що перетворює напругу 12 В від бортового джерела живлення 8 в 10 кВ; накопичувального конденсатора 7 С ~ 10 мкФ (заряджається від DC/DC перетворювача до 10 кВ); зарядного резистора 6 R ~ 5 кОм; і додаткового електрода 3 свічки запалювання 1 у вигляді незамкненої трубки. Величина ємності конденсатора 7 і опір зарядного резистора 6 підбираються для кожного типу двигуна експериментально. 2 UA 76779 U 5 10 У першому контурі, як звичайно, висока напруга 20-30 кВ від котушки запалювання подається на центральний електрод 4 свічки запалювання 1. Між центральним електродом 4 і земляним електродом 2 свічки запалювання 1 відбувається пробій, який іонізує простір (енергія іскри -120 мДж). Через цей іонізований простір стає можливим розряд конденсатора 7 другого контуру системи, тобто менш висока, ніж у першому контурі, напруга (-10 кВ) від накопичувального конденсатора 7 подається на додатковий електрод 3 свічки запалювання 1 і між цим додатковим електродом 3 і земляним електродом 2 відбувається другий пробій (допалюючий імпульс). Другий пробій відбувається з набагато більшою енергією, яку можна вирахувати за формулою: W 15 20 25 30 35 40   2  CU 2 10мк  (10к)2      10  10  6   10  10 3    / 2  500 Дж   2 2   Другий пробій буде також мати і більшу тривалість. Працездатність системи, що заявляється, буде зберігатися при більш високих оборотах колінвала двигуна, оскільки інерційність процесів заряд-розряд у ній пов'язана тільки з періодом роботи окремого циліндра, а не всіх чотирьох в цілому, як у звичайних системах. Можна очікувати збереження працездатності двигуна з пропонованою системою при використанні палива низьких сортів і зменшення токсичності вихлопних газів через більш повне спалювання горючої суміші. Свічки запалювання 1 з додатковим третім електродом 3 повинні бути більше за діаметром у порівнянні з класичними. В процесі експлуатації корисна модель, що заявляється, може бути застосована для різних типів двигунів внутрішнього згоряння, зокрема в автомобілях, моторних човнах, бензопилах тощо. Таким чином, пропонована двоконтурна система запалювання для двигуна внутрішнього згоряння забезпечує підвищення економічності і стійкості роботи двигуна внутрішнього згоряння, а також для зменшення токсичності відпрацьованих газів. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Двоконтурна система запалювання для двигуна внутрішнього згоряння, що містить джерело живлення, замок запалювання, котушку запалювання, свічки запалювання, яка відрізняється тим, що кожна свічка запалювання має три виводи: земляний вивід, додатковий електрод другого контуру у вигляді незамкненої трубки та центральний електрод, до другого контуру також входять перетворювач напруги, що надходить на свічку запалювання від джерела живлення, опір зарядний підключений у ланцюзі між перетворювачем напруги та свічкою запалювання, та конденсатор накопичувальний, який підключено у ланцюзі між земляним електродом та електродом другого контуру свічки запалювання. 2. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що може додатково містити контактний переривник та конденсатор переривника. 3. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що може додатково містити блок управління котушкою запалювання та переривник. 3 UA 76779 U 4 UA 76779 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5