RU1419228C

RU1419228C - Spark ignition system

Info

Publication number: RU1419228C
Authority: RU
Inventors: Н.Н. Гончаров; И.А. Павлов; С.П. Прокофьев
Original assignee: АвтоВАЗ
Priority date: 1986-06-17
Filing date: 1986-06-17
Publication date: 1995-07-20

Abstract

FIELD: engine engineering. SUBSTANCE: system has ignition coil 4, power source 1, interrupter 5, capacitors 7-9, and diode 10. Elements 8- 10 define an optimizing unit. EFFECT: enhanced reliability simplified design. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электрооборудованию двигателей внутреннего сгорания, в частности к системе поджига топливно-воздушной смеси двигателя. The invention relates to electrical equipment of internal combustion engines, in particular to a system for igniting a fuel-air mixture of an engine.

Целью изобретения является упрощение системы искрового зажигания с одновременным повышением мощности импульса для поджига топливно-воздушной смеси. The aim of the invention is to simplify the spark ignition system while increasing the pulse power for igniting the fuel-air mixture.

На фиг. 1 изображена схема системы искрового зажигания; на фиг. 2а осциллограмма напряжения на первичной обмотке катушки зажигания; на фиг. 2б осциллограмма тока через искровой промежуток свечи зажигания для предложенного технического решения. In FIG. 1 shows a diagram of a spark ignition system; in FIG. 2a voltage waveform on the primary winding of the ignition coil; in FIG. 2b a waveform of the current through the spark gap of the spark plug for the proposed technical solution.

Система искрового зажигания содержит источник 1 питания, первая шина питания которого соединена с первым зажимом 2 первичной обмотки 3 катушки зажигания 4, контакты 5 прерывателя, соединенные с вторым зажимом 6 первичной обмотки 3 катушки 4, первый конденсатор 7, подключенный параллельно контактам 5 прерывателя, второй конденсатор 8, подключенный первым выводом к зажиму 2, третий конденсатор 9 и диод 10, подключенные первыми выводами к зажиму 6. Анодный вывод диода и вторые выводы конденсаторов 8 и 9 кратчайшим путем соединены с второй шиной источника питания 1. Катушка зажигания 4 имеет также и высоковольтную обмотку 11. Элементы 8, 9 и 10 образуют блок оптимизации. The spark ignition system contains a power source 1, the first power bus of which is connected to the first terminal 2 of the primary winding 3 of the ignition coil 4, contacts 5 of the interrupter connected to the second terminal 6 of the primary winding 3 of the coil 4, the first capacitor 7 connected in parallel to the contacts 5 of the interrupter, the second a capacitor 8 connected by a first terminal to terminal 2, a third capacitor 9 and a diode 10 connected by first terminals to terminal 6. The anode terminal of the diode and second terminals of capacitors 8 and 9 are connected to the second source bus by the shortest path Power supply 1. The ignition coil 4 also has a high-voltage winding 11. Elements 8, 9 and 10 form an optimization unit.

Система искрового зажигания работает следующим образом. The spark ignition system operates as follows.

При вращении коленчатого вала двигателя контакты 5 прерывателя замыкаются и размыкаются. Во время замкнутого состояния контактов 5 ток от источника питания 1 протекает через первичную обмотку 3 катушки зажигания 4 и в ней запасается энергия для поджига топливно-воздушной смеси. В момент t₁ размыкания контактов 5 (см. фиг. 2а) на обмотке 3 возникает ЭДС самоиндукции, способствующая поддержанию тока через обмотку. При этом на зажиме 6 катушки 4 появляется положительное напряжение. Первоначально этим напряжением начинает заряжаться третий конденсатор 9 по цепи минимального сопротивления: зажим 6 катушки 4, обкладки конденсатора 9, обкладки второго конденсатора 8, зажим 2 катушки 4, обмотка 3 катушки 4. При этом ток, протекающий по проводам от источника питания 1, кратковременно обрывается. По мере нарастания напряжения на третьем конденсаторе 9 начинает заряжаться первый конденсатор 7. Возрастание тока заряда конденсатора 7 задерживается индуктивностью проводов цепи питания. С момента, когда ток через конденсатор 7 достигает максимального значения, скорость нарастания напряжения на зажим 6 уменьшается. С этого момента конденсаторы 7 и 9 заряжаются одновременно по цепи: зажим 6 катушки 4, обкладки конденсаторов 7 и 9, источник питания 1, первичная обмотка 3 катушки. Вследствие того, что после разрыва контактов 5 прерывателя весь ток ответвляется на заряд конденсатора 9, мощность тока разрыва между контактами 5 прерывателя практически падает до нуля, чем исключается образование электрической дуги между контактами. Этому же способствует и снижение крутизны фронта напряжения в момент начала одновременно заряда конденсаторов 7 и 9. При этом, если отношение величин емкостей конденсаторов 7 и 9

5, то значительно уменьшается искрение контактов 5 прерывателя и разрушение этих контактов, а энергия, накопленная в катушке 4, полностью используется для образования поджигающего тока через искровой промежуток свечей.When the engine crankshaft rotates, the breaker contacts 5 close and open. During the closed state of contacts 5, the current from the power source 1 flows through the primary winding 3 of the ignition coil 4 and energy is stored in it for igniting the fuel-air mixture. At the time t _{1 of the} opening of contacts 5 (see Fig. 2a), a self-induction EMF appears on the winding 3, which helps maintain current through the winding. In this case, a positive voltage appears on the terminal 6 of the coil 4. Initially, the third capacitor 9 begins to charge with this voltage along the minimum resistance circuit: clamp 6 of coil 4, capacitor plates 9, second capacitor plates 8, clamp 2 of coil 4, coil 3 of coil 4. At the same time, the current flowing through the wires from power source 1 is briefly breaks off. As the voltage rises on the third capacitor 9, the first capacitor 7 starts charging. The increase in the charge current of the capacitor 7 is delayed by the inductance of the wires of the power circuit. From the moment when the current through the capacitor 7 reaches its maximum value, the slew rate of the voltage across terminal 6 decreases. From this moment, capacitors 7 and 9 are charged simultaneously along the circuit: clamp 6 of coil 4, plates of capacitors 7 and 9, power supply 1, primary coil 3 of the coil. Due to the fact that after breaking the contacts 5 of the interrupter, the entire current branches off to the charge of the capacitor 9, the power of the current between the contacts 5 of the interrupter practically drops to zero, which prevents the formation of an electric arc between the contacts. The decrease in the steepness of the voltage front at the same time as the charge of the capacitors 7 and 9 starts simultaneously contributes to this. Moreover, if the ratio of the capacitance values of the capacitors 7 and 9

5, the sparking of the contacts 5 of the interrupter and the destruction of these contacts are significantly reduced, and the energy stored in the coil 4 is completely used to generate an ignition current through the spark gap of the candles.

В момент времени t₂ (см. фиг. 2а) напряжение на зажиме 6 катушки 4 достигает максимального значения, и происходит пробой искрового промежутка. Ток через искровой промежуток свечей (см. фиг. 2б) быстро достигает своего максимального значения и начинает снижаться. Напряжение на зажиме 6 катушки 4 снижается по синусоидальнмоу закону. При этом энергия, накопленная в конденсаторах 7 и 9, вновь возвращается в катушку 4.At time t ₂ (see Fig. 2a), the voltage at terminal 6 of coil 4 reaches its maximum value, and a spark gap breakdown occurs. The current through the spark gap of the candles (see Fig. 2b) quickly reaches its maximum value and begins to decrease. The voltage at terminal 6 of coil 4 is reduced in a sinusoidal manner. In this case, the energy stored in the capacitors 7 and 9, is again returned to the coil 4.

В момент t₃ напряжение на конденсаторах 7 и 9 равно нулю, а энергия, запасенная в катушке 4, максимальная. В этот момент величина тока, протекающего по первичной обмотке 3 катушки 4, также имеет максимальное значение. В дальнейшем начинается процесс перезаряда конденсаторов 7 и 9. Однако при достижении величины напряжения на конденсаторах 7 и 9 порога отпирания диода 10 процесс перезаряда конденсаторов (перекачка энергии катушки в энергию) конденсаторов) прекращается, а ток первичной обмотки 3 катушки 4 замыкается через диод 10 и источник питания 1. До момента t₄ вся энергия обмотки 3 передается во вторичную обмотку 11, создавая мощный импульс тока для поджига топливно-воздушной смеси. В промежутке времени t₄-t₅ ток в искровом промежутке свечи поддерживается за счет энергии, накопленной в высоковольтной обмотке 11 катушки 4. Напряжение на зажиме 6 катушки в этом промежутке образуется за счет обратной трансформации энергии. Так энергия искры преобразуется в оптимальную форму импульса искры для надежного поджига топливно-воздушной смеси.At time t _{3, the} voltage across capacitors 7 and 9 is zero, and the energy stored in coil 4 is maximum. At this moment, the magnitude of the current flowing through the primary winding 3 of the coil 4 also has a maximum value. In the future, the process of recharging the capacitors 7 and 9 begins. However, when the voltage across the capacitors 7 and 9 reaches the unlock threshold of the diode 10, the process of recharging the capacitors (transferring the energy of the coil to energy) of the capacitors) stops, and the current of the primary winding 3 of the coil 4 is closed through the diode 10 and power source 1. Until moment t _4, all the energy of the winding 3 is transferred to the secondary winding 11, creating a powerful current pulse for igniting the fuel-air mixture. In the time interval t ₄ -t _{5, the} current in the spark gap of the candle is maintained due to the energy stored in the high-voltage winding 11 of the coil 4. The voltage at the terminal 6 of the coil in this gap is generated due to the reverse transformation of energy. Thus, the energy of the spark is converted into the optimal pulse shape of the spark for reliable ignition of the fuel-air mixture.

При такой форме искрового тока полностью исключается искрение контактов прерывателя и связанное с этим явлением повышение уровня радиоизлучения, так как искровой ток имеет малые пульсации и не может достигать нулевого уровня в промежутке времени t₂-t₅.With this form of spark current, the sparking of the interrupter contacts and the increase in the level of radio emission associated with this phenomenon are completely excluded, since the spark current has small ripples and cannot reach zero level in the time interval t ₂ -t ₅ .

Таким образом, предложенная система искрового зажигания практически полностью устраняет разрушение контактов прерывателя и увеличивает мощность поджигающего импульса топливно-воздушной смеси. Thus, the proposed spark ignition system almost completely eliminates the destruction of the interrupter contacts and increases the power of the ignition pulse of the fuel-air mixture.

Дополнительными преимуществами предлагаемой системы зажигания, помимо указанных, являются надежность, доступность, увеличение срока службы искрогасящего конденсатора, уменьшенный уровень радиоизлучения, экономия топлива, низкий уровень токсичности выхлопных газов, возможность осуществления равномерного износа электродов свечей зажигания, так как такая система допускает использование искрового тока любой полярности. Additional advantages of the proposed ignition system, in addition to the indicated ones, are reliability, availability, increased service life of the spark-extinguishing capacitor, reduced level of radio emission, fuel economy, low level of toxicity of exhaust gases, the possibility of uniform wear of the electrodes of the spark plugs, since such a system allows the use of spark current of any polarity.

Классическая система зажигания преобразуется в предложенную систему установкой блока оптимизации из конденсаторов 8, 9 и диода 10 на зажимы первичной обмотки катушки зажигания. Общая точка соединения конденсаторов и диода кратчайшим путем соединяется с массой автомобиля (двигателя) с помощью винта крепления катушки зажигания к кронштейну. The classical ignition system is converted into the proposed system by installing an optimization unit of capacitors 8, 9 and a diode 10 on the terminals of the primary winding of the ignition coil. The common point of connection of the capacitors and the diode is connected in the shortest possible way to the mass of the car (engine) using the screw that secures the ignition coil to the bracket.

Claims

1. SPARK IGNITION SYSTEM, comprising an ignition coil, the first terminal of the primary winding of which is connected to the first power rail, the second terminal of the primary winding of the ignition coil is connected to a movable contact of the interrupter, the fixed contact of which is connected to the second power rail, the first capacitor connected in parallel to the contacts of the interrupter and optimization unit, the first and second inputs of which are connected parallel to the first and second terminals of the primary winding of the ignition coil, characterized in that, in order to increase reliability and simplification, the optimization unit is formed by the second and third capacitors, the first conclusions of which are connected respectively to the first and second inputs of the optimization unit, the second conclusions of the second and third capacitors are connected to the second power bus, and a diode is connected in parallel with the third capacitor, the cathode of which is connected to the second input optimization block.

2. The system according to claim 1, characterized in that the ratio of the capacitances of the first and third capacitors is equal to or less than five.