RU182653U1

RU182653U1 - COMBINED IGNITION SYSTEM

Info

Publication number: RU182653U1
Application number: RU2018112846U
Authority: RU
Inventors: Фарит Абдулганеевич Гизатуллин; Ренат Мунирович Салихов; Ленар Даутович Мустафин; Кирилл Андреевич Барабанов
Priority date: 2018-04-09
Filing date: 2018-04-09
Publication date: 2018-08-27

Abstract

Использование: полезная модель относится к области электротехники и электроэнергетики и может быть использована в современных системах зажигания основных газотурбинных двигателей, топливовоздушных турбостартеров и бортовых вспомогательных силовых установок. Технический результат: повышается энергетическая эффективность комбинированной системы зажигания. Сущность полезной модели: комбинированная система зажигания содержит высоковольтный зарядно-разрядный контур, низковольтный зарядно-разрядный контур, управляемый коммутирующий элемент и свечу зажигания, причем дополнительно введены катушка индуктивности и диод. Катушка индуктивности подключена между свечой зажигания и управляемым коммутирующим элементом, положительный вывод диода подключен к «массе», а отрицательный вывод диода - к общей точке соединения катушки индуктивности и управляемого коммутирующего элемента.

Usage: the utility model relates to the field of electrical engineering and electric power industry and can be used in modern ignition systems of the main gas turbine engines, air-fuel turbostarts and onboard auxiliary power plants. Effect: increases the energy efficiency of the combined ignition system. The essence of the utility model: a combined ignition system contains a high-voltage charge-discharge circuit, a low-voltage charge-discharge circuit, a controlled switching element and a spark plug, and an inductor and a diode are additionally introduced. An inductor is connected between the spark plug and the controlled switching element, the positive terminal of the diode is connected to ground, and the negative terminal of the diode is connected to the common connection point of the inductor and the controlled switching element.

Description

Полезная модель относится к области электротехники и электроэнергетики и может быть использована в современных системах зажигания основных газотурбинных двигателей, топливовоздушных турбостартеров и бортовых вспомогательных силовых установок.The utility model relates to the field of electrical engineering and electric power industry and can be used in modern ignition systems of the main gas turbine engines, air-fuel turbostarts, and onboard auxiliary power plants.

Известна комбинированная система зажигания (патент РФ на полезную модель №129159 от 20.06.2013 г., F02P 3/00, F02P 15/00). Эта комбинированная система зажигания содержит высоковольтный зарядно-разрядный контур, коммутирующий элемент, низковольтный зарядно-разрядный контур, управляемый коммутирующий элемент, свечу зажигания и высоковольтный трансформатор, первичная обмотка высоковольтного трансформатора подключена последовательно с коммутирующим элементом, вторичная обмотка высоковольтного трансформатора подключена между общей точкой соединения первичной обмотки высоковольтного трансформатора и свечи зажигания и управляющим электродом управляемого коммутирующего элемента.Known combined ignition system (RF patent for utility model No. 129159 dated 06/20/2013, F02P 3/00, F02P 15/00). This combined ignition system contains a high voltage charge-discharge circuit, a switching element, a low voltage charge-discharge circuit, a controlled switching element, a spark plug and a high voltage transformer, the primary winding of the high voltage transformer is connected in series with the switching element, the secondary winding of the high voltage transformer is connected between a common connection point of the primary windings of a high-voltage transformer and spark plug and control electrode of the switching element.

Недостатком аналога являются повышенные масса и габариты, невысокая энергетическая эффективность.The disadvantage of an analogue is the increased mass and dimensions, low energy efficiency.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является комбинированная система зажигания (патент РФ на полезную модель №152660 от 10.06.2015 г., F02P 3/06). Эта комбинированная система зажигания содержит высоковольтный зарядно-разрядный контур, низковольтный зарядно-разрядный контур, управляемый коммутирующий элемент и свечу зажигания; первый электрод управляемого коммутирующего элемента подключен к выходу низковольтного зарядно-разрядного контура, второй электрод управляемого коммутирующего элемента соединен со свечой зажигания, а управляющий электрод управляемого коммутирующего элемента подключен к выходу высоковольтного зарядно-разрядного контура.The closest technical solution to the proposed one is a combined ignition system (RF patent for utility model No. 152660 dated 06/10/2015, F02P 3/06). This combined ignition system contains a high voltage charge-discharge circuit, a low voltage charge-discharge circuit, a controlled switching element and a spark plug; the first electrode of the controlled switching element is connected to the output of the low-voltage charge-discharge circuit, the second electrode of the controlled switching element is connected to the spark plug, and the control electrode of the controlled switching element is connected to the output of the high-voltage charge-discharge circuit.

Недостатком прототипа является сравнительно невысокая энергетическая эффективность комбинированной системы зажигания.The disadvantage of the prototype is the relatively low energy efficiency of the combined ignition system.

Задача полезной модели - повышение надежности комбинированной системы зажигания.The objective of the utility model is to increase the reliability of the combined ignition system.

Технический результат - повышение энергетической эффективности комбинированной системы зажигания, за счет дополнительно введенных катушки индуктивности и диода, которые обеспечивают увеличение энергии искровых разрядов в свече зажигания.The technical result is an increase in the energy efficiency of the combined ignition system, due to the additionally introduced inductors and diodes, which provide an increase in the energy of spark discharges in the spark plug.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в предлагаемой комбинированной системе зажигания, содержащей высоковольтный зарядно-разрядный контур, низковольтный зарядно-разрядный контур, управляемый коммутирующий элемент и свечу зажигания, в отличие от прототипа, дополнительно введены катушка индуктивности и диод, причем катушка индуктивности подключена между свечой зажигания и управляемым коммутирующим элементом, положительный вывод диода подключен к «массе», а отрицательный вывод диода - к общей точке соединения катушки индуктивности и управляемого коммутирующего элемента.The problem is solved, and the technical result is achieved by the fact that in the proposed combined ignition system containing a high voltage charge-discharge circuit, a low-voltage charge-discharge circuit, a controlled switching element and a spark plug, in contrast to the prototype, an inductor and a diode are additionally introduced, moreover an inductance coil is connected between the spark plug and the controlled switching element, the positive terminal of the diode is connected to ground and the negative terminal of the diode is connected to a common point e connection of the inductor and the controlled switching element.

Существо заявляемой полезной модели поясняется чертежом.The essence of the claimed utility model is illustrated in the drawing.

Комбинированная система зажигания содержит высоковольтный зарядно-разрядный контур 1, низковольтный зарядно-разрядный контур 2, управляемый коммутирующий элемент 3 и свечу зажигания 4, причем дополнительно введены катушка индуктивности 5 и диод 6. Катушка индуктивности 5 подключена между свечой зажигания 4 и управляемым коммутирующим элементом 3, положительный вывод диода 6 подключен к «массе», а отрицательный вывод диода 6 - к общей точке соединения катушки индуктивности 5 и управляемого коммутирующего элемента 3.The combined ignition system comprises a high-voltage charge-discharge circuit 1, a low-voltage charge-discharge circuit 2, a controlled switching element 3 and a spark plug 4, additionally introduced an inductor 5 and a diode 6. An inductor 5 is connected between the spark plug 4 and the controlled switching element 3 , the positive terminal of the diode 6 is connected to the "mass", and the negative terminal of the diode 6 is connected to the common connection point of the inductor 5 and the controlled switching element 3.

Предлагаемая комбинированная система зажигания работает следующим образом.The proposed combined ignition system operates as follows.

Накопительный конденсатор в составе высоковольтного зарядно-разрядного контура 1 заряжается до напряжения пробоя управляемого коммутирующего элемента 3, одновременно заряжается низковольтный накопительный конденсатор в составе низковольтного зарядно-разрядного контура 2 до напряжения, меньшего напряжения срабатывания управляемого коммутирующего элемента 3. После того, как напряжение на накопительном конденсаторе в составе высоковольтного зарядно-разрядного контура 1 достигает определенной величины, происходит пробой управляемого коммутирующего элемента 3 и накопительный конденсатор разряжается через управляемый коммутирующий элемент 3 на свечу зажигания 4. После этого предварительно заряженный низковольтный накопительный конденсатор в составе низковольтного зарядно-разрядного контура 2 разряжается через управляемый коммутирующий элемент 3 на свечу зажигания 4.The storage capacitor in the high-voltage charge-discharge circuit 1 is charged to the breakdown voltage of the controlled switching element 3, at the same time, the low-voltage storage capacitor in the low-voltage charge-discharge circuit 2 is charged to a voltage lower than the response voltage of the controlled switching element 3. After the voltage on the storage the capacitor in the composition of the high-voltage charge-discharge circuit 1 reaches a certain value, a breakdown of controllable switching element 3 and the storage capacitor is discharged through a controllable switching element 3 to the spark plug 4. After this pre-charged low voltage storage capacitor composed of the low-voltage charge-discharge circuit 2 is discharged via a controllable switching element 3 to the spark plug 4.

Напряжение на накопительном конденсаторе в составе низковольтного зарядно-разрядного контура 2 меняется после пробоя управляемого коммутирующего элемента 3 по затухающему колебательному закону. Как только напряжение на накопительном конденсаторе в составе низковольтного зарядно-разрядного контура 2 достигнет нуля в конце четверти периода изменения напряжения, ток через свечу зажигания 4 достигает максимума. Это означает, что энергия электрического поля накопительного конденсатора в составе низковольтного зарядно-разрядного контура 2 перешла в энергию магнитного поля катушки индуктивности 5

После этого энергия магнитного поля будет выделяться в свече зажигания 4 при протекании тока в замкнутом контуре: катушка индуктивности 5 - свеча зажигания 4 - диод 6. При этом ток через свечу зажигания 4 не меняет знака, а напряжение на накопительном конденсаторе в составе низковольтного зарядно-разрядного контура 2 будет равно нулю до полного прекращения тока через свечу зажигания 4. Таким образом, ток через свечу зажигания 4 не будет колебательным, а будет меняться по апериодическому закону. Вследствие этого электродинамическая сила, действующая на искровой разряд в свече зажигания 4, не будет менять знака, поэтому выброс плазмы искрового разряда из рабочего торца свечи зажигания 4 будет больше. Кроме того, напряжение на накопительном конденсаторе в составе низковольтного зарядно-разрядного контура 2 не меняет знака, следовательно, ресурс работы накопительного конденсатора в составе низковольтного зарядно-разрядного контура 2 увеличится.The voltage at the storage capacitor in the low-voltage charge-discharge circuit 2 changes after the breakdown of the controlled switching element 3 according to the damped oscillatory law. As soon as the voltage across the storage capacitor in the low-voltage charge-discharge circuit 2 reaches zero at the end of a quarter of the voltage change period, the current through the spark plug 4 reaches its maximum. This means that the energy of the electric field of the storage capacitor in the low-voltage charge-discharge circuit 2 turned into the energy of the magnetic field of the inductor 5

After that, the magnetic field energy will be released in the spark plug 4 when the current flows in a closed circuit: inductor 5 - spark plug 4 - diode 6. In this case, the current through the spark plug 4 does not change sign, and the voltage across the storage capacitor in the low-voltage charging discharge circuit 2 will be zero until the current through the spark plug 4 ceases completely. Thus, the current through the spark plug 4 will not be oscillatory, but will change according to an aperiodic law. As a result, the electrodynamic force acting on the spark discharge in the spark plug 4 will not change sign, therefore, the discharge of spark plasma from the working end of the spark plug 4 will be greater. In addition, the voltage across the storage capacitor in the low-voltage charge-discharge circuit 2 does not change sign, therefore, the operating life of the storage capacitor in the low-voltage charge-discharge circuit 2 will increase.

Таким образом, в результате использования предлагаемого технического решения достигается поставленная задача - повышается надежность комбинированной системы зажигания и технический результат - повышается энергетическая эффективность комбинированной системы зажигания, за счет дополнительно введенных катушки индуктивности и диода, которые обеспечивают увеличение энергии искровых разрядов в свече зажигания.Thus, as a result of using the proposed technical solution, the task is achieved - the reliability of the combined ignition system is increased and the technical result is improved - the energy efficiency of the combined ignition system is increased due to the additionally introduced inductors and diodes, which provide an increase in the energy of spark discharges in the spark plug.

Claims

A combined ignition system comprising a high-voltage charge-discharge circuit, a low-voltage charge-discharge circuit, a controlled switching element and a spark plug, characterized in that an inductance coil and a diode are further introduced, the inductor being connected between the spark plug and the controlled switching element, a positive output of the diode connected to the "mass", and the negative output of the diode to the common point of connection of the inductor and the controlled switching element.