RU2111379C1 - Thyristor-plasma ignition system for internal combustion engine - Google Patents
Thyristor-plasma ignition system for internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2111379C1 RU2111379C1 RU95109982A RU95109982A RU2111379C1 RU 2111379 C1 RU2111379 C1 RU 2111379C1 RU 95109982 A RU95109982 A RU 95109982A RU 95109982 A RU95109982 A RU 95109982A RU 2111379 C1 RU2111379 C1 RU 2111379C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thyristor
- ignition coil
- terminal
- output
- pole
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к системам плазменного зажигания для двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано для воспламенения обедненных топливных смесей. The invention relates to plasma ignition systems for internal combustion engines and can be used to ignite lean fuel mixtures.
Для эффективного воспламенения рабочей смеси желательно использовать импульс с большой скоростью нарастания напряжения (тока). В то же время этот импульс должен иметь достаточно большую длительность для эффективного дожигания воспламененной смеси. Эти требования противоречивы, поскольку широкий импульс практически не может иметь крутых фронтов, а импульс с крутыми фронтами не может быть широким. Это связано с невозможностью снизить отношение индуктивности обмоток высоковольтной катушки к индуктивности рассеяния и уменьшить паразитные емкости высоковольтных цепей ниже определенного уровня. For effective ignition of the working mixture, it is desirable to use a pulse with a high rate of voltage (current) rise. At the same time, this pulse should have a sufficiently long duration for effective afterburning of the ignited mixture. These requirements are contradictory, since a wide pulse cannot have sharp edges, and a pulse with sharp edges cannot be wide. This is due to the inability to reduce the ratio of the inductance of the windings of the high voltage coil to the leakage inductance and to reduce the stray capacitance of the high voltage circuits below a certain level.
Известно также, что для эффективного воспламенения рабочей смеси целесообразно ее ионизировать перед поджигом [1]. Поскольку степень ионизации определяется величиной ионизирующего напряжения и длительностью процесса предионизации, а величина ионизирующего напряжения ограничена, целесообразно увеличить время ионизации при одновременном снижении ионизирующего напряжения. It is also known that for effective ignition of the working mixture, it is advisable to ionize it before ignition [1]. Since the degree of ionization is determined by the magnitude of the ionizing voltage and the duration of the preionization process, and the magnitude of the ionizing voltage is limited, it is advisable to increase the ionization time while reducing the ionizing voltage.
Известна комбинированная система плазменного зажигания, обеспечивающая предыонизацию рабочей смеси в искровом промежутке путем подачи на электроды свечей высокого напряжения во время, предшествующее появлению основного поджигающего импульса [2]. Known combined plasma ignition system, providing preionization of the working mixture in the spark gap by applying high voltage candles to the electrodes during the time preceding the appearance of the main ignition pulse [2].
Недостатком этой системы является отсутствие дожигающего напряжения на электродах свечи после основного импульса, что отрицательно сказывается на полноте сгорания рабочей смеси и на концентрации вредных компонентов в выхлопных газах. The disadvantage of this system is the lack of afterburning voltage on the spark plug electrodes after the main pulse, which negatively affects the completeness of combustion of the working mixture and the concentration of harmful components in the exhaust gases.
Известна также комбинированная система плазменного зажигания, обеспечивающая и предыонизацию рабочей смеси, и дожигание ее по окончании основного импульса [3]. Also known is a combined plasma ignition system that provides both preionization of the working mixture and its afterburning at the end of the main pulse [3].
Недостатком этой системы является сложность схемы, определяющаяся наличием двух самостоятельных систем зажигания (искрового и плазменного). The disadvantage of this system is the complexity of the circuit, determined by the presence of two independent ignition systems (spark and plasma).
Наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемого устройства является система плазменного зажигания [4]. Она содержит блок управления, включающий прерыватель, формирователь импульсов и ключ напряжения, преобразователь напряжения, блок накопления, тиристорный ключ искрообразования, восстановительный элемент, катушку зажигания, распределитель, группу свечей зажигания. В системе [4], в отличие от других известных аналогов, преодолены упомянутые выше недостатки. The closest analogue (prototype) of the claimed device is a plasma ignition system [4]. It contains a control unit including a chopper, a pulse shaper and a voltage switch, a voltage converter, an accumulation unit, a spark generating thyristor switch, a recovery element, an ignition coil, a distributor, and a group of spark plugs. In the system [4], unlike other known analogues, the above-mentioned disadvantages are overcome.
Однако система [4] имеет следующие принципиальные недостатки:
1) наличие высокого напряжения (около 3000 В) на средней точке обмоток катушки зажигания, на всех цепях тиристорного ключа и на выходных цепях формирователя импульсов, что связано с необходимостью гальванической развязки между указанными цепями и общей шиной и сильно усложняет схему и конструкцию заявляемого устройства;
2) громоздкая конструкция катушки зажигания (в частности ее магнитопровода) из-за протекания через ее первичную обмотку постоянной составляющей;
3) схема и конструкция дополнительно усложнены из-за наличия восстановительного элемента и ключа напряжения.However, the system [4] has the following fundamental disadvantages:
1) the presence of a high voltage (about 3000 V) at the midpoint of the windings of the ignition coil, on all circuits of the thyristor switch and on the output circuits of the pulse shaper, which is associated with the need for galvanic isolation between these circuits and the common bus and greatly complicates the circuit and design of the claimed device;
2) the bulky design of the ignition coil (in particular its magnetic circuit) due to the flow of a constant component through its primary winding;
3) the circuit and design are additionally complicated due to the presence of a recovery element and a voltage switch.
Все это является причиной больших аппаратурных затрат при создании системы плазменного зажигания по патенту [4]. All this is the reason for the large hardware costs when creating a plasma ignition system according to the patent [4].
Целью настоящего изобретения является минимизация аппаратурных затрат. The aim of the present invention is to minimize hardware costs.
Предлагаемая тиристорно-плазменная система зажигания для двигателей внутреннего сгорания содержит катушку зажигания, первая клемма вторичной обмотки которой соединена через распределитель с первыми клеммами группы свечей, вторые клеммы которых соединены с общей шиной, сдвоенный преобразователь напряжения, первый из выходных источников которого подключен одним полюсом к аноду тиристорного ключа и к последовательно включенным накопительному конденсатору и первой клемме первичной обмотки катушки зажигания, а второй выходной источник вторым полюсом подключен к общей шине, и формирователь импульсов, подключенный входом к контакту прерывателя, а выходом - к управляющему входу тиристорного ключа. The proposed thyristor-plasma ignition system for internal combustion engines contains an ignition coil, the first terminal of the secondary winding of which is connected through the distributor to the first terminals of the group of candles, the second terminals of which are connected to a common bus, a dual voltage converter, the first of the output sources of which is connected by one pole to the anode thyristor key and to the series-connected storage capacitor and the first terminal of the primary winding of the ignition coil, and the second output source to the second pole is connected to a common bus, and a pulse shaper connected by the input to the contact of the chopper, and the output to the control input of the thyristor key.
Поставленная цель достигается тем, что второй полюс первого выходного источника, вторая клемма первичной обмотки катушки зажигания и второй вывод тиристорного ключа подключены к общей шине, а вторая клемма вторичной обмотки катушки зажигания подключена к первому полюсу второго выходного источника преобразования напряжения. This goal is achieved in that the second pole of the first output source, the second terminal of the primary winding of the ignition coil and the second terminal of the thyristor switch are connected to a common bus, and the second terminal of the secondary winding of the ignition coil is connected to the first pole of the second output voltage conversion source.
Сравнительный анализ с прототипом показывает, что заявленное устройство отличается новым включением основных элементов схемы (катушка зажигания, тиристорный ключ, сдвоенный преобразователь напряжения), а также отсутствием восстановительного элемента и ключа напряжения. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию "новизна". Вновь введенная совокупность признаков существенна, так как позволяет минимизировать схему и конструкцию тиристорно-плазменной системы зажигания благодаря разделению первичной и вторичной обмоток катушки зажигания; использованию одного накопительного конденсатора, подключенного непосредственно к первичной обмотке катушки зажигания; подключению тиристорного ключа одним выводом к общей шине; использованию формирователя импульсов только с одним выходом (для управления тиристором) с подключением его второго вывода через прерыватель к общей шине. При этом оказались ненужными восстановительный элемент и ключ напряжения, а также снята постоянная составляющая с первичной обмотки катушки зажигания. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого устройства критерию "существенные отличия". Заявляемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень", так как оно для специалистов явным образом не следует из уровня техники. В то же время заявляемое техническое решение "промышленно применимо", так как оно рассчитано на самое широкое использование в автомобилестроении, судо- и авиастроении, а также на всех видах транспорта, где используют двигатели внутреннего сгорания. A comparative analysis with the prototype shows that the claimed device is distinguished by a new inclusion of the main elements of the circuit (ignition coil, thyristor switch, dual voltage converter), as well as the absence of a recovery element and a voltage switch. Thus, the claimed device meets the criterion of "novelty." The newly introduced set of features is essential, since it allows to minimize the circuit and design of the thyristor-plasma ignition system due to the separation of the primary and secondary windings of the ignition coil; the use of one storage capacitor connected directly to the primary winding of the ignition coil; connecting a thyristor key with one pin to a common bus; the use of a pulse shaper with only one output (for controlling the thyristor) with the connection of its second output via a chopper to a common bus. In this case, the recovery element and the voltage switch turned out to be unnecessary, as well as the DC component was removed from the primary winding of the ignition coil. This allows us to conclude that the claimed device meets the criterion of "significant differences". The claimed technical solution meets the criterion of "inventive step", since it is for specialists explicitly not follows from the prior art. At the same time, the claimed technical solution is “industrially applicable”, since it is designed for the widest use in the automotive industry, shipbuilding and aircraft manufacturing, as well as in all types of vehicles where internal combustion engines are used.
На чертеже приведена структурная схема заявляемого устройства. Первая клемма вторичной обмотки катушки зажигания 1 через распределитель 2 соединена с первыми клеммами группы 3 свечей, у которых вторые клеммы соединены с общей шиной. Вход сдвоенного преобразователя 4 напряжения соединен с источником ±14 В постоянного тока. Первый полюс первого выхода 5 преобразователя соединен с анодом тиристорного ключа 6 и последовательно включенным накопительным конденсатором 7 и первой клеммой первичной обмотки катушки зажигания, у которой вторая клемма соединена с общей шиной. Второй полюс первого выхода преобразователя и другой вывод (катод) тиристорного ключа соединены с общей шиной. Управляющий вход тиристорного ключа соединен с выходом формирователя 8 импульсов, у которого вход соединен с контактом прерывателя 9. Вторая клемма вторичной обмотки катушки соединена с первым полюсом второго выхода 10 преобразователя, у которого второй полюс соединен с общей шиной. The drawing shows a structural diagram of the inventive device. The first terminal of the secondary winding of the ignition coil 1 through the distributor 2 is connected to the first terminals of group 3 of candles, in which the second terminals are connected to a common bus. The input of the dual voltage converter 4 is connected to a ± 14 V DC source. The first pole of the first output 5 of the converter is connected to the anode of the thyristor switch 6 and a series-connected storage capacitor 7 and the first terminal of the primary winding of the ignition coil, in which the second terminal is connected to a common bus. The second pole of the first output of the converter and the other terminal (cathode) of the thyristor switch are connected to a common bus. The control input of the thyristor switch is connected to the output of the pulse shaper 8, in which the input is connected to the contact of the chopper 9. The second terminal of the secondary winding of the coil is connected to the first pole of the second output 10 of the converter, in which the second pole is connected to a common bus.
Практическая реализация заявляемого устройства осуществляется следующим образом. В качестве элементов 1, 2, 3 и 9 использованы типовые катушки зажигания, распределитель, группа свечей и прерыватель, имеющиеся в любом двигателе внутреннего сгорания (например, в автомобильном). В качестве элемента 6 использован, в частности, тиристор Т106-10, а в качестве элемента 7 - конденсатор типа К73-17-0,47 мкФ. The practical implementation of the claimed device is as follows. As elements 1, 2, 3, and 9, typical ignition coils, a distributor, a group of spark plugs, and a chopper are used that are available in any internal combustion engine (for example, in an automobile). As element 6, in particular, the thyristor T106-10 was used, and as element 7, a capacitor of the type K73-17-0.47 μF was used.
В качестве блока 4 может быть использован, например, преобразователь напряжения, приведенный на рис. 1 стр. 11 книги [5], в котором на трансформаторе Т1 введена дополнительная обмотка со схемой умножения (для получения 3500 В). А в качестве элемента 4 может быть использован формирователь импульсов на том же рис. 1 книги [5], включающий в себя резисторы R5, R6 и конденсаторы C2 и C. As block 4 can be used, for example, the voltage Converter shown in Fig. 1 p. 11 of the book [5], in which an additional winding with a multiplication circuit is introduced on the transformer T1 (to obtain 3500 V). And as an element 4, a pulse shaper in the same fig. 1 book [5], including resistors R5, R6 and capacitors C2 and C.
Заявленная тиристорно-плазменная система зажигания для двигателей внутреннего сгорания работает следующим образом. В исходном состоянии, когда зажигание включено, один из четырех контактов распределителя 2 (возьмем, к примеру, четырехтактный двигатель) замкнут так же, как и контакт прерывателя 9, с выхода 10 преобразователя 4 на одну из свеч группы 3 через вторичную обмотку катушки 1 и распределитель 2 поступает высоковольтное напряжение, недостаточное для пробоя искрового промежутка, но вполне достаточное для ионизации этого промежутка и его окрестностей. Одновременно происходит заряд конденсатора 7 через первичную обмотку катушки 1. В момент размыкания контактов прерывателя 9 через формирователь 8 открывается тиристор 6 и конденсатор 7 разряжается на первичную обмотку катушки зажигания 1. При этом на вторичной обмотке развивается напряжение, достаточное для пробоя искрового промежутка свечи. Поскольку искровой промежуток до этого момента был ионизирован, величина пробивного напряжения существенно ниже, чем в типовой системе зажигания. После окончания действия импульса на первичной обмотке катушки 1 (длительность этого импульса лимитируется временем разряда конденсатора 7) на искровом промежутке, в отличие от обычного случая, остается напряжение дополнительного выхода 10 преобразователя 4, недостаточное для пробоя искрового промежутка, но вполне достаточное для поддержания горения рабочей смеси. В момент размыкания контакта в распределителе 2 напряжение на контактах свечи исчезает и начинается заряд конденсатора 7, поскольку тиристор 6 закрыт обратной полуволной основного поджигающего импульса катушки, как в обычных тиристорных системах зажигания. После замыкания распределителем 2 очередного контакта соответствующая свеча подключается к высоковольтному напряжению на выходе 10 преобразователя 4 через вторичную обмотку катушки 1 и процесс повторяется. The claimed thyristor-plasma ignition system for internal combustion engines works as follows. In the initial state, when the ignition is turned on, one of the four contacts of the distributor 2 (take, for example, a four-stroke engine) is closed in the same way as the contact of the chopper 9, from the output 10 of the converter 4 to one of the spark plugs of group 3 through the secondary winding of the coil 1 and the distributor 2 receives a high-voltage voltage, insufficient for the breakdown of the spark gap, but quite sufficient for ionization of this gap and its environs. At the same time, the capacitor 7 is charged through the primary winding of the coil 1. At the moment of opening the contacts of the chopper 9 through the former 8, the thyristor 6 opens and the capacitor 7 is discharged to the primary winding of the ignition coil 1. At the same time, a voltage sufficient to breakdown the spark gap of the spark plug develops. Since the spark gap has been ionized up to this point, the breakdown voltage is much lower than in a typical ignition system. After the end of the pulse on the primary winding of coil 1 (the duration of this pulse is limited by the discharge time of the capacitor 7) in the spark gap, in contrast to the usual case, the voltage of the additional output 10 of converter 4 remains, insufficient for the breakdown of the spark gap, but quite sufficient to maintain the working flame mixtures. At the moment of opening the contact in the distributor 2, the voltage at the contacts of the spark plug disappears and the charge of the capacitor 7 begins, since the thyristor 6 is closed by the reverse half-wave of the main ignition pulse of the coil, as in conventional thyristor ignition systems. After the distributor 2 closes the next contact, the corresponding candle is connected to the high-voltage voltage at the output 10 of the converter 4 through the secondary winding of the coil 1 and the process is repeated.
Технико-экономическая эффективность заявляемого устройства состоит в минимизации аппаратурных затрат тиристорно-плазменной системы зажигания путем принципиально нового подхода к построению схемы, при котором не требуется гальваническая развязка между ее основными элементами и общей шиной, отсутствует постоянная составляющая в первичной обмотке катушки зажигания и не требуется восстановительный элемент и ключ напряжения. The technical and economic efficiency of the claimed device consists in minimizing the hardware costs of a thyristor-plasma ignition system by means of a fundamentally new approach to constructing a circuit in which galvanic isolation between its main elements and a common bus is not required, there is no constant component in the primary winding of the ignition coil, and restoration is not required voltage element and key.
Источники информации
1. Мацкерле Ю. Современный экономичный автомобиль (пер. с чешск.). - М.: Машиностроение, 1987, стр. 199.Sources of information
1. Matskerle J. Modern economical car (trans. From Czech.). - M.: Mechanical Engineering, 1987, p. 199.
2. Описание изобретения к патенту SU N 1838665. Н.В. Чистихин. Комбинированная система электронного зажигания. Б.И. N 32, 1993. 2. Description of the invention to patent SU N 1838665. N.V. Chistikhin. Combined electronic ignition system. B.I. N 32, 1993.
3. Описание изобретения к патенту RU N 2019727. О.И. Исаков. Комбинированная система плазменного зажигания для двигателей внутреннего сгорания. Б. И. N 17, 1994. 3. Description of the invention to patent RU N 2019727. O.I. Isakov. Combined plasma ignition system for internal combustion engines. B. I. N 17, 1994.
4. Описание изобретения к патенту RU N 2000465. В.Д. Герасичкин, В.Д. Домнин, В. М. Пузеев. Система плазменного зажигания для двигателей внутреннего сгорания. БИ N 33 - 36, 1993. 4. Description of the invention to patent RU N 2000465. V.D. Gerasichkin, V.D. Domnin, V.M. Puzeev. Plasma ignition system for internal combustion engines. BI N 33 - 36, 1993.
5. Синельников А.Х. Электронные приборы для автомобилей. - М.: Энергоатомиздат, 1986, стр. 11. 5. Sinelnikov A.Kh. Electronic devices for cars. - M .: Energoatomizdat, 1986, p. 11.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95109982A RU2111379C1 (en) | 1995-06-14 | 1995-06-14 | Thyristor-plasma ignition system for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95109982A RU2111379C1 (en) | 1995-06-14 | 1995-06-14 | Thyristor-plasma ignition system for internal combustion engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU95109982A RU95109982A (en) | 1997-06-20 |
RU2111379C1 true RU2111379C1 (en) | 1998-05-20 |
Family
ID=20168896
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU95109982A RU2111379C1 (en) | 1995-06-14 | 1995-06-14 | Thyristor-plasma ignition system for internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2111379C1 (en) |
-
1995
- 1995-06-14 RU RU95109982A patent/RU2111379C1/en active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU95109982A (en) | 1997-06-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPS57203867A (en) | Plasma ignition apparatus | |
JPH06510099A (en) | Dual energy ignition system | |
GB2085076A (en) | Plasma ignition system | |
US4004561A (en) | Ignition system | |
EP0228840A2 (en) | Pulse generating circuit for an ignition system | |
JPS60551B2 (en) | plasma igniter | |
JPS5838380A (en) | Ignition device for internal combustion engine | |
US4177782A (en) | Ignition system providing sparks for two ignition plugs in each cylinder from a single ignition coil | |
JPS6077384A (en) | Spark plug for internal combustion engine | |
RU2111379C1 (en) | Thyristor-plasma ignition system for internal combustion engine | |
JPH04191465A (en) | Ion current detecting device | |
EP0628719B1 (en) | Ignition apparatus employing a lower voltage capacitor discharge self-triggering circuit | |
RU2054575C1 (en) | Relaxation-vibration electronic ignition system for internal combustion engine | |
EP0887546B1 (en) | An ignition device for an internal combustion engine | |
EP1327772B1 (en) | Ignition system having improved spark-on-make blocking diode implementation | |
JPS6185583A (en) | Igniter for internal combustion engine | |
RU1419228C (en) | Spark ignition system | |
JPH0355818Y2 (en) | ||
JPH01142269A (en) | Ignition device | |
SU1684536A1 (en) | Ignition electronic system for internal combustion engine | |
JPH04191466A (en) | Ion current detecting device | |
RU2115016C1 (en) | Ignition system | |
KR950004818Y1 (en) | Ignition apparatus for an internal combustion engine | |
RU2018025C1 (en) | Internal combustion engine electronic ignitor | |
JPH0531667B2 (en) |