RU2136953C1

RU2136953C1 - Ignition coil

Info

Publication number: RU2136953C1
Application number: RU98109188/06A
Authority: RU
Inventors: А.В. Малышев; А.В. Лисовский
Original assignee: Акционерное общество "АвтоВАЗ"
Priority date: 1998-05-12
Filing date: 1998-05-12
Publication date: 1999-09-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines; ignition system of engine with built-in fuel burning control device using value of spark plug gap ionic conduction for its operation. SUBSTANCE: proposed ignition coil has core made up of electrical steel laminations, external open magnetic screen and flat measuring capacitor. Proposed coil differs from known ones in layout and provision of additional magnetic screen between measuring capacitor and core which reduces Foucault current losses. EFFECT: enhanced operation reliability. 5 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в системе зажигания двигателя внутреннего сгорания (ДВС) со встроенным устройством контроля горения топлива по величине ионной проводимости искрового промежутка свечи зажигания. The invention relates to engine building and can be used in the ignition system of an internal combustion engine (ICE) with a built-in device for controlling fuel combustion by the magnitude of the ionic conductivity of the spark gap of the spark plug.

Известна система зажигания ДВС, см. заявку N PCT/RU96/00259, публ. WO 97/13978 F 02 P 17/00 от 17.04.97, с устройством контроля горения топлива, в состав которого входят диод и измерительный конденсатор, включенные во вторичную цепь катушки зажигания. Небольшие размеры названных изделий позволяют интегрировать их в конструкцию узлов системы зажигания. Known engine ignition system, see application N PCT / RU96 / 00259, publ. WO 97/13978 F 02 P 17/00 of 04/17/97, with a fuel combustion control device, which includes a diode and a measuring capacitor included in the secondary circuit of the ignition coil. The small size of these products allows you to integrate them into the design of the ignition system components.

Широко распространено (см. , например, заявку Японии N 5-52436, публ. 05.08.93; заявку Франции N 2673981, F 02 P 3/02 публ.18.09.92) введение диода в конструкцию катушки зажигания. Widespread (see, for example, Japanese application N 5-52436, publ. 05.08.93; French application N 2673981, F 02 P 3/02 publ. 18.09.92) the introduction of a diode in the design of the ignition coil.

Известна конструкция катушки зажигания со встроенными диодом и измерительным конденсатором, описанная в патенте США N 5419300, публ. 30.05.95. Конденсатор выполнен плоским и состоит из двух пластинчатых обкладок и слоя диэлектрика, размещенного между ними. В описании к патенту приведено несколько вариантов размещения измерительного конденсатора в конструкции катушки зажигания. Данная конструкция имеет следующие недостатки. Known design of the ignition coil with built-in diode and a measuring capacitor described in US patent N 5419300, publ. 05/30/95. The capacitor is made flat and consists of two plate plates and a dielectric layer placed between them. In the description of the patent several options for placing the measuring capacitor in the design of the ignition coil are given. This design has the following disadvantages.

Габариты магнитопровода не позволяют разместить катушку в глубоком и узком свечном канале двигателя, поэтому двигатель, оснащенный такими катушками, имеет завышенные габариты. Величина емкости конденсатора не может быть измерена и скорректирована перед изготовлением катушки, так как диэлектрическая прокладка между пластинами конденсатора выполняется в процессе заливки катушки компаундом. The dimensions of the magnetic circuit do not allow the coil to be placed in a deep and narrow spark plug channel of the engine; therefore, an engine equipped with such coils has oversized dimensions. The value of the capacitance of the capacitor cannot be measured and adjusted before the manufacture of the coil, since the dielectric spacing between the plates of the capacitor is performed in the process of filling the coil with a compound.

За прототип заявляемого изобретения взята конструкция катушки зажигания, А. С. СССР N1721641, публ. 23.03.92. Катушка зажигания включает в себя сердечник, выполненный из электротехнической стали, первичную и вторичную обмотки, размещенные вокруг сердечника, незамкнутый электромагнитный экран, расположенный поверх обмоток, а также низковольтные выводы и высоковольтный соединитель. Достоинствами прототипа являются компактность конструкции, позволяющая разместить катушку в свечном канале, а также использование электромагнитного экрана, позволяющего уменьшить магнитный поток рассеяния. For the prototype of the claimed invention, the design of the ignition coil, A. S. USSR N1721641, publ. 03/23/92. The ignition coil includes a core made of electrical steel, primary and secondary windings placed around the core, an open electromagnetic screen located on top of the windings, as well as low voltage leads and a high voltage connector. The advantages of the prototype are its compact design, which allows you to place the coil in the candle channel, as well as the use of an electromagnetic screen, which allows to reduce the magnetic flux scattering.

Задачей заявляемого изобретения является создание компактной катушки зажигания, снабженной измерительным конденсатором и диодом. The task of the invention is to provide a compact ignition coil equipped with a measuring capacitor and a diode.

Указанная задача решается в конструкции катушки зажигания, включающей в себя сердечник, выполненный из электротехнической стали, первичную и вторичную обмотки, размещенные вокруг сердечника, внешний незамкнутый электромагнитный экран, расположенный поверх обмоток, низковольтные выводы и высоковольтный вывод, следующим образом. This problem is solved in the design of the ignition coil, which includes a core made of electrical steel, primary and secondary windings placed around the core, an external open electromagnetic screen located on top of the windings, low voltage leads and a high voltage lead, as follows.

Сердечник катушки зажигания выполнен наборным из пластин электротехнической стали. The core of the ignition coil is made of electrical steel plates.

Катушка зажигания снабжена конденсатором и диодом. The ignition coil is equipped with a capacitor and a diode.

Диод размещен в верхней, наименее теплонагруженной, части конструкции катушки зажигания. Анод диода соединен с выводом вторичной обмотки катушки зажигания. Катод диода соединен с высоковольтным выводом катушки зажигания шиной. Шина выполнена в виде пластины из материала, обладающего хорошей проводимостью, и может быть заложена между пластинами сердечника. The diode is located in the upper, least heat loaded, part of the ignition coil design. The anode of the diode is connected to the terminal of the secondary winding of the ignition coil. The cathode of the diode is connected to the high voltage terminal of the ignition coil by a bus. The tire is made in the form of a plate of material having good conductivity, and can be inserted between the core plates.

Конденсатор выполнен плоским и размещен в верхней части конструкции катушки. Такое исполнение конденсатора позволяет осуществлять контроль и подгонку параметров конденсатора перед сборкой катушки и практически не увеличивает габариты катушки зажигания. The capacitor is flat and placed at the top of the coil structure. This design of the capacitor allows you to control and adjust the parameters of the capacitor before assembling the coil and practically does not increase the dimensions of the ignition coil.

Для уменьшения потерь, обусловленных наведением на поверхностях обкладок измерительного конденсатора токов Фуко, между конденсатором и сердечником размещен второй незамкнутый магнитный экран. To reduce losses caused by pointing on the surfaces of the plates of the measuring capacitor of the Foucault currents, a second open magnetic screen is placed between the capacitor and the core.

Дополнительный экран может быть выполнен заодно с центральной пластиной сердечника катушки зажигания или заодно с первым магнитным экраном. The additional screen can be made integral with the central plate of the core of the ignition coil or integral with the first magnetic screen.

Изобретение поясняется следующими чертежами. The invention is illustrated by the following drawings.

На Фиг. 1 изображена электрическая схема катушки зажигания. In FIG. 1 shows an electrical diagram of an ignition coil.

На Фиг. 2 изображен вариант выполнения катушки зажигания. In FIG. 2 shows an embodiment of an ignition coil.

На Фиг. 3, 4 изображены варианты выполнения магнитного экрана катушки зажигания. In FIG. 3, 4 illustrate embodiments of the magnetic screen of the ignition coil.

Входящие в конструкцию катушки зажигания диод 1 и измерительный конденсатор 2 включены в цепь вторичной обмотки 3 катушки согласно электрической схеме, представленной на фиг. 1. The diode 1 and the measuring capacitor 2 included in the design of the ignition coil are included in the secondary circuit 3 of the coil according to the electrical circuit shown in FIG. 1.

Заявляемая катушка зажигания имеет следующую конструкцию (см. фиг. 2). Сердечник 4 катушки выполнен в виде стержня из пластин электротехнической стали. Габариты сердечника позволяют выполнить катушку зажигания более компактной. Вокруг сердечника размещена на каркасе вторичная обмотка 3. Поверх нее размещена первичная обмотка 5. Выводы первичной обмотки соединены с контактами 6 низковольтного разъема 7, размещенного в верхней части катушки зажигания. Над сердечником 4 размещен плоский измерительный конденсатор 2, выполненный в виде детали, состоящей из керамической пластины и обкладок, нанесенных напылением на ее поверхности. Выполнение конденсатора 2 в виде детали позволяет осуществлять контроль, подгонку параметров и испытание конденсатора перед сборкой катушки зажигания. Одна из обкладок измерительного конденсатора 2 электрически соединена с контактом 6 разъема 7, а другая обкладка - посредством шины 8 - с выводом 9 высоковольтного соединителя 10. Шина 8 выполнена в виде пластины из материала, обладающего хорошей проводимостью, и заложена между пластинами сердечника 4. Диод 1 размещен в верхней, наименее теплонагруженной, части конструкции катушки зажигания. Анод диода 1 соединен с выводом вторичной обмотки 5 катушки зажигания. Катод диода 1 соединен с шиной 8. Сердечник 4 с обмотками 3, 5 помещен в первый разомкнутый экран 11. Между конденсатором 2 и сердечником 4 размещен второй незамкнутый магнитный экран 12. The inventive ignition coil has the following design (see Fig. 2). The core 4 of the coil is made in the form of a rod of plates of electrical steel. The dimensions of the core allow the ignition coil to be more compact. Around the core is placed on the frame a secondary winding 3. On top of it there is a primary winding 5. The terminals of the primary winding are connected to the contacts 6 of the low-voltage connector 7 located in the upper part of the ignition coil. Above the core 4 is placed a flat measuring capacitor 2, made in the form of a part consisting of a ceramic plate and plates deposited by spraying on its surface. The execution of the capacitor 2 in the form of a part allows you to control, adjust the parameters and test the capacitor before assembling the ignition coil. One of the plates of the measuring capacitor 2 is electrically connected to the terminal 6 of the connector 7, and the other plate is connected via the bus 8 to the terminal 9 of the high-voltage connector 10. The bus 8 is made in the form of a plate of material having good conductivity and is inserted between the plates of the core 4. Diode 1 is located in the upper, least heat loaded part of the ignition coil structure. The anode of the diode 1 is connected to the output of the secondary winding 5 of the ignition coil. The cathode of the diode 1 is connected to the bus 8. The core 4 with the windings 3, 5 is placed in the first open screen 11. Between the capacitor 2 and the core 4 is placed a second open magnetic screen 12.

Экран 12 может быть выполнен заодно с центральной пластиной сердечника 4 (см. фиг. 2, 3). При этом одна из центральных пластин выполнена большей длины, а верхний конец пластины загнут под углом, близким к прямому, к плоскости пластины. The screen 12 can be made integral with the Central plate of the core 4 (see Fig. 2, 3). In this case, one of the central plates is made longer, and the upper end of the plate is bent at an angle close to a straight line to the plane of the plate.

Экран 12 может быть выполнен также заодно с первым экраном (см. фиг.4) в виде выступа на краю первого экрана, загнутого под углом, близким к прямому, к оси симметрии первого экрана. The screen 12 can also be made integral with the first screen (see figure 4) in the form of a protrusion on the edge of the first screen, bent at an angle close to straight to the axis of symmetry of the first screen.

Катушка зажигания работает следующим образом. The ignition coil operates as follows.

На выводы первичной обмотки 5 катушки зажигания подают напряжение источника питания. При этом через нее начинает протекать электрический ток, который вызывает появление магнитного поля. В магнитном поле катушки зажигания накапливается энергия зажигания. При отключении катушки от источника питания протекание тока через первичную обмотку 5 прекращается. Прерывание тока вызывает спад магнитного потока до нуля, и в соответствии с законом индукции в обмотках катушки зажигания наводится ЭДС самоиндукции, величина которой пропорциональна количеству витков в обмотке и скорости уменьшения магнитного потока. ЭДС вторичной обмотки 3 подводится через диод 1 и шину 8 к выводу 9 высоковольтного соединителя 10. Величина ЭДС вторичной обмотки достаточна для пробоя искрового промежутка свечи зажигания ДВС, которую подключают к выводу 9 высоковольтного соединителя 10. По окончании искрового разряда путем кратковременных пропусканий тока через первичную обмотку 5 производят возбуждение собственных колебаний в системе магнитосвязанных колебательных контуров, образованных обмотками 3, 5 катушки зажигания. Положительная полуволна собственных колебаний, возбуждаемых во вторичной обмотке 3, проходит через диод 1 и заряжает измерительный конденсатор 2 по цепи: выход вторичной обмотки - обкладки конденсатора 2 - измерительный выход низковольтного разъема 7 катушки зажигания. Разряд конденсатора 2 происходит ионным током через искровой промежуток свечи зажигания. Величина разряда измерительного конденсатора 2 зависит от условий сгорания в цилиндре ДВС. The conclusions of the primary winding 5 of the ignition coil are supplied with the voltage of the power source. In this case, an electric current begins to flow through it, which causes the appearance of a magnetic field. In the magnetic field of the ignition coil, ignition energy is accumulated. When you disconnect the coil from the power source, the flow of current through the primary winding 5 stops. The interruption of the current causes the magnetic flux to fall to zero, and in accordance with the law of induction, the self-induction EMF is induced in the windings of the ignition coil, the magnitude of which is proportional to the number of turns in the winding and the rate of decrease of the magnetic flux. The EMF of the secondary winding 3 is fed through the diode 1 and bus 8 to the terminal 9 of the high-voltage connector 10. The value of the EMF of the secondary winding is sufficient for the breakdown of the spark gap of the internal combustion engine spark plug, which is connected to terminal 9 of the high-voltage connector 10. After the spark is discharged by briefly passing current through the primary winding 5 excite natural oscillations in a system of magnetically coupled oscillatory circuits formed by windings 3, 5 of the ignition coil. The positive half-wave of natural oscillations excited in the secondary winding 3 passes through the diode 1 and charges the measuring capacitor 2 in the circuit: output of the secondary winding - capacitor plates 2 - measuring output of the low-voltage connector 7 of the ignition coil. The discharge of the capacitor 2 occurs by ion current through the spark gap of the spark plug. The magnitude of the discharge of the measuring capacitor 2 depends on the combustion conditions in the engine cylinder.

Claims

1. The ignition coil, comprising a core made of electrical steel, primary and secondary windings placed around the core, the first open magnetic screen placed on top of the windings, low voltage leads and a high voltage lead, characterized in that the core is made of plates, the ignition coil is provided a flat capacitor located in the upper part of the ignition coil, and a second open magnetic screen made in the form of a plate and placed between the capacitor and the core.

2. The ignition coil according to claim 1, characterized in that the second screen is made for one with one of the core plates.

3. The ignition coil according to claim 1, characterized in that the second screen is made in one with the first magnetic screen.

4. The ignition coil according to claim 1, characterized in that the ignition coil is equipped with a diode located in the upper part of the ignition coil.

5. The ignition coil according to claim 4, characterized in that the high-voltage terminal is connected to the cathode of the diode via a bus located between the core plates.