RU2565777C2 - Ignition system for internal combustion engine with increased discharge energy - Google Patents

Ignition system for internal combustion engine with increased discharge energy Download PDF

Info

Publication number
RU2565777C2
RU2565777C2 RU2013144272/07A RU2013144272A RU2565777C2 RU 2565777 C2 RU2565777 C2 RU 2565777C2 RU 2013144272/07 A RU2013144272/07 A RU 2013144272/07A RU 2013144272 A RU2013144272 A RU 2013144272A RU 2565777 C2 RU2565777 C2 RU 2565777C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ignition
voltage
internal combustion
energy
circuits
Prior art date
Application number
RU2013144272/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013144272A (en
Inventor
Вячеслав Гилимянович Камалтдинов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ))
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ)) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ))
Priority to RU2013144272/07A priority Critical patent/RU2565777C2/en
Publication of RU2013144272A publication Critical patent/RU2013144272A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2565777C2 publication Critical patent/RU2565777C2/en

Links

Landscapes

  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: ignition system for internal combustion engine contains the electronic control unit connected to the cranked shaft position sensor and the battery, the standard ignition unit with high-voltage coils, elements of battery supply circuits. The system in addition contains at least one additional ignition unit with high-voltage coils. Its input circuits are connected to the respective input circuits of the standard ignition unit, and the output circuits are connected to the respective output circuits of the standard ignition unit.
EFFECT: improvement of reliability of sparking at high charge leakages along the plug insulator surface because of formed deposit, increase of energy of electric discharge.
1 dwg

Description

Изобретение относится к системам зажигания двигателей внутреннего сгорания и может использоваться для воспламенения обедненных топливных смесей.The invention relates to ignition systems of internal combustion engines and can be used to ignite lean fuel mixtures.

В автомобильных электронных системах зажигания энергия разряда составляет около 50 мДж при длительности электроразряда до 1,6 мс. Однако для существенного улучшения параметров двигателей внутреннего сгорания при работе на обедненных топливных смесях стремятся значительно увеличить энергию искрового разряда.In automotive electronic ignition systems, the discharge energy is about 50 mJ with an electric discharge duration of up to 1.6 ms. However, to significantly improve the parameters of internal combustion engines when working on lean fuel mixtures, they strive to significantly increase the energy of the spark discharge.

Известны системы плазменного зажигания для автомобильного двигателя, имеющие источник высоковольтного разряда и относительно низковольтный источник (несколько сотен вольт) большого тока для образования плазмы [Заявка US 20080141967 А1, МПК6 F02P 23/04. Plasma ignition device / Yasuhide Tani, Hideyuki Katoh, Tooru Yoshinaga. - заявл. 10.12.07; опубл. 19.06.08; заявка US 20090021133 A1, МПК6 H01T 13/20, F02P 3/02. Plasma ignition system / Hideyuki Kato, Tohru Yoshinaga. - заявл. 17.07.08; опубл. 22.01.09.]. Оба источника подключены к свече зажигания параллельно. Высоковольтный пробой в свече зажигания образуется с помощью катушки зажигания. Как только напряжение в искровом промежутке опускается до уровня, меньшего, чем напряжение низковольтного источника, из последнего начинает подводиться дополнительная энергия, запасенная, как правило, в емкостном накопителе. В результате в искровом промежутке свечи зажигания выделяется повышенное количество энергии для образования плазменного разряда и надежного воспламенения обедненных топливно-воздушных смесей.Known plasma ignition systems for an automobile engine having a high voltage discharge source and a relatively low voltage source (several hundred volts) of high current for plasma formation [Application US 20080141967 A1, IPC 6 F02P 23/04. Plasma ignition device / Yasuhide Tani, Hideyuki Katoh, Tooru Yoshinaga. - declared. 12/10/07; publ. 06/19/08; Application US 20090021133 A1, IPC 6 H01T 13/20, F02P 3/02. Plasma ignition system / Hideyuki Kato, Tohru Yoshinaga. - declared. 07/17/08; publ. 01/22/09.]. Both sources are connected to the spark plug in parallel. A high-voltage breakdown in the spark plug is formed using the ignition coil. As soon as the voltage in the spark gap drops to a level lower than the voltage of the low-voltage source, additional energy begins to be supplied from the latter, stored, as a rule, in the capacitive storage. As a result, an increased amount of energy is released in the spark gap of the spark plug for the formation of a plasma discharge and reliable ignition of depleted fuel-air mixtures.

Недостатком этих систем зажигания является то, что вследствие колебательных процессов в электрических цепях низковольтный источник энергии не всегда успевает поддержать горение искры при резком падении напряжения в искровом промежутке после высоковольтного разряда.The disadvantage of these ignition systems is that due to oscillatory processes in electric circuits, a low-voltage energy source does not always have time to maintain spark burning during a sharp voltage drop in the spark gap after a high-voltage discharge.

Известны системы плазменного зажигания для автомобильного двигателя, имеющие источник высоковольтного разряда и относительно низковольтный источник (несколько сотен вольт) большого тока для образования плазмы [Пат. US 4448181, МКИ F02P 3/08. Plasma ignition system for an internal combustion engine / Yasuki Ishikawa, Hiroshi Endo, Masazumi Sone Iwao Imai. - Заявл. 07.06.1982, опубл. 15.05.1984.], в которых низковольтный источник энергии подключен последовательно с вторичной обмоткой катушки зажигания. В них низковольтный источник энергии находится в одном колебательном контуре с высоковольтным источником разряда, что позволяет согласовать колебательные процессы, происходящие в обоих источниках, и обеспечить стабильное горение искры с подводом дополнительной энергии от низковольтного источника. В результате достигается повышенное выделение энергии в искровом промежутке свечи зажигания для надежного воспламенения обедненных топливно-воздушных смесей.Known plasma ignition systems for an automobile engine having a source of high voltage discharge and a relatively low voltage source (several hundred volts) of high current for plasma formation [US Pat. US 4448181, MKI F02P 3/08. Plasma ignition system for an internal combustion engine / Yasuki Ishikawa, Hiroshi Endo, Masazumi Sone Iwao Imai. - Declared. 06/07/1982, publ. 05/15/1984.], In which a low-voltage power source is connected in series with the secondary winding of the ignition coil. In them, the low-voltage energy source is located in the same oscillatory circuit with the high-voltage discharge source, which makes it possible to coordinate the oscillatory processes occurring in both sources and to ensure stable burning of the spark with the supply of additional energy from the low-voltage source. The result is increased energy release in the spark gap of the spark plug for reliable ignition of lean air-fuel mixtures.

Недостатком этих систем зажигания является то, что при возникновении неблагоприятных условий для высоковольтного пробоя искрового промежутка свечи, например: при повышенных утечках заряда по поверхности изолятора (юбочки) свечи из-за образовавшегося нагара, искрообразование может прекратиться. Низковольтные источники энергии в этом случае окажутся бесполезными.The disadvantage of these ignition systems is that in the event of adverse conditions for high-voltage breakdown of the spark gap of the candle, for example: with increased leakage of charge on the surface of the insulator (skirt) of the candle due to carbon deposits, spark formation can stop. Low-voltage energy sources in this case will be useless.

Известны системы зажигания, работающие в режиме многоискрового разряда [Пат. 4442821 US, МКИ F02P 5/04. Internal combustion engine ignition method / Hamai Kyugo, Nakagawa Yasuhiko, Nakai Meroji, Inoue Ryuzaburo. - Заявл. 30.12.81; опубл. 17.04.84.], в которых для воспламенения применяется несколько искр (обычно 3-6), следующих друг за другом через малый промежуток времени. Каждая искра образуется высоковольтным пробоем (в емкостной фазе) и имеет индуктивную фазу, в которой выделяется основная энергия разряда. Общая энергия зажигания образуется суммированием энергий каждой искры. В результате в искровом промежутке свечи зажигания выделяется большее количество энергии, но суммарная длительность многоискрового разряда составляет до 10 мс, что позволяет эффективно использовать его только для запуска двигателя. При частотах вращения коленчатого вала более 400-500 мин-1 применение такой системы зажигания нецелесообразно.Known ignition systems operating in the multi-spark mode [Pat. 4442821 US MKI F02P 5/04. Internal combustion engine ignition method / Hamai Kyugo, Nakagawa Yasuhiko, Nakai Meroji, Inoue Ryuzaburo. - Declared. 12/30/81; publ. 04.17.84.], In which several sparks are used for ignition (usually 3-6), following each other after a short period of time. Each spark is formed by high-voltage breakdown (in the capacitive phase) and has an inductive phase in which the main discharge energy is released. The total ignition energy is formed by summing the energies of each spark. As a result, a greater amount of energy is released in the spark gap of the spark plug, but the total duration of the multi-spark discharge is up to 10 ms, which allows it to be used effectively only to start the engine. At frequencies of rotation of the crankshaft of more than 400-500 min -1 the use of such an ignition system is impractical.

Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является система плазменного зажигания [Пат. ЕР 0434217 В1, МКИ F02P 9/09. Plasma ignition device / Rosswurm Mark A., Tozzi Luigi. - Заявл. 20.11.1990, опубл. 26.06.1991], содержащая преобразователь напряжения, блок управления, свечу зажигания и три блока зажигания: источник высоковольтного разряда, основной источник энергии плазменного зажигания и вспомогательный источник энергии плазменного зажигания. Каждый из трех блоков зажигания подключен параллельно к свече зажигания через свой диод. При работе системы сначала происходит высоковольтный разряд от блока. С небольшой временной задержкой производится подпитка искры от вспомогательного источника энергии плазменного зажигания, чтобы исключить резкое падение напряжения в искровом промежутке. Далее к нему подводится дополнительная энергия из основного источника. В результате в искровом промежутке свечи зажигания выделяется суммарное количество энергии от источника высоковольтного разряда, вспомогательного и основного источников энергии плазменного зажигания для надежного воспламенения обедненных топливно-воздушных смесей.Closest to the proposed technical solution is a plasma ignition system [Pat. EP 0434217 B1, MKI F02P 9/09. Plasma ignition device / Rosswurm Mark A., Tozzi Luigi. - Declared. November 20, 1990, publ. 06/26/1991], comprising a voltage converter, a control unit, a spark plug and three ignition units: a high-voltage discharge source, a main plasma ignition energy source and an auxiliary plasma ignition energy source. Each of the three ignition units is connected in parallel to the spark plug through its own diode. When the system is operating, a high-voltage discharge from the unit first occurs. With a short time delay, the spark is recharged from an auxiliary plasma ignition energy source to exclude a sharp voltage drop in the spark gap. Further, additional energy is supplied to it from the main source. As a result, the total amount of energy from the high-voltage discharge source, auxiliary and main plasma ignition energy sources for reliable ignition of depleted fuel-air mixtures is released in the spark gap of the spark plug.

Недостатком этой системы зажигания также является то, что при возникновении неблагоприятных условий для высоковольтного пробоя искрового промежутка свечи, например: при повышенных утечках заряда по поверхности изолятора (юбочки) свечи из-за образовавшегося нагара, искрообразование может прекратиться. Вспомогательный и основной источники энергии плазменного зажигания в этом случае окажутся бесполезными.The disadvantage of this ignition system is that in the event of adverse conditions for high-voltage breakdown of the spark gap of the candle, for example: with increased charge leakage on the surface of the insulator (skirt) of the candle due to the formation of soot, spark formation may stop. Auxiliary and main sources of plasma ignition energy will be useless in this case.

Техническая задача изобретения направлена на повышение надежности искрообразования при повышенных утечках заряда по поверхности изолятора (юбочки) свечи из-за образовавшегося нагара, а также в увеличении энергии электроразряда.The technical task of the invention is aimed at improving the reliability of sparking with increased charge leakage on the surface of the insulator (skirt) of the candle due to the resulting soot, as well as to increase the energy of electric discharge.

Техническая задача достигается тем, что система зажигания для двигателя внутреннего сгорания содержит электронный блок управления, соединенный с датчиком положения коленчатого вала и аккумуляторной батареей, штатный модуль зажигания с высоковольтными катушками, элементы цепей питания от аккумулятора. Система дополнительно содержит по крайней мере один дополнительный модуль зажигания с высоковольтными катушками, который подключен таким образом, что его входные цепи соединены параллельно с соответствующими входными цепями штатного модуля зажигания, а выходные цепи соединены параллельно с соответствующими выходными цепями штатного модуля зажигания.The technical problem is achieved in that the ignition system for an internal combustion engine contains an electronic control unit connected to a crankshaft position sensor and a storage battery, a standard ignition module with high voltage coils, battery power supply circuit elements. The system further comprises at least one additional ignition module with high-voltage coils, which is connected in such a way that its input circuits are connected in parallel with the corresponding input circuits of the standard ignition module, and the output circuits are connected in parallel with the corresponding output circuits of the standard ignition module.

На чертеже представлена схематически система зажигания для ДВС с увеличенной энергией разряда, гдеThe drawing schematically shows the ignition system for ICE with increased discharge energy, where

1 - аккумуляторная батарея;1 - rechargeable battery;

2 - предохранитель;2 - fuse;

3 - главное реле;3 - main relay;

4 - выключатель зажигания;4 - ignition switch;

5 - штатный модуль зажигания5 - standard ignition module

6 - свечи зажигания;6 - spark plugs;

7 - дополнительный модуль зажигания;7 - additional ignition module;

8 - электронный блок управления;8 - electronic control unit;

9 - датчик положения коленчатого вала;9 - crankshaft position sensor;

10 - задающий диск;10 - master disk;

А - контакты на высоковольтных катушках;A - contacts on high voltage coils;

В - контакты на высоковольтных катушках;B - contacts on high voltage coils;

С - заземление;C - grounding;

D - питание;D is nutrition;

Е - устройства согласования.E - matching devices.

Система зажигания для двигателей внутреннего сгорания содержит электронный блок управления 8, который подключен к датчику положения коленчатого вала 9 и аккумуляторной батарее 1, штатный модуль зажигания с высоковольтными катушками 5. Дополнительно в системе установлен по крайней мере один дополнительный модуль зажигания 7 с высоковольтными катушками, который подключен таким образом, что его входные цепи соединены параллельно с соответствующими входными цепями штатного модуля зажигания 5, а выходные цепи соединены параллельно с соответствующими выходными цепями штатного модуля зажигания 5.The ignition system for internal combustion engines contains an electronic control unit 8, which is connected to the crankshaft position sensor 9 and the battery 1, a standard ignition module with high-voltage coils 5. Additionally, at least one additional ignition module 7 with high-voltage coils is installed in the system, which is connected in such a way that its input circuits are connected in parallel with the corresponding input circuits of the standard ignition module 5, and the output circuits are connected in parallel with the corresponding stvuyuschimi output circuits regular ignition module 5.

При работе системы зажигания информация от датчика положения коленчатого вала 9 о частоте вращения коленчатого вала поступает в электронный блок управления 8, который подает управляющий сигнал на штатный модуль зажигания 5 (контакты А, В). Сигнал через устройство согласования Е поступает на высоковольтные катушки штатного модуля зажигания 5, где образуется высокое напряжение, которое подводится к соответствующим свечам зажигания 6. Токи разряда от каждой из соединенных параллельно катушек зажигания суммируются и компенсируют утечки по поверхности изолятора (юбочки) свечи зажигания 6, обеспечивая тем самым надежное искрообразование даже при наличии значительного нагара на свечах зажигания. После пробоя искрового промежутка свечи зажигания 6 в индуктивной фазе разряда токи от каждой из соединенных параллельно катушек зажигания также суммируются и увеличивают энергию разряда практически пропорционально количеству подключенных параллельно модулей зажигания 5, 7 с высоковольтными катушками.When the ignition system is operating, information from the crankshaft position sensor 9 about the speed of the crankshaft enters the electronic control unit 8, which supplies a control signal to the standard ignition module 5 (contacts A, B). The signal through the matching device E enters the high-voltage coils of the standard ignition module 5, where a high voltage is generated, which is supplied to the corresponding spark plugs 6. The discharge currents from each of the ignition coils connected in parallel are summed up and compensate for leaks on the surface of the insulator (skirt) of the spark plug 6, thereby ensuring reliable sparking even when there is significant carbon deposits on the spark plugs. After the breakdown of the spark gap of the spark plug 6 in the inductive phase of the discharge, the currents from each of the ignition coils connected in parallel are also summed up and increase the discharge energy almost in proportion to the number of parallel ignition modules 5, 7 with high-voltage coils.

Claims (1)

Система зажигания для двигателя внутреннего сгорания, содержащая электронный блок управления, соединенный с датчиком положения коленчатого вала и аккумуляторной батареей, штатный модуль зажигания с высоковольтными катушками, элементы цепей питания от аккумулятора, отличающаяся тем, что система дополнительно содержит по крайней мере один модуль зажигания с высоковольтными катушками, который подключен таким образом, что его входные цепи соединены параллельно с соответствующими входными цепями штатного модуля зажигания, а выходные цепи соединены параллельно с соответствующими выходными цепями штатного модуля зажигания. An ignition system for an internal combustion engine comprising an electronic control unit connected to a crankshaft position sensor and a storage battery, a standard ignition module with high voltage coils, battery power supply circuit elements, characterized in that the system further comprises at least one ignition module with high voltage coils, which is connected in such a way that its input circuits are connected in parallel with the corresponding input circuits of the standard ignition module, and the output circuits and connected in parallel with the corresponding output circuits of regular ignition module.
RU2013144272/07A 2013-10-03 2013-10-03 Ignition system for internal combustion engine with increased discharge energy RU2565777C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013144272/07A RU2565777C2 (en) 2013-10-03 2013-10-03 Ignition system for internal combustion engine with increased discharge energy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013144272/07A RU2565777C2 (en) 2013-10-03 2013-10-03 Ignition system for internal combustion engine with increased discharge energy

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013144272A RU2013144272A (en) 2015-04-10
RU2565777C2 true RU2565777C2 (en) 2015-10-20

Family

ID=53282414

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013144272/07A RU2565777C2 (en) 2013-10-03 2013-10-03 Ignition system for internal combustion engine with increased discharge energy

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2565777C2 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57203867A (en) * 1981-06-09 1982-12-14 Nissan Motor Co Ltd Plasma ignition apparatus
EP0434217A2 (en) * 1989-11-21 1991-06-26 Cummins Engine Company, Inc. Plasma ignition device
WO2000050747A3 (en) * 1999-02-26 2000-11-02 Marrs Thomas C Ignition system for an internal combustion engine
RU2174187C2 (en) * 1995-06-07 2001-09-27 Скаут Текнолоджиз, Инк. Ignition system
DE60031471T2 (en) * 1999-04-06 2007-08-23 Agere Systems Optoelectronics Guardian Corp., Orlando Branch for use with an optical amplifier
RU72728U1 (en) * 2007-12-17 2008-04-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный технический университет "МАМИ" COMBINED LASER-SPARK SYSTEM OF IGNITION OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57203867A (en) * 1981-06-09 1982-12-14 Nissan Motor Co Ltd Plasma ignition apparatus
EP0434217A2 (en) * 1989-11-21 1991-06-26 Cummins Engine Company, Inc. Plasma ignition device
RU2174187C2 (en) * 1995-06-07 2001-09-27 Скаут Текнолоджиз, Инк. Ignition system
WO2000050747A3 (en) * 1999-02-26 2000-11-02 Marrs Thomas C Ignition system for an internal combustion engine
DE60031471T2 (en) * 1999-04-06 2007-08-23 Agere Systems Optoelectronics Guardian Corp., Orlando Branch for use with an optical amplifier
RU72728U1 (en) * 2007-12-17 2008-04-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный технический университет "МАМИ" COMBINED LASER-SPARK SYSTEM OF IGNITION OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013144272A (en) 2015-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20090126710A1 (en) Dual coil ignition circuit for spark ignited engine
US9822753B2 (en) Ignition control device
JP2014181560A (en) Ignition device
JPS5823281A (en) Ignition device of internal combustion engine
US8939132B2 (en) Ignition control apparatus
CN103244332B (en) Multi-cylinder engine ignition system
RU2565777C2 (en) Ignition system for internal combustion engine with increased discharge energy
JPS6342115B2 (en)
Mon Capacitive Discharge Ignition CDI System for Spark Ignition SI Engine Pulse Control Circuit
US20120293088A1 (en) Ignition apparatus
JP2008267319A (en) Capacitor-discharge ignition system for internal combustion engine
RU72728U1 (en) COMBINED LASER-SPARK SYSTEM OF IGNITION OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE
RU2384728C2 (en) Internal combustion engine ignition device
US2100210A (en) Ignition system for internal com
Gollin Inductive ignition system
GB410752A (en) Improvements relating to effecting combustion and ignition in internal combustion engines
RU2190911C2 (en) Ignition system
RU2018025C1 (en) Internal combustion engine electronic ignitor
RU1419228C (en) Spark ignition system
JP4970313B2 (en) Ignition coil for internal combustion engine
Conrad BATTERY VERSUS MAGNETO IGNITION
JP6387659B2 (en) Ignition device for internal combustion engine
JP2016196849A (en) Internal combustion engine ignition control device
UA76779U (en) Two-stage ignition system
JP2024002124A (en) Ignition device for internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20161004