RU25913U1

RU25913U1 - ELECTRIC SPARK IGNITION DEVICE

Info

Publication number: RU25913U1
Application number: RU2002116579/20U
Authority: RU
Inventors: В.В. Ящерицын
Original assignee: Ящерицын Владимир Васильевич
Priority date: 2002-06-26
Filing date: 2002-06-26
Publication date: 2002-10-27

Description

УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОИСКРОВОГО РОЗЖИГАELECTRIC SPARK IGNITION DEVICE

Полезная модель представляет собой устройство электроискрового розжига с высокочастотной катушкой зажигания, может быть исиользовано для розжига жидких и твердых горючих материалов, а также в системе электроискрового зажигания для двигателей внутреннего сгорания.The utility model is an electric spark ignition device with a high-frequency ignition coil; it can be used to ignite liquid and solid combustible materials, as well as in an electric spark ignition system for internal combustion engines.

Известны системы электроискрового зажигания с индуктивным накопителем энергии, катушкой зажигания. Например, «Бесконтактная электронная система зажигания, приведенная в книге «Теория, конструкция и расчет автотракторного электрооборудования стр. 210 рисунок 131 под редакцией М.Н. Фисенко изд. «Машиностроение, 1979 г., г. Москва (1). Эта система содержит катушку зажигания, вторичная обмотка которой через распределитель подключена к свечам зажигания, один из выводов первичной обмотки подключен к аккумуляторной батарее, а другой , через диод и транзисторный ключ, к корпусу автомобиля. В этой системе зажигания энергия, необходимая для электроискрового разряда накапливается в первичной обмотке катушки зажигания, а длительность электроискрового разряда определяется, в основном, индуктивностью вторичной обмотки катушки зажигания.Known systems for spark ignition with inductive energy storage, ignition coil. For example, “Contactless electronic ignition system, given in the book“ Theory, Design, and Calculation of Autotractor Electrical Equipment p. 210 Figure 131 edited by M.N. Fisenko ed. "Engineering, 1979, Moscow (1). This system contains an ignition coil, the secondary winding of which through the distributor is connected to the spark plugs, one of the terminals of the primary winding is connected to the battery, and the other, through the diode and transistor key, to the car body. In this ignition system, the energy required for an electric spark discharge is accumulated in the primary winding of the ignition coil, and the duration of the electric spark discharge is determined mainly by the inductance of the secondary winding of the ignition coil.

МКИ F 02 P 3/08MKI F 02 P 3/08

которая в свою очередь зависит от количества витков вторичной обмотки. Для получения электроискрового разряда длительностью 2 миллисекунды необходимо иметь более 15 тысяч витков во вторичной обмотке катушки зажигания. Но даже такой длительности электроискрового разряда может быть недостаточно для розжига тяжело воспламеняющихся горючих смесей. Дальнейшее увеличения длительности электроискрового разряда за счет увеличения числа витков вторичной обмотки катушки зажигания нриводит к уменьшению тока электроискрового разряда, мош;ности, выделяемой в искровом промежутке и ухудшению условий розжига. Накопление энергии в катушке зажигания за счет тока, протекаюшего в первичной обмотке, приводит к большим потерям мощности и низкой надежности устройства.which in turn depends on the number of turns of the secondary winding. To obtain an electrospark discharge lasting 2 milliseconds, it is necessary to have more than 15 thousand turns in the secondary winding of the ignition coil. But even such a duration of an electric spark discharge may not be enough to ignite highly flammable combustible mixtures. A further increase in the duration of the spark discharge due to an increase in the number of turns of the secondary winding of the ignition coil leads to a decrease in the current of the spark discharge, the frac- tion generated in the spark gap and the deterioration of the ignition conditions. The accumulation of energy in the ignition coil due to the current flowing in the primary winding leads to large losses of power and low reliability of the device.

Известны системы зажигания с накоплением энергии в емкости. Например, в вышеприведенном источнике на стр.211 рисунок 132 описана «Система зажигания с накоплением энергии в емкости (2). Эта система содержит катушку зажигания, вторичная обмотка которой через распределитель подключена к свечам зажигания, а первичная обмотка через полупроводниковый ключ подключена параллельно емкости, которая через полупроводниковый выпрямитель подключена к вторичной обмотке преобразователя, питание которого осуществляется от аккумуляторной батареи. В этой системе катушка зажигания используется как трансформатор энергии, накопленной в емкости, в мощность, выделяемую в искровом промежутке, имеется возможность уменьшить вес, габариты и потери мощности в катушке зажигания, увеличив при этом надежность системы в целом. Недостатками системы являются малая длительность электроискрового разряда, менее 0,3 миллисекунды, и необходимость в преобразователе напряжения, повышающем напряжение аккумуляторной батареи для заряда накопительной емкости, что снижает надежность системы и ухудшает ее технические характеристики.Known ignition systems with the accumulation of energy in the tank. For example, in the above source on page 211, figure 132 describes the “Ignition system with energy storage in the tank (2). This system contains an ignition coil, the secondary winding of which through the distributor is connected to the spark plugs, and the primary winding through the semiconductor switch is connected in parallel with the capacitance, which is connected through the semiconductor rectifier to the secondary winding of the converter, which is powered by the battery. In this system, the ignition coil is used as a transformer of energy stored in the tank into the power released in the spark gap, it is possible to reduce the weight, dimensions and power loss in the ignition coil, while increasing the reliability of the system as a whole. The disadvantages of the system are the short duration of the spark discharge, less than 0.3 milliseconds, and the need for a voltage converter that increases the voltage of the battery to charge the storage capacity, which reduces the reliability of the system and degrades its technical characteristics.

Известны системы зажигания, использующие энергию, накопленную в емкости для электроискрового разряда и трансформации мощности через катушку зажигания в искровой промежуток, в начале электроискрового разряда, с последующей трансформацией через эту же катушку мощности, непосредственно от аккумуляторной батареи. Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является «Электронная система зажигания для двигателей внутреннего сгорания, описанная в заявке ФРГ №1965152 МКИ F 02Р-3/08 публикация 21 февраля 1974 г. (3) , прототип. Эта система содержит накопительный конденсатор, который заряжается через преобразователь постоянного напряжения и разряжается в момент зажигания через катушку зажигания. Предусмотрено устройство, которое после разряда конденсатора обеспечивает дополнительную подачу энергии в катушку зажигания из аккумуляторной батареи. В этой системе можно получить время электроискрового разряда до 1 миллисекунды, с большим током в искровом промежутке в начале электроискрового разряда. Однако, ток намагничивания катушки зажигания и преобразующего трансформатора ограничивает время электроискрового разряда до 1 миллисекунды. В течение этого времени ток намагничивания вырастает, а ток в искровом промежутке уменьшается.. Это снижает эффективность розжига. Известное устройство имеет большое количество мощных элементов, обеспечивающих накопление, коммутацию и преобразование мощности, что усложняет устройство, увеличивает потери и уменьшает надежность.Ignition systems are known that use the energy stored in a tank for an electric spark discharge and power transformation through an ignition coil into a spark gap, at the beginning of an electric spark discharge, followed by transformation through the same power coil directly from the battery. Closest to the proposed technical solution is the "Electronic ignition system for internal combustion engines described in the application of Germany No. 1965152 MKI F 02P-3/08 publication February 21, 1974 (3), prototype. This system contains a storage capacitor, which is charged through a DC / DC converter and discharged at the moment of ignition through the ignition coil. A device is provided which, after discharging the capacitor, provides an additional supply of energy to the ignition coil from the battery. In this system, it is possible to obtain an electrospark discharge time of up to 1 millisecond, with a large current in the spark gap at the beginning of an electrospark discharge. However, the magnetization current of the ignition coil and the conversion transformer limits the time of the spark discharge to 1 millisecond. During this time, the magnetization current rises, and the current in the spark gap decreases. This reduces the ignition efficiency. The known device has a large number of powerful elements that provide accumulation, switching and power conversion, which complicates the device, increases losses and reduces reliability.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение надежности, увеличение мощности, выделяемой в искровом промежутке и длительности электроискрового разряда.The technical result of the proposed technical solution is to increase reliability, increase the power allocated in the spark gap and the duration of the electric spark discharge.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в устройство электроискрового розжига, содержащее формирователь имиульсов, выход которого соединен со входом транзисторного ключа, катушку зажигания, выводы вторичной обмотки которой предназначены для подключения к свечам зажигания, а один из выводов первичной обмотки к « плюсовому выводу питания, дополнительно введен узел ограничения тока, первый входной вывод которого соединен с первым выходным выводом транзисторного ключа и через датчик тока с «минусовым выводом питания, а выходной вывод с входным выводом транзисторного ключа.The above technical result is achieved by the fact that in the electric spark ignition device containing the imiulse driver, the output of which is connected to the input of the transistor switch, an ignition coil, the terminals of the secondary winding of which are intended to be connected to the spark plugs, and one of the terminals of the primary winding is connected to a “positive power output, In addition, a current limiting unit was introduced, the first input terminal of which is connected to the first output terminal of the transistor switch and through a current sensor with a "negative power output, and yhodnoy output to the input terminal of the transistor switch.

Также дополнительно введен узел запрета, первый входной вывод которого подключен к первому выводу первичной обмотки катушки зажигания, а второй выходной вывод ко второму выходному выводу транзисторного ключа и ко второму выводу первичной обмотки катушки зажигания. Выходной вывод узла запрета подключен ко второму входному выводу узла ограничения тока.A prohibition unit has also been introduced, the first input terminal of which is connected to the first terminal of the primary winding of the ignition coil, and the second output terminal to the second output terminal of the transistor switch and to the second terminal of the primary winding of the ignition coil. The output terminal of the inhibit node is connected to the second input terminal of the current limiting node.

На фиг.1 приведена схема электрическая принципиальная устройства электроискрового розжига.Figure 1 shows a schematic electrical schematic of an electric spark ignition device.

Устройство электроискрового розжига, содержит формирователь импульсов 1, выход которого соединен с входным выводом транзисторного ключа 2, катушку зажигания 3, выводы вторичной обмотки которой предназначены для подключения к свечам зажигания, а один из выводов первичной обмотки подключен к «плюсовому выводу питания, узел ограничения тока 4, первый входной вывод которого соединен с первым выходным выводом транзисторного ключа и через датчик тока 5 с «минусовым выводом питания, а выходной вывод с входным выводом транзисторного ключа, и узел запрета 6 , первый входной вывод которого подключен к первому выводу первичной обмоткиThe spark ignition device contains a pulse shaper 1, the output of which is connected to the input terminal of the transistor switch 2, an ignition coil 3, the terminals of the secondary winding of which are intended to be connected to the spark plugs, and one of the terminals of the primary winding is connected to the "positive power terminal, current limiting unit 4, the first input terminal of which is connected to the first output terminal of the transistor switch and through the current sensor 5 with a "negative power output, and the output terminal with the input terminal of the transistor switch, and prohibition 6, the first input terminal of which is connected to the first terminal of the primary winding

д м щd m u

катушки зажигания, а второй входной вывод ко второму выходному выводу транзисторного ключа и второму выводу нервичной обмотки катушки зажигания, выходной вывод узла запрета подключен ко второму входному выводу узла ограничения тока.the ignition coil, and the second input terminal to the second output terminal of the transistor switch and the second terminal of the neural coil of the ignition coil, the output terminal of the inhibit assembly is connected to the second input output of the current limitation assembly.

Устройство электроискрового розжига работает следующим образом. При запирании выходного транзистора формирователя импульсов 1 на выходе узла ограничения тока 4 в первичной обмотке катушки зажигания 3 формируется уровень напряжения, действуюш,ий на «плюсовом выходе питания, который открывает транзисторный ключ 2. При этом через первичную обмотку катушки зажигания 3 и датчик тока 5 протекает линейно увеличиваюп1;ийся во времени ток, формрфуюш;ий линейно увеличиваюш;ееся во времени напряжение на датчике тока 5. Электрический ток обеспечивается источником тока, например, аккумуляторной батареей, подключенным к «плюсовому «+ и «минусовому «-« выходам питания устройства. Когда напряжение на датчике тока 5 достигает уровня срабатывания в узле ограничения тока 4, выходной транзистор этого узла отпирается. В первичной обмотке катушки зажигания 3 при этом возникает электродвижущая сила самоиндукции, отпирающая выходной транзистор узла запрета 6 и на выходе этого узла возникает напряжение, которое через второй входной вывод узла ограничения тока 4 отпирает выходной транзистор этого узла и запирает транзисторный ключ 2. На выводах вторичной обмотки катушки зажигания 3 развивается высокое напряжение, обеспечивающее возникновение электроискрового разряда. После того как возник ток, напряжение в искровом промежутке уменьшается в десятки раз. После окончания разряда катушки зажигания 3 через искровой промежуток, прекращается действие электродвижущей силы первичной обмотки катушки зажигания, запираются выходные транзисторы узла запрета 6 и узла ограничения тока 4, открывается транзисторный ключ 2 и вDevice spark ignition works as follows. When the output transistor of the pulse former 1 is locked at the output of the current limiting unit 4 in the primary winding of the ignition coil 3, a voltage level is formed that acts on the "positive output of the power supply, which opens the transistor switch 2. In this case, through the primary winding of the ignition coil 3 and the current sensor 5 flows linearly increasing1; current increases in time, forms; linearly increases; voltage increases in time over current sensor 5. Electric current is provided by a current source, for example, a battery, is connected to the “plus“ + and “minus“ - “device power outputs. When the voltage at the current sensor 5 reaches the trigger level in the current limiting node 4, the output transistor of this node is unlocked. In the primary winding of the ignition coil 3, an electromotive self-induction force appears, unlocking the output transistor of the inhibit unit 6 and a voltage arises at the output of this node, which unlocks the output transistor of this unit through the second input terminal of the current limiting unit 4 and locks the transistor switch 2. At the terminals of the secondary the winding of the ignition coil 3 develops a high voltage, ensuring the occurrence of an electric spark discharge. After the current has arisen, the voltage in the spark gap decreases tens of times. After the discharge of the ignition coil 3 through the spark gap, the action of the electromotive force of the primary winding of the ignition coil is stopped, the output transistors of the inhibition unit 6 and the current limiting unit 4 are locked, the transistor switch 2 opens and

первичной обмотке катушки зажигания вновь возникает линейно увеличивающийся во времени ток, обесиечивающий накопление энергии в катушке зажигания 3. Одновременно нроисходит трансформация мош;ности непосредственно от аккумуляторной батареи в искровой промежуток.In the primary winding of the ignition coil, a linearly increasing current arises again, which reduces energy storage in the ignition coil 3. At the same time, the transformation of the voltage directly from the battery into the spark gap occurs.

Когда напряжение на датчике тока 5 достигает уровня срабатывания в узле ограничения тока, транзисторный ключ 2 запирается, в искровом промежутке развивается напряжение в десятки раз меньшее, чем при предыдуп1,ем запирании транзисторного ключа 2, так как перед этим в искровом промежутке протекал ток, трансформируемый непосредственно от аккумуляторной батареи.Далее процесс повторяется вWhen the voltage on the current sensor 5 reaches the trigger level in the current limiting unit, the transistor switch 2 is locked, a voltage tens of times less develops in the spark gap than in case of pre-alarm 1, by locking the transistor switch 2, since before that the current transformed in the spark gap directly from the battery. The process then repeats in

автоколебательном режиме с высокой частотой. При отпирании выходного транзистора формирователя импульсов 1 транзисторный ключ 2 запирается и искровой разряд прекращается.self-oscillating mode with high frequency. When unlocking the output transistor of the pulse former 1, the transistor switch 2 is locked and the spark discharge stops.

Узел ограничения тока, первый входной вывод которого соединен с первым выходным выводом транзисторного ключа и через датчик тока с «минусовым выводом питания, а выходной вывод с входным выводом транзисторного ключа.A current limiting unit, the first input terminal of which is connected to the first output terminal of the transistor switch and through a current sensor with a "negative power output, and the output terminal with the input terminal of the transistor switch.

Узел запрета, первый входной вывод которого подключен к первому выводу первичной обмотки катушки зажигания, а второй входной вывод ко второму выходному выводу транзисторного ключа и ко второму выводу первичной обмотки катушки зажигания. При этом выходной вывод узла запрета соединен со вторым входным выводом узла ограничения тока.The ban node, the first input terminal of which is connected to the first terminal of the primary winding of the ignition coil, and the second input terminal to the second output terminal of the transistor switch and to the second terminal of the primary winding of the ignition coil. In this case, the output terminal of the prohibition node is connected to the second input terminal of the current limiting node.

Предлагаемое в качестве полезной модели устройство обладает способностью в короткий промежуток времени, порядка единиц микросекунд, формировать искровой разряд с последующей трансформацией в искровой промежуток мощности за счет коммутацииThe device proposed as a utility model has the ability in a short period of time, on the order of units of microseconds, to form a spark discharge with subsequent transformation into a spark gap of power due to switching

катушки зажигания. В искровом промежутке в это время протекает переменный ток при низком напряжении во вторичной обмотке катушки зажигания. Время электроискрового разряда определяется временем разомкнутого состояния выходного транзистора формирователя импульсов и может быть от нескольких микросекунд до необходимо больших временных интервалов. При этом ток в искровом промежутке может регулироваться за счет изменения соотношения витков вторичной и первичной обмоток катушки зажигания и магнитной связи между ними. В предлагаемом устройстве может быть применена малогабаритная высокочастотная катушка зажигания с индуктивностью первичной обмотки порядка десятков микрогенри, что обеспечивает малые потери мош,ности и повышает надежность.ignition coils. In the spark gap at this time, alternating current flows at low voltage in the secondary winding of the ignition coil. The time of the spark discharge is determined by the open time of the output transistor of the pulse shaper and can be from a few microseconds to necessary large time intervals. In this case, the current in the spark gap can be controlled by changing the ratio of the turns of the secondary and primary windings of the ignition coil and the magnetic coupling between them. In the proposed device, a small-sized high-frequency ignition coil with a primary winding inductance of the order of tens of microgenry can be used, which ensures low losses of mosh, and increases reliability.

Claims

An electric spark ignition device containing a pulse shaper whose output is connected to the input terminal of the transistor switch, an ignition coil, the terminals of the secondary winding of which are intended to be connected to the spark plugs, and one of the terminals of the primary winding is connected to a “positive” power output, characterized in that a current limiting node has been introduced to it, the first input terminal of which is connected to the first output terminal of the transistor switch and through the current sensor to the "negative" power terminal, and the output terminal to the input the output of the transistor key, and the ban node, the first input terminal of which is connected to the first terminal of the primary winding of the ignition coil, and the second input terminal is connected to the second output terminal of the transistor key and the second terminal of the primary winding of the ignition coil, the output terminal of the ban node is connected to the second input terminal of the node current limits.