Пьезоэлектрическая система зажигания для двигателя внутреннего сгорания

;оюзная 544 Б С А-Н РЕТЕН воз Советскихюци 1 пистицескихРеспублин И ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 61) Дополнительное к ав) Заявлено 26.12.74 (21) 2087676/06 Сл. единением заявкиГосударственныи комитет Совета Министров СССР по делам изобретений и открытийно 15.04.77. Бюллетень1 публико Дата опубликования описания 23,05.77 2) Авторы изобретен. М, Опарин, В, В, Усенко и А. Г, Швецо 1) Заявитель чно-исследовательский и экспериментальный инсти втомобильного электрооборудования и автоприборо ЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЗАЖИГАН Я ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ПЬЕЗОЭЛЕК ДЛЯ ДВИГА 2 тельно со ительного ими чтобольше, 1. Эти сиым искроо пробив- ника. Изобретение относится к системам зажигания для двигателя внутреннего сгорания с использованием пьезоэлектрического эффекта для получения высокого напряжения.Известны пьезоэлектрические системы за жигания для двигателя внутреннего сгорания, содержащие устройство периодического нагружения пьезоэлементов, электрически соединенных со свечой 1. Однако во всех системах этого типа, из-за относительно низкой 10 скорости приложения механической нагрузки к пьезоэлементам (или сброса нагрузки), скорость нарастания высокого напряжения на два-три порядка меньше, чем в обычных системах зажигания, у которых эта скорость 1 з определяется параметрами связанных контуров 1,=Я= С. Вследствие этого системы, у которых отсутствуют специальные устройства для увеличения скорости нарастания высокого напряжения на свече, имеют низкую доб ротность, т. е. сильно снижают напряжение при наличии нагарообразования на свече и практически - неработоспособны. Поэтому пьезоэлектрические системы зажигания обычно снабжают, кроме механизма нагружения, устройством для формирования высокого напряжения на свече. Известны также пьезоэлектрические системы зажигания, формирование импульса на свече которых осуществляется при помощи дополнительного искрового 30 промежутка, включаемого последова свечой, причем параметры дополн искрового промежутка выбирают та бы его пробивное напряжение было чем, пробивное напряжение свечи 2 стемы характеризуются нестабильн образованием на свече из-за высоког ного напряжения искрового разряд Целью изобретения является повышение стабильности искрообразования на свече двигателя. В предлагаемой системе это достигается тем, что общая точка, образованная свечой и одним из электродов разрядника, соединена с массой двигателя, например, через резистор.На фиг. 1 схематически изображена предлагаемая система зажигания; на фиг. 2 - эквивалентная схема системы, иллюстрирующая процессы в ней, На фиг. 2 приняты обозначения: Пг. - пьезогеператор; Упг, - выходное напряжение, развиваемое пьезогенератором; Г,. - напряжение на дополнительном искровом промежутке; Упп ,. - пробивное напряжение дополнительного искрового промежутка; У. - напряжение на свече; У 11 р,н. - пробивное напряжение свечи; С. - эквивалентная собственная емкость дополнительного разрядника; Сев в эквивалентн собстве - ная емкость свечи; Й - резистор, через кото 85448(5) 3рый общая точка разрядника й свечи соеди. иена с массой.Система зажигания состоит из пьезогенера тора 1 с пьезоэлементами 2, периодически де. формируемыми системой нагружения, содержащей в данном случае эксцентрик 3 с рычагом 4. Средняя точка пьезоэлементов соединена со свечой 5 через двухэлектродный разрядник 6 (воздушный или газонаполненный). Общая точка, образованная одним из электродов разрядника и центральным электродом свечи соединена с массой двигателя через резистор 7.При вращении эксцентрика 3, связанного с коленвалом двигателя (на чертежах не показан), пьезоэлементы 2 периодически деформируются и на них образуется потенциал высокого напряжения, который в результате наличия резистора 7 оказывается почти полностью приложенным к дополнительному искровому промежутку. Если напряжение пьезогенератора больше пробивного на свече, то дополнительный искровой промежуток пробивается и затем пробивается искровой промежуток свечи, так как из-за крутого фронта нарастания напряжения на свече (после пробоя искрового промежутка) и конечной величины индуктивности резистора заряд, накапливающийся на собственной емкости свечи, не успевает стечь прежде, чем пробьется ее искровой промежуток.Улучшение стабильности искрообразования при заданном давлении и выходном напряжении пьезогенератора может быть объяснено следующим образом.Как видно из схемы (см. фиг. 2), условия пробоя разрядника бодоп Б пр.доп (1) По закону КирхгофаУПг. -- одоп. + св Напряжение на разряднике 6 одоп. =Пг. свПри отсутствии сопротивления Р напряжение на разряднике и свече распределяется обратно пропорционально их емкостям, и при этом условии Подставив выражение (4) в формулу (3),после несложных преобразований получимпг.гд С1+СсвИз последнего выражения видно, что приотсутствии соединения общей точки, образо 5 10 15 20 25 30 35 40 4ванной свечой и йскровЬ 1 м разрядникоМ, напряжение на разряднике 6 зависит от соотношения собственных емкостей Сдоп. и С Вследствие малости этих емкостей их величина, а следовательно, и соотношение может в процессе работы сильно меняться, например, из-за разной степени ионизации пространства между электродами от импульса к импульсу. Это приводит к нестабильной величине Уоп что при малом запасе напряжения, обеспечиваемого пьезогенератором, может вызвать перебои в искрообразовании на дополнительном промежутке и на свече.Если общая точка свечи и дополнительного искрового промежутка соединена с массой, например, через резистор, то к искровому разряднику прикладывается фактически полное напряжение пьезогенератора.Если напряжение пьезогенератора больше или равно пробивному Упр.доп., то дополнительный искровой промежуток пробивается и вслед за этим происходит заряд С. до напряжения, большего чем Спр.св., так как из-за крутого фронта нарастания Усв. заряд через резистор не успевает стечь. Поэтому после пробоя искрового разрядника происходит пробой искрового промежутка свечи.Аналогично можно показать, что улучшение стабильности искрообразования происходит также у систем, в которых, вместо резистора, включена индуктивность или емкость, или комбинация этих элементов.Таким образом, при соединении общей точки искрового разрядника и свечи с массой возможно существенное снижение запаса напряжения пьезогенератора по отношению к пробивному напряжению искрового разрядника при конструировании пьезосистемы. Это в свою очередь приводит к снижению габаритов, так как позволяет применять пьезоэлементы меньшей длины, и к повышению стабильности искрообразования из-за меньшей величины требуемых механических усилий,Фор мул а изо бр етения Пьезоэлектрическая система зажигания для двигателя внутреннего сгорания, содержащая устройство для периодического нагружения пьезоэлементов, электрически соединенных со свечой через двухэлектродный искровой разрядник, отл ич а ющая с я тем, что, с целью повышения стабильности искрообразования, общая точка, образованная свечой и одним из электродов разрядника, соединена с массой двигателя, например, через резистор.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Патент США Мо 3355623, кл, 315-55, 1967, 2. Патент США Уо 3229153, кл. 315-55, 1966.лСоставитель Т, Орло едактор Л, Тюрина Текред И. Карандашова Корректор Е, Хмелев каз 1107/8 Изд.420 Тираж 690 Подписное ЦНИИ 11 И Государственного комитета Совета Министров СССРпо делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5пография, пр. Сапунова,