Конденсатор свечи зажигания. Конденсатор на свечи зажигания
Конденсатор свечи зажигания
СОКЗЭ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (st)s Н 01 Т 13/04
ГОСУДАРСТВЕй-ЮЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 4894890/06 (22) 25.03,91 (46) 23.08.93. E en. ¹ 31 (31) WP Н01Т/334945-4 (32) 26.03.90 (33) DD (75) Дипл. Инж. Др. Фридрих Хаганс (DE) (56) Заявка ФРГ ¹ 1902199, кл, Н 01 Т13/04, 1974, (54) КОНДЕНСАТОР СВЕЧИ ЗАЖИГАНИЯ (56) Сущность изобретения: конденсатор свечи зажигания для двигателя внутреннего
Областью применения изобретения являются двигатели внутреннего сгорания с принудительным зажиганием.
Цель изобретения — создание высокотермостойкого конденсатора свечи зажигания минимальных размеров, имеющего благодаря диэлектрику высокую емкость и (особый) вид соединения части, функционирующей в качестве конденсатора, который простым образом с технологической точки зрения и экономически выгодно может быть запущен в массовое производство.
Цель изобретения достигают частично металлизированным на поверхности диэлектриком, имеющим токопроводное соединение с металлической оболочкой и внутренним металлическим полым элементом.
Согласно изобретению конденсатор свечи зажигания с наружной металлической оболочкой, соединенной с массой, внутренним, служащим для приема провода высокого напряжения и подключения свечи зажигания металлическим полым элемен„„5Ы ÄÄ 1836763 А3 сгорания содержит наружную металлическую оболочку. соединенную с массой двигателя, внутренний полый элемент с контактными поверхностями для подключения провода высокого напряжения и свечи зажигания и диэлектрик, расположенный между наружной оболочкой и внутренним элементом, причем участки поверхности диэлектрика выполнены металлизированными и соединены с наружной оболочкой и с внутренним элементом пайкой. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. том, между которыми находится диэлектрик Я с высокой диэлектрической проницаемостью и диэлектрической прочностью, частично металлизированный на поверхности, Таким выполнением конденсатора свечи зажигания можно решить техническую задачу создания высокоемкостного конденсатора небольшого размера путем осуществляемого пайкой токопроводного соединения без потери емкости между металлической обо- 00 лочкой, диэлектриком и металлическим 4) внутренним полым элементом. {:)
Конденсатор свечи зажигания пояснен более подробно на примере его выполнения чертежом, на котором показано: фиг.1 — конденсатор свечи зажигания в частичном разрезе; фиг.2 — этот же конденсатор во возимо-,Р действии со свечей зажигания. (>д
На фиг.1 показана форма выполнения конденсатора свечи зажигания, у которого частично металлизированный на поверхности диэлектрик 1 из керамики с диэлектрической проницаемостью эпсилон г, равной
1836763
l/ б
Щур g
Составитель Л.Письман
Техред М,Моргентал Корректор С,Лисина
Редактор Л.Письман
Заказ 3025 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 около 60, и диэлектрической прочностью 20
КВ/мм, содержит внутренний металлический полый элемент из стали 2 с внутренней резьбой, Керамический диэлектрик имеет термостабильность 1000в С. Наружная металлическая оболочка 3 из стали содержит отверстия 5, Для подключения кабеля высокого напряжения служит резьбовая шпилька 4, ввинченная во внутренний полый элемент из стали 3, Токопроводное соединение осуществляют спаиванием частей 2 и
3 на их концах при 6 с металлизированным на поверхности керамическим диэлектрикам 1.
На фиг,2 можно видеть конденсатор свечи зажигания, соединенный с сбываемой
h4 pblHKe традиционной свечей зажигания.
Отверстия 5 предназначены для вентиляции внутреннега пространства свечи зажигания.
Формула изобретения
1. Конденсатор свечи зажигания, садер.кащий наружную металлическую оболочку, соединенную с массой двигателя, внутренний полый элемент с контактными поверхностями для подключения провода высокого напряжения и свечи зажигания и
5 диэлектрик, расположенный между наружной оболочкой и внутренним элементом, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целю повышения его емкости, участки поверхности диэлектрика выполнены металлизированными и же10 стко соединены с наружной оболочкой и внутренним элементом, 2. Конденсатор по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что металлизированные участ15 ки поверхности диэлектрика соединены с наружной оболочкой и внутренним элементом пайкой, 3. Конденсатор по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве диэлектрика
20 использован керамический материал с относительно диэлектрической проницаемостью 60 и диэлектрической прочностью 20 кН/мм.
www.findpatent.ru
Устройство для увеличения плазменного объема искры в свече зажигания
Устройство для увеличения плазменного объема искры в свече зажигания относится к области двигателестроения, в частности к искровым способам воспламенения топливной смеси. Устройство содержит последовательный LC-контур, образованный конденсатором и индуктивностью и подключенный непосредственно параллельно искровому промежутку свечи зажигания. Собственная частота LC-контура лежит в диапазоне от 1 до 5 МГц и параметры контура выбираются такими, что при его замыкании через пробитый искровой промежуток затухающие колебания в нем поддерживают горение искры в течение времени порядка 2-3 с. Высоковольтный провод от системы зажигания подключается к точке соединения свечи с LC-контуром через демпфирующий дроссель. Устройство служит для увеличения плазменной оболочки вокруг стриммера искры, не увеличивая существенно энергию разряда. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к искровым способам воспламенения топливной смеси. Ближайшими аналогами предлагаемого устройства могут быть система, предложенная в авторском свидетельстве [1], и отечественная система зажигания "Электроника 3М-К" [2].
Схема, описанная в [1], имеет ряд существенных недостатков. Изготовление магнитного накопителя на прямоугольном магнитопроводе является сложной технической задачей (несколько десятков витков коаксиального кабеля выдерживающего 20 кВ). Размеры такого устройства будут весьма велики. Кроме того, накопление энергии и концентрация ее в течение 10-100 нс в момент искрообразования приводит к резкому увеличению эрозии электродов свечи. В системах зажигания подобных отечественной "Электроника 3М-К" или "Искра-5" используется многоискровый режим воспламенения топливной смеси. Однако в силу высокой индуктивности рассеяния катушки зажигания интервал между импульсами высокого напряжения трудно сделать менее 0,5 мс, т.е. следующие за первой искры будут воздействовать на топливную смесь не в оптимальный момент времени (верхняя мертвая точка). Исходя из вышесказанного понятно, что одновременное улучшение условий воспламенения топлива и снижение степени детонации в момент поджига, а также уменьшение эрозии электродов свечи требует принципиального изменения физических параметров искры. Необходимо увеличить объем плазменной оболочки вокруг стриммера искры, причем желательно сделать это не увеличивая существенно энергию разряда. В качестве прототипа выбрали немецкий патент 1962 г. [3]. В этом патенте параллельно высоковольтной обмотке катушки зажигания подключен трехзвенный Г-образный LC-контур, выполняющий роль накопительного элемента. При образовании искрового канала энергия накопления на конденсаторах отдается в искру. Т. к. спектр частот в данном контуре лежит ниже 100 кГц, а время существования стриммера в искре не превышает 500 нс, то мы имеем режим, близкий к многократному искрообразованию. Хотя параметры такой искры близки к оптимальным, техническая реализация данного устройства встречает ряд трудностей. Во-первых, даже на современной элементной базе, индуктивности и емкости таких номиналов как приводятся в патенте, на напряжение 20-50 кВ, будут весьма крупными. Во-вторых в современных системах зажигания высоковольтные провода, соединяющие катушку зажигания с распределителем и распределитель со свечой зажигания, имеют сопротивление 3-8 кОм. Это делает предполагаемую систему неэффективной, т.к. сопротивление, демпфируя LC-контур, приводит к быстрому затуханию колебаний. Сопротивление искрового канала равно приближенно 20 Ом, т.е. энергия запасенная в конденсаторах рассеивается в основном в проводах. Чтобы обойти все эти трудности в схеме располагают последовательный LC-контур непосредственно около свечи, избавляясь тем самым от влияния высокоомных проводов. Предлагаемое устройство изображено на фиг. 1. Здесь КЗ-катушка зажигания, Пр - высокоомный (1-5 кОм) провод, Р - распределитель, C1 и С2 -- свечи зажигания. Индуктивность L представляет собой катушку из 30 витков. В качестве сердечника катушки используется стержень из радиоферрита марки М400 или М600, диаметром 8-10 мм и длиной порядка 45 мм. Между ферритом и обмоткой необходим зазор не менее 1 мм. Такая конструкция обеспечивает высокую индуктивность и добротность при токах до 100 A, импульсах напряжения в 10-12 кВ, в диапазоне частот до 5 МГц. Поскольку время остывания плазменного канала в искре не превышает 500 нс, для режима непрерывного горения необходимо чтобы собственная частота LC-контура была выше 1 МГц. С предполагаемой конструкцией индуктивности емкость С получается порядка 100-500 пФ. С таким номиналом емкости LC-контур получается весьма компактным, что позволяет разместить его в непосредственной близости у свечи зажигания, и даже крепить его непосредственно на высоковольтный провод. Схема работает следующим образом. При появлении высоковольтного импульса на вторичной обмотке катушки зажигания, фиг. 1, конденсатор C заряжается до напряжения пробоя свечи. Т. к. емкость мала, суммарный фазовый сдвиг, равный
s. При таком фазовом сдвиге коррекция угла опережения системы зажигания не нужна. В момент пробоя образуется плазменный канал сопротивлением 20 Ом, т.е. L и С замыкаются параллельно друг другу и образуют высокодобротный LC-контур. Высоковольтный провод от катушки зажигания при этом оказывается закороченным на землю и не оказывает влияния на колебания в контуре. Свободные колебания в контуре продолжаются в течении 2-3 s. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что высоковольтный провод от системы зажигания подключается к точке соединения свечи с LC-контуром через демпфирующий дроссель.Похожие патенты:
Изобретение относится к системам зажигания карбюраторных двигателей внутреннего сгорания, а именно к электронным системам зажигания конденсаторного типа
Изобретение относится к системам зажигания карбюраторных двигателей внутреннего сгорания
Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в электронных системах зажигания двигателей внутреннего сгорания
Изобретение относится к электрооборудованию двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано для поджига рабочей смеси в двигателях внутреннего сгорания
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрических системах зажигания двигателей внутреннего сгорания
Изобретение относится к электрооборудованию двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано на автомобилях
Изобретение относится к электрооборудованию автомобилей, в частности к системам зажигания, и может быть использовано на автомобильной технике, оборудованной двигателями с принудительным воспламенением рабочей смеси, подвергающейся воздействию условий, неблагоприятных для работы электрической аппаратуры
Изобретение относится к системам зажигания и может быть использовано в качестве аварийного устройства системы зажигания на двигателях внутреннего сгорания (ДВС), а также в отопительно-вентиляционных и предпусковых устройствах для воспламенения рабочей смеси
Изобретение относится к системам зажигания с накоплением энергии в индуктивности и может быть использовано на транспортных средствах и электрических установках с бесконтактными магнитоэлектрическими датчиками момента зажигания
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам зажигания автомобильных двигателей внутреннего сгорания, и позволяет улучшить воспламенение горючей смеси
Изобретение относится к системам зажигания и может быть использовано в качестве аварийного коммутатора системы зажигания на двигателях внутреннего сгорания, а также в отопительно-вентиляционных и предпусковых устройствах для воспламенения рабочей смеси и в устройстве проверки катушек зажигания
Изобретение относится к устройствам электронного зажигания двигателей внутреннего сгорания, может быть использовано для воспламенения рабочей смеси бензиновых двигателей и позволяет повысить надежность системы зажигания, увеличить сроки службы свечей зажигания за счет изменения энергии искры в зависимости от режимов работы двигателя
Изобретение относится к устройствам электрооборудования автомобилей, в частности к системам зажигания для двигателей внутреннего сгорания, и позволяет в необходимый момент времени получить искру с повышенной энергией и длительностью и тем самым обеспечить оптимальность режима работы двигателя автомобиля
Изобретение относится к системам зажигания, преимущественно, для автомобильных карбюраторных двигателей внутреннего сгорания и позволяет повысить надежность зажигания и повысить срок службы элементов системы (свечи и проч.)
Устройство для увеличения плазменного объема искры в свече зажигания, провода системы зажигания, коммутатор авто, подключение бесконтактной системы зажигания, схемы подключения коммутаторов зажигания, схема системы зажигания, устройство системы зажигания
www.findpatent.ru
Усилитель искры свечи зажигания | Банк патентов
Полезная модель относится к области электротехники, а именно к свечам зажигания, конструктивно объединенными с другими устройствами, имеющими электрические конденсаторы и может быть использована во всех отраслях промышленности для улучшения работы двигателей внутреннего сгорания.
Известны устройства, предназначенные для усиления искры свечи зажигания, в виде пассивного элемента - конденсатора. Конденсатор подключают параллельно искровому зазору свечи зажигания с нулевым сопротивлением в цепи центрального электрода.
Принцип усиления искры следующий. При подаче высокого напряжения от катушки зажигания конденсатор начинает заряжаться через высокоомную цепь (около 20 кОм).
Постоянная времени заряда конденсатора составляет 4-10 мксек. При пробое искрового зазора конденсатор начинает разряжаться через сопротивление искры и паразитную индуктивность конденсатора и свечи зажигания. При этом ток разряда имеет форму затухающего радиоимпульса, а амплитуда тока искры усиливается в сотни раз. Время разряда конденсатора - 100 нсек.
Благодаря усилению тока искры повышается ее температура, следовательно, повышается поджигающая способность искры.
Кроме того, благодаря знакопеременному току разряда конденсатора, практически исключается электроэрозия электродов свечи зажигания.
Известен усилитель искры свечи зажигания, содержащий трубчатый изолятор с электродом, повторяющий присоединительные размеры изолятора и присоединительного конца свечи, и конденсатор, в виде съемного колпачка, выполненного в виде керамической втулки с
наружной и внутренней обкладками и устройство фиксации, причем один торец наружной обкладки снабжен металлической обечайкой предназначенной для контакта со свечой, а внутренняя обкладка керамической втулки предназначена для образования с центральным электродом электрического контакта. (Патент РФ №2133535, по кл. Н 01 Т 13/04, 1998 г)
Недостатками известной конструкции являются:
- низкая эксплуатационная надежность усилителя, происходит попадание загрязненной воздушно-капельной среды подкапотного пространства между трубчатым изолятором и керамической втулкой;
- невозможность быстрого демонтажа, особенно, когда свеча топлена в кожухе;
- наличие свободной полости между внутренней поверхностью керамической втулки конденсатора и изолятором свечи зажигания приводит к поверхностному пробою при загрязнении или конденсате влаги;
- наличие стыка двух разнородных керамик (конденсатора и центрального электрода) приводит к пробою на термоциклах;.
- ненадежное крепление массового контакта на керамической втулке конденсатора приводит к быстрому износу усилителя;
- большой вес усилителя.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является усилитель искры для свечи зажигания, содержащий трубчатый изолятор с установленным внутри него центральным электродом, и конденсатор, внешний электрод которого выполнен в виде цилиндрического корпуса, внутри которого расположен межэлектродный изолятор с коаксиально установленными в нем внутренний электрод и связанный с ним фиксирующий элемент, обеспечивающий электрический контакт центрального электрода со свечой зажигания, металлическую обечайку, предназначенную для контакта с корпусом свечи, и монтажный элемент, причем трубчатый изолятор и межэлектродный изолятор выполнены в виде единой детали и из
диэлектрического материала (см. патенту US №5371436 по кл Н 01 T 13/04, 1998 г.)
Важной особенностью данного устройства является то, что все диэлектрические элементы устройства выполнены в виде единой детали. Это позволяет устранить проблему стыка, где возникает опасность высоковольтного пробоя.
Кроме того, устройство имеет незначительный вес и удобно для монтажа. Однако данное устройство не лишено ряда недостатков:
- наличие контактов между металлическими элементами устройства, что нежелательно при очень больших токах разряда конденсатора.
- недостаточная надежность крепления монтажного элемента.
- недостаточная надежность фиксирующего элемента со свечой соединителя.
- монтажный элемент имеет нестандартную форму, что требует специального монтажного инструмента.
Целью полезной модели является устранение указанных недостатков, максимальное повышение эксплуатационных характеристик.
Технический результат в предлагаемой полезной модели достигают созданием усилителя искры для свечи зажигания, содержащего трубчатый изолятор с установленным внутри него центральным электродом, и конденсатор, внешний электрод которого выполнен в виде цилиндрического корпуса, внутри которого расположен межэлектродный изолятор с коаксиально установленными в нем внутренним электродом и связанный с ним фиксирующий элемент, обеспечивающий электрический контакт центрального электрода со свечой зажигания, металлическую обечайку, предназначенную для контакта с корпусом свечи, и монтажный элемент, причем трубчатый изолятор и межэлектродный изолятор выполнены в виде единой детали из диэлектрического материала, в котором согласно полезной модели, на корпусе конденсатора образованы дополнительные участки, верхний из которых имеет форму монтажного элемента и предназначен для
монтажа корпуса, а нижний образует металлическую обечайку, при этом внутренний электрод, связанный с ним фиксирующий элемент и центральный электрод выполнены в виде единой детали, а в нижней части на внутренней поверхности диэлектрической детали выполнены кольцевые уплотнения.
Выполнение элементов конструкции в виде единых деталей значительно повышает надежность и качество.
Кольцевые уплотнения позволяют получить высокую герметичность и высоковольтную прочность соединения усилитель искры - свеча зажигания при незначительном механическом усилии монтажа.
Полезная модель характеризуется также тем, что единая диэлектрическая деталь выполнена из эластичного материала, в качестве которого используют силикон.
Выполнение единой диэлектрической детали устройства из силикона дает ряд преимуществ:
- силикон имеет широкий температурный диапазон от минус 90°С до плюс 350°С;
- силикон устойчив к воздействию влаги, масла, бензина, паров серной кислоты, солей, т.е. всех химических компонентов, действующих в реальных условиях в подкапотном пространстве автомобиля и других транспортных средств;
- силикон механически прочный и эластичный материал;
силикон имеет относительно низкий удельный вес и высокую долговечность.
Все это делает силикон наиболее предпочтительным материалом для усилителя искры по всему комплексу требований.
Выполнение верхнего участка корпуса конденсатора в форме шестигранника значительно упрощает монтаж и демонтаж устройства, так как не требует специального инструмента. Например, можно воспользоваться инструментом для монтажа свечи зажигания
Предлагаемая полезная модель поясняется нижеследующим описание
конструкции и чертежом, где показан продольный разрез предлагаемого усилителя искры свечи зажигания в сборе со свечой.
Усилитель искры для свечи зажигания содержит трубчатый изолятор 1 с установленным внутри него центральным электродом 2, и конденсатор, внешний электрод которого выполнен в виде цилиндрического корпуса 3, внутри которого расположен межэлектродный изолятор 4 с коаксиально установленными в нем внутренним электродом 5 и связанный с ним фиксирующий элемент 6, обеспечивающий электрический контакт центрального электрода со свечой зажигания 7, металлическую обечайку 8, предназначенную для контакта с корпусом свечи, и монтажный элемент 9.
Причем трубчатый изолятор 1 и межэлектродный изолятор 4 выполнены в виде единой детали из диэлектрического материала и нижней части ее на внутренней поверхности выполнены кольцевые уплотнения 10. В качестве диэлектрического материала используют эластичный материал, например, силикон.
На тонкостенном металлическом корпусе 3 конденсатора образованы дополнительные участки, верхний из которых имеет форму монтажного элемента 8, например, шестигранника и предназначен для монтажа корпуса, а нижний образует металлическую обечайку 8.
При этом внутренний электрод 5, связанный с ним фиксирующий элемент 6 и центральный электрод 2 выполнены в виде единой детали,
Свеча 7 содержит корпус 10 с резьбовой частью 11 и монтажным элементом в виде шестигранника 12 .
Устройство работает следующим образом.
В начале в двигатель монтируют с помощью монтажного инструмента свечу 7 зажигания с нулевым сопротивлением центрального электрода 2. Далее на свечу 7 устанавливают усилитель, благодаря ответным поверхностям на усилителе и свече.
Монтаж может быть осуществлен с помощью того же инструмента («свечного»). Монтаж прекращают, когда металлическая обечайка 8 будет
плотно контактировать с корпусом 10 свечи. При этом образуются три надежных соединения:
- электрическое (центральный электрод 2 - с резьбовой частью 11 свечи 7),
- электрическое (металлическая обечайка 8 - корпус свечи 10),
- диэлектрическое (свеча 7 - межэлектродный изолятор 4).
Далее на центральный электрод 2 соединяют с высоковольтным проводом (не показан), и устройство готово к работе.
При подаче высоковольтного напряжения распределенная емкость устройства начинает заряжаться через высокоомную цепь, искровой зазор (не показан) свечи 7 начинает ионизироваться.
При возникновении высоковольтного пробоя разрядный ток имеет форму затухающего радиоимпульса с длительностью не более 100 не и амплитудой п × 100А.
Температура искры значительно повышается, кроме того, доля энергии излучается в широком спектральном диапазоне. Все это существенно улучшает «поджигательные» свойства искры, что положительно влияет на все параметры двигателя. Кроме того, практически ликвидируется электроэрозия электродов свечи зажигания.
bankpatentov.ru
