Электрическая система зажигания

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(73) Патентообладатели Ботяновский Сергей Николаевич, Крутько Николай Владимирович(57) 1. Электрическая система зажигания, содержащая источник электропитания, катушку зажигания с магнитопроводом, прерыватель с кулачком, подвижным и неподвижным контактами, распределитель, в котором установлены ротор с подвижным электродом, выполненным в виде дуги, и равномерно расположенные по окружности неподвижные электроды, связанные с запальными свечами цилиндров двигателя внутреннего сгорания, причем длина дуги подвижного электрода ротора больше половины длины дуги упомянутой окружности, ограниченной двумя соседними неподвижными электродами, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным неподвижным контактом, соединенным с основным, а подвижный контакт прерывателя расположен между ними. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительный неподвижный контакт установлен в прерывателе с возможностью регулирования зазора между ним и подвижным контактом. Изобретение относится к двигателестроению и касается магнетных или батарейных систем зажигания, в основном карбюраторных двигателей. Известна электрическая система зажигания, содержащая источник электропитания, две запальные свечи в каждом цилиндре двигателя внутреннего сгорания, прерыватель с двумя роторами и контактами, распределитель с электродами и реле 1. Такая система позволяет уменьшить содержание вредных примесей в выхлопных газах двигателя. Однако она сложна по конструкции, так как необходима установка двух запальных свечей и двух роторов. 3112 1 Наиболее близкой по сущности к изобретению является электрическая система зажигания, содержащая источник электропитания, катушку зажигания с магнитопроводом, прерыватель с кулачком, подвижным и неподвижным контактами, распределитель, в котором установлены ротор с подвижным электродом, выполненным в виде дуги, и равномерно расположенные по окружности неподвижные электроды, связанные с запальными свечами цилиндров двигателя внутреннего сгорания, причем длина дуги подвижного электрода ротора больше половины длины дуги упомянутой окружности, ограниченной двумя соседними неподвижными электродами 2. Система-прототип обеспечивает появление искрового разряда в цилиндрах двигателя только в моменты тактов сжатие, воспламеняя рабочую смесь. Но этого недостаточно для обеспечения более качественного и полного сгорания рабочей смеси. Дело в том, что процесс горения рабочей смеси происходит неоднородно на разных участках фронта образовавшегося пламени. В результате чего, при неблагоприятных эксплуатационных условиях работы двигателя, происходит неполное сгорание большого количества рабочей топливовоздушной смеси. Это приводит к повышенной токсичности выхлопных газов, к неравномерности работы и снижению мощности двигателя внутреннего сгорания. Задача изобретения - создание электрической системы зажигания, обеспечивающей повышение качественных и количественных показателей сгорания рабочей смеси в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания. Поставленная задача решается тем, что электрическая система зажигания, содержащая источник электропитания, катушку зажигания с магнитопроводом, прерыватель с кулачком, подвижным и неподвижным контактами, распределитель, в котором установлены ротор с подвижным электродом, выполненным в виде дуги, и равномерно расположенные по окружности неподвижные электроды, связанные с запальными свечами цилиндров двигателя внутреннего сгорания, причем длина дуги подвижного электрода ротора больше половины длины дуги упомянутой окружности, ограниченной двумя соседними неподвижными электродами, снабжена дополнительным неподвижным контактом, соединенным с основным, а подвижный контакт прерывателя расположен между ними. Желательно также дополнительный неподвижный контакт установить в прерывателе с возможностью регулирования зазора между ним и подвижным контактом. Снабжение системы дополнительным неподвижным контактом, соединенным с основным, позволит обеспечить в обмотках катушки зажигания индуцирование электродвижущей силы в момент замыкания подвижного контакта прерывателя с дополнительным неподвижным контактом, то есть подготовить систему к появлению искрового разряда на запальной свече. Расположение подвижного контакта прерывателя между его основным и дополнительным неподвижными контактами позволит, во-первых, сохранить возникновение упомянутого выше эффекта появления электродвижущей силы, но уже в момент замыкания подвижного контакта прерывателя с его неподвижным контактом. Во-вторых, использовать для обоих эффектов одну и ту же катушку зажигания и один подвижный контакт прерывателя. Оба отличительных признака позволят обеспечить появление искрового разряда на запальных свечах два раза на такте сжатие и на такте расширение. Это произойдет, соответственно, в момент размыкания подвижного контакта прерывателя с его основным и дополнительным неподвижными контактами. Этим достигается не только воспламенение рабочей смеси, но и дожигание несгоревших частиц топлива в конце такта расширение за счет разогрева и ионизации затухающего факела пламени, рассматриваемого как низкотемпературная плазма. Установка дополнительного неподвижного контакта с возможностью регулировки зазора между ним и подвижным контактом позволит предварительно устанавливать раннее или позднее дожигание, что расширит универсальность использования системы как для различных двигателей, так и для различных рабочих их состояний в период эксплуатации. На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемой системы. Электрическая система зажигания содержит источник 1 электропитания, соединенный через выключатель 2 и добавочное сопротивление 3 с катушкой 4 зажигания. Она представляет собой трансформатор с магнитопроводом, на сердечник 5 которого намотаны две обмотки первичная обмотка 6 с небольшим числом витков и сопротивлением и вторичная обмотка 7, имеющая большее число витков и сопротивление. Имеется также прерыватель 8 с кулачком 9, подвижным контактом 10 и неподвижным контактом 11. В прерывателе 8 установлен также дополнительный неподвижный контакт 12 с возможностью регулировки зазора между ним и подвижным контактом 10, например, с помощью винта 13. Кулачок 9 прерывателя 8 установлен на общем валу 14 с ротором 15 распределителя 16. Ротор 15 вращаем от распределительного вала (не показан) двигателя, который имеет частоту вращения вдвое меньшую,чем коленчатый вал (не показан). Ротор 15 соединен с подвижным вращающимся электродом 17. В распределителе 16 установлены также неподвижные электроды 18. Число этих электродов равно числу цилиндров двигателя, в которых установлены запальные свечи 19. Каждый электрод 18 соединен с соответствующей свечой 19. Электропитание системы осуществляется через выключатель 2. Добавочное сопротивление 3 включено в цепь последовательно с первичной обмоткой 6 катушки 4 для улучшения зажигания при пуске двигателя. С 2 3112 1 первичной обмоткой 6 соединен также подвижный контакт 10, а с вторичной обмоткой 7 - подвижный электрод 17 через ротор 15 распределителя 16. Для уменьшения искрения на контактах 10-12 параллельно им подключен конденсатор 20. Соотношение рабочих зазоров между подвижным контактом 10 прерывателя 8 и его неподвижными контактами 11, 12 с размером длины подвижного электрода 17 подобрано таким образом, что обеспечивается продолжительность замыкания этого электрода 17 с любым из неподвижных электродов 18 распределителя 16 в течение времени поочередного замыкания-размыкания подвижного контакта 10 прерывателя 8 с его неподвижными контактами 11, 12. Электрическая система зажигания работает следующим образом. При включенном выключателе 2 и запуске или устойчивой работе двигателя внутреннего сгорания кулачок 9 прерывателя 8, вращаясь, попеременно замыкает и размыкает свои контакты 10-12. При замыкании контактов 10-11 или 10-12 первичная обмотка 6 катушки 4 подключается к источнику 1 электропитания. В этом случае по обмотке 6 протекает ток и образуется магнитное поле. К моменту размыкания контактов 1011 или 10-12 в магнитном поле накапливается энергия. При размыкании любой из этих пар контактов первичная обмотка 6 отключается от источника 1. Энергия,накопленная в магнитном поле, преобразуется в электрическую, при этом в обмотках 6 и 7 катушки 4 индуцируется электродвижущая сила. Так как коэффициент трансформации катушки 4 зажигания велик, то и электродвижущая сила ее вторичной обмотки 7 достигает величины, достаточной для пробоя искрового промежутка между электродами свечи 19. В случае замыкания-размыкания контактов 10-11 прерывателя 8 искровой разряд возникает на запальной свече 19 в такте сжатие рабочего цикла двигателя, обеспечивая тем самым воспламенение топливовоздушной смеси в его камере сгорания. В результате горения этой смеси возникает устойчивый факел пламени, который можно рассматривать как низкотемпературную плазму. При этом образуются газы, которые оказывают давление на поршневую систему двигателя, заставляя вращаться его коленчатый вал. В момент, когда пламя затухает, на такте расширение (или рабочий ход) рабочего цикла двигателя, замыкаются и размыкаются контакты 10-12. В результате на электродах свечи 19 возникает разность потенциалов, что способствует прохождению тока через низкотемпературную проводящую плазму затухающего пламени. Это вызывает ионизацию газов, их перемешивание и разогрев пламени, что способствует, в конечном итоге, качественному дожигу остатков несгоревшего топлива и снижению токсичности выхлопных газов на такте выпуск рабочего цикла двигателя. Кроме того, если в двигателе с обычной системой зажигания в конце каждого такта расширение наблюдается неравномерность горения рабочей смеси (участки активного горения чередуются с участками пассивного горения топлива), что приводит к повышению неравномерности работы самого двигателя и снижению его мощности, то в случае применения изобретенной системы эти недостатки устраняются. Таким образом, качество работы двигателя улучшается. Причем происходит и экономия топлива. Так, в двигателе с обычной системой зажигания из-за упомянутого выше снижения мощности с целью ее увеличения при больших нагрузках необходимо добавлять количество топлива в рабочую смесь, делая ее богатой, компенсируя тем самым упомянутую выше неполноту сгорания топлива. При использовании изобретенной системы такая необходимость отпадает, так как,ионизируясь и разогреваясь, низкотемпературная плазма затухающего пламени в камере сгорания каждого цилиндра двигателя дожигает несгоревшие части топлива. Неподвижный контакт 12 может быть выполнен как неподвижным, так и с регулировкой момента начала этого дожигания. Данный эффект достигается с помощью регулировочного винта 13, устанавливающего необходимый рабочий зазор между контактами 12 и 10. Этим обеспечивается универсальность использования системы в случае ее установки на различные типы двигателей или в случае необходимости откорректировать упомянутый зазор при изменении стабильности режимов работы двигателя. Внедрение изобретения позволит снизить содержание вредных примесей в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания, повысит равномерность и мощность работы двигателя, а также снизит расход потребляемого топлива. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 3