Система зажигания двигателя внутреннего сгорания

Изобретение относится к системам зажигания двигателей внутреннего сгорания (далее ДВС).

Известны подобные устройства, например, пат. №2125661, в котором для надежности применено многоискровое зажигание. Однако все применяемые системы зажигания достаточно сложны - они имеют одну или несколько высоковольтных катушек зажигания, электронные коммутаторы или распределители зажигания, и т.п.

Задача и технический результат изобретения - упрощение системы зажигания.

Для этого данная система имеет в качестве источника высокого напряжения один или несколько пьезокристаллов, имеющих возможность деформироваться от прямого или опосредованного действия вала двигателя, например от кулачков распределительного вала клапанов.

Замечено, и испробовано на автомобильной свече зажигания, что обычная бытовая пьезокерамическая зажигалка для газовых плит дает серию разрядов при сжатии пьезокристалла, и еще серию - при ослаблении сжатия. То есть, реализуется многоискровое зажигание.

Кроме кулачкового возможны и другие варианты кинематики преобразования вращения вала двигателя в циклическую деформацию пьезокристалла(-ов): кривошипно-шатунный, косая шайба, качающаяся шайба и т.п.

В частности, кулачковый механизм содержит кулачковый вал (можно использовать кулачки привода клапанов или применить отдельный кулачок), к которому примыкает рычаг с пластинчатой пружиной, воздействующей на пьезокристалл, причем вторая сторона пьезокристалла упирается в регулировочный винт, а рычаг и пьезокристалл для регулирования опережения зажигания расположены на радиально-подвижной пластине с центром вращения на оси вращения кулачкового вала.

Или может быть использован кулачковый механизм храпового типа (зуб - это как бы половина кулачка). Он содержит вал с одним или несколькими храповыми зубьями, с которым контактирует подпружиненный двуплечий рычаг, причем рычаг своим вторым концом периодически бьет по пьезокристаллу.

Преимущества системы понятны: не требуются высоковольтные катушки и системы управления ими. Система с пьезокристаллом для многоцилиндрового ДВС может иметь устройства распределения высоковольтного импульса, или может иметь число пьезокристаллов по числу цилиндров ДВС.

Следует отметить, что такая система зажигания не будет бояться электромагнитного импульса от ядерного взрыва или от взрыва электромагнитной бомбы.

На прилагаемых фиг. 1 и фиг. 2 показаны два варианта кулачкового механизма.

Механизм на фиг. 1 состоит из кулачкового вала 1, в контакте с которым закреплен рычаг 2, на котором закреплена пластинчатая пружина 3, служащая для предохранения пьезокристалла от чрезмерно больших разрушающих нагрузок. Пружина воздействует на пьезокристалл 4, который с противоположной стороны подперт регулировочным винтом 5. Все кроме кулачкового вала смонтировано на радиально-подвижной плате 6, двигающейся вокруг оси вала 1.

Работает система так: при вращении кулачкового вала 1 рычаг 2 периодически сжимает пружину 3, которая давит на пьезокристалл 4. Тот генерирует высокое напряжение, которое поступает на свечу зажигания (не показана). Момент зажигания регулируется винтом 5. Опережение зажигания регулируется вращением платы 6 с помощью, например, центробежного механизма или от рычага дроссельной заслонки (как на лодочных моторах).

Возможен более сложный вариант, когда в опережение зажигания кроме скорости вращения вала ДВС вводится поправка на состав топливовоздушной смеси, например, в зависимости от положения дроссельной заслонки (не показана). В этом случае плата 6 поворачивается от совместного действия центробежного механизма и рычага дроссельной заслонки с помощью системы соединяющих их рычагов.

Или наоборот - для «одноразовых» ДВС (например, для беспилотников) может быть предусмотрено регулирование всего на два положения - пусковое и крейсерское, или даже на одно положение (то есть - без регулирования вообще). В последнем случае потребуется повышенный пусковой момент для запуска ДВС.

На фиг. 2 показан другой вариант системы зажигания. Он состоит из вала 7 с храповым зубом, с которым контактирует двуплечий рычаг 8, поджатый пружиной 9. Вторым концом рычаг 8 может периодически бить по пьезокристаллу 4.

Работает эта система так: при вращении вала 7 его зуб периодически поднимает один конец рычага 8, и затем резко отпускает его. Вторым концом рычаг 8 бьет по пьезокристаллу 4. Эта система также может иметь регулировочный винт 5 и плату 6, как на фиг. 1.