Zündsystem mit einer neuen Methode zum Zünden von Kraftstoff. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Automobil. Zündung

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Das Problem der Umweltverschmutzung, das mit der Zivilisation entstand und sich im Laufe ihrer Entwicklung verschärft, erfordert in der heutigen Zeit immer mehr Aufmerksamkeit. Dies liegt daran, dass die Menschheit weiterhin die am besten zugänglichen und billigsten Quellen als Energieträger nutzt, d.h. Kohlenwasserstoff-Kraftstoff.

In letzter Zeit ist klar geworden, dass Autos den größten Beitrag zur Luftverschmutzung leisten. Dies gilt insbesondere für Großstädte. Neben dem relativ harmlosen Kohlendioxid (der Treibhauseffekt ist noch nicht berücksichtigt) geben Verbrennungsmotoren eine Reihe chemischer Verbindungen in die Atmosphäre ab, deren Vorhandensein in Abgasen mit den derzeit verwendeten Gasanalysatoren nicht kontrolliert werden kann.

Schließlich ist die Motorbrennkammer ein chemischer Hochtemperaturreaktor, der mit Reagenzien wie Stickstoff, Kohlenstoff, Wasserstoff, Blei, Sauerstoff, Schwefel und anderen gefüllt ist.

Katalysatoren sind im Ausland weit verbreitet und nutzen die Eigenschaft von Metallen der Platingruppe (Platin, Rhodium, Palladium usw.), um eine zusätzliche Oxidation (Nachverbrennung) im Auspuffrohr von allem zu fördern, das keine Zeit zum Ausbrennen in der Brennkammer hatte. Sie sind zwar kurzlebig, aber ziemlich teuer (etwa 10% der Autokosten). Aber es bleibt die Frage, was wir mit unserem nicht mehr ganz „jungen“ Parkhaus machen, das noch auf unvorstellbar lange Zeit betrieben wird. Folgender Ausweg aus dieser Situation ist möglich. Es ist notwendig, ein Zündsystem zu entwickeln, das möglichst alles im Brennraum verbrennen kann und dadurch den Wirkungsgrad des Motors erhöht.

Die Aufgabe einer vollständigeren Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches in Verbrennungsmotoren wurde teilweise mit Hilfe eines Zündsystems gelöst, dessen Funktionsweise auf einem neuen Verfahren der Kraftstoffzündung basiert [1, 2].

Seltsamerweise basieren moderne Luft-Kraftstoff-Zündsysteme, die in gängigen Automarken verwendet werden, auf der gleichen Zündmethode wie zu Beginn des Automobilzeitalters. Dabei handelt es sich um eine Funkenentladung zwischen den Elektroden der Zündkerze. Beschreibungen der im Moment der Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches ablaufenden Prozesse und des Verbrennungsprozesses selbst werden in der Literatur in der Regel von Hinweisen auf das Fehlen eines einheitlichen theoretischen Modells dieses Prozesses und verschiedenen Erklärungen dazu begleitet verschiedene Autoren. Es ist bekannt, dass der Wirkungsgrad eines Verbrennungsmotors von der Temperatur der Gase im Brennraum abhängt, die wiederum von der Verbrennungsgeschwindigkeit des Kraftstoff-Luft-Gemisches abhängt. Dementsprechend steigt mit einer Erhöhung dieser Drehzahl der Motorwirkungsgrad und infolgedessen sinkt der spezifische Kraftstoffverbrauch.

Bei der Entwicklung eines neuen Zündsystems wurde davon ausgegangen, dass es möglich ist, die Verbrennungsgeschwindigkeit des Kraftstoff-Luft-Gemisches im Brennraum zu erhöhen, indem der Effekt des „Schnürens“ des durch die Strömung zwischen den Zündkerzenelektroden gebildeten Plasmas abgeschwächt wird Gleichstrom in der Funkenstrecke. Der Strom wird dabei durch die in der Zündspule gespeicherte Energie aufrechterhalten. Das neue System nutzt das Prinzip der Energiespeicherung in einem Kondensator, der einen bipolaren gepulsten Strom in der Zündkerzenstrecke bereitstellt.

Während der ersten Periode der Spannungsschwankungen an den Elektroden der Kerze wird das Gemisch vorbereitet und gezündet, und in den folgenden Perioden wird es verbrannt. Abbildung 1 zeigt ein Diagramm der Spannungsänderungen an den Elektroden der Kerze. In den letzten beiden Perioden haben die Spannungsimpulse eine nahezu rechteckige Form.

Ris.1

Der elektronische Zündkreis ist in Abb. 2 dargestellt. Es funktioniert wie folgt. Die Kondensatoren C5...C7 werden von der Sekundärwicklung des Wandlers am Transistor VT1 auf eine Spannung aufgeladen, die deutlich höher ist als die EMK der Batterie. Wenn der zwischen den Punkten PR und M angeschlossene Unterbrecherkontakt öffnet, fließt ein vom RC-Kreis R8, R1, R2, C5 erzeugter Stromimpuls durch die Steuerelektrode des Thyristors VD1. Der Thyristor öffnet und die oszillierende Entladung der Kondensatoren beginnt durch die mit dem Kurzschlusspunkt verbundene Primärwicklung der Zündspule. Während der ersten Halbwelle fließt Strom durch den Thyristor und während der zweiten durch die Dioden VD9, VD10.

Ris.2

Der Vorgang wird wiederholt, bis der Kondensator C4 auf eine Spannung aufgeladen ist, bei der der Schlüssel am Transistor VT2 öffnet, was verhindert, dass der Thyristor erneut zündet. Nach dem Schließen des Unterbrecherkontaktes liegt die Restspannung des Kondensators C4 an der Steuerverbindung des Thyristors an und sperrt diesen sicher. In diesem Fall wird der Kondensator C4 über den Widerstand R3 und die Diode VD4 entladen, der Schlüssel VT2 bleibt jedoch nach dem Schließen des Kontakts einige Zeit offen, wodurch ein versehentliches Entsperren des Thyristors aufgrund des Prellens der Unterbrecherkontakte verhindert wird.

Im Falle der Verwendung eines Schalters in einem Zündsystem mit einem Hallsensor steuert letzterer direkt die Betätigung des Schlüssels. Die dabei in der Schaltung ablaufenden Vorgänge sind ähnlich wie oben beschrieben.

Das vorgeschlagene Zündschema ermöglicht das Anlegen einer Spannung an die Elektroden der Zündkerzen, deren Polarität sich während eines Motorzyklus ändert. Die Auswahl der Elemente des Regelkreises gewährleistet die optimale Dauer der Entladung in der Kerze.

Die Verwendung des beschriebenen Zündverfahrens ermöglicht es, die Kraftstoffeffizienz des Motors, seine Leistung und Beschleunigung zu erhöhen, den Kohlenmonoxidgehalt in den Abgasen zu verringern und die Lebensdauer von Zündkerzen zu verlängern.

Ris.3

Das Anschlussdiagramm des entwickelten Blocks (OH-427) an das Autozündsystem ist in Abb. 3 und 4 dargestellt. Beim Anschließen und Trennen des Blocks muss die Zündung ausgeschaltet sein und die "Masse" ("-") Klemme muss von der Batterie getrennt werden. Die nach diesem Schema hergestellte elektronische Zündeinheit wurde auf Lastkraftwagen getestet und mit verschiedenen herkömmlichen Zündsystemen verglichen.

Ris.4

Die ausgewählten Fahrzeuge waren GAZ-52 mit klassischem Kontaktsystem und GAZ-53 mit einem fortschrittlicheren Transistorsystem und einem induktiven Zündsensor. Die Tests wurden nach der von NPMP Vitar entwickelten Methodik durchgeführt. Die Testergebnisse der entwickelten Einheit sind in Abb. 5 dargestellt.

Ris.5

Eine Analyse der Ergebnisse weist auf die Wirksamkeit der entwickelten Vorrichtung hin und legt nahe, dass die Art der Prozesse, die während der Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches auftreten, in gewissem Maße den beschriebenen entspricht.

Literatur

1. RF-Patent N2056521. Ein Verfahren zum Zünden eines Kraftstoffgemisches in einem Verbrennungsmotor und ein Schalter zu seiner Durchführung.
2. Patent der Republik Belarus N1429. Ein Verfahren zum Zünden eines Kraftstoffgemisches in einem Verbrennungsmotor und ein Schalter zu seiner Durchführung.
3. Zündsystemeinheit OH-427. Der Pass. - JSC "MNIPI", Minsk.

Autor: V. Shcherbatyuk, Minsk; Veröffentlichung: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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