2. ,
10
100 543
ČeskoslovENSKÁ sucIALISTICKÁ REPUBLIKA
·
-
o Rap p r o par en ry a vynálezy *
46 c, Vydáno 15. srpna 1961 - · Vyloženo 15. února 1961
PATENTNÍ spis č. 100543
Právo k využití vynálezu přísluší státu podle 3 odst. 6 zák. . 34/1957 Sb.
JAROSLAV KAVALÍR a inž. JOŽO TRAJTËL, oba PRAHA
Zapalovací obvod pro výbušné motory
Přihlášeno 17. března 1960 (pv 1818-60) Platnost patentů od 17. března 1960
Vynález se týká zapalovacího obvodu pro výbušné motory s tranzistorovým zpětnovazebním
oscilátorem pro libovolný počet jisker.
Zapalování výbušných motorů pomocí mechanického přerušovače je spojeno s několika
nevýhodami. Například doteky přerušovače, které přerušují primární proud o hodnotě několika
ampérů, se rychle opalují. Kromě toho vyžadují mechanické doteky pečlivou údržbu a způsobují
elektrické rušení. Proto se hledají cesty, jak tyto nevýhody odstranit.
Vhodné řešení umožňují tranzistory, které v určitých zapojeních mohou pracovat
jako bezkontaktní elektronické spínače, bez pohyblivých mechanických částí a
nevyžadují prakticky žádnou údržbu. Tranzistory pracují bezpečně v rozmezí teplot od
50° do 65° C. g Zapalovací obvod pro výbušné motory podle vynálezu řeší také problém
vytvoření druhé a popřípadě i další jiskry pro jeden pracovní
. cyklus pístu výbušného motoru. :
Bylo zjištěno, že zavedením druhé jiskry ve výbušných motorech lze zlepšit akceleraci
motorového vozidla. Jeho účinnost se pak také částečně zvýší a vozidlo má měkčíchod. Dá se
předpokládat, že
rychlost, se kterou směs hoří, je pak stejná při nízkých i vysokých ' otáčkách motoru. .
. . . R
Dosud známá řešení druhé jiskry pomocí dalšího mechanického doteku
nerespektují rychlost hoření. Druhá jiskra se odvozuje od úhlové
3.
4.
5. 70
2 100543
polohy klikové hřídele, a proto při nízkých otáčkách zapaluje podruhé mnohem později
než při vysokých otáčkách.
Řešení podle vynálezu tento nedostatek úplně odstraňuje, neboť druhá a popřípadě
i další jiskry následují vždy přesně za stejnou dobu bez ohledu na výšku otáček motoru.
Také intensita druhé jiskry je jako u první, čehož nelze dosáhnout druhým mechanickým
do•
Zapalovací obvod pro výbušné motory s tranzistorovým zpětnovazebním
oscilátorem pro libovolný počet jisker je podle vynálezu vy
značený tím, že kolektorové vinutí tranzistorového oscilátoru tvoří pri
mární vinutí transformátoru, jehož sekundární vinutí se uzavírá přes zapalovací svíčku,
přičemž kmitočet oscilátoru je určen vzorcem:
kde T je doba, po kterou oscilátor kmitá, je počet požadovaných jisker, a počet primárních závitů
primárního vinutí transformátoru se určí ze vzorce
f UB . 108 , 2] 2. k. . S. B.
kde UB je napětí zdroje 11, je počet primárních závitů, S je průřez
jádra transformátoru , 8 a 9, je magnetická indukce, k je konstanta zahrnující dobu trvání stabilního stavu
zapojení ve vodicím stavu tranzistoru, vliv rozptylové indukčnosti a kapacity transformátoru, náběhové
hrany napětí tranzistoru a spínací doby; tato konstanta závisí též na použitém druhu transformátoru,
tranzistoru a spínacím kmitočtu a její hodnota se pohybuje v praktických případech v rozmezí od 1,5 do
2,3, kdežto počet závitů sekundárního vinutí je určen hodnotou potřebného zapalovacího napětí. -
Vynález bude blíže vysvětlen pomocí připojených obrazů, z nichž
obr. 1 znázorňuje principiální zapojení podle vynálezu, obr. 2 ukazuje .
průběh napětí na sekundární straně zapojení a obr. 3 ukazuje průběh napětí na sekundární straně pro
dvě jiskry v jednom pracovním cyklu
Obr. 1 znázorňuje jednočinný tranzistorový oscilátor se silnou kladnou zpětnou vazbou,
kterým lze získat na sekundární straně zapalovacího obvodu napětí o špičkové hodnotě 20 až
25 kV s předem určeným přesným kmitočtem. -
Sepneli se v zapojení podle obr. 1 spínač , teče proud přes paralelní kombinaci odporu 3 a
kondenzátoru 4 a dále přes paralelní kombinaci odporu 5 a vstupního odporu tranzistoru 1.
Odpor , který má poměrně velkou hodnotu (asi 2 až 8 kl2 podle napětí bateriového zdroje 11),
slouží jako vybíjecí odpor kondenzátoru 4 v době mezi rozepnutím a opětovným sepnutím
spínače . Ve vybitém stavu představuje konden
zátor 4 takřka zkrat. Průchodem nabíjecího proudu kondenzátoru 4 se
vytváří v bodě 2 záporný impuls, který se přes zpětnovazební budicí vinutí 8 dostane na bázi
tranzistoru 1. Účinkem induktivní żpětné vazby mezi vinutím 8 a kolektorovým vinutím 9
6. zapojení se rozkmitá na kmitočtu f, který je určen výšé uvedeným vztahem (2). . . . " , •
O konkrétní volbě kmitočtu f v závislosti na době, po kterou osci
látor kmitá, a na počtu požadovaných jisker bude pojednáno v dalším.
Jako spínač může sloužit obvyklý dotek přerušovače, kterému v tom.to
zapojení nehrozí rychlé opalování, neboť jím teče pouze malý spínací proud o
hodnotě několika dësítek mA. Kromě toho nabíjecí proud kon
7.
8. 100
110
3 - 100543
denzátoru , který teče přes sepnutý spínač , rychle klesá v závislosti na náboji kondenzátoru.
Zatížení doteku je tedy malé.
V popsaném zapojení pracuje tranzistor 1 vlastně jako bezkon
taktní elektronický spínač, který må primárním vinutí 9 zapíná a vypíná ·
napájecí napětí zdroje 11. Tečeli primárním vinutím impulsový proud,
jak výše uvedeno, vytváří se v jádru transformátoru , 9, 10 proměnný.
magnetický tok, který v sekundárním vinutí 10 indukuje napětí obdélníkového průběhu s
velkou špičkou, jak znázorněno na obr. 2. . --
Velikost sekundárního napětí závisí pak jen na poměru mezi závity primárního a
sekundárního vinutí 9 a 10, který se ovšem volí tak veliký, aby sekundární napětí stačilo
vyvolat jiskrų na svíčce .
Sekundární napětí obdélníkového tvaru má ostrou náběhovou hranu,
která závisí na použitém tranzistoru, a velkou špičku, která usnadňuje
vytvoření jiskry.
Konkrétní volba kmitočtu daného obecným vztahem (2) závisí na době, po kterou oscilátor
kmitá, a na počtu požadovaných jisker podle výše uvedeného 1].
Dosazením hodhoty f získané ze vzorce (1) do vzorce (2) se určí počet závitů primárního vinutí 9 a
podle potřebného sekundárního vinutí se pak určí počet závitů sekundárního vinutí.
Poloha napěťových průběhů na sekundární straně, pro dvě jiskry, je znázorněna na obr. 3 v
závislosti na poloze pístu. Na tomto obraze označuje a předstih, tj. místo, kde přeskočí první
jiskra, b horní úvrať, c polohu pístu, kde přeskočí druhá jiskra. Úsečka A označuje dobu, po
kterou je spínač 6 sepnut (např. vačkou umístěnou na klikovém hřídelí) a zapojení je tedy v
činnosti.
Když je kmitočet správně určen podle výše uvedených vztahů, lze předstih řídit obdobně jako u
mechanického přerušovače, ale vačka zde má funkci opačnou. Musí být tak upravena a umístěna,
například na klikovém hřídeli, aby spínač 6 zůstal sepnutý po celou dobu od okamžiku předstihu až po
přeskočení poslední požadované jiskry. '
Předmět patentu
1. Zapalovací obvod pro výbušné motory, s tranzistorovým zpětnovazebním oscilátorem pro
libovolný počet jisker, vyznačený tím, že kolektorové vinutí (9) tranzistorového oscilátoru tvoří primární
vinutí transformátoru, jehož sekundární vinutí 10] se uzavírá přes zapalovací svíčku (7), přičemž kmitočet
oscilátoru je určen vzorcem:
kde T je doba, po kterou oscilátor kmitá, je počet požadovaných jisker,
a počet závitů (n) primárního vinutí (9) transformátoru se určí ze
9. kde UB je napětí zdroje 11, je počet primárních závitů, S je průřez
jádra transformátoru , 8, 9, je magnetická indukce a k je konstanta zahrnující dobu
trvání stabilního stavu zapojení ve vodivém stavu tranzistoru, vliv rozptylové indukčnosti
a kapacity transformátoru,
náběhové hrany napětí tranzistoru a spínací doby jakož i závislost na o použitém druhu
transformátoru, tranzistoru a spínacím kmitočtu a její hodnota se pohybuje v praktických
případech, v rozmezí od 1,5 do 2,3, .
· * * * * - • * ***** **
10.
11. tím, že tranzistorový oscilátor se uvede v činnost mechanicky ovláda
4 - 100543
kdežto počet závitů sekundárního vinutí (10] je určen hodnotou potřebného zapalovacího
napětí.
2. Zapalovací obvod pro výbušné motory podle bodu 1, vyznačený
ným spínačem. 6] v závislosti na chodu motoru tak, že je v sepnutém stavu jen od
okamžiku předstihu až po přeskočení poslední požadované
jiskry. -
