CS261631B1 - Zapojeni spouštěcí soupravy spalovacích motorů se stejnosměrným bezkomutátorovým motorem - Google Patents

Abstract

Řešení se týká zapojení spouštěcí soupravy spalovacích motorů se stejnosměrným bezkomutátorovým motorem, určené pro velmi časté spouštění spalovacích motorů automobilů vybavených zařízením pro automatické spouštění a vypínání motoru při zastavení, při jízdě setrvačností a při jízdě ze svahu. Řešení splňuje všechny požadavky na velmi časté spouštění motoru, takže umožňuje důsledné vypínání spalovacího motoru v režimu nepříznivém pro- účinný průběh spalování, což představuje volný chod motoru, a umožňuje tak dosáhnout výrazného snížení škodlivých exhalací, zvláště pak ve městech, při současných úsporách paliva.

Description

Vynález se týká zapojení spouštěcí soupravy spalovacích motorů se stejnosměrným bezkomutátorovým motorem určené pro velmi časté spouštění spalovacích motorů automobilů vybavených zařízením pro omezení volného Chodu motoru, tzn. zařízením pro automatické spouštění a vypínání motoru při zastavení, při jízdě setrvačnosti a při jízdě ze svahu.

Dosavadní spouštěcí souprava nesplňuje požadavky na velmi časté spouštění motoru. Ekonomické přínosy z úspor paliva obvykle nevyvažují náklady na výměnu opotřebovaných dílů spouštěcí soupravy, která není dimenzována na takový způsob provozu. Nejčastěji se opotřebuje výsuvný mechanismus spouštěče, pastorek, věnec setrvačníku, komutátor a zejména kartáče komutátoru. Správná činnost spouštěče s posuvným pastorkem záleží na vzájemné souhře tří pružin, jejichž parametry se mění s únavou materiálu. Také kontakty elektromagnetického spínače, které spínají obrovské proudy při záběru spouštěče podléhají opotřebení. Velmi časté spouštění má vliv i na životnost akumulátoru. Úměrně s velikostí proudu narůstají ztráty výkonu na vnitřním odporu akumulátoru, v přívodních vodičích, na přechodových odporech spojů, na komutátoru spouštěče atd. Ztráty výkonu jsou vzhledem k nízkému spouštěcímu napětí značné.

Tyto nedostatky odstraňuje zapojení spouštěcí soupravy Spalovacího motoru podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že akumulátor je připojen na vstup nízkého napětí napájecího zdroje tak, že jedna jeho svorka je připojena na první vstupní svorku napájecího zdroje a druhá svorka akumulátoru je připojena na druhou vstupní svorku napájecího zdroje a zároveň na kostru. Výstup napájecího zdroje je spojen s tranzistorovým přepínačem tak, že výstup kladného napětí je spojen se vstupní svorkou kladného napětí a výstup záporného napětí je spojen se vstupní svorkou záporného napětí. Tranzistorový přepínač je připojen na vstupní svorky stejnosměrného hezkomutátorového motoru.

Výstup první fáze je spojen se vstupní svorkou první fáze, výstup druhé fáze je spojen se vstupní svorkou druhé fáze a výstup třetí fáze je spojen se vstupní svorkou třetí fáze. Blok elektroniky komutace má vstup signálu spouštění, vstup regulační odchylky, který je spojen s výstupní svorkou regulační odchylky napájecího zdroje a vstupy stavových signálů. Vstupy stavových signálů jsou spojeny s výstupy snímače polohy rotoru tak, že první vstup je spojen s výstupní svorkou prvního stavového signálu, druhý vstup je spojen s výstupní svorkou druhého stavového signálu a třetí vstup je spojen s výstupní svorkou třetího stavového signálu.

Blok elektroniky komutace a tranzistorový přepínač jsou propojeny tak, že výstup pro spínání záporné polarity první fáze je připojen na řídicí vstup záporné polarity první fáze, výstup pro spínání kladné polarity první fáze je připojen na řídicí vstup kladné polarity první fáze, výstup pro spínání záporné polarity druhé fáze je připojen na řídicí vstup záporné polarity druhé fáze, výstup pro spínání kladné polarity druhé fáze je připojen na řídicí vstup kladné polarity druhé fáze, výstup pro spínání záporné polarity třetí fáze je připojen na řídicí vstup záporné polarity třetí fáze a výstup pro spínání kladné polarity třetí fáze je připojen na řídicí vstup kladné polarity třetí fáze.

Další podstata vynálezu spočívá v toin, že napájecí zdroj obsahuje měnič napětí, napěťový komparátor a spouštěcí konďenzátor. Měnič napětí má vstup nízkého· napětí na první vstupní svorce a na druhé vstupní svorce, zatímco výstup měniče napětí je připojen na výstup kladného napětí á výstup záporného napětí a zároveň na svorky spouštěcího kondenzátoru. Napěťový komparátor má vstup referenčního napětí a zpětnovazební vstup, přičemž jeho první vstup je připojen na výstupní svorku regulační odchylky a druhý výstup signálu blokování měniče je připojen na blokovací vstup měniče.

Dále spočívá podstata vynálezu v tom, že blok elektroniky komutace obsahuje modulátor šířky impulsů, generátor opakovači frekvence modulace a elektronický přepínač. Výstup generátoru opakovači frekvence modulace je spojen se vstupem modulátoru šířky impulsů, jehož vstup modulační 'veličiny je připojen na vstup regulační odchylky. Výstupy modulátoru šířky impulsů jgou výstup prvního modulačního kanálu, výstup druhého modulačního kanálu a výstup třetího modulačního kanálu, které jsou připojeny na vstupy elektronického přepínače. Elektronický přepínač má první vstup, druhý vstup a třetí vstup, což jsou vstupy tří stavových signálů.

Dalším vstupem elektronického přepínače je vstup signálu spouštění. Výstupy elektronického přepínače jsou výstup pro spínání záporné polarity první fáze, výstup pro spínání kladné polarity první fáze, výstup pro spínání záporné polarity druhé fáze, výstup pro spínání kladné polarity druhé fáze, výstup pro spínání záporné polarity třetí fáze a výstup pro spínání kladné polarity třetí fáze. Svorka nulového potenciálu bloku elektroniky komutace je spojena s generátorem opakovači frekvence modulace, s modulátorem šířky impulsů a s elektronickým přepínačem.

Další podstatou vynálezu je, že stejnosměrný bezkomutátorový motor obsahuje ještě samostatné vinutí statoru alternátoru s výstupem první fáze nízkého napětí, výstupem druhé fáze nízkého napětí a s výstupem třetí fáze nízkého napětí.

Další podstatou vynálezu je, že zdroj prou261631

S du pro .nabíjení akumulátoru tvoří třífázový transformátor zapojený primární stranou na vstupní svorky stejnosměrného bezkomutátorového motoru. Primární první fáze je .připojena na vstupní svorku první fáze, primární druhá fáze je připojena na vstupní svorku druhé fáze a primární třetí fáze je připojena na vstupní svorku třetí fáze. Sekundární stranu transformátoru tvoří výstup první fáze nízkého napětí, výstup druhé fáze nízkého napětí a výstup třetí fáze nízkého napětí.

Další podstatou vynálezu je, že stejnosměrný bezkomutátorový motor má regulátor budicího proudu a rotor buzený stejnosměrným proudem. Regulátor budicího proudu je přípojem tak, že vstupy tvoří vstup napětí akumulátoru, který je spojen přes vypínač s kladnou svorkou akumulátoru, vstup signálu buzení maximálním proudem, který je spojen s výstupem signálu spouštění a dále má regulátor budicího proudu vstup první fáze, vstup druhé fáze a vstup třetí fáze. Výstup budicího proudu je připojen na vstupní svorku budicího proudu stejnosměrného bezkomutátorového motoru. Vinutí statoru alternátoru má výstup první fáze nízkého napětí, výstup druhé fáze nízkého napětí a výstup třetí fáze nízkého· napětí připojeny ma třífázový usměrňovač, jehož výstup je připojen 11a svorky akumulátoru.

Další podstatou vynálezu je, že akumulátor je svorkou kladného napětí připojen na vstupní svorku kladného napětí tranzistorového přepínače a svorku záporného napětí, spojenou s kostrou, má připojenu přímo· na vstupní svorku záporného napětí tranzistorového přepínače. Napájecí zdroj obsahuje pouze napěťový komparátor, jehož vstup referenčního napětí je spojen přímo na kladnou svorku akumulátoru a druhý zpětnovazební vstup napěťového komparátoru je spojen s usměrňovačem srovnávacího napětí připojeným na vstupní svorky stejnosměrného bezkomutátorového motoru. Výstup napěťového· komparátoru tvoří vstupní svorka regulační odchylky, která .je spojena se vstupem regulační odchylky bloku elektroniky komutace.

Další podstata vynálezu je, že akumulátor je svorkou kladného napětí připojen přímo na vstupní svorku kladného napětí tranzistorového přepínače a svorku záporného napětí, spojenou s kostrou, má připojenu přibito ma vstupní svorku záporného napětí tranzistorového přepínače. Kladná svorka akumulátoru- je přes vypínač připojena na vstup napětí akumulátoru regulátoru budicího proudu. Regulátor budicího proudu má vstup signálu buzení maximálním proudem spojen s výstupem signálu spouštění bloku elektroniky komutace a vstup první fáze je spojen se vstupní svorkou první fáze, vstup 'druhé fáze je spojen se vstupní svorkou druhé fáze a vstup třetí fáze je spojen se vstupní svorkou třetí fáze stejnosměrného bezkomutátorového· motoru. Ke vstupní svorB ce budicího proudu stejnosměrného bezkomutátorového motoru je -připojen výstup budicího proudu regulátoru budicího proudu.

Nové řešení spouštění spalovacích motorů s využitím akumulované energie ve spouštěcím kondenzátoru a s využitím stejnosměrného bezkomutátorového motoru má celou řadu výhod.

Řešení splňuje všechny požadavky na velmi časté -spouštění motoru, takže umožňuje důsledné vypínání spalovacího motoru v· režimu nepříznivém pro účinný průběh spalování, což představuje volný chod motoru a umožňuje tak dosáhnout výrazného snížení škodlivých exhalací, zvláště pak ve městech. Úspory paliva se pohybují v rozsahu 9 až 25 0/0.

Velmi důležitá přednost spočívá v· tom, že stejnosměrný bezkomutátorový motor pracuje jako spouštěč i jako alternátor.

Je-li spalovací motor v, chodu, pracuje spouštěcí motor jako alternátor s velmi přesnou regulací nabíjecího proudu ,pro nabíjení akumulátoru.

Při spouštění je spalovací motor spouštěn ekonomicky, tzn. krátkým proudovým impulsem o tak velkém výkonu, který dosavadní spouštěcí souprava nemůže účelně vůbec dodat. Spouštěcí otáčky ve velmi krátké době vysoko převyšují hodnotu minimálních spouštěcích otáček motoru a přitom se motor spouští plynule, bez zbytečných rázů, což je dáno charakteristikou spouštěcího bezkomutátorového motoru. Výkon, který má spouštěč při záběru k dispozici je výrazně vyšší, než u dosavadní spouštěcí soupravy a energie pro spouštění je za všech klimatických podmínek stejná.

Další přednost usnadňující spouštění motoru spočívá v tom, že při spouštění nenastává pokles napětí na zapalovací soustavě, protože zdroj výkonu při záběru spouštěče je do jisté míry oddělen od zdroje zapalovací soustavy. Pro spouštění motoru lze ještě používat akumulátor v tak špatném technickém stavu, který při spouštění dosavadní spouštěcí soupravou by již nevyhověl. Spouštěcí souprava v tomto případě není připravena pro první start motoru za 2 až 4 s, ale \ za dobu delší, úměrnou technickému stavu akumulátoru. Velmi snadno lze v krajní nouzi spouštět motor pomocí náhradních zdrojů, např. ze zdrojů napájených ze sítě nebo ze zdrojů na síti nezávislých. Náhradní zdroje pro nabití spouštěcího kondenzátoru vycházejí neobyčejně malé, protože při nouzovém spouštění nezáleží na době nabití kondenzátoru.

Další výhoda vyplývá z toho, že přívodní vodiče ke spouštěči mají mnohonásobně menší průřez než dosud, takže není nutné, •aby akumulátor a měnič napětí byly v blízkosti spouštěče a lze tedy využít každý volný prostor v automobilu.

Stejnosměrný bezkomutátorový spouštěč, jehož rotor je permanentní magnet, nemá komutátor ani žádný jiný třecí inebo spínací kontakt v motoru, alternátoru a regulátoru nabíjení, který by vyžadoval výměnu nebo údržbu. Životnost, zařízení je, prakticky, limitována jen žiyótnqsjtí ložisek. Nqjjíéňě významné zjednodušení příslušenství, spalovacíhb motoru spočívá, v tom, žě' zdroj elektrického proudu a spouštěč tvoří jeden kompaktní celek.

'Řešení stejnosměrného m°toru, s elektronickou komutací představuj'^ znapnon úsporu hárévných kovů a znapnou ú^pprú.hmotr nósti, Z praxe je žnp'mo, ζρ,ρτα ši'éjpý krqjjticí moment má, stejnosměrný bezkomqtátoroyý motor 50' až. 60 °/o hmótppští motoru stejnosměrného.

Další úspora hmotnosti vyplývá z tohq, že spouštěč pro vyšší napětí má při stejném výhonu menší rozměry a mnohem vyšší účinnoist, což vyplývá z mnohém nižších ztráj výkonu na vnitřním odporu vinutí, spouštěče, na přechodových odporech, spojů a. na kómutátoru. Vzhledem k výrazně nižším proudům při spouštění motoru odpadá i přívodní vodič spouštěče velkppo průřezu. Také 'akumulátor, jepoz velikost, dosud prakticky Určuje požadpvapý, výkon spouštěcí soupravý, vzhledem k jiné kpncppci spouštění a vyšší energetické, účinnosti,můžé být, volen Js menší; an^p.ér^ódinpyou kapacitou, což', představuje další, úsporu, barevných kovů'a. hmothósti.

Vzhledem k tomu, že bezkomutátorový spouštěč, jehož rotor je permanentní magnet,' má vinutí , po,úze na.'statpru, přičemž statorové vinutí ipá minimum pájecích bodů na svorkách, a vzhledem k výrazně, nižším próudům P.ři spouštění,. lzes výhodou nahradit měděné vinutí hliníkovým.

Další úsporu hmotnosti lze dosáhnout tím, že 'sŘalovapí rpotor bude přizpůsoben pro. spouštění hóvoú spouště,cí soupravou. Bezkomutátorový. spouštěč má trvalý převod na klikovou hřídel, nebo je. jeho rotor trvaje spojený s klikovou hříúejj á tím. do jisté, míry plní stejnou funkci jako setrvačník motoru. ¹ - ....

Řešení nové spouštěcí .soupravy využívající výhod. elektroniky neobyčejně zjednodušilo mechaniku spouštěče,. Zdánlivě komplikovaná elektronika elektronického, komutátoru je na nízkov,bitové úrovni a je kompletně. realizována v jediném integrovapiám obrodu zákaznického typu,, Bezkontaktní snímač. polohy rotoru pro řízení komptáce lže využít.i pro velmi přesné elektronické řízení okamžiku zážehu směsi ve, válej. Élektronika výkonové části je velmi jednoduchá, zvláště,, při použití výkpnových 'tranžitořu řízených polem..

Příklady zapojení spouštěqí soppravy se stejnosměrným bezkonjutátóřóvým motorem jsop na obrázcípŘ' í až 6.. Příklad , zapojení spouštěcí soupravy se stejnosměrným bezkomutátorovým motorem, jehož rotor jé pér¹ mapentní 'magnet,, je ,na pbr,·, 1·, NajoŘr. 2 .je.

blokové schéma napájecího zdroje 2, spouštěcí soupravy a na obr. 3 je schéma bloku elektroniky komutace 8,

Na obr? 1 je akumulátor 1 připojen na, první vstupní svorku 21 a druhou vstupní svorku 22 napájecího zdroje 2. Výstup 25, kladného napětí a, výstup 26 zápopného. napětí napájecího’ zdfojq 2. jsou připojeny na odpovídající vstupy, to znameiiá na vstupní, svorku, 41, kladného napětí a vstupní svopŘu 42 záporného napětí tranzistorového přqpp nače 4. Výstup 25 kladného .napětí napájecího zdroje 2. je zároveň spojen se zpětnovazebním vstupem 24. Výstupy jeďnotlivýQhfází. tranzistorového' přepínače 4 jsou připojeny na odpovídající vstupní svorky stejnosměrného. bezkomutátoroyého motoru 6, tak, žq výstup 49, první fáze je spojen s..e vstupní svorkovj 61 první fáze, výstup 58druhé fáze je,spojen se vstupní svorkou 62_: druhé fáze a výstup SjL. třetí fáze. je spojen se vštupni svorkou 63-třetí fáze.

Snímač polohy rotorq 7 má vstupní svorky stavových signálů spojeny s odpovídajícími vstupy bloku elektroniky komutace 8 tak, že výstppní svorka 71 prvního stay.qvée ho. signály,je spojena s prvním, vstupem 83í, výstupní svorka, 72 druhého stavového signálu je spojena s druhým vstepem 84 a. výstupní svorka. 73 třetího stavového signálu je. spojena, se třetím vstupem 85, Vstup 8?. regulační odchylky bloku elektroniky komutace, 8 je spojen s výstupní svorkou 27-regulační odchylky napájecího zdroje 2,

Blok. elektroniky komutace·, 8má, ještě vstup 8|-,signálu,spouštění a vstupní svodku, 93 .nulového'potenciálu. Výstupy bloku .ele.k-. trónlký, komujace, 8,-jsop připojeny na,.vstupy odpovídajících tranzistorů? tranzistorového. přepínané 4 tak, žé výstup 88 pro spíná; ní záporné polarity první fáze je připojen na. řídicí vstup, 43, záporné polarity prv-pi,, fáze, výstup 87 pro spínání kladné polarity první fáze, je. připojen na řídicí vstup 44, kladné polarity, první fáze, výstup 88 pro spínání záporné, polarity..drupé, fáze je, připojen na řídicí vstup 48 záporné polarity druhé fáze, výstup 89._spro spínání kladné polarity druhé fáze je připojen na řídicí vstup 46 kladné polarity druhé, fá^e, výstup 90,?pro spínání záporné polarity třetí,fáze, je připojen pa .řídicí vstup 47 záporné polarity třetí fáze a výstup 91 pro spínání kladné polarity, třetí fáze je připojen na řídicí vstup 48 kladný polarity třetí fáze,

Alternátor ipá samostatné vinutí statoru, alternátoru 9, jehož výstupy tvoří výstup lOj,,první fáze nízkého napětí, výstup. 102. druhé fáze nízkého napětí a výstup lp^_; třetí fáze nízkého napětí.

Na.obp 2 je blpkoyé schéma napájecího zdroje 2. Napájecí zdroj 2 se skládá, ,z napěťového komparátoru 32, z měniče napětí 34 a spouštěcího kóndepzátorp 35., Obr. 2 ,znázorňuje vzájemné propojení napěfo.yého_; kpqppahátorů, ,32,, měpiče,napětí 24₉a sppuš;

těcího kondenzátoru 35, včetně všech vstupů a výstupů napájecího zdroje 2. Nízkonapěťové vstupy napájecího zdroje 2 tvoří první vstupní svorka 21 a druhá vstupní svorka 22. Vstupy napěťového komparátoru 32 napájecího zdroje 2 tvoří vstup 23 referenčního napětí a zpětnovazební vstup 24. Výstupy napájecího' zdroje 2 jsou výstup 25 kladného napětí a výstup 26 záporného napětí, na které jsou připojeny vývody spouštěcího kondenzátoru 35. Výstup napěťového komparátoru 32 napájecího zdroje 2 je na výstupní svorce 27 regulační odchylky.

Na obr. 3 je blok elektroniky komutace 8. Blok elektroniky komutace 8 se skládá z elektronického přepínače 96, modulátoru šířky impulsů 95 a generátoru opakovači frekvence modulace 94. Obr. 3 znázorňuje vzájemné propojení těchto bloků včetně výstupů a vstupů bloku elektroniky komutace 8. Modulátor šířky impulsů 95 má výstup 97 prvního modulačního kanálu, výstup 98 druhého modulačního kanálu a výstup 99 třetího modulačního kanálu připojeny na odpovídající vstupy elektronického přepínače 96. Vstupy stavových signálů bloku elektroniky komutace 8 tvoří první vstup 83, druhý vstup 84 a itřetí vstup 85.

Dalšími vstupy jsou vstup 82 regulační odchylky, vstup 81 signálu spouštění a vstupní svorka 93 nulového potenciálu. Výstupní signály bloku elektroniky komutace 8 jsou výstup 86 pro spínání záporné polarity první fáze, výstup 87 pro spínání kladné polarity první fáze, výstup 88 pro spínání záporné polarity druhé fáze, výstup 89 pro spínání kladné polarity druhé fáze, výstup 90 pro spínání záporné polarity třetí fáze, výstup 91 pro spínání kladné polarity třetí fáze a výstup 92 signálu spouštění.

Na obr. 4 je alternativní zapojení spouštěcí soupravy s bezkomutátorovým motorem, jehož rotor má budicí vinutí napájené stejnosměrným proudem. Regulátor budicího proudu 10 má vstup 13 první fáze, vstup 14 druhé fáze a vstup 15 třetí fáze připojeny na odpovídající výstupy fází nízkého napětí vinutí statoru alternátoru 9. Na vstup 3.1 napětí akumulátoru je přes vypínač 100 připojena první svorka akumulátoru 1. Vstup 12 signálu buzení maximálním proudem je připojen na výstup 92 signálu spouštění bloku elektroniky komutace 8. Zapojení obsahuje ještě třífázový usměrňovač 5, jehož výstup je připojen na svorky akumulátoru 1, zatímco vstupy třífázového usměrňovače 5 jsou připojeny na odpovídající výstupy fází nízkého .napětí.

Na obr. 6 je modifikované zapojení podle obr. 1 a obr. 4. V tomto zapojení jsou odpovídající svorky akumulátoru 1 připojeny přímo na vstupní svorku 41 kladného napětí a vstupní svorku 42 záporného napětí tranzistorového přepínače 4.

Na obr. 5 je alternativní zapojení, kde první svorka akumulátoru 1 je připojena na vstupní svorku 41 kladného napětí tranzistorového přepínače 4 a zároveň na vstup referenčního napětí napájecího zdroje 2, zatímco druhá svorka akumulátoru 1 je připojena na vstupní svorku 42 záporného napětí tranzistorového přepínače 4 a zároveň na druhou vstupní svorku · 22 napájecího zdroje 2. Výstupní svorka 27 regulační odchylky napájecího· zdroje 2 je připojena na vstup 82 regulační odchylky bloku elektroniky komutace 8. Na zpětnovazební vstup napájecího zdroje 2 je připojen výstup usměrňovače srovnávacího napětí 30, jehož vstupy jsou připojeny na svorky jednotlivých fází stejnosměrného' bezkomutátorového motoru 6.

Funkce spouštěcí soupravy se stejnosměrným bezkomutátorovým motorem je následující. Zasunutím klíčku do spínací skříňky automobilu se uvede v činnost elektronika automatického vypínání a spouštění motoru a elektronika bezkomutátorového spouštěče. V režimu automatického ovládání i v režimu ručního ovládání se spouštění motoru řídí spouštěcím signálem na vstupu 81 signálu spouštění bloku elektroniky komutace 8. V režimu automatického ovládání vybavuje signál spouštění motoru elektronika automatického· spouštění a vypínání motoru. V režimu ručního ovládání se spouští motor obvyklým způsobem.

Zasunutím klíčku do spínací skříňky se zároveň připojí napětí na vstup 23 referenčního napětí napěťového komparátoru 32 napájecího zdroje 2. Rozdíl napětí na vstupu 23 referenčního napětí a napětí na zpětnovazebním vstupu 24 zruší signál na výstupu 33 signálu blokování měniče. Tím se měnič napětí 34 uvede v činnost a spouštěcí kondenzátor 35 se začne nabíjet. Během dvou až čtyřech sekund se nabíjení ukončí v okamžiku, kdy napětí na vstupu 23 referenčního napětí je shodné s napětím na zpětnovazebním vstupu 24. Napětí na spouštěcím kondenzátoru 35 udržuje napěťový komparátor 32 ,na předem nastavené úrovni. překročí-li napětí na spouštěcím kondenzátoru 35 předem nastavenou mez, uvede se v činnost tranzistor přepěťové ochrany měniče napětí 34.

Spouštění spalovacího motoru řídí signál na vstupu 81 signálu spouštění bloku elektroniky komutace 8. V okamžiku spouštění motoru se změní modulace na výstupech modulátoru šířky impulsů 95 a tím i na výstupech bloku elektroniky komutace 8 tak, aby stejnosměrný bezkomutátorový motor pracoval s maximálním spouštěcím momentem. Velký spouštěcí výkon při záběru spouštěče je hrazen z energie akumulované ve spouštěcím kondenzátoru 35. Při spouštění motoru velkým výkonem, který dosavadní spouštěcí souprava nemůže účelně vůbec dodat, dosahují spouštěcí otáčky spalovacího motoru ve velmi krátké době volnoběžných otáček a tím se výrazně sníží množství škodlivých exhalací při spouš261631 tění motoru. Velikost energie akumulované ve spouštěcím komdenzátoru 35 je prakticky určena spouštěcí schopností spalovacího motoru za nejnepříznivějších klimatických podmínek. Napěťový komparátor 32 udržuje napětí na spouštěcím kondenzátoru 35 na předem zvolené hodnotě, takže i během spouštění se náboj kondenzátoru doplňuje plným výkonem měniče napětí 34. Výkon měniče napětí 34 je volen tak, aby i po vyčerpání energie akumulované ve spouštěcím kondenzátoru při záběru spouštěče postačil výkon měniče napětí 34 k udržení otáček spalovacího motoru nad hodnotou minimálních spouštěcích otáček.

Po nastartování spalovacího motoru elektronika automaticky zruší signál spouštění na vstupu 81 signálu spouštění a spouštění se ukončí. Stejnosměrný bezkomutátorový motor potom pracuje jako třífázový alternátor, který přes diody zapojené paralelně ke spínacím tranzistorům nabíjí spouštěcí kondenzátor 35. Napětí na kondenzátoru přivedené na zpětnovazební vstup 24 srovnává napěťový komparátor 32 s referenčním napětím a na výstupní svorce regulační odchylky 27 je potom napětí úměrné odchylce, která se přivádí na vstup 82 regulační odchylky bloku elektroniky komutace 8. Na výstupu bloku elektroniky komutace 8 se v rytmu změn tohoto napětí řídí spojitě šířková modulace impulsů, přepínaná podle okamžité polohy rotoru tak, že magnetické pole statoru vyvolané proudy na výstupu tranzistorového přepínače 4 působí vždy proti magnetickému poli permanentního magnetu rotoru. Regulační smyčka udržuje napětí na spouštěcím kondenzátoru 35 stále na stejné požadované úrovnl.

Vzíhledem k tomu, že stator spouštěče ještě obsahuje další nízkonapěťové vinutí statoru alternátoru 9, je na tomto vinutí také konstantní napětí, které je po usměrnění třífázovým usměrňovačem 5 přímo využito pro nabíjení akumulátoru 1.

Elektronickou komutaci spouštěcí soupravy zajišťuje jediný integrovaný obvod na nízké napěťové úrovni, jehož výstupy ovládají buzení výkonového tranzistorového přepínače 4 prostřednictvím oddělovacích optoelektronických prvků.

Zapojení na obr. 1 představuje základní zapojení spouštěcí soupravy s bezkomutátorovým motorem, od kterého je možné vytvářet různé modifikace. Modifikace představují zjednodušené zapojení vzhledem k zapojení podle obr. 1, avšak zjednodušení přináší zhoršení některých parametrů spouštěcí soupravy.

Na obr. 4 je zapojení spouštěcí soupravy, kde pro vytvoření magnetického pole rotoru je použito stejnosměrného proudu řízeného regulátorem budicího proudu dosavadního provedení. Na obr. 4 je navíc regulátor budicího proudu 10, třífázový usměrňovač 5 pro nabíjení akumulátoru 1, vstupní svorka 64 budicího proudu a vypínač 100. Ostatní symboly jsou stejné jako na obr. 1. Řešením na obr. 4 se zjednodušila vnitřní stavba bloku elektroniky komutace 8, protože odpadá plynulé řízení proudů statorovým vinutím stejnosměrného bezkomutátorového motoru 6. Odpadá modulátor šířky impulsů 95 a zjednodušila se elektronika napájecího zdroje 2, kde odpadly obvody vytvářející regulační odchylky. Naopak navíc je vinutí rotoru a nezbytné kartáče, vyžadující údržbu v podstatě stejnou jako u dosavadního alternátoru. Řešení lze ještě modifikovat tak, že stejnosměrný bezkomutátorový motor 6 má pouze jedno statorové vinutí, na jehož svorky je připojen primár třífázového transformátoru, jehož nízkonapěťové sekundární vinutí slouží po usměrnění k dobíjení akumulátoru 1. Výhoda řešení s transformátorem spočívá v tom, že stejnosměrný bezkomulátorový motor 6 je jednodušší, neboť má pouze jediné statorové vinutí a transformátor pro nabíjení akumulátoru lze umístit kamkoli do volného prostoru automobilu v blízkosti akumulátoru 1.

Funkce zapojení na obr. 4 je v podstatě shodná se zapojením na obr. 1. Bezkomutátorový spouštěč se opět uvede v činnost spouštěcím signálem na vstupu 81 signálu spouštění a zároveň se ještě vybaví signál na výstupu signálu spouštění 92 bloku elektroniky komutace 8. Tento signál se přivádí na vstup 12 signálu buzení maximálním proudem regulátoru budicího proudu 10. Tím je zajištěno·, že při spouštění motoru je vždy nastaven maximální budicí proud. Regulátor budicího proudu pracuje obvyklým způsobem, to znamená srovnává napětí třífázového alternátoru na výstupech jednotlivých fází s napětím akumulátoru přivedeným na svorku 11 napětí akumulátoru. Rozdílu těchto hodnot je úměrný budicí proud na výstupu 16 budicího proudu, který je spojen se vstupní svorkou 84 budicího proudu stejnosměrného bezkomutátorového motoru 6.

Další modifikace, která výrazně zjednodušuje elektroniku napájecího zdroje je na obr. 5 a na obr. 6. V obou případech odpadá měnič napětí 34, protože tranzistorový přepínač 4 pro řízení stejnosměrného bezkomutátorového spouštěče je napájen přímo z akumulátoru 1. Dále odpadá druhé vinutí statoru alternátoru 9, případně transformátor a další usměrňovač nízkého napětí atd.

Nevýhodou tohoto řešení je nízké spouštěcí napětí, velké záběrové proudy a tím i velké ztráty výkonu při spouštění, které zůstaly v podstatě shodné jako u dosavadních spouštěcích souprav. Tato alternativa je výhodná při použití výrazně vyššího napětí palubní sítě v automobilu. Vyšší napětí akumulátoru vynucuje nejen potřeba vyšších spouštěcích výkonů, ale i neustále se zvyšu261631 ¹³ jící odběr proudu elektrických spotřebičů automobilu.

Obě řešení na obr. 5 a obr. 6 se liší způsobem ovládání nabíjecího proudu. Řešení na obr. 5 používá stejného způsobu jako zá14 kladní zapojení na obr. 1, zatímco řešení na obr. 6 používá pro řízení nabíjecího proudu akumulátoru 1 regulátoru budicího proudu 10 běžně užívaného typu.

Claims (8)

1. Zapojení spouštěcí soupravy spalovacího motoru se stejnosměrným bezkomutátorovým motorem vyznačené tím, že akumulátor (1) je připojen na vstup nízkého napětí napájecího zdroje (2) tak, že jedna jeho svorka je připojena na první vstupní svorku (21) napájecího zdroje (2), kdežto druhá svorka akumulátoru (1) je připojena na druhou vstupní svorku (22) napájecího zdroje (2) a zároveň na kostru (3), zatímco výstup napájecího zdroje (2) je spojen s tranzistorovým přepínačem (4) tak, že výstup (25) kladného napětí je spojen se vstupní svorkou (41) kladného napětí a výstup (26) záporného napětí je spojen se vstupní svorkou (42) záporného napětí, přičemž tranzistorový přepínač (4) je připojen na vstupní svorky stejnosměrného bezkomutátorového motoru (6) tak, že výstup (49) první fáze je spojen se vstupní svorkou (61) první fáze, výstup (50) druhé fáze je spojen se vstupní svorkou (62) druhé fáze a výstup (51) třetí fúze je spojen se vstupní svorkou (63) třetí fáze, zatímco blok elektroniky komutace (8) má vstup (81) signálu spouštění, vstup (82) regulační odchylky, jenž je spojen s výstupní svorkou (27) regulační odchylky napájecího zdroje (2) a vstupy stavových signálů, které jsou spojeny s výstupy snímače polohy rotoru (7) tak, že první vstup (83) je spojen s výstupní svorkou (71) prvého stavo·vého signálu, druhý vstup (84) je spojen s výstupní svorkou (72) druhého stavového signálu a třetí vstup (85) je spojen s výstupní svorkou (73) třetí stavového signálu, přičemž blok elektroniky komutace (8) a tranzistorový přepínač (4) jsou propojeny tak, že výstup (86) pro spínání záporné polarity první fáze je připojen na řídicí vstup (43) záporné polartiy první fáze, výstup (87) pro spínání kladné polarity první fáze je připojen na řídicí vstup (44) kladné polarity první fáze, výstup (88) pro spínání záporné polarity druhé fáze je připojen na řídicí vstup (45) záporné polarity druhé fáze, výstup (89) pro spínání kladné polarity druhé fáze je připojen na řídicí vstup (46) kladné polarity druhé fáze, výstup (90) pro spínání záporné polarity třetí fáze je připojen na řídicí vstup (47) záporné polarity třetí fáze a výstup (91) pro spínání kladné polarity třetí fáze je připojen na řídicí vstup (48) kladné polarity třetí fáze.

2. Zapojení spouštěcí soupravy spalovacího motoru se stejnosměrným bezkomutátorovým motorem podle bodu 1 vyznačené tím, že napájecí zdroj (2) obsahuje měnič

VYNALEZU napětí (34), napěťový komparátor (32) a spouštěcí kondenzátor (35), přičemž měnič napětí (34) má vstup nízkého napětí na první vstupní svorce (21) a na druhé vstupní svorce (2i2), zatímco výstup měniče napětí (34) je připojen na výstup (35) kladného napětí a výstup (26) záporného napětí a zároveň na svorky spouštěcího kondenzátoru (35), kdežto napěťový komparátor (32) má vstup (23) referenčního .napětí a zpětnovazební vstup (24), přičemž jeho jeden výstup je připojen na výstupní svorku (27) regulační odchylky a druhý výstup (33) signálu blokování měniče je připojen na blokovací vstup měniče napětí (34).

3. Zapojení spouštěcí soupravy spalovacího motoru se stejnosměrným bezkomutátorovým motorem podle bodu 1 vyznačené tím, že blok elektroniky komutace (8) obsahuje modulátor šířky impulsů (95), generátor opakovači frekvence modulace (94) a elektronický přepínač (96), které jsou vzájemně propojeny tak, že výstup generátoru opakovači frekvence modulace (94) je spojen se vstupem modulátoru šířky impulsů (95), jehož vstup modulační veličiny je připojen na vstup (82) regulační odchylky, zaťmeo výstupy modulátoru šířky impulsů (95) jsou výstup (97) prvního modulačního kanálu, výstup (98) druhého modulačního kanálu a výstup (99) třetího modulačního kanálu, které jsou připojeny na vstupy elektronického· přepínače (96), jehož první vstup (83), druhý svtup (84) a třetí vstup (85) jsou vstupy tří stavových signálů a dalším vstupem je vstup (81) signálu spouštění, zatímco výstupy elektronického přepínače jsou výstup (86) pro spínání záporné polarity první fáze, výstup (87) pro spínání kladné polarity první fáze, výstup (88) pro spínání záporné polarity druhé fáze, výstup (89) pro spínání kladné polarity druhé fáze, výstup (90) pro spínání záporné polarity třetí fáze a výstup (91) pro spínání kladné polarity třetí fáze, přičemž svorka (93) je svorkou nulového potenciálu bloku elektroniky komutace (8), která je spojena s generátorem opakovači frekvence modulace (94), s modulátorem šířky impulsů (95) a s elektronickým přepínačem (96).

4. Zapojení spouštěcí soupravy spalovacího motoru se stejnosměrným bezkomutátorovým motorem podle bodu 1 vyznačené tím, že stejnosměrný bezkomutátorový motor (6) obsahuje ještě samostatné vinutí statoru alternátoru (9) s výstupem (101)

281631 první fáze nízkého napětí, výstupem (102) druhé fáze nízkého napětí a s výstupem (103) třetí fáze nízkého napětí.

5. Zapojení spouštěcí soupravy spalovacího motoru se stejnosměrným bezkomutátorovým motorem podle bodu 1 vyznačené tím, že zdroj proudu pro nabíjení akumulátoru (1) tvoří třífázový transformátor zapojený primární stranou na vstupní svorky stejnosměrného bezkomutátorového motoru (6) tak, že primární první fáze je připojena na vstupní svorku (61J první fáze, primární druhá fáze je připojena na vstupní svorku (62) druhé fáze a primární třetí fáze je připojena na vstupní svorku (63) třetí fáze, přičemž sekundární stranu transformátoru tvoří výstup (101) první fáze nízkého napětí, výstup (102) druhé fáze nízkého napětí a výstup (103) třetí fáze nízkého napětí.

6. Zapojení spouštěcí soupravy spalovacího motoru se stejnosměrným bezkcmutátorovým motorem podle bodu 1 vyznačené tím, že stejnosměrný bezkomutátorový motor (6) má regulátor budicího proudu (10) a rotor buzený stejnosměrným proudem, přičemž regulátor budicího proudu (10) je zapojen tak, že vstupy tvoří vstup (11) napětí akumulátoru, jenž je spojen přes vypínač (100) s kladnou svorkou akumulátoru (1), vstup (12) signálu buzení maximálním proudem, jenž je spojen s výstupem [92) signálu spouštění a dále má regulátor budicího proudu vstup (13) první fáze, vstup (14) druhé fáze a vstup (15) třetí fáze, zatímco výstup (16) budicího prouidu je připojen na vstupní svorku (64) budicího proudu stejnosměrného bezkomutátorového motoru (6), přičemž vinutí statoru alternátoru (9) má výstup (101) první fáze nízkého napětí, výstup (102) druhé fáze nízkého napětí a výstup (103) třetí fáze nízkého napětí připojen na třífázový usměrňovač (5), jehož výstup je připojen na svorku akumulátoru (1).

7. Zapojení spouštěcí soupravy spalovacího motoru se stejnosměrným bezkomutátorovým motorem podle bodu 1 vyznačené tím, že akumulátor (lj je svorkou kladného napětí připojen přímo na vstupní svorku (41) kladného napětí tranzistorového přepínače (4) a svorku záporného .napětí, spojenou s kostrou (3j, má připojenu přímo na vstupní svorku (42) záporného napětí tranzistorového přepínače (4), přičemž napájecí zdroj (.2) obsahuje pouze napěťový komparátor (32), jehož vstup (23) referenčního napětí je spojen přímo na kladnou svorku akumulátoru (lj a druhý zpětnovazební vstup (24) napěťového komparátoru (32) je spojen s usměrňovačem srovnávacího napětí (30) připojeným na vstupní svorky stejnosměrného bezkomutátorového motoru (6), zatímco výstup napěťového komparátoru (32) tvoří výstupní svorka (27) regulační odchylky, která je spojena se vstupem (812) regulační odchylky bloku elektroniky komutace (8).

8. Zapojení spouštěcí soupravy spalovacího motoru se stejnosměrným bezkomutátorovým motorem podle bodu 1 vyznačené tím, že akumulátor (1) je svorkou kladného napětí připojen přímo na vstupní svorku (41) kladného napětí tranzistorového přepínače (4) a svorku záporného napětí, spojenou s kostrou (3), má připojenu přímo na vstupní svorku (42) záporného napětí tranzistorového přepínače (4), přičemž kladná svorka akumulátoru (1) je přes vypínač (100) připojena na vstup (11) napětí akumulátoru regulátoru budicího proudu (10), jehož vstup (12) signálu buzení maximálním proudem je spojen s výstupem (92) signálu spouštění bloku elektroniky komutace (8) a vstup (13) prvé fáze je spojen se vstupní svorkou (61) první fáze, vstup (14) druhé fáze je spojen se vstupní svorkou (62) druhé fáze a vstup (15) třetí fáze je spojen se vstupní svorkou (63) třetí fáze stejnosměrného bezkomutátorového motoru (6) k jehož vstupní svorce (64) budicího proudu je připojen výstup (16) budicího proudu regulátoru budicího proudu (10).