PL70696B1 - - Google Patents

Description

Urzadzenie elektronowe do sterowania krzemowego prostownika sterowanego w elektronowym obwodzie zaplonu dla silników spalinowych Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie elektronowe do sterowania krzemowego prostownika sterowanego w elektronowym obwodzie zaplonu dla silników spalinowych, przeznaczone zwlaszcza dla pojazdów silniko¬ wych.Powszechnie wiadomo, ze jesli kluczuje sie krzemowy prostownik sterowany, jego dzialanie powoduje rozladowanie kondensatora poprzez uzwojenie pierwotne cewki zaplonowej, której uzwojenie wtórne dostarcza wysokiego napiecia doprowadzanego do swiec zaplonowych za posrednictwem rozdzielacza. Przy wystepowaniu duzej mocy, pobieranej przez elektronowe obwody zaplonu, podczas pracy silnika, napiecie baterii nie jest utrzymywane na w pelni stalym poziomie, lecz waha sie na skutek odplywu duzych pradów i fluktuacji napiecia wywolanych przez cewki obwodu przetwornicy, dostarczajacych energie ladujaca kondensator.W znanych urzadzeniach do sterowania krzemowego prostownika sterowanego, powyzsze zmiany napiecia, jak równiez impulsy wywolane drganiem styków przerywacza, wystepujace zwlaszcza przy duzych predkosciach silnika, powoduja, pobudzanie urzadzen sterujacych i wywoluja niepozadane kluczowanie krzemowego prostow¬ nika sterowanego. Zatem rozladowanie kondensatora i nastepnie powstanie iskry na swiecy moze wystapic równiez w róznych przypadkach, zwiazanych z prawidlowym rozwarciem styków przerywacza, co oczywiscie wplywa na wydajnosc silnika.Celem niniejszego wynalazku jest opracowanie takiego urzadzenia elektronowego do sterowania krzemo¬ wym prostownikiem sterowanym, które nie jest pobudzane zadnymi niepozadanymi sygnalami w celu zapewnie¬ nia najwyzszej niezawodnosci zaplonu.Powyzszy cel zostal osiagniety przez zastosowanie elektronowego urzadzenia sterujacego wedlug wyna¬ lazku, które zawiera monostabilny multiwibrator, którego wyjscie jest bezposrednio lub posrednio polaczone z elektroda sterujaca prostownika, ajego wejscie polaczone jest do sprzegajacego obwodu pojemnosciowego, odbierajacego sygnal sterujacy z obwodu obcinajacego, który jest zasilany z baterii i pobudzany przerywaczem.Obwód sprzegajacy zapewnia na wejsciu multiwibratora bariere napiecia, która zabezpiecza sterowanie multiwib- ratora przed niepozadanymi sygnalami.Zgodnie z wynalazkiem nastepna bariere napiecia przed szkodliwymi sygnalami zapewnia obwód pamieci, przylaczony do emitera tranzystora wejsciowego multiwibratora. Po stronie zasilajacej multiwibratora znajduje2 70696 sie trzecie zabezpieczenie w postaci obwodu calkujacego, który moze zasilac multiwibrator napieciem wystar¬ czajacym dla wlasciwego zaplonu, a zapewniajacy napiecie nizsze w innych przypadkach.Przedmiot wynalazku zostal przedstawiony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przed¬ stawia schemat elektryczny glównego obwodu zaplonu elektronowego o rozladowaniu pojemnosciowym, który posiada krzemowy prostownik sterowany, przez który wystepuje rozladowanie kondensatora, fig. 2 - schemat elektryczny urzadzenia elektronowego dla sterowania krzemowym prostownikiem sterowanym, wedlug wyna¬ lazku i fig. 3 przedstawia ksztalt napiecia w czasie cyklu pracy wraz z niektórymi oznaczeniami z fig. 2.Znany obwód z fig. 1 przedstawia przetwornice 1, zasilana z baterii (nie pokazanej), polaczona poprzez transformator sprzegajacy 2, przeznaczony do ladowania kondensatora 3 poprzez diode prostownikowa 4, który jest polaczony z cewka zaplonowa 5, której zacisk 6 uzwojenia wtórnego cewki jest wyprowadzony do rozdzie¬ lacza zaplonu (nie pokazanego na rysunku). Uklad ten zawiera równiez diode 7 i opornik 8, jak równiez krzemowy prostownik sterowany SCR z elektronowym urzadzeniem 9, które jest przedmiotem niniejszego wyna¬ lazku. Takwiec kondensator 3 jest rozladowany przez uzwojenie pierwotne cewki, a zatem zaplon ma miejsce wówczas, gdy urzadzenie sterujace 9 dostarczy sygnal kluczujacy do prostownika SCR.Urzadzenie sterujace wedlug wynalazku zapewnia sygnal kluczujacy jedynie przy normalnie rozwartych stykach przerywacza. Ponadto urzadzenie zawiera monostabilny multiwibrator MVM, którego zacisk wyjsciowy G jest polaczony odpowiednio z sterowana dioda prostownikowa SCR, a nastepnie zaciski — wejsciowy C i zasila¬ nia E sa odpowiednio dolaczone do obwodów zabezpieczajacych przed niepozadanym kluczowaniem, opisanym ponizej. Multiwibrator MVM w ukladzie konwencjonalnym sklada sie z tranzystorów TS1 iTS2, z oporni¬ kami kolektora Ri i R2, które sa sprzezone szeregowym opornikiem R3 oraz z obwodu zawierajacego konden¬ sator Q i opornik R4.Obwód zabezpieczajacy, umieszczony na wejsciu urzadzenia oraz zacisk sterujacy C multiwibratora MVM ma obwód obcinajacy SQ, poprzedzajacy obwód sprzezenia pojemnosciowego DA!, który doprowadza napiecie bariera lacznie z napieciem galezi Ct, R4 multiwibratora.Obwód obcinajacy zawiera diode Zenera Z przylaczona do baterii poprzez opornik R7, ustalajacy poziom napiecia i diode Di, przeznaczona do uziemiania katody diody Z w punkcie A poprzez przerywacz R, wlaczony w obwód baterii przez opornik R8. W tym wykonaniu, obwód DA! stanowi asymetryczny obwód rózniczkujacy typu T, zawierajacy kondensator C2, diode D2, której katoda jest przylaczona do zacisku C, a opornik R9 uziemia wspólny punkt B znajdujacy sie miedzy kondensatorem C2 a dioda D2.Obwód zabezpieczajacy, przylaczony jest do zacisku D i sklada sie z równolegle polaczonego kondensa¬ tora C3 i opornika R5, oraz z obwodu zawierajacego oporniki R8 i Ri 1, laczace baterie ze wspólnym punktem D, który jest równiez punktem wspólnym dla kondensatora C3 i opornika R5, polaczonych z emiterem tranzy¬ stora TS1.Obwód zabezpieczajacy, przylaczony do zacisku E zasilacza zawiera prosty uklad calkujacy typu RC, skladajacy sie z kondensatora C4 i opornika Rt 2.Zacisk wyjsciowy G multiwibratora, odpowiadajacy kolektorowi TS2 jest przylaczony do krzemowego prostownika sterowanego SCR poprzez pojemnosciowy obwód sprzegajacy, utworzony przez asymetryczny uklad rózniczkujacy DA2, zawierajacy diode D3, kondensator C5 i oporniki Rt 3, Rt4 i Ri s i Wspólny punkt F znajdujacy sie miedzy Ri 4 i Ri 5, jest przylaczony do elektrody sterujacej prostownika SCR.Dzialanie urzadzenia wedlug fig. 2 ilustruja wykresy przedstawione na fig. 3, odpowiadajace przebiegom napiec mierzonych w punktach A, B, C, D, E i F uwidocznionych na fig. 2 w czasie cyklu pracy. Przebiegi te odpowiadaja stanowi zwarcia i rozwarcia przerywacza R przy danych obrotach silnika.Na wymienionydi wykresach ti oznacza moment rozdarcia styków R, t2 moment zwarcia, a t3 moment nastepnego normalnego rozwarcia czyli rozpoczecie nastepnego cyklu.Gdy styki przerywacza R zostaja rozwarte w momencie t{, wartosc napiecia w punkcie H zmienia sie od O do napiecia baterii. W tym samym czasie napiecie w punkcie A, to znaczy na wyjsciu obwodu obcinajacego SQ zmienia sie (patrz fig. 3a) od wartosci VDt odpowiadajacej spadkowi napiecia na diodzie Di przy zwartych stykach przerywacza, do wartosci Vz odpowiadajacej napieciu na diodzie Zenera Z. Równiez w punkcie B asymetrycznego obwodu rózniczkujacego DAj i z uwagi na udzial kondensatora C^ pojawi sie (fig. 3b) zbocze dodatniego napiecia o tej samej amplitudzie. To dodatnie zbocze zmniejszone o spadek napiecia na diodzie D2 istnieje stale w punkcie C (fig. 3c), który jest baza wyjscia tranzystora TS1 multiwibratora MVM, tak ze w mo¬ mencie ti tranzystor przechodzi ze stanu odciecia, który wystepowal przed rozwarciem styków R do stanu odetkania (przewodzenia), równiez na skutek pelnego napiecia baterii na zacisku zasilajacym E (fig. 3e). Na skutek dodatniego sprzezenia opornikiem R3, równiez TS2 tranzystor zaczyna przewodzic, takze na wyjsciu G multiwibratora pojawia sie dodatni impuls, którego amplituda zalezy od napiecia baterii. W wyniku podzialu3 70 696 tego impulsu na zacisk F (fig. 30 poprzez diode D3 zostaje podany na elektrode sterujaca prostownika sterowa¬ nego, impuls, który wlacza prostownik sterowany SCR a w wyniku tego nastepuje rozladowanie kondensatora 3 (fig. 1), co powoduje zaplon sifnika.Metastabilny stan multiwibratora MVM utrzymuje sie przez krótki okres czasu, to jest do momentu, gdy sygnal sprzezenia zwrotnego galezi Ci R4 jest wystarczajacy by utrzymac multiwibrator w stanie przewodzenia.W tym okresie czasu, oznaczonym na wykresach przez ti do t\ , rozladowuje sie kondensator C3 i kondensator Cl (fig. 3d) a w punkcie E napiecie zostaje obnizone wskutek spadku napiecia na kondensatorze C4 (fig. 3e).W momencie t\, gdy stan przewodzenia multiwibratora MVM ustaje i gdy tranzystory TS1 i TS2 zostaja odciete, nie dajac zadnego napiecia w punkcie G, wówczas na bazie tranzystora TS1 pojawi sie skok ujemnego napiecia, którego amplitudajest proporcjonalna do napiecia, do którego kondensator C byl naladowany (fig. 3c). Równiez w punkcie B wystapi ujemny skok napiecia, gdyz punkt ten jest polaczony poprzez diode D2 z kondensatorem C, a zatem napiecie maleje wykladniczo w okresie czasu t\ do t2 (fig. 3b).Od momentu t\ napiecie w D zaczyna malec wykladniczo od wartosci ladowania kondensatora C3, jaka osiagnelo w czasie przewodzenia multiwibratora MVM, do napiecia pracy zgodnie z podzialem zachodzacym na opornikach R8, Rll i R5, podczas gdy napiecie w punkcie E podczas ladowania kondensatora C4 rosnie w okre¬ sie czasu t\ do t3 (fig. 3e) wykladniczo az osiagnie wartosc napiecia baterii.Przy zwarciu styków przerywacza R w momencie t2, napiecie w punkcie H gwaltownie maleje do O i na¬ piecie w punkcie A ma wartosc Dl (fig. 3a). Ten gwaltowny skok zostaje przeniesiony do punktu B, gdzie napiecie od wartosci O, jaka osiagnelo w momencie t2 zmienia sie do wartosci ujemnej iw okresie czasu t2 do t3 dazy wykladniczo do O (fig. 3b), na skutek rozladowania kondensatora C2. Ten ujemny skok napiecia w pun¬ kcie B powoduje równiez odciecie diody D2, zwiekszajac tym stala czasu rozladowania kondensatora Cl (fig.3c).Przy zwarciu styków przerywacza R, napiecie w punkcie H osiaga wartosc zero i kondensator C3 rozlado¬ wuje sie przez oporniki R5 i Rll w okresie czasu t2 do t3 (fig. 3d). W momencie t3 styki przerywacza R sa znowu rozwarte i zaczyna sie nowy cykl pracy, w którym dzialanie, jak opisano dla cyklu ti do t3, identycznie powtarza sie.Nastepnie zostanie opisane dzialanie zabezpieczajace obwodów przylaczonych do zacisków C, D i E multi¬ wibratora monostabilnego MVM. Obwody zabezpieczajace wspomagaja wyzwalanie multiwibratora za pomoca uzytecznego impulsu sterujacego, wytworzonego przez rozwarcie styków przerywacza R w momencie t^. W mo¬ mencie t] w punkcie G, a takze w punkcie F, wystepuje kluczujacy sygnal sterujacy prostownika sterowanego SCR.Wyzwolenie multiwibratora moze nastapic przez niepozadane impulsy napieciowe, które moga spowodo¬ wac falszywe wlaczenie prostownika sterowanego SCR w okresie czasu od momentu tx, w którym zaplon jest zakonczony do nastepnego normalnego rozwarcia styków przerywacza w momencie t3, jest zabezpieczenie barie¬ ra napiecia, lub zmniejszonym napieciem zasilania.Aby multiwibrator MVM zostal wyzwolony przez sygnal niepozadany, który powstal na skutek drgania styków przerywacza po czasie t2, sygnal ten powinien wywolac dodatni skok napiecia o amplitudzie wyzszej od kombinowanego napiecia barier.Nalezy miec na uwadze, ze takie zabezpieczenie wystepuje przy wystarczajaco wysokim poziomie napiecia w okresie czasu po momencie t2, to jest wówczas, kiedy takie drgania moga zasadniczo wystepowac.Obwód calkujacy C4 R12 w punkcie E zapewnia przy rozwarciu styków przerywacza R wystarczajace napiecie do kluczowania prostownika sterowanego SCR, niezaleznie od wahan napiecia baterii wokól wartosci nominalnej. ' ' . .W momencie zakonczenia stanu przewodzenia multiwibratora monostabilnego MVM obwód sprzezenia pojemnosciowego laczacy punkt G z punktem F zapewnia polaryzacje przelaczenia bramki sterujacej prostow^ nika SCR, pomagajac w jego wlasciwym wylaczeniu.Od momentu t*i do napiecia polaryzacji narasta w rezultacie rozladowania kondensatora C5, który byl uprzednio ladowany w okresie czasu tx do t\ poprzez oporniki R13, R15, R14. Jesli, jak przyjeto, obwód sprzegajacy jest rózniczkujacy i niesymetryczny, (z powodu D3), prad rozladowania kondensatora CS, przeply¬ wajac przez opornik R13, równiez zwieksza napiecie dodatnie, tworzace przy odcieciu diody D3 bariere napiecia zabezpieczajaca zasilanie przed sygnalami kluczujacymi, pochodzacymi z wyjscia G multiwibratora monostabil¬ nego. Takwiec umieszczono zabezpieczenie takze po stronie wyjsciowej multiwibratora.Przedstawiony na fig. 2 obwód wyposazony jest w zabezpieczenie ze wszystkich czterech stron C, D, E, G multiwibratora, jednakze w szczególnych zastosowaniach mozna zrezygnowac z jednego lub wiecej takich zabez¬ pieczen. Równiez mozna nie umieszczac diody Dl opornika R8 jak równiez diody Zenera Z. Dlatego ksztalty4 70696 przebiegów przedstawione na fig. 3, a zwlaszcza w punktach B, C i D, moga miec rózne ksztalty, jednakze zabezpieczenie, zwlaszcza od momentu t2, nie moze byc dowolnie zmienione. PL PL

Claims (7)

1. Zastrzezenia patentowe 1.Elektronowe urzadzenie do sterowania krzemowego prostownika sterowanego w elektronowym obwodzie zaplonu dla silników spalinowych, zwlaszcza dla pojazdów silnikowych, znamienne tym, ze posiada multiwibra- tor monostabilny, którego wyjscie jest polaczone z elektroda sterujaca (bramka) krzemowego prostownika stero¬ wanego, a jego wejscie przylaczone do sprzegajacego obwodu pojemnosciowego dostarczajacego sygnal sterujacy z obwodu obcinajacego, zasilanego napieciem z baterii i pobudzanego przerywaczem, przy czym przy rozwarciu stykówsprzerywacza sprzegajacy obwód pojemnosciowy zapewnia uzyteczny sygnal sterujacy dla multiwibratora, zwlaszcza dla kluczowania prostownika sterowanego (SCR), a nastepnie na wejsciu multiwibratora zapewnia bariere napiecia utrzymywana az do kolejnego wlasciwego rozwarcia styków przerywacza, przy czym ta bariera zabezpiecza multiwibrator oraz prostownik sterowany (SCR) przed dzialaniem niepozadanych sygnalów steruja¬ cych.

2. Urzadzenie elektronowe wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze sprzegajacy obwód pojemnosciowy za¬ wiera asymetryczny uklad rózniczkujacy, w którym element pojemnosciowy i asymetryczny maja wspólny punkt uziemiony poprzez opornik, przy czym pozostale dwa zaciski tych elementów sa odpowiednio przylaczone do obwodu obcinajacego i wejscia multiwibratora monostabilnego, do którego jest równiez dolaczona siec sprzeze¬ nia zwrotnego tego multiwibratora.

3. Urzadzenie elektronowe wedlug zastrz. 2, znamienne tym, ze obwód obcinajacy zawiera diode Zenera zasilana napieciem baterii gdy styki przerywacza sa rozwarte, przy czym przy zwarciu styków jej prad jest zbocznikowany do masy poprzez diode i styki przerywacza, dzieki czemu obwód obcinajacy dostarcza na wejscie sprzegajacego obwodu pojemnosciowego sygnal prostokatny, którego zbocza sa zsynchronizowane z rozwarciami i zwarciami styków przerywacza.

4. Urzadzenie elektronowe wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze obwód emitera tranzystora wejsciowego multiwibratora monostabilnego jest polaczony do obwodu pamieci, który natychmiast po rozwarciu styków przerywacza a przed kolejnym wlasciwym rozwarciem tych styków zapewnia bariere napiecia o polaryzacji przeciwnej zlacza baza - emiter tego tranzystora, zabezpieczajac stan przewodzenia multiwibratora przed mozli¬ wymi niepozadanymi sygnalami sterujacymi.

5. Urzadzenie elektronowe wedlug zastrz. 4, znamienne tym, ze obwód pamieci zawiera kondensator polaczony równolegle z opornikiem a wspólny zacisk tego kondensatora i opornika z emiterem, jest polaczony z bateria poprzez uklad oporników.

6. Urzadzenie elektronowe wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze strona zasilania multiwibratora monostabil¬ nego jest polaczona z obwodem calkujacym, który jest zasilany z baterii, przy czym przy rozwarciu styków przerywacza obwód calkujacy dostarcza napiecie zasilania do multiwibratora wystarczajace aby wytworzyc na jego wyjsciu sygnal, który moze kluczowac krzemowy prostownik sterowany i nastepnie gdy ustaje stan przewo¬ dzenia multiwibratora az do momentu kolejnego wlasciwego rozwarcia styków przerywacza, zapewnia takie zmniejszone napiecie zasilania, ze sygnal wyjsciowy multiwibratora ma albo wartosc O albo nie moze kluczowac krzemowego prostownika sterujacego.

7. Urzadzenie elektronowe wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze wyjscie multiwibratora monostabilnego jest polaczone poprzez sprzegajacy obwód pojemnosciowy do elektrody sterujacej (bramki) krzemowego pros¬ townika sterowanego. 8.Uizadzenie elektronowe wedlug zastrz. 7, znamienne tym, ze sprzegajacy obwód pojemnosciowy jest asymetrycznym ukladem rózniczkujacym.70696 2 4 i ni r-W-r—li—r .*? i* 3 5 o( Lii FlS.l + Batt ** f- pW ? -Di f-tt-f r2 /* u f-VW—OC*" v^l^H|-rHHn/W^4 tHIC7*' Ma/h Z *J CS <#* < JfiJ *ff Jsq JL 'M« /tf^M /jA! r/tf- z70696 , tf l *) ') <0 /) 1* 1 1 ! h i/r' ! 1 \ w i /**/£. 3 Prac. Poligraf. UP PRL Naklad 120 + 18 egz. Cena 10 zl PL PL