PL8051B1 - Sposób wywolywania zaplonu w silnikach wybuchowych. - Google Patents

Description

Powodem niezapalania sie mieszanki w silnikach wybuchowych jest, jak wiadomo, tworzenie sie ma izolatorze swiecowym, lub pomiedzy biegunami, miedzy któreimi prze¬ skakuje iskra osadów 12 sadzy, sma¬ ru lub wilgoci, które tworza pola¬ czenie bocznikowe w stosunku do dro¬ gi iskrowej. Jezeli qpór omowy ta¬ kich polaczen bocznikowych jesit duzy w porównaniu idb oporni drogi iskrowej swiecy zaplonowej, wówczas przez to polaczenie bocznikowe przeplywa maly prad. Jezeli jednak opór tego polaczenia bedzie stop¬ niowo stawal sie coraz mniejszy to czesc pradu, która bedzie przez to polaczenie przeplywala, bedzie w stosunku do calego rozporzadzalnego pradu, procentowo coraz wieksza. Przy pewnym oporze omowym polaczenia bocznikowego bedzie przez nie przeplywac taka procentowa ilosc pradu bedacego do rozporzadzenia, ze nie po¬ wstanie róznica potencjalów, przy której moglaby pojawic sie iskra.Ustalono, wiec najpierw, ze prad, któ¬ ry ptfzeplywa przez polaczenie bocznfkowe, zmniejsza opór omowy tego polaczenia.Dzialanie to mozna objasnic duzem nagrze¬ waniem sie od pradu cienkiej warstwy, two¬ rzacej polaczenie bocznikowe. Wskutek dzialania pradu zaplonowego, opór omowy cienkiej, przeprowadzajacej prad warstwy, stanowiacej polaczenie bocznikowe wzgle¬ dem drogi iskrowej, z biegiem czasu znacz- nie sie zmniejsza dzieki czemu prad, prze-plywajacy piwa? to bocznikowe polaczenie stopniowo sie zwieksza. .._ iPodstajwa niniejszego wynalazku bylo jksUd^aie ftWtuiize czais trwania kazdego Impulsu pradu fcaplonowfcgo w dotychoza- low^j^ tjgz|jdaBndach Baploniowych jest W^mt^kmmmdm^* Przyczyna tego zjawiska je^no^e^^zwyklych urzadzeniach zaplo¬ nowych wysokiego napiecia, które moga byc wykonane w postaci cewek zaplono¬ wych, bateryj zaplonowych lub tez iskrow- nic, prad wytwarza sie zapomoea elektro- magnetyazinego pola, Uzyskiwanego przy pomocy zelaznego rdzenia. Wtórne uzw jeniiie tego rdzenia posiada zbyt duza sa- inoiiiidukfcje, by moglo .wytworizyc wysokie napiecie, które jest niezbedne do przezwy¬ ciezenia pocziajtkowego oporu drogi iskro¬ wej swiecy. Jednak gdy tylko iskra po¬ wstanie, to duzy opór poczaitkiowy drogi iskrowej inatychimiiaJsit spada do stosunkowo malej wartosci. Powstaje wiec wskutek te¬ go luk swietlny, który jest poniekad zwar¬ ciem wtórnego uzwojenia cewki. Wskutek tej zwartej icewki wtórnej magnetyczne po¬ le w zelazie utrzymuje sie bardzo dlugo, tak, iz mioze ono oddawac swa enefgje bar¬ dzo powoli w postad dlugotrwalego slabe¬ go pradu. Dlatego tez czas, podczas którego plynie prad zaplonowy jest dluzszy, ani¬ zeli to jeist pozadanem przy zapalaniu; Fig. 1 przedstawia przebieg krzywej napiecia 1 swiecy, bedacej w dobrym sta¬ nie i znajdujacej sie w (warunkach normal¬ nych podczas impulsu zaplonowego. Napie¬ cie podnosi sie w pierwszej chwili z pewna szybkosciijaj do wartosci, która jest potrzeb¬ na do przebicia sie iskry, poniewaz jednak mala pojemnosc wlaisina ukladu zaplono¬ wego dziala wtedy jako kondensator i jest naladowywana, to na poczatku iskry po¬ wstaje krótkie lecz silne wyladowanie oscylacyjne w przerwie iskrowej, a przeto krzywa napiecia opada ponizej odcietej ze¬ rowej. Wyladowanie to jest tlumione i w zaleznosci od stopnia tego tlumienia waha¬ nia napiecia przechodza jeden lub kilka razy przez zero. Wskutek przyplywu pradu ^ powstaje bardzo silna jonizacja, która zmniejsza bardzo opór drogi jaka przeby¬ wa gaz, wskutek czego przy stosunkowo ni¬ skiem napieciu tworzy sie miedzy bieguna¬ mi swiecy luk swietlny. Krzywa napiecia 1 Wegnie przeto na wykresie dluzszy czas równolegle do oisi odcietych. Czesc pradu plynie wówczas przez polaczenie boczmi- kowe, jezeli sie takie utworzylo, do swiecy, wyjwoluijac w ciajgu calego tego czasu zmniejszanie sie oporu polaczenia boczni¬ kowego.Wynalazek niniejszy, oparty na powyz¬ szych spostrzezeniach pozwala: 1. Zmniejszyc priajd, plynacy prtzez po¬ laczenie bocznikowe, a przeto .stracony dla wywolywania zaplonu. 2. Tak znacznie skrócic czas, w ciagu którego pole elektromagnetyczne oddaje cala swa energje, aby prad zaplonowy nie plynal dluzej, anizeli to jest potrzebne dla zaplomu, a zatem aby prad ten podczas tego krótkiego czasu byl znacznie silniej¬ szy.Nowy sposób polega na temi, ze dlugi dlugotrwaly prad, przeplywajacy przez swiece izajplonlowa, jest niweoziony, przy- czem z obwodem wysokiego napiecia pola¬ czone jeist urzadzenie, które przerywa za¬ wsze prad zaraz po jego powstaniu i na¬ tychmiast po przeiTWandu Iznowu go wytwa¬ rza.Wskutek wywolywania naptrzemian ta¬ kiego przerywania i odnawiania pradu, roz¬ klada sie on na szereg krótkich impulsów,% nastepujacych szybko jeden po drugim.Do tego celu moze byc uzyty w zasadzie kazdy dostatecznie szybko dzialajacy prze¬ rywacz pradu. Przy Ikazdej przerwie naste¬ puje naladowanie pojemnosci ukladu za¬ plonowego. Fig. 2 przedstawia schematycz¬ nie przebieg napiecia w swiecy, przy im¬ pulsach aparatu (zaplonowego uzyskiwa¬ nych wedlug nowego §pqsobii. Jest zrozu- — 2 -folialem, ze przy pierwszym zaniknieciu obwodu pradu, napiecie swiecy bardziej stromo, niz zwykle wizrasia do wartosci, przy której moze nastapic przeskok iskry w swiecy, poniewaz prizez naladowanie po¬ jemnosci drutu jest dlo rozporzadzenia sto- sunfcowfo duzy prad przytem obwód jest prawie zupelnie pozbawiony samoindukcji.Prad zaczyna wtedy plynac oscylacyjnie przez przestrzen Sskrowa swiecy, poniewaz maly kondensator, utwarzany przez pojem¬ nosc drutu, wyladciwywa sie. Jak tylko utworzy sie luk swietlny, który normalnie winien wtedy powstac, przeplyw pradu zo¬ staje przerwany przy pomocy dzialania przerywacza, wskutek czego napieci8 na swiecy w ciagu pewnego krótkiego czasu równa sie zeru. Zaraz potem obwód pradlu jest znowu przez przerywalcz zamykany, przyczem przebieg ten powtairiza sie tak dlugo, jak dlugo aparat zaplonowy dostar¬ cza prad.Z sdieraiatyczncgo wykresu napiecia, przedstawionego na fig. 2, a mianowicie z ksztaltu krzywej napiecia 2, jest juz zro¬ zumialem, ze prad zaplonowy, który przy kazdej przerwie wywoluje ladowanie po¬ jemnosci, znajdujacej sie w ukladzie za¬ plonowym, powstaje w postaci silnych, krótkich, oscylacyjnych uderzen pradu, których liczba okresów zalezy od istnieja¬ cej pojemnosci i samnoindukcji' przewodów, przyczem pomiedzy temi uderzeniami pra¬ du jest chwila, w której w swiecy niema napiecia. Dlatego tez io wiele mniej sza czesc calego pradu zaplonowego przeplywa te¬ raz przez polaczenie bocznikowe, niz zwy¬ kle. Ta czesc pradu jest bardzo mala, po¬ niewaz silne uderzenia pradu zmniejszaja w wybitnie duzym stopniu opór przestrze¬ ni iskrowej w swiecy wskutek niezwykle silnej jonizacji. Mala czesc oscylacyjnego pradu wielkiej czestotliwosci, która pomi¬ mo to przeplywa przez (polaczenie boczni¬ kowe, nie dziala szkodliwie i nie wywoluje zweglania warstwy, tworzacej polaczenie bocznikowe, leca jak wykazalo doswiad¬ czenia, usuwa bardzo szybko te wanstwe.Druga zaleta nowego sposobu jest to, ze prad zwarcia, powstajacy zazwyczaj zaraz po utworzeniu sie iskry, nie moze teraz po¬ wstac, dzieki czemu nie przeszkadza polu elektrycznemu w dostarczaniu w owej chwili calej swej energji elektrycznej.Jezeli porównac fig. l i 2 to staje Kie jasnem, ze czas, w którym odbywa sie wy¬ ladowywanie, jest skrócony. W rzeczywi¬ stosci skrócenie tego okresu czasu jest wiekisze, anizeli to wykazuja rysunki, al¬ bowiem przy dostatecznie sizybko nastepu¬ jacych po sobie przerywaniach i zamyka- niach obwodu pradu, mozna zmniejszyc czas wyladowywania mniej niz o jedna dziesiata czasu normalnego. Nowy sposób pozwala uzyskac dosc znaczna koncentra¬ cje energji, a tern samem i zwiekszenie si¬ ly pradu zaplonowego. Dzialanie to ma wieksze (znaczenie, niz zapobieganie przed zwarciem swiec zaplonowych, poniewaz po¬ zwala ono stosowac nowy sposób takze i do takich silników, w których gromadzenie sie smaru lub sadzy na swiecach jest bez znaczenia.Do wykonania nowego sposobu imozna zastclsfowac kazde urzadzenie, sluzace do przerywania pradu, które (pozwalaloby u- zyi^kac dostatecznie szybkie otwieranie i zamykanie obwodu pradu. Takie urzadze* nie mogloby byc w izaisadizie wykonane ja¬ ko przerywacz o mapedizie mechanicznym.Jest zrozumialem, ze jak w kazdym prze¬ rywaczu, winna sie tu zniajdowac dosta¬ tecznie duza pojemnosc, wlaczona równo¬ legle do zródla pradu, azeby podczas o- twierania obwodu mogla sie nagromadzic energja, dostarczana w tym czalsie. Pojejm- nosc ta moze byc tern mniejsza, im krót¬ szy jest okres trwania przerwy. Poniewaz w aparatach zaplonowych nie mozna stoso¬ wac dowolnie wielkich kondensatorów, al¬ bowiem enengja, dostarczana przez aparaty zaplonowe zalezy od ilosci wymaganych y —zaplonów iw jednostce czasu; A poniewaz prócz tego duze kondensatory na wysokie napiecia sa drogie, przeto (pozadaniem jest stosowanie kondensatorów mozliwie ma¬ lych, Oprócz tego, nietylko czas tprzerywan oibfwodu, Jecz takze i czas jego zwarc wi¬ nien byc mozliwie krótki, azeby jprad zwar¬ cia lnie mógl wywierac szkodliwego dziala¬ nia, Z tych powodów dla wykonania nowe¬ go sposobu najbardziej celowem bedzie za¬ stosowanie przerywacza, przy poimocy któ¬ rego moznaby uskuteczniac jniozdiwie naj¬ wiecej prizerywan i zamykan obwodu w jednostke czasu.Nadaje sie do tego celu kazdy przery¬ wacz, który zmienia okresowo opór obwo¬ du pradu zaplonowego o4 wartosci bliskiej zeru do praktycznie nieskonczonej, aczkol¬ wiek pie jest rzecza konieczna, azeby sam przerywacz zmienial swój opór scisle od zera, az do nieskonczonosci, co ma miejsce zazwyczaj w zwyklych przerywaczach me¬ chanicznych. Do powyzszego (celu wystar¬ czaja bardzo silne i nagle (zmiany oporu; dlatego tez mozna uzyc przestrzen gazowa jako zmienny opór, ozyli jako przerywacz, azeby mozna bylo w razie, jezeli przy du¬ zej sile pradu opór przestrzeni gazowej zminiejszy sie prawie do zera, przejsc szybko przy zmniejszajacej sie sile pradu, do jej duzego opomu poczatkowego. Prze¬ strzen gazowa posiada wlasciwosc te w tym wiekszym stopniu, im przestrzen ta jest krótsza.Zapoimoca znanych przerw gasizacych iskry mozna otrzymac do 8000 przerw na sekunde, jezeli dlugosc ta jest normalna to jest wynosi 0,1—0,2 mm i przy warunku;, ze równolegle do wtórnego uzwojenia apa¬ ratu zaplonowego wlaczony ziostanie odpo¬ wiednio duzy kondensator. Uzyskiwane jednak przerywania nie sa równomierne i niezawodne, przyczem idzialanie takich normalnych przerw gaszacych iskry nie jest dostatecznie pewne nawet wtedy, gdy ich powierzchnie elektrodowe sa wykonane ze srebra, poniewaz iskry spalaja gladka powierzchnie elektrod, wywolujac male nierównosci (podwyzszenia), które powo¬ duja isityk elektrod. Z tegoi powodu odstep w tych przerwach gaszacych iskry nie moz¬ na wt zadnym wypadku robic j mniej szym od 0,1 ma Ustalono, ze metale, których odpadki, powstajace przy ispalaniu, a wywolywane na skutek dziialamia iskier lub utleniania, nie sa przewodnikami, jak np. glin magnez,, cyna lub wolfram, a takze ich (stopy, spe¬ cjalnie djobrze nadaja sie do wyrobu sa¬ moczynnych szybko dzialajacych przerw gaszacych iskry, poniewaz odstep pomie¬ dzy takieimi elektrodami moze byc znacznie mniejszym, bowiem zetkniecie sie z soba raz utlenionych powierzchni przy stosowa¬ niu metali nie wywoluje zwarcia. Przy sto¬ sowaniu tych metali mozna uzyskac taka przerwe iskrowa, przy której dlugosc iskry bedzie wynosic kilka tysiacznych czesci milimetra, wskutek czego spadek potencja¬ lu miedzy dwiema elektrodami bedzie równal sie praktycznie tylko spadkowi ka¬ todowemu.Dlatego tez jonizacja tych przestrzeni iskrowych bardzo szybko sie usuwa. Nie potrzebuja one posiadac duzych powierzch¬ ni, stosowanych zwykle w przerwach ga¬ szacych iskry, i nie wymagaja specjalnego chlodzenia. Odstep moze byc utrzymywa¬ ny w znany sposób (np. zapomoca miki, lub papieru, a nawet zapomoca samej warstwy utlenionej. Pewma ilosc takich przerw iskrowych wlacza sie w szereg i zespól ten wlacza sie bez koniecznosci stosowania o- sobnego kondensatora, w obwód pradu za¬ plonowego; najlepiej jest kazdy rzad ta¬ kich przerw iskrowych umieszczac tuz przed kazda swieca zaplonowa. Poniewaz urza¬ dzenie takie zajmuje bardzio malo miejsca, moze byc wiec umieszczone w samej swie¬ cy. Dla nagromadzania pradu podczas przerwy wystarcza, azeby rzad takich przerw iskrowych wlaczyc przed rozdzie-r _ 4 _laczfeni, przy zaiohawanlu waruinfcu, ze po¬ jemnosc ukladu zaplonowego przed zespo¬ lem przerw iskrowych jest dosc duza. Dla takiego rzedu bardzo krótkich przerw iskrowych wyjstarczy pojemnosc 30 cm, wzglednie (5(3—50 mokrofaradów, Rrtzy u- mieszczeniu przerw iskrowych 'w szereg tui przy swiecy ta mala pojemnoscia jest na¬ turalna pojemnosc przewjodów. Potrzebna pojemnosc moze byc dlatego tak mala, ze zbudowany (w ten sposób samoczynny prze¬ rywacz pradu powinien wykonywac wiecej niz 100 000 przerw na sekunde.Fig. 3 i 3a przedstawiaja w przekroju/i w rzucie zgóry w naturalnej wielkosci przy¬ klad wykonania pnzerywacza pradu. Izola¬ cyjna rurka 3 zaopatrzona jest w zacisk 4 dla swiecy i zacisk 5 dla kabla zaplonowe¬ go. Z teani zaciskami stykaja siie male elek¬ trody 6, pamAedizy (btóremi powstaja wy¬ ladowania. Dla obserwacji tych wyladowan mozna w rurce 3 umiescic wzierniki 7.Zrozumialem jest, ze urzadzenie to mozna równiez wykonac i w inny sposób.Fig,. 4 -przedstawia sposób wlaczenia przerywacza do przewodu zaplonowego przy zalozeniu, ze silnik posiada dwa cy¬ lindry. Na tej figurze cyfra 8 oznaczone jest zródlo pradu wysokiego napiecia, cy¬ fra 9—rozdzielacz, liczba 70—nowe prze¬ rywacze, zas liczba 11—swiece zaplonowe.Ilosc przerw iskrowych, stosowanych w kazdym przerywaczu, zal&zy od. mocy aparatu zaploniowego. W zwyklych apara¬ tach zaplonowych wystarcza stasowac w jednym rzedzie cztery takie przerwy iskro¬ we, jezeli dlugosc kazdej z niich wynosi 1/600 ^ natomiast, jezeli dlugosc ta jest mniejsza, nalezy stosowac o kilka przerw iskrowych wiecej. Wieksza ilosc przerw iskrowych stosuje sie tylko przy bardzo du¬ zej energjji zaplonowej, przy slabych zas aparatach zaplonowych wystarczy ich ilosc.Azeby nadac krótsze oznaczenie go urzadzenia beda one nazywane „pczjfc twoimkami pradu'*. Nazwa ta odpowiada ich dzialaniu, przeobrazaja bowiem one slaby impuls pradu magneta na szereg sil¬ nych krótkich, oscylacyjnych uderzen pradu.Przetwornik ten winien odpowiadac (zu¬ pelnie innym wymaganiom, od stawianych w warunkach normalnych przerwom gasiza- cym iskry w telegrafji iskrowej. Przerwy te pracuja w warunkach specjalnych stwo¬ rzonych przez sprzezenie z antena i bardzo czesto zawodza, jezelimusza pracowac bez obwodu antenowego, poniewaz cala ener- gja elektryczna (musi byc w nich samych zniweczona. Oprócz tego przy kazdym pólokresie nasilajacego pradu zmiennego, daja tylko jeden przeskok i posiadaja za¬ tem czas na stya odjonizacje az do nastep¬ nego pólokresu , a w czasie tym napiecie pradu zmiennego równa sie prawie zeru. W zasilajacym pradzie zmiennym p 500 okre¬ sach na sekunde, muisiza one zapalac i gasic tylko 1000 razy na sekunde, poldczas gdy opisany przetwoniflk pradu w zmiennych warunkach, naprzyklad przy roznem ci¬ snieniu gazu w swiecy, wykonywa 100 000 przerywan i zamykan na sekunde, aczkol¬ wiek wftedy w przerwie gazowej wytwa¬ rzanej prizez aparat zaplonowy panuje; wysokie napiecie. Oprócz tego przy innem zastosowaniu, szereg przerw gaszacych iskry zuzywa cale napiecie zródla pradu, podczas gdy przetwornik pradu zuzywa tylko bardzo mala czesc istniejacego napie¬ cia. Przy kazdem bowiem zamykaniu prze¬ twornika powstaje czesciowe wylado¬ wanie pola magnetycznego, natomiast w przerwach gaszacych iskry, uzywanych w radjotelegrafji nastepuje wyladowywanie calego pola magnetycznego. Jest zrozurmia- lem, ze kazde wyladowywanie pola jest tern silniejsze, im wieksza jest pojemnosc, ladunek pobiera podczas prze- skutek czego calkowity czas, w któ- Je magnetyczne podlega wyladowy¬ waniu, jest tern krótszy, im wieksza jest — 5 —pojemnosc i im mniej potrzeba do tego cze- . sdiowych "wyladowan, )Takteamo ilosc wyla¬ dowan czesteiciwydi i czas przetwarzania energiji beda tem mniejsze, im wiecej przerw iskrowych zostalo zastosowane w szeregu. Liczba zastosowanych w szeregu przerw iskrowych ogranicza sie jednak warunkiem, by przetwornik pradiu powo¬ dowal jak najmniejsza sitrate napiecia, Zaleta nowego przetwornika jest to, ze on steruje cala energja zaplonowa, zuzy¬ wajac przytem tak samo malo napiecia jak i anormalna przetrwa iskrowa od 0,2 mm do 0,4 mm przy zwyklem cisnieniu powie¬ trza.Przetwornik ten nadaje sie djo samo¬ czynnego i uskutecznianego w sposób naj¬ szybszy, przerywania i (zamykania wszel¬ kich slabych pradów o dostatecznie Wyso¬ kiem napieciu, PL PL

Claims (1)

1. Z astrzezenia patentowe, 1. , Sposób wywolywania zaplonu w (sil¬ nikach wybuchowych przy uzyciu elektro- magnetycznego aparatu zaplonowego wy¬ sokiego napiecia, znamienny tem, ze ener¬ gja elektromagnetycznego pola tego apa¬ ratu przejawia sie w swiecach w postaci czesciowych elektrycznych wyladowan tak,, iz prad, wytwarzany prizez kazdy magne¬ tyczny impuls aparatu zaplonowego, prze¬ plywa przez swiece, jako (Sfzereg krótkich uderzen pradu. 2. , Sposób wedlug zastez, 1, znamienny tem, ze czesciowe Wyladowywania wywo¬ lywane sa przy pomocy wlaczonego do ob¬ wodu wysokiego napiecia ukladu zaplono¬ wego przynajmniej jednego przerywacza, który wielokrotnie przerywa i zamyka ob¬ wód wysokiego napiecia podczas kazdego impulsu magnetycznego, 3. §posób wedlug zastrz. 1 i 2, zna¬ mienny tem, ze cizesciowe wyladowywania osiagane sa zapomoca okresowych znacz¬ nych zmian oporu w obwodzie zaplonowym, 4. Urzadzenie do wykonywania sposobu wedlug zastrz, 1—3, znamiennie tem, ze zinaczne zmiany oporu w obwodzie pradu zaplonowego sa uskuteczniane zapomoca szeregu przerw (przestrzeni) gazowych, w których wzrost oporu przy zmniejszaniu sie pradu nastepuje tak szybko, iz waha¬ nia te, lacznie z pojemnoscia wlaczona rów¬ nolegle do (zródla pradu,- wywoluja przy kazdym impulsie magnetycznym aparaltu zaplonowego szereg prjzeirywan pradu, a zatem isizereg wyladowan czesciowych. 5. Urzadzenie wedlug zastrz. 4, zna¬ mienne tem, ze jako materjal elektrodowy dla przerw gazowych stosujje sie materjaly, których tlenki, powstajace podczas prze¬ chodzenia pradu iskrowego, nie sa prze¬ wodnikami, dzieki czemu dlugosc poszcze¬ gólnych przerw gazowych moze byc nad¬ zwyczaj mala, 6. Urzadzenie iwedlug zastrz. 5, zna¬ mienne item, ze odstep elektrod przerw ga¬ zowych utrzymywany jest przez warstwe tlenku, 7. Urzadzenia wedlug zastrz, 5, zna¬ mienne tem, ze ilosc przerw gazowych i szybkosc ich odjonizowania sie sa tak obra¬ ne, iz pojemnosc (wlaczona równolegle do zródla pradu, stanowic moze naturalna po¬ jemnosc ukladu zaplonowego. Eg bert von Lepel. Zastepca: Inz. Cz. Raczynski, rzecznik patentowy.Do opisu patentowego Nr 8051. JQ:t. A r Cz.a.$ *tt ^ /7§:2. C-z.a,c 77$:3 f^^mmmt W spp K^^^^^sR^^^ '3 S Qg _S2_ ^I^:Za. ©dD® *— ó /7^.-4. r^ln -4Q~ mtsimmmm&mm, PL PL