RU2125763C1

RU2125763C1 - Generator unit for motor vehicle

Info

Publication number: RU2125763C1
Application number: RU96113978A
Authority: RU
Inventors: В.Д. Рогачев; В.Г. Сардаров; П.Е. Гуляй
Original assignee: Военный автомобильный институт
Priority date: 1996-07-11
Filing date: 1996-07-11
Publication date: 1999-01-27

Abstract

FIELD: power supplies for vehicles. SUBSTANCE: ac generator has additional phase lead and voltage regulator is provided, in addition, with variable voltage divider, frequency threshold device, and one more transistor. Transistor switch of voltage regulator is controlled by variable voltage divider built around two transistors and having its center tap connected to base of transistor switch. Base of one transistor of voltage divider is connected to voltage threshold device and that of second one, to first output of frequency threshold device. Second output of frequency threshold device is connected to base of additional transistor whose circuit incorporates starter turn-on relay. Additional phase lead of generator is connected to input of frequency threshold device. EFFECT: improved operating conditions for storage battery and starter. 1 dwg

Description

Изобретение относится к электрооборудованию автомобилей и может применяться на двигателях внутреннего сгорания в качестве источника электрической энергии. The invention relates to electrical equipment of automobiles and can be used on internal combustion engines as a source of electrical energy.

Известно устройство, в котором обмотка возбуждения генератора отключается при пользовании предпусковым устройством подогрева с целью защиты свечей накапливания от напряжения генератора. При этом одновременно улучшаются условия пуска, так как уменьшается момент сопротивления проворачиванию ротора генератора и уменьшается ток, потребляемый от батареи. Однако данное устройство отмеченные положительные качества реализует только при пользовании устройством предпускового подогрева. A device is known in which the excitation winding of the generator is disconnected when using the pre-start heating device in order to protect the glow plugs from the voltage of the generator. At the same time, the starting conditions are improved, since the moment of resistance to rotation of the generator rotor decreases and the current consumed from the battery decreases. However, this device implements the noted positive qualities only when using the preheating device.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является генераторная система для автомобиля, содержащая генератор переменного тока, подключенный через выпрямитель к аккумуляторной батарее, регулятор напряжения, через ключевое устройство (транзистор) которого питается обмотка возбуждения генератора, а пороговое устройство регулятора реагирует на уменьшение напряжения аккумуляторной батареи при включении стартера. При уменьшении напряжения аккумуляторной батареи пороговое устройство запирает ключевое устройство и отключает обмотку возбуждения генератора, что улучшает условия пуска двигателя, так как уменьшается момент сопротивления проворачиванию ротора генератора и уменьшается ток, потребляемый от аккумуляторной батареи. The closest in technical essence to the proposed device is a generator system for a car, containing an alternating current generator connected through a rectifier to the battery, a voltage regulator, through the key device (transistor) of which the excitation winding of the generator is fed, and the threshold regulator device responds to a decrease in battery voltage batteries when starting the starter. When the battery voltage decreases, the threshold device locks the key device and turns off the excitation winding of the generator, which improves the conditions for starting the engine, since the moment of resistance to rotation of the generator rotor decreases and the current consumed from the battery decreases.

Недостатками данной системы являются то, что обмотка возбуждения генератора отключается только в момент пуска двигателя стартером, а в другие моменты при неработающем двигателе и включенном выключателе зажигания происходит ненужное подключение обмотки возбуждения генератора к аккумуляторной батарее. Кроме того, в данном устройстве после пуска двигателя не происходит автоматического выключения стартера и не исключена возможность включения стартера при работающем двигателе, что неблагоприятно сказывается на работоспособности стартера и аккумуляторной батареи. The disadvantages of this system are that the excitation winding of the generator is turned off only when the engine is started by the starter, and at other times when the engine is not running and the ignition switch is turned on, the generator excitation winding is unnecessarily connected to the battery. In addition, in this device, after starting the engine, the starter does not automatically turn off and the possibility of turning on the starter with the engine running is not ruled out, which adversely affects the operability of the starter and the battery.

Цель изобретения - улучшение условий работы аккумуляторной батареи и стартера. The purpose of the invention is to improve the operating conditions of the battery and starter.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в генераторной установке генератор переменного тока выполнен с дополнительным выводом одной фазы, а в регулятор напряжения введены регулируемый делитель напряжения, пороговое устройство по частоте и дополнительный транзистор, причем база ключевого транзистора регулятора напряжения соединена через диод со средней точкой регулируемого делителя напряжения, выполненного на двух транзисторах, база первого из которых подключена к пороговому устройству по напряжению, а база второго - к первому выходу порогового устройства по частоте, и включенного таким образом, что при открытии транзистора усилителя порогового устройства по частоте открывается второй транзистор регулируемого делителя напряжения, а при возрастании напряжения генератора до требуемого уровня открывается первый транзистор регулируемого делителя напряжения, при этом дополнительный вывод фазы генератора переменного тока соединен со входом порогового устройства по частоте, а второй выход порогового устройства по частоте соединен с базой дополнительного транзистора, в коллекторную цепь которого включена обмотка реле включения стартера, которая через выключатель зажигания и стартера запитывается от аккумуляторной батареи. The solution to this problem is achieved by the fact that in the generator set the alternator is made with an additional output of one phase, and an adjustable voltage divider, a threshold frequency device and an additional transistor are introduced into the voltage regulator, and the base of the key transistor of the voltage regulator is connected through the diode to the midpoint of the adjustable a voltage divider made on two transistors, the base of the first of which is connected to a threshold voltage device, and the base of the second to the first mu output of the threshold device in frequency, and switched on in such a way that when the transistor of the amplifier of the threshold device is opened in frequency, the second transistor of the adjustable voltage divider opens, and when the generator voltage increases to the required level, the first transistor of the adjustable voltage divider opens, with an additional output of the alternator phase current is connected to the input of the threshold device in frequency, and the second output of the threshold device in frequency is connected to the base of the additional anzistora, in the collector circuit is included which enable starter relay coil, through which the ignition starter switch and is powered by a battery.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемая генераторная установка для автомобиля отличается выполнением генератора с дополнительным выводом фазы, введением дополнительных элементов в регулятор напряжения схемой их соединения, а именно регулируемого делителя напряжения на двух транзисторах, со средней точкой которого соединена база ключевого транзистора регулятора напряжения, база первого транзистора регулируемого делителя напряжения подключена к пороговому устройству по напряжению; порогового устройства по частоте, вход которого соединен с дополнительным выводом фазы генератора, а выходы соединены - один с базой второго транзистора регулируемого делителя напряжения, а второй с базой дополнительного транзистора, в коллекторную цепь которого подключена обмотка реле включения стартера. Все это позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна". Comparative analysis with the prototype shows that the proposed generator set for a car is characterized by a generator with an additional phase output, the introduction of additional elements into the voltage regulator by the circuit of their connection, namely, an adjustable voltage divider on two transistors, with the midpoint of which the base of the key transistor of the voltage regulator is connected, the base of the first transistor of an adjustable voltage divider is connected to a threshold voltage device; frequency threshold device, the input of which is connected to an additional output of the generator phase, and the outputs are connected - one to the base of the second transistor of the adjustable voltage divider, and the second to the base of the additional transistor, in the collector circuit of which the starter relay coil is connected. All this allows us to conclude that it meets the criterion of "novelty."

Способность заявляемой генераторной установки включать обмотку возбуждения только после пуска двигателя улучшает работу аккумуляторной батареи и снижает момент сопротивления проворачиванию генератора, что улучшает условия пуска двигателя стартером. Способность генераторной установки после пуска двигателя автоматически отключать стартер и исключать возможность включения стартера при работающем двигателе улучшает условия работы стартера, так как при этом уменьшается износ стартера и исключаются поломки механизма привода стартера при его включении при работающем двигателе. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой генераторной установки критерию "существенные отличия". The ability of the inventive generator set to include the field winding only after starting the engine improves the battery and reduces the moment of resistance to cranking of the generator, which improves the conditions for starting the engine with a starter. The ability of the generator set to automatically turn off the starter after starting the engine and exclude the possibility of starting the starter when the engine is running improves the operating conditions of the starter, as this reduces wear on the starter and eliminates breakdowns in the starter drive mechanism when it is turned on when the engine is running. This allows us to conclude that the claimed generator set meets the criterion of "significant differences".

На чертеже показана схема генераторной установки для автомобиля. The drawing shows a diagram of a generator set for a car.

Генераторная установка содержит генератор переменного тока 1, подключенный через выпрямитель к аккумуляторной батарее 2, регулятор напряжения 3, через ключевой транзистор 4 которого питается обмотка возбуждения 5 генератора. База ключевого транзистора 4 соединена через диод 14 со средней точкой регулируемого делителя напряжения 6, состоящего из двух транзисторов 7 и 8. База транзистора 8 подключена к пороговому устройству по напряжению 9, состоящего из стабилитрона 10, резисторов 11, 12, 13. База транзистора 7 через диод 22 подключена к пороговому устройству по частоте 15, состоящего из усилителя-ограничителя 16, конденсатора 17, диодов 18, 19, стабилитрона 20, усилителя 21, конденсатора 30. Второй выход порогового устройства по частоте 15 через диод 23 соединен с базой дополнительного транзистора 24, в коллекторную цепь которого включена обмотка реле включения стартера 25, которая запитывается от аккумуляторной батареи 2 через выключатель зажигания и стартера 26. Вход 27 порогового устройства по частоте 15 соединен с дополнительным выводом фазы 28 генератора 1. Параллельно обмотке возбуждения 5 генератора 1 подключен демпферный диод 29. The generator set includes an alternator 1 connected through a rectifier to the battery 2, a voltage regulator 3, through a key transistor 4 of which the excitation winding 5 of the generator is fed. The base of the key transistor 4 is connected through a diode 14 to the midpoint of an adjustable voltage divider 6, consisting of two transistors 7 and 8. The base of the transistor 8 is connected to a threshold voltage device 9, consisting of a zener diode 10, resistors 11, 12, 13. The base of the transistor 7 through a diode 22 is connected to a threshold device at a frequency of 15, consisting of a limiter amplifier 16, a capacitor 17, diodes 18, 19, a zener diode 20, an amplifier 21, a capacitor 30. The second output of the threshold device at a frequency of 15 through a diode 23 is connected to the base transistor 24, in the collector circuit of which is connected the winding of the starter relay 25, which is powered by the battery 2 through the ignition switch and starter 26. The input 27 of the threshold device is connected in frequency 15 to the additional output of phase 28 of generator 1. Parallel to the excitation winding 5 of generator 1 the damper diode 29 is connected.

Генераторная установка для автомобиля работает следующим образом. При включенном зажигании (I-е положение выключателя 26) и неработающем двигателе напряжение на входе 27 порогового устройства по частоте 15 отсутствует и транзистор усилителя 21 будет находиться в закрытом состоянии. При этом транзистор 7 регулируемого делителя напряжения 6 также будет закрыт, и на базу ключевого транзистора 4 регулятора напряжения 3 напряжение не поступает, и транзистор 4 будет закрыт, поэтому ток в обмотку возбуждения 5 генератора 1 поступать не будет. Generator set for a car works as follows. When the ignition is on (I-th position of the switch 26) and the engine is off, the voltage at the input 27 of the threshold device at a frequency of 15 is absent and the transistor of the amplifier 21 will be in the closed state. In this case, the transistor 7 of the adjustable voltage divider 6 will also be closed, and no voltage will be supplied to the base of the key transistor 4 of the voltage regulator 3, and the transistor 4 will be closed, so the current will not flow to the excitation winding 5 of the generator 1.

При этом уменьшается ток, потребляемый от аккумуляторной батареи, что улучшает условия ее работы, и значительно уменьшается момент сопротивления проворачиванию ротора генератора при пуске двигателя. This reduces the current consumed from the battery, which improves its working conditions, and significantly reduces the moment of resistance to rotation of the generator rotor when starting the engine.

При пуске двигателя выключатель 26 переводится во II-е положение и через обмотку реле включения стартера 25 и открытый дополнительный транзистор 24 начинает протекать ток, контакты реле включения стартера 25 замыкаются и включают стартер, транзистор 24 открыт, так как закрытый транзистор усилителя 21 порогового устройства по частоте 15 не шунтирует его базу на корпус. После пуска двигателя увеличивается частота и амплитуда напряжения на дополнительном выводе 28 фазы генератора 1, которое вырабатывается в генераторе за счет остаточного магнетизма ротора генератора 1. Импульсы с дополнительного вывода 28 фазы генератора периодически начинают открывать усилитель-ограничитель 16, и на его выходе образуются прямоугольные импульсы, которые через конденсатор 17 поступают на выпрямитель, состоящий из диодов 18, 19, и заряжают конденсатор 30. При определенном уровне напряжения на конденсаторе 30, задаваемом стабильной частотой работы двигателя на холостом ходу, пробивается стабилитрон 20 и открывается транзистор усилителя 21. При этом закрывается дополнительный транзистор 24 и прекращает ток через обмотку реле включения стартера 25, что приводит к выключению стартера. When the engine is started, the switch 26 is switched to the II position and current starts flowing through the winding of the starter 25 relay and the open additional transistor 24, the contacts of the starter 25 relay turn on and turn on the starter, transistor 24 is open, since the closed transistor of the amplifier 21 of the threshold device a frequency of 15 does not shunt its base to the chassis. After starting the engine, the frequency and amplitude of the voltage at the additional terminal 28 of the phase of the generator 1 increase, which is generated in the generator due to the residual magnetism of the rotor of the generator 1. The pulses from the additional terminal 28 of the generator periodically begin to open the amplifier-limiter 16, and rectangular pulses are formed at its output which through the capacitor 17 enter the rectifier, consisting of diodes 18, 19, and charge the capacitor 30. At a certain voltage level on the capacitor 30, the specified stability th frequency of the engine at idle, the zener diode 20 breaks and opens the amplifier transistor 21. In this case, an additional transistor 24 closes and stops the current through the switching relay coil starter 25, which leads to switching off the starter.

Автоматическое выключение стартера после пуска двигателя уменьшает его износ, так как исключается работа стартера в режиме холостого хода при больших частотах вращения якоря, что происходит после пуска двигателя и проскальзывании муфты свободного хода. Automatic shutdown of the starter after starting the engine reduces its wear, since the starter is excluded from idling at high armature speeds, which occurs after the engine is started and the freewheel clutch slips.

Кроме того, при автоматическом выключении стартера после пуска двигателя невозможно его включение при работающем двигателе, что исключает поломку механизма привода стартера. Все это улучшает условия работы стартера. In addition, when the starter is automatically turned off after starting the engine, it is impossible to turn it on when the engine is running, which eliminates the breakdown of the starter drive mechanism. All this improves the working conditions of the starter.

При открытии транзистора усилителя 21 порогового устройства 15 открывается транзистор 7 регулируемого делителя напряжения 6, что приводит к открытию ключевого транзистора 4 регулятора напряжения 3 и протеканию тока через обмотку возбуждения 5 генератора 1 и последний начинает возбуждаться. То есть обмотка возбуждения 5 генератора 1 запитывается только после пуска двигателя. When the transistor of the amplifier 21 of the threshold device 15 is opened, the transistor 7 of the adjustable voltage divider 6 opens, which leads to the opening of the key transistor 4 of the voltage regulator 3 and the current flowing through the excitation winding 5 of the generator 1 and the latter starts to be excited. That is, the field winding 5 of the generator 1 is energized only after starting the engine.

При возрастании напряжения генератора 1 до требуемого уровня вступает в работу пороговое устройство по напряжению 9. При этом стабилитрон 10, периодически пробиваясь, открывает транзистор 8 регулируемого делителя напряжения 6, что приводит к периодическому закрыванию ключевого транзистора 4 регулятора напряжения 3, что поддерживает напряжение генератора 1 на заданном уровне. With increasing voltage of the generator 1 to the required level, the threshold device for voltage 9 comes into operation. At the same time, the zener diode 10, periodically breaking through, opens the transistor 8 of the adjustable voltage divider 6, which leads to the periodic closing of the key transistor 4 of the voltage regulator 3, which supports the voltage of the generator 1 at a given level.

Таким образом, в предлагаемой генераторной установке для автомобиля включение обмотки генератора происходит после пуска двигателя, что улучшает условия работы аккумуляторной батареи в момент пуска двигателя из-за уменьшения потребляемого тока по двум причинам: во-первых, отключена обмотка возбуждения; во-вторых, уменьшается момент сопротивления проворачиванию ротора генератора, что уменьшает ток, потребляемый стартером. Thus, in the proposed generator installation for a car, the generator winding is switched on after the engine is started, which improves the operating conditions of the battery at the time of engine start due to a decrease in current consumption for two reasons: firstly, the field winding is off; secondly, the moment of resistance to rotation of the rotor of the generator decreases, which reduces the current consumed by the starter.

Кроме того, автоматическое отключение стартера после пуска двигателя улучшает условия его работы, а именно: уменьшается износ за счет сокращения его времени работы в режиме холостого хода после срабатывания муфты свободного хода механизма привода стартера и исключается включение стартера при работающем двигателе, что исключает поломки механизма привода стартера. In addition, the automatic shutdown of the starter after starting the engine improves its working conditions, namely: wear is reduced due to the reduction of its idle time after the freewheel of the starter drive mechanism is activated and the starter is turned off when the engine is running, which eliminates breakdown of the drive mechanism starter.

Claims

A generator installation for a car, comprising an alternating current generator connected through a rectifier to a storage battery, a voltage regulator having a key transistor through which the excitation winding of the generator is energized, and a voltage threshold device, characterized in that the alternator is configured with an additional output of one phase , and an adjustable voltage divider, a threshold device in frequency and an additional transistor are introduced into the voltage regulator, and the base of the key trans The ora of the voltage regulator is connected through a diode to the midpoint of an adjustable voltage divider made on two transistors, the base of the first of which is connected to the threshold voltage device, and the base of the second is connected to the first output of the threshold device in frequency and turned on so that when the amplifier transistor is opened the threshold device in frequency, the second transistor of the adjustable voltage divider opens, and when the voltage of the generator increases to the required level, the first transistor reg a voltage divider, while the additional output of the phase of the alternator is connected to the input of the threshold device in frequency, and the second output of the threshold device in frequency is connected to the base of the additional transistor in the collector circuit of which the winding of the starter relay is connected, which is energized through the ignition and starter switch battery pack.