CS247784B1 - Contactless magnetoelectrical control system - Google Patents

Description

(54) Bezkontaktní magnetoelektrický řídící systém(54) Contactless magnetoelectric control system

Bezkontaktní magnetoelektrický řídicí systém je tvořen rotorem se symetricky uspořádanými permanentními magnety, statorovou synchronizační cívkou a elektronickým obvodem. Podstata tohoto systému spočívá v tom, že paralelně k vývodům statorové synchronizační cívky je připojena jednak sériová kombinace první diody a základního odporu a jednak je paralelně k vývodům statorové synchronizační cívky připojen napěťový dělič pozůstávající z prvního odporu a druhého odporu děliče, jejichž výstup je připojen na alespoň jednu řídicí elektrodu polovodičového spínacího prvku, přičemž jeden vývod statorové synchronizační cívky je spojen s katodou první diody a s prvním odporem napěťového děliče, další vývod statorové synchronizační cívky je spojen se základním odporem, s druhým odporem napěťového děliče a je připojen na alespoň jednu zápornou elektrodu polovodičového spínacího prvku.The non-contact magnetoelectric control system consists of a rotor with symmetrically arranged permanent magnets, a stator synchronization coil and an electronic circuit. The principle of this system consists in that a series combination of the first diode and the base resistor is connected in parallel to the stator coil terminals and a voltage divider consisting of the first resistor and the second resistor is connected in parallel to the stator coil terminals. at least one semiconductor switching control electrode, wherein one stator sync coil terminal is coupled to the cathode of the first diode and a first voltage divider, another stator sync coil terminal is coupled to the base resistor, the second voltage divider resistor, and is connected to at least one negative electrode of a semiconductor switching element.

.....<..... <

Vynález se týká bezkontaktního magnetoelektrického řídícího systému pro magnetoelektrické zapalovací systémy zážehových motorů s vnitřním spalováním.The present invention relates to a non-contact magnetoelectric control system for magnetoelectric ignition systems of spark ignition internal combustion engines.

Dosud jsou známé magnetoelektrické zapalovacísystémy, které rotací permanentních magnetů jejichž magnetické siločáry protínají vinutí statorových cívek s magneticky měkkými jádry indukují v cívkách elektrické střídavé napětí, které se dále usměrňuje, nabíjí kondenzátor, jehož elektrická energie se v jistý okamžik vybíjí přes řízený polovodičový spínací prvek primárního vinutí zapalovacího transformátoru a transformací je indukováno vysoké napětí v sekundárním vinutí zapalovacího transformátoru. Takto vytvořené vysoké napětí se přivádí na zapalovací elektrody svíčky ve spalovacím prostoru motoru a způsobí zapálení hořlavé směsi. Tyto zapalovací systémy používají složité nesysmetrické uspořádání magnetických obvodů, jejichž výroba je technicky náročná.So far, magnetoelectric ignition systems are known which, by rotating permanent magnets whose magnetic field lines intersect the winding of stator coils with magnetically soft cores, induce an alternating voltage in the coils, which is further rectified, charges a capacitor whose electrical energy discharges through a controlled semiconductor switching element. ignition transformer winding and transformation induces a high voltage in the secondary ignition transformer winding. The high voltage thus generated is applied to the spark plug electrodes in the engine combustion chamber and causes the flammable mixture to ignite. These ignition systems use a complex, unsymmetrical arrangement of magnetic circuits that are technically difficult to manufacture.

Řídicí systémy známých zapalovacích zařízení jsou ovládány bud mechanicky pomocí přerušovače, nebo magnetoelektricky pomocí zvláštního magnetoelektrického systému se samostatným rotorem a nebo pomocí složitých elektronických zapojení aktivních a pasivních součástek.The control systems of known ignition devices are operated either mechanically by means of a breaker or magnetoelectrically by means of a separate magnetoelectric system with a separate rotor or by means of complex electronic connections of active and passive components.

Nevýhodou mechanického ovládání zapalování je možnost opotřebování mechanických dílů, narušující přesnost nastavení zapalování. Nevýhodou známých magnetoelektrických systémů je jejich složitost a v důsledku toho i provozní nespolehlivost. Úkolem vynálezu je vytvoření jednoduchého řídicího systému zapalování, který je snadno vyrobitelný a v provozu spolehlivý.The disadvantage of mechanical ignition control is the possibility of wear of mechanical parts, which interfere with the accuracy of the ignition setting. The disadvantage of known magnetoelectric systems is their complexity and consequently operational unreliability. It is an object of the invention to provide a simple ignition control system that is easy to manufacture and reliable in operation.

Podstata elektrického obvodu podle vynálezu spočívá v tom, že paralelně k vývodům statorové synchronizační cívky je . připojena jednak sériová kombinace první diody a základního odporu a jednak je paralelně k vývodům statorové synchronizační cívky připojen napětový dělič pozůstávající z prvního a druhého odporu napětového děliče, jejichž společný spojovací bod je připojen na alespoň jednu řídicí elektrodu polovodičového spínacího prvku, přičemž jeden vývod statorové synchronizační cívky tvoří s katodou diody s prvním odporem napětového děliče společný spojovací bod, další vývod statorové synchronizační cívky tvoří společný . spojovací bod s prvním odporem, druhým odporem napětového děliče a je připojen na alespoň jednu zápornou elektrodu polovodičového spínacího prvku.The essence of the electrical circuit according to the invention is that it is parallel to the terminals of the stator synchronization coil. a series combination of a first diode and a base resistor is connected, and a voltage divider consisting of a first and a second resistor of a voltage divider is connected in parallel to the stator synchronization coil terminals, the common connecting point of which is connected to at least one semiconductor switching control electrode; the coils form a common connection point with the cathode diodes with the first voltage divider resistor, the other terminal of the stator synchronizing coil forms a common one. a connection point with a first resistor, a second resistor of the voltage divider, and is connected to at least one negative electrode of the semiconductor switching element.

Výhoda tohoto způsobu řešení spočívá ve využití jednoho jednoduchého symetrického magnetického rotačního systému pro získání synchronizačních impulsů s požadovanou fázovou charakteristikou, přičemž uložení jiných statorových cívek v témže magnetickém systému se současně získá střídavá elektrická energie sloužící k elektrickému výboji magnetoelektrických zapalování a k jiným účelům.The advantage of this method lies in the use of one simple symmetrical magnetic rotary system to obtain synchronization pulses with the desired phase characteristic, whereby the placement of other stator coils in the same magnetic system simultaneously provides alternating electrical energy for electric discharge of magnetoelectric ignition and other purposes.

Příklad provedení zařízení podle vynálezu je zobrazen na přiložených výkresech, na obr.An exemplary embodiment of the device according to the invention is shown in the accompanying drawings;

až 6.to 6.

^Na ot»r. ¹, 5 a ⁶ jsou ^pří^kla^dy schémat za^pojení e^le^ktronⁱc^kýc^{h p}rv^{ků p}o^dle ^pře^dm^ětu vynálezu. Obr. 2 znázorňuje sled napětových impulsů střídavé polarity mezi vývody statorové synchronizační cívky. Obr. 3 znázorňuje tvarovaný synchronizační impuls přiváděný na řídicí e^le^ktrodu polovo^dičov^ého sp^ínací^ho prv^ku. ^Na otir. 4 je ^pří^kladn^é sch^éma za^pojení ele^ktronⁱckých prvků celého magnetoelektrického zapalovacího systému. ^N a ot »r. ^1, 5 and ⁶ are ^p of manufacture ^to schemes la ^dy for nn ection ^{p l} e e ^{k i c} tron ^hp YC r ^{es p} o ^d e ^d le ^BC m ^of the invention. Giant. 2 shows a sequence of alternating polarity voltage pulses between stator synchronization coil terminals. Giant. 3 shows a shaped sync pulse input to the control e ^l e ^kt genus Polová ^nr s ^eh of sp ^h o ^l NaCl in ^the RDP. ^N and wipes. 4 is ^{a PR} and ^the graceful ^Star SCH ^E has at ^p nn ection ^Tron ELE ^reticulocyte components of the whole magneto ignition system.

Řídicí systém obsahuje nemagnetický kotouč 2 ^se symetricky uloženými permanentními magnety a statorovou synchronizační cívku 2 s jádrem. Paralelně k · ' výstupům statorové synchronizační cívky 2 j^e připojena sériová kombinace první diody 2 a základního odporu £. Dále je paralelně ^k výstupům statorové synchronizační cívky 2 připojen napětový dělič sestávající z prvního odporu 5 a druhého odporu 6, jejichž výstup je připojen na řídicí elektrodu polovodičového spínacího prvku. Jeden vývod statorové synchronizační cívky _2 je tak spojen s katodou první diody 3. a s prvním odporem 5.» další vývod statorové · synchronizační cívky 2. je spojen se základním odporem £. a druhým odporem 6_ a je připojen na.alespoň jednu zápornou elektrodu polovodičového spínacího prvku. Mezi výstupy prvního odporu 2 a druhého odporu £ napěťového , děliče a mezi alespoň jednu řídicí elektrodu polovodičového spínacího prvku je zařazena druhá dioda £ polarizovaná pro kladné impulsy v propustném směru.The control system comprises a non-magnetic disk 2 ^with symmetrically mounted permanent magnets and a stator synchronization coil 2 with a core. Parallel to · 'outputs synchronizing stator coils 2 ^e j connected a serial combination of the first diode 2 and a base resistor £. Furthermore, a voltage divider consisting of a first resistor 5 and a second resistor 6, the output of which is connected to the control electrode of the semiconductor switching element, is connected in parallel ^{to the} outputs of the stator synchronization coil 2. Thus, one terminal of the stator synchronization coil 2 is connected to the cathode of the first diode 3 and to the first resistor 5. The other terminal of the stator synchronization coil 2 is connected to the base resistor 6. and a second resistor 6 and is connected to at least one negative electrode of the semiconductor switching element. Between the outputs of the first resistor 2 and the second resistor 6 of the voltage divider and between the at least one control electrode of the semiconductor switching element there is a second diode 6 polarized for positive pulses in the forward direction.

Rotor zapalovací soustavy přestavuje symetrické uspořádání sudého počtu permanentních magnetů, uložených v nemagnetickém kotouči rotoru, přičemž jejich magnetický tok je orientovaný ve směru obvodu rotoru takovým způsobem že póly se střídají ve sledu S - J, J - S, přitom souhlasné póly jsou vždy propojeny magneticky vodivým pólovým nástavcem. Rotací tohoto magnetického systému se přerušovaně uzavírá magnetický obvod pólových nástavců přes feromagnetické jádro statorové synchronizační cívky, ve které změna magnetického toku indikuje napěťové impulsy střídavé polarity, jejichž elektrickou energii využívá elektrický obvod.The rotor of the ignition system represents a symmetrical arrangement of an even number of permanent magnets stored in a non-magnetic rotor disk, their magnetic flux being oriented in the direction of the rotor circumference in such a way that the poles alternate in sequence S - J, J - S conductive pole piece. Rotation of this magnetic system interrupts the magnetic circuit of the pole pieces intermittently across the ferromagnetic core of the stator synchronization coil, in which the change in magnetic flux indicates voltage pulses of alternating polarity, the electrical energy of which uses the electrical circuit.

Rotací dvou permanentních magnetů uložených symetricky v nemagnetickém kotouči £ jsou indukovány napěťové impulsy znázorněné na obr. 2. První kladný impuls v čase T/4 se přivádí na napěťový dělič prvního odporu £ a druhého odporu £· Průchodem elektrického proudu se na druhém odporu 6 vytváří úbytek napětí, které prochází druhou diodou £ na řídicí elektrodu spínacího polovodičového prvku vpodobě synchronizačního impulsu znázorněného na obr. 3. Dva následující záporné impulsy v čase T/2 a 3.T/4 jsou proudově zatíženy přes první diodu 3. a základní odpor 4, čímž se jejich napěťová úroveň sníží a druhou diodou £ v závěrném směru na řídicí elektrodu tudíž neprochází. Nízká úroveň záporného impulsu v čase 3 T/4 způsobí nízkou napěťovou úroveň kladného impulsu v čase T, která je následně snížena proudovým zatížením napěťového děliče prvního odporu £ a druhého odporu £.Rotation of the two permanent magnets placed symmetrically in the non-magnetic disk 6 induces the voltage pulses shown in Fig. 2. The first positive pulse at time T / 4 is applied to the voltage divider of the first resistor 6 and the second resistor 6. the voltage drop that passes through the second diode 6 to the control electrode of the switching semiconductor element in the form of the synchronization pulse shown in Fig. 3. The two following negative pulses at times T / 2 and 3.T / 4 are current loaded across the first diode 3 and base resistor 4 , thereby decreasing their voltage level and thus does not pass through the second diode 6 in the reverse direction to the control electrode. A low negative pulse level at time 3 T / 4 causes a low positive pulse level at time T, which is subsequently reduced by the current load of the voltage divider of the first resistor a and the second resistor £.

Na obr. 3 je znázorněn výsledný kladný synchronizační impuls, který je v čase T přiveden na řídicí elektrodu polovodičového spínacího prvku. Vhodnou kombinací elektrických hodnot statorové synchronizační cívky £< prvního odporu £, kondenzátoru 17 a cívky s feritovým * jádrem 18 lze dosáhnout žádanou fázovou charakteristiku potřebnou pro dané otáčky motoru.FIG. 3 shows the resulting positive synchronization pulse, which is applied to the control electrode of the semiconductor switching element at time T. By suitably combining the electrical values of the stator synchronization coil 6 of the first resistor 6, the capacitor 17 and the ferrite core coil 18, the desired phase characteristic required for a given motor speed can be achieved.

Na obr. 4 je názorné použití předmětu vynálezu v magnetoelektrickém zapalovacím systému pro zážehové motory s vnitřnímspalováním se třemi cívkami £, 10 a 11, upevněnými na základní desce statoru pro 1£0°, jejichž závity jsou protínány točivým magnetickým polem,· z kotouče £·Fig. 4 illustrates the use of the subject invention in a magnetoelectric ignition system for spark ignition internal combustion engines with three coils 50, 10 and 11 mounted on a stator base plate for 10 ° whose threads are intersected by a rotating magnetic field. ·

Elektrický střídavý proud ze statorových cívek .£0, 11, je usměrňován dalšími diodami £, £ a nabíjí hlavní kondenzátor £4. Průchodem synchronizačního impulsu druhou diodou £ na řídicí elektrodu polovodičového spínacího prvku, například tyristoru ££ se tyristor ££ otevře a dojde k vybití elektrické energie z hlavního kondenzátoru 14 do primárního vinutí zapalovacího transformátoru .15. Indukované vysoké napětí v sekundárním vinutí transformátoru 15 se přivede na elektrody svíčky 16 a elektrický výboj způsobí zapálení hořlavé směsi v pracovním válci motoru. Zapojením diody 13 se prodlouží délka hoření elektrického výboje. Uvedené zapojení splňuje vysoké požadavky na energii elektrického výboje v širokém rozsahu otáček. Pro méně náročné spalovací motory odpadá ze zapojení jedna statorová cívka 11 a další dioda £.The electric alternating current from the stator coils 00.11 is rectified by the other diodes ,4 and charges the main capacitor 44. By passing the synchronization pulse through the second diode 6 to the control electrode of a semiconductor switching element, such as a thyristor 60, the thyristor 60 opens and the electrical power is discharged from the main capacitor 14 into the primary winding of the ignition transformer. The induced high voltage in the secondary winding of the transformer 15 is applied to the electrodes of the spark plug 16, and an electric discharge causes ignition of the flammable mixture in the engine working cylinder. By connecting the diode 13, the length of combustion of the electric discharge is increased. This connection meets the high energy requirements of the electric discharge over a wide speed range. For less intensive internal combustion engines, one stator coil 11 and another diode 6 are not required.

Bezkontaktního magnetoelektrického řídicího systému podle vynálezu je možno využít k řízení zapalovacího systému všech spalovacích motorů zvláště pak pro motocykly.The non-contact magneto-electric control system according to the invention can be used to control the ignition system of all internal combustion engines, in particular for motorcycles.

Claims (4)

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION 1. Bezkontaktní magnetoelektrický řídicí systém tvořený rotorem se symetricky uspořádanými permanentními magnety, statorovou synchronizační cívkou a eeektoonCkýým obvodem vyznačený tím, že paralelně k vývodům statorové synchronizační cívky (2) je připojena jednak sériová komminace první diody (3) a základního odporu (4) a jednak je paralelně k vývodům statorové synchronizační cívky (2) připojen napětový dělič pozůstávající z prvního odporu (5) a druhého odporu (6) děliče, jejichž výstup je připojen na alespoň jednu řídicí elektrodu polovodičového spínacího prvku, přičemž jeden vývod statorové synchronizační cívky (2) je spojen s katodou první diody (3) a s prvním odporem (5) napětového děliče, další vývod statorové synchronizační cívky (2) je spojen se základním odporem (4 , s druhým odporem (6) napětového děliče a je připojen na alespoň zápornou elektrodu polovodičového spínacího prvku.A contactless magnetoelectric control system comprising a rotor with symmetrically arranged permanent magnets, a stator synchronizing coil and an electronic circuit, characterized in that the series of the first diode (3) and the base resistor (4) are connected in parallel to the terminals of the stator synchronizing coil (2); on the one hand, a voltage divider consisting of a first resistor (5) and a second resistor (6) of the divider, the output of which is connected to at least one control electrode of the semiconductor switching element, is connected in parallel to the stator synchronization coil terminals (2); is connected to the cathode of the first diode (3) and to the first resistor (5) of the voltage divider, the other terminal of the stator synchronizing coil (2) is connected to the base resistor (4) to the second resistor (6) of the voltage divider. of a semiconductor switching element. 2. Betkootaktní maantttotekOrický řídicí systém podle bodu 1, vyznačený tím, že mmzi výstup prvního odporu (5) a druhého odporu (6) napětového děliče a mezi alespoň jednu řídicí elektrodu polovodičového spínacího prvku je vřazena druhá dioda (7) zapojená pro kladné impulsy v propustném směru.2. A beta-tactical maantototric control system according to claim 1, characterized in that a second diode (7) connected for positive pulses in the at least one control electrode of the semiconductor switching element is inserted between the output of the first resistor (5) and the second resistor (6). forward direction. 3. Bezkoonaktní maaneeootektrický řídicí systém podle bodu 1 a 2,·vyznačený tím, že o prvnímu odporu (5) napětového děliče je paralelně připojen tondenzátor (17).3. The non-reactive maoee-electric control system according to Claims 1 and 2, characterized in that a capacitor (17) is connected in parallel to the first resistor (5) of the voltage divider. 4. BBzkoonaktní maanteootekOricOý řídicí systém podle bodu 1 a 2, vyznačený tím, že te katodě první diody (3) je do série s prvním odporem· (5) zapojena cívka s fer^itov^j^m jádrem (18).4. A multistage control system according to claims 1 and 2, characterized in that the cathode of the first diode (3) is connected in series with the first resistor (5) with a ferrite core coil (18).