СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСТАРТЕРНОГО ПУСКА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1995 года по МПК F02N11/08 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к устройствам, осуществляющим пуск двигателей внутреннего сгорания (ДВС), и может быть использовано на передвижных и стационарных установках, где необходим их частый запуск.

Известна система электростартерного пуска ДВС [1], содержащая аккумуляторную батарею, параллельно соединенную через полупроводниковый вентиль с конденсаторной батареей, устройство управления пуском, состоящее из тягового реле с замыкающим контактом, и стартер, выполненный в виде машины постоянного тока. Введение в систему конденсаторной батареи позволяет облегчить работу аккумуляторной батареи в режиме пуска ДВС, таким образом уменьшить ее емкость и, соответственно, массогабаритные характеристики. Присоединение аккумуляторной батареи через полупроводниковый вентиль к конденсаторной батарее позволяет осуществлять постоянную подзарядку последней, исключив при этом обратный ее разряд на аккумуляторную батарею. Запуск ДВС осуществляется за счет использования энергии, накопленной в параллельно соединенных аккумуляторной и конденсаторной батареях, посредством замыкания контактов тягового реле устройства управления пуском.

Основным недостатком данной системы является неоднозначность определения момента готовности системы к пуску, так как имеется вероятность включения устройства управления пуском при неоконченном процессе заряда конденсаторной батареи. Таким образом, аккумуляторная батарея будет разряжаться не только на конденсаторную батарею, но и на стартер.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению следует считать систему электростартерного пуска ДВС [2], содержащую аккумуляторную батарею, стартер, выполненный в виде электрической машины постоянного тока, устройство управления пуском, выполненное в виде тягового реле с обмотками и замыкающим контактом, выключатель пуска, конденсаторную батарею, подключенную положительным полюсом к стартеру через замыкающий контакт тягового реле, а отрицательным полюсом - к положительному полюсу аккумуляторной батареи, и преобразователь напряжения, подключенный выходом к конденсаторной батарее.

С целью повышения надежности пуска система снабжена двухобмоточным промежуточным реле с замыкающим контактом, стабилитроном, первым и вторым полупроводниковым вентилями.

Недостатком прототипа является небольшая эффективность использования заряда конденсаторной батареи. Это объясняется тем, что диапазон напряжений, при которых конденсаторная батарея разряжается на стартер, сравнительно невелик.

Как известно, конденсаторная батарея в процессе пуска отдает энергию, определяемую выражением
ΔW = где ΔW - энергия, отдаваемая конденсаторной батареей при пуске, Дж;
С - емкость конденсаторной батареи, Ф;
U_н, U_и - напряжение конденсаторной батареи в начале и конце процесса пуска соответственно, В.

Процесс пуска начинается в момент, когда напряжение на стабилитроне будет превышать напряжение пробоя стабилитрона. Стабилитрон пробивается, срабатывает промежуточное реле, которое подает питание на тяговое реле. В процессе пуска конденсаторная батарея отдает энергию стартеру, напряжение на ней, а соответственно и на стабилитроне, уменьшается. При уменьшении напряжения на стабилитроне ниже напряжения запирания промежуточное реле обесточивается, тяговое реле отключается и процесс пуска прекращается. Анализ вольт-амперных характеристик стабилитронов [3] показывает, что напряжения пробоя и запирания практически равны между собой. Тогда величина U_н²-U_к², а следовательно, и величина энергии ΔW, отданная в процесс пуска, сравнительно невелика. Таким образом, диапазон напряжений, при котором конденсаторная батарея отдает энергию стартеру на прокрутку двигателя, зависит от параметров стабилитрона, что приводит к неэффективному использованию энергии конденсаторной батареи, а следовательно, к увеличению емкости и массогабаритных показателей самой батареи.

Цель изобретения - повышение надежности пуска ДВС и увеличение ресурса работы аккумуляторной батареи за счет повышения эффективности использования заряда конденсаторной батареи.

Цель достигается тем, что в систему электростартерного пуска ДВС, содержащую аккумуляторную батарею, стартер, выполненный в виде электрической машины постоянного тока, устройство управления пуском, выполненное в виде тягового реле с обмотками и замыкающим контактом, выключатель пуска, конденсаторную батарею, подключенную положительным полюсом к стартеру через замыкающий контакт тягового реле, а отрицательным полюсом - к положительному полюсу аккумуляторной батареи, преобразователь напряжения, подключенный выходом к конденсаторной батарее, двухобмоточное промежуточное реле с замыкающим контактом, стабилитроном, первым и вторым полупроводниковыми вентилями дополнительно введен задатчик окончания пуска, а промежуточное реле снабжено замыкающим контактом, выполненным в цепи задатчика окончания пуска.

В качестве задатчика окончания пуска может быть использован стабилитрон, напряжение запирания которого выбирается в зависимости от минимального напряжения на конденсаторной батарее, при котором возможна эффективная прокрутка двигателя.

Сущность изобретения состоит в увеличении диапазона напряжений, при котором наиболее эффективно используется энергия, запасенная конденсаторной батареей.

На чертеже представлена схема системы электростартерного пуска ДВС.

Система содержит аккумуляторную батарею 1, стартер 2, выполненный в виде электрической машины постоянного тока, и устройство управления пуском в виде тягового реле 3, имеющего втягивающую 4 и удерживающую 5 обмотки, подключенные через первый полупроводниковый вентиль 6 к стартеру 2, конденсаторную батарею 7, подключенную положительным полюсом 8 к замыкающему контакту 9 тягового реле 3, а отрицательным полюсом 10 - к положительному полюсу 11 аккумуляторной батареи 1, преобразователь 12 напряжения, подключенный выходом 13 к конденсаторной батарее 7, а входом 14 через выключатель 15 пуска - к аккумуляторной батарее 1, а также двухобмоточное реле 16, одна из обмоток 17 которого питается через параллельно включенные стабилитроны 18 и 24 от конденсаторной батареи 7, а вторая обмотка 19 - от генератора двигателя, причем обмотки 17 и 19 реле 16 включены встречно и разделены вентилем 20. Контакт 21 промежуточного реле 16 размещен в цепи питания тягового реле 3, а контакт 25 последовательно со стабилитроном 24 в цепи питания обмотки 17 реле 16. Отрицательный полюс 22 аккумуляторной батареи 1, один из выводов реле 3 и 16, стартера 2 и преобразователя 12 присоединены к "массе". Обмотка 19 реле 16 подсоединена к выходу 23 генератора двигателя.

Система работает следующим образом.

Включив выключатель 15 пуска, преобразователь 12 напряжения подключают к аккумуляторной батарее 1 и низкое напряжение батареи преобразуется в повышенное. При достижении на обкладках конденсатора 7 определенного напряжения стабилитрон 18 открывается и по обмотке 17 промежуточного реле 16 течет ток, в результате чего реле 16 срабатывает и замыкает свой контакт 25, при этом стабилитрон 24, у которого напряжения как пробоя, так и запирание ниже соответствующих параметров стабилитрона 18, также открывается и контакт 21, обмотки 4 и 5 тягового реле получают питание и замыкается замыкающий контакт 9 тягового реле 3. Стартер 2 оказывается подключенным к конденсаторной батарее 7 и, вращаясь, прокручивает ДВС. Конденсаторная батарея 7 отдает запасенную при заряде энергию стартеру 2, при этом напряжение на ней уменьшится. Стабилитрон 18 закрывается, однако обмотка 17 реле 16 получает питание через стабилитрон 24 и замкнутый контакт 25. Если ДВС запускается, то ток его генератора попадает в обмотку 19 промежуточного реле 16, оно отключается и размыкает контакт 21, который питает обмотки тягового реле 3. Тяговое реле 3 обесточивается, контакт 9 тягового реле 3 размыкается, стартер 2 обесточивается и шестерня стартера выводится из зацепления с венцом ДВС. Вентиль 6 служит для того, чтобы не пропускать ток в цепь тягового реле 3 от конденсаторной батареи 7 и использовать ток, текущий по обмоткам тягового реле 3, для пуска.

Вентиль 20 служит для запирания стабилитрона 24 обратным напряжением от генератора в случае запуска ДВС и автоматического отключения системы пуска.

Если запуск ДВС не удается, то при напряжении, не обеспечивающем эффективной прокрутки двигателя, стабилитрон 24 запирается, обмотка 17 обесточивается и процесс пуска автоматически повторяется.

Предлагаемая система позволяет осуществлять автоматический повторный пуск в случае неудачного первого пуска, более эффективно использовать по сравнению с прототипом энергию, запасенную конденсаторной батареей, а следовательно, уменьшить ее емкость и массогабаритные показатели.

Сущность изобретения: конденсаторная батарея перед пуском двигателя заряжается от аккумуляторной батареи через преобразователь напряжения. После пробоя стабилитрона срабатывает реле и замыкает контакты. Во время пуска реле поддерживается во включенном состоянии через один стабилитрон, напряжение пробоя которого ниже напряжения пробоя другого стабилитрона. 1 ил.

СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСТАРТЕРНОГО ПУСКА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащая аккумуляторную батарею, стартер, выполненный в виде электрической машины постоянного тока, устройство управления пуском, выполненное в виде тягового реле с обмотками и замыкающим контактом, размещенным в цепи питания стартера, выключатель пуска, конденсаторную батарею, подключенную положительным полюсом к стартеру через замыкающий контакт тягового реле, а отрицательным полюсом - к положительному полюсу аккумуляторной батареи, преобразователь напряжения, подключенный выходом к конденсаторной батарее, а входом - к аккумуляторной батарее, двухобмоточное промежуточное реле с замыкающим контактом, стабилитрон, первый и второй полупроводниковые вентили, причем контакты промежуточного реле размещены в цепи питания обмоток тягового реле, первый вентиль размещен между обмотками тягового реле и стартером, обмотки промежуточного реле включены встречно одна другой и между их выводами размещен второй вентиль, одна из обмоток промежуточного реле подключена через стабилитрон к положительному полюсу конденсаторной батареи, а другая имеет выход для подключения к генератору запускаемого двигателя, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности ее в работе и увеличения срока службы аккумуляторной батареи путем повышения эффективности использования заряда конденсаторной батареи при пуске, система снабжена стабилитроном, а промежуточное реле - дополнительным замыкающим контактом, причем последовательно соединенные стабилитрон и дополнительный замыкающий контакт включены между положительным полюсом конденсаторной батареи и выводом первой обмотки промежуточного реле.