УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОСТАРТЕРНОГО ПУСКА Российский патент 1996 года по МПК F02N11/08 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к системам с электрическими пусковыми устройствами, снабженными источниками питания с ограниченной энергией, например к устройствам электростартерного пуска двигателей внутреннего сгорания автотранспортных средств, сельскохозяйственных и дорожных машин.

Известно устройство электростартерного пуска двигателя, используемое в автомобилях. Оно содержит питающий источник, электростартер с силовой клеммой и командной клеммой и выключатель пуска.

Недостатком этого устройства являются большие пусковые токи, потребляемые от питающего источника, что вызывает необходимость применения сцепляемых стартерных аккумуляторных батарей, которые допускают большие пусковые токи только при избыточном запасе энергии, имеют малый срок службы, токсичны и быстро разрушаются при бездействии.

В 1985 г. впервые появились публикации Московского автомеханического института (см. например, авт. св. N 1193285, F 02 N 11/08, 1985) с идеей повысить надежность пуска двигателя за счет энергии, накопленной конденсаторной батареей.

Устройство электростартерного пуска двигателя внутреннего сгорания (см. авт. св. N 1665062, F02 N 11/08 1991 г. заявка от 29.09.89) содержит питающий источник, электростартер с силовой клеммой и командной клеммой, выключатель пуска, преобразователь напряжения, конденсаторную батарею, датчик тока стартера и блок разряда, выполненный в виде электронного ключа, диода и дросселя. Это устройство не снимает с питающего источника нагрузки большим пусковым током и не обеспечивает достаточно экономного накопления и расхода энергии конденсаторной батареи. Кроме того, устройство требует усложнения конструкции самого электростартера и схемы подключения его, что значительно снижает надежность устройства.

Целью изобретения является повышение экономичности питающего источника.

Устройство электростартерного пуска содержит питающий источник 1, электростартер 2 с силовой клеммой 3 и командной клеммой 4, выключатель 5 пуска, преобразователь 6 напряжения, конденсаторную батарею 8, датчик 9 тока стартера, блок 11 разряда, выполненный в виде электронного ключа 12, диода 13 и дросселя 14. Преобразователь 6 напряжения, дополненный управляющим входом 7 и датчик 16 напряжения заряда, подключенный параллельно конденсаторной батарее 9, обеспечивает плавную накачку энергии малым током от питающего источника 1 до максимально допустимого напряжения заряда конденсаторной батареи 9 с последующей остановкой и переходом в режим поддержания заряда на уровне постоянной готовности к пуску. Сглаживающий конденсатор 15, генератор 18 импульсов отпирания, схема 21 обратной связи и датчик 24 напряжения стартера осуществляют при пуске стабилизацию напряжения на электростартере 2 и ограничение потребляемого им тока.

Благодаря этому исключаются непроизвольные траты энергии, накопленной конденсаторной батареей 8. Кроме того, появляется возможность соединить силовую клемму 3 электростартера 2 с его командной клеммой 4, что упрощает схему подключения стартера и избавляет питающий источник 1 от нагрузки током командной цепи. Общий выключатель 26 предотвращает разряд питающего источника 1 при длительных перерывах в работе.

Изобретение позволяет заменить стартерные аккумуляторные батареи, применяемые на автотранспортных средствах, обыкновенными щелочными или герметизированными, а в некоторых случаях гальваническими элементами питания, без существенных доработок бортовой электросети со стандартными низковольтными электростартерами.

На чертеже представлена электрическая схема устройства электростартерного пуска.

Устройство электростартерного пуска содержит питающий источник 1, электростартер 2 с силовой клеммой 3 и командной клеммой 4, выключатель 5 пуска, преобразователь 6 напряжения с управляющим входом 7, конденсаторную батарею 8, датчик 9 тока стартера с информационным выходом 10 и блок 11 разряда, выполненный в виде электронного ключа 12, диода 13, дросселя 14 и сглаживающего конденсатора 15.

Устройство также содержит датчик 16 напряжения заряда с информационным выходом 17, генератор 18 отпирающих импульсов с разрешающим входом 19 и запирающим входом 20, схему 21 обратной связи с входом 22 по току и входом 23 по напряжению, датчик 24 напряжения стартера с информационным выходом 25, общий выключатель 26. Конденсаторная батарея 8 подключена к питающему источнику 1 через преобразователь 7 напряжения и общий выключатель 26. Параллельно конденсаторной батарее 8 подключен датчик 16 напряжения заряда, информационный выход 17 которого соединен с управляющим входом 8 преобразователя 7 напряжения. Силовая клемма 3 и командная клемма 4 электростартера 2 соединены между собой и подключены к конденсаторной батарее 8 через дроссель 14 и электронный ключ 12 блока 11 разряда. Датчик 9 тока стартера подключен последовательно с электростартером 2. Диод 13 подключен параллельно конденсаторной батарее 8 через электронный ключ 12, а сглаживающий конденсатор 15 подключен параллельно диоду 13 через дроссель 14.

Генератор 18 отпирающих импульсов связан с электронным ключом 12, его разрешающий вход 19 соединен через выключатель 5 пуска и общий выключатель 26 с питающим источником 1, а запирающий вход 26 связан со схемой 21 обратной связи, у которой вход 22 по току подключен к информационному выходу 10 датчика 9 тока стартера, а вход 23 по напряжению подключен к информационному выходу 25 датчика напряжения стартера, включенного параллельно электростартеру 2. Общий выключатель 26 соединен с питающим источником 1 последовательно.

Устройство работает следующим образом.

При замыкании общего выключателя 26 конденсаторная батарея 8 заряжается от питающего источника 1 небольшим током с помощью преобразователя 6 напряжения. Когда энергия конденсаторной батареи 8 достигает величины, необходимой для пуска, преобразователь 6 запирается по сигналу от датчика 16 напряжения заряда и находится в дежурном состоянии, осуществляя подкачку энергии по мере саморазряда батареи 8.

Для пуска электростартера 2 необходимо замкнуть выключатель 5 пуска. Генератор 18 отпирающих импульсов запускается, и электронный ключ 12 начинает открываться и закрываться. Продолжительность открытого состояния всегда постоянная, и дроссель 14 получает от конденсаторной батареи 8 порцию энергии, которая после запирания ключа 12 через диод 13 передается сглаживающему конденсатору 15. Пока электростартер 2 выполняет предпусковые функции, ток, потребляемый им, невелик, почти вся энергия дросселя 14 отдается сглаживающему конденсатору 15 и напряжение на нем быстро возрастает.

Но благодаря обратной связи с датчика 24 через вход 23 по напряжению схемы 21 на запрещающий вход 20 генератора 18 поступает сигнал, задерживающий формирование очередного отпирающего импульса, пока напряжение не упадет ниже установленного уровня. Таким образом обеспечивается стабилизация напряжения на электростартере 2.

При пуске стартера потребляемый им ток резко возрастает, но обратная связь с информационного выхода 10 датчика 9 тока стартера также начинает задерживать генератор 18 отпирающих импульсов, не допуская превышения установленного уровня тока и излишних потерь энергии, накопленной конденсаторной батареей 8.

Использование: системы с электрическими пусковыми устройствами, снабженными источниками питания с ограниченной энергией, например устройства электростартерного пуска двигателей внутреннего сгорания автотранспортных средств, сельскохозяйственных и дорожных машин. Сущность изобретения: устройство электростартерного пуска содержит питающий источник 1, электростартер 2 с силовой и командной клеммами 3 и 4, выключатель пуска 5, преобразователь 6 напряжения, конденсаторную батарею 8, датчик 9 тока стартера, блок 11 разряда, выполненный в виде электронного ключа 12, диода 13 и дросселя 14. Отличается тем, что в него введены генератор 18 отпирающих импульсов с разрешающим 19 и запрещающим 20 входами, схема 21 обратной связи с входом 22 по току и входом 23 по напряжению, датчик 24 напряжения стартера, а блок разряда дополнен сглаживающим конденсатором 15. Кроме того, силовая клемма 3 электростартера соединена с командной клеммой 4, что упрощает схему подключения стартера и избавляет питающий источник от нагрузки током командной цепи. С целью экономии энергии питающего источника и постоянной готовности устройства преобразователь 6 напряжения снабжен управляющим входом 7, а параллельно конденсаторной батарее 8 подключен датчик 16 напряжения заряда, информационный выход 17 которого соединен с управляющим входом 7 преобразователя 6. Последовательно с питающим источником 1 включен общий выключатель 26, предотвращающий разряд питающего источника при длительных перерывах в работе. Изобретение позволяет без существенных изменений электрической схемы автомобиля заменить стартерные аккумуляторные батареи щелочными. 1 ил.

1. Устройство электростартерного пуска, содержащее питающий источник, электростартер с силовой клеммой и командной клеммой, выключатель пуска, преобразователь напряжения, конденсаторную батарею, датчик тока стартера с информационным выходом, блок разряда, выполненный в виде электронного ключа, диода и дросселя, причем конденсаторная батарея подключена к питающему источнику через преобразователь напряжения, электростартер подключен к конденсаторной батарее через датчик тока стартера, а также через дроссель и электронный ключ блока разряда, в котором диод подключен параллельно конденсаторной батарее через электронный ключ, причем выключатель пуска соединен с питающим источником, отличающееся тем, что в него входят генератор отпирающих импульсов с разрешающим входом и запрещающим входом, схема обратной связи с входом по току и входом по напряжению, датчик напряжения стартера с информационным выходом, а блок разряда дополнен сглаживающим конденсатором, причем генератор отпирающих импульсов связан с электронным ключом, его разрешающий вход подключен к выключателю пуска, запрещающий вход соединен со схемой обратной связи, у которой вход по току соединен с информационным выходом датчика тока стартера, а вход по напряжению соединен с информационным выходом датчика напряжения стартера, датчик напряжения стартера подключен параллельно электростартеру, у которого силовая клемма соединена с командной клеммой, причем сглаживающий конденсатор блока разряда подключен параллельно диоду через дроссель. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в него введен датчик напряжения заряда с информационным выходом, а преобразователь напряжения дополнен управляющим входом, причем датчик напряжения заряда подключен параллельно конденсаторной батарее и его информационный выход соединен с управляющим входом преобразователя. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в него введен общий выключатель, соединенный последовательно с питающим источником.