СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСТАРТЕРНОГО ПУСКА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ОТ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ С ПОНИЖЕННЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ Российский патент 1997 года по МПК F02N11/08 

Изобретение относится к системам электростартерного пуска двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано на автомобилях и других транспортных средствах.

Известны системы электростартерного пуска двигателей внутреннего сгорания (а.с. СССР N 1193288, 1199962, 1276848 по классу МКИ F 02 N 11/08), содержащие аккумуляторную батарею, стартер, выключатель стартера, конденсаторную батарею и преобразователь, а также переключатель управления пуском (тяговое реле).

Наиболее близкой по технической сущности является система электростартерного пуска двигателей внутреннего сгорания (а.с. СССР N 1636589, кл. F 02 N 11/08, 1991), содержащая аккумуляторную и конденсаторную батареи, стартер, выполненный в виде машины постоянного тока, тяговое реле, замыкающие контакты которого включены между положительными полюсами стартера и конденсаторной батареи, причем положительный полюс конденсаторной батареи соединен с положительным полюсом аккумуляторной батареи через диод и индуктивный элемент, а к точке соединения индуктивного элемента с анодом диода подключен один выход ключевого элемента (триода), управление которым осуществляется посредством дополнительной обмотки стартера, включенной между базой транзистора и двумя резисторами, включенными параллельно аккумуляторной батарее, через выключатель заряда.

Недостатком прототипа является наличие дополнительной обмотки стартера и отсутствие регулирующего элемента (блока управления), что приводит к снижению надежности работы устройства. Например, напряжение на конденсаторной батарее может достигать величины в 2 раза превосходящее напряжение аккумуляторной батареи и во время включения стартера триод будет находиться в открытом (включенном) состоянии, что неблагоприятно сказывается на эксплуатационных характеристиках устройства в целом.

Задачей изобретения является повышение надежности системы пуска двигателей. Принципиальная электрическая схема предлагаемой системы изображена на чертеже. Она содержит аккумуляторную батарею 1, конденсаторную батарею 2, индуктивный элемент (дроссель) 3, диод 4, стартер 5, выключатель стартера 6, блок (схема) управления ключевым элементом 7, выключатель схемы управления 8, ключевой элемент (транзистор, тиристор) 9. При номинальных значениях напряжения, внутреннего сопротивления, емкости аккумуляторной батареи работа схемы происходит в штатном режиме. Выключатель 8 находится в выключенном состоянии, схема управления не работает. Запуск двигателя осуществляется от аккумуляторной батареи через диод и индуктивный элемент.

При необходимости увеличения пускового тока и момента на валу стартера, снижении напряжения на аккумуляторной батарее положительный эффект достигается за счет подключения схемы управления, ключевого элемента и конденсаторной батареи. Предлагаемая система работает следующим образом: замыкается выключатель 8 и заряд конденсаторной батареи от аккумулятора осуществляется через индуктивный элемент 3, диод 4. Для запуска двигателя (стартера) после заряда конденсаторной батареи происходит замыкание выключателя 6. Наличие в цепи запуска двигателя индуктивного элемента положительно влияет на эксплуатацию и срок службы аккумуляторной батареи, так как уменьшается фронт пускового тока от нее. При снижении напряжения на аккумуляторной батарее или увеличении внутренних сопротивлений источников питания выключатель 8 замкнут, но включается схема управления ключевым элементом, она сравнивает напряжение на конденсаторной батарее с заданным необходимым уровнем и, если его величина ниже установленной нормы, вырабатывает включающий импульс, который поступает на ключевой элемент. Во время замкнутого состояния ключевого элемента к обмотке индуктивного элемента прикладывается напряжение аккумуляторной батареи, уравновешиваемое ЭДС, индуктируемой в этой обмотке, вызванной изменением величины протекающего по ней тока. После размыкания ключевого элемента к конденсаторной батарее прикладывается напряжение аккумуляторной батареи и ЭДС обмотки индуктивного элемента, электромагнитная энергия накопленная в дросселе через диод поступает к конденсаторной батарее. Процесс подачи управляющих импульсов на ключевой элемент продолжается до тех пор, пока напряжение на конденсаторной батарее не достигнет заданного уровня, после чего вырабатывается сигнал на разрешение замыкания выключателя 6 и осуществление запуска стартера. Схема управления ключевым элементом может быть выполнена аналогично схемам управления приведенным в книге Ключевые стабилизаторы напряжения постоянного тока. Е.С. Грейвер. М. "Связь", 1970.

Основным отличительным признаком предлагаемого изобретения является то, что выход ключевого элемента и отрицательный полюс конденсаторной батареи соединены с отрицательным полюсом аккумуляторной батареи через замыкающий выключатель, а вход управления ключевого элемента соединен с выходом блока управления, один выход которого подключен к положительному полюсу аккумуляторной батареи, а другой к положительному полюсу конденсаторной батареи.

В известных технических решениях указанные отличительные признаки не обнаружены, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого изобретения критериям "новизна" и "существенные отличия предлагаемого технического решения от известных".

Экспериментальные исследования показали высокую эффективность предлагаемого технического решения. Надежный запуск двигателей обеспечивается при снижении напряжения на аккумуляторной батарее до 60% от номинального.

Использование: на автомобилях и других транспортных средствах. Сущность изобретения: система содержит аккумуляторную и конденсаторную батареи 1, 2, стартер 5, выполненный в виде электрической машины постоянного тока, тяговое реле, замыкающие контакты 6 которого включены между полюсами стартера и конденсаторной батареи. Положительный полюс конденсаторной батареи соединен с положительным полюсом аккумуляторной батареи через разделительный диод 4 и индуктивный элемент 3. К точке соединения индуктивного элемента 3 с анодом диода 4 подключен один выход ключевого элемента 9, другой выход которого и отрицательный полюс конденсаторной батареи 2 соединены с отрицательным полюсом аккумуляторной батареи 1 через замыкающий выключатель 8, а вход управления ключевого элемента 9 соединен с выходом блока 7 управления, один вход которого подключен к положительному полюсу аккумуляторной батареи 1, а другой - к положительному полюсу конденсаторной батареи 2. 1 ил.

Система электростартерного пуска двигателя внутреннего сгорания от источников питания с пониженным напряжением, содержащая аккумуляторную и конденсаторную батареи, стартер, выполненный в виде электрической машины постоянного тока, тяговое реле, замыкающие контакты которого включены между положительными полюсами стартера и конденсаторной батареи, причем положительный полюс конденсаторной батареи соединен с положительным полюсом аккумуляторной батареи через разделительный диод и индуктивный элемент, а к точке соединения индуктивного элемента с анодом диода подключен один выход ключевого элемента, отличающаяся тем, что другой выход ключевого элемента и отрицательный полюс конденсаторной батареи соединены с отрицательным полюсом аккумуляторной батареи через замыкающий выключатель, а выход управления ключевого элемента соединен с выходом блока управления, один вход которого подключен к положительному полюсу аккумуляторной батареи, а другой к положительному полюсу конденсаторной батареи.