УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОСТАРТЕРНОГО ЗАПУСКА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1997 года по МПК F02N11/08 

Изобретение относится к электрооборудованию двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано в системах запуска, преимущество газотурбинных двигателей или тяжелых дизелей.

Из уровня техники известны системы электростартерного запуска двигателя внутреннего сгорания, включающие стартер, выполненный в виде электрической машины постоянного тока, аккумуляторную батарею, подключенную параллельно к бортовой сети и выключатель стартера с контактами (тяговое реле) (см. например, кн. Теория, конструкция и расчет автотракторного оборудования, под ред. Фесенко М.Н. М. Машиностроение, 1979, с.21; авт.св. СССР N 756065, кл. F 02 N 11/00, 1980).

Основным недостатком известных систем является то, что надежный пуск двигателя, особенно при низких температурах окружающей среды, возможен лишь при полностью заряженной аккумуляторной батареи.

Известны также системы запуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС) от накопителя энергии, выполненного в виде конденсаторной батареи, которая подключена параллельно аккумуляторной батареи (см. авт.св. СССР N 1193287, кл. F 02 N 11/08, 1985; авт.св. СССР N 1276848, кл. F 02 N 11/08,1987; авт.св. СССР N 1590617, кл. F 02 N 11/06, 1990; патент РФ N 2013640, кл. F 02 N 11/08, 1994).

Данные системы отличаются схемным выполнением электрической цепи устройства управления пуском и заряда конденсаторной батареи, емкость которой выбирается исходя из энергии, необходимой для электростартерного запуска определенного типа ДВС и в ряде случаев может быть значительной, что приводит к увеличению массо-габаритных параметров системы запуска в целом.

Наиболее близким к изобретению является устройство электростартерного запуска ДВС, которое содержит аккумуляторную батарею и конденсаторную батарею, преобразователь напряжения, включенный между аккумуляторной батареей и конденсаторной батареей и выполненный в виде последовательно соединенных инвертора, повышающего трансформатора и выпрямителя, стартер, тяговое реле и выключатель стартера (см. авт.св. СССР N 1193288, кл. F 02 N 11/08, 1985). При этом конденсаторная батарея отрицательным полюсом соединена с отрицательным полюсом стартера и положительным полюсом через нормально разомкнутые контакты тягового реле с положительным полюсом стартера, а между отрицательными полюсами аккумуляторной и конденсаторной батарей размещен выключатель заряда аккумуляторной батареи, что полностью отключает аккумуляторную батарею от системы и позволяет пускать ДВС непосредственно от конденсаторной батареи, которая может заряжаться сколь угодно малым током при частично разряженной аккумуляторной батареи. Однако данное устройство мало пригодно для запуска газотурбинных двигателей или ДВС с длительной циклограммой пуска, требующей большую мощность в начальный период.

Изобретение направлено на создание устройства для электростартерного запуска, обеспечивающего надежный пуск ДВС, преимущественно газотурбинных двигателей при низких температурах окружающей среды и/или значительно разряженной аккумуляторной батареи.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в устройстве электростартерного запуска ДВС, содержащем аккумуляторную батарею и конденсаторную батарею, между которыми включен преобразователь напряжения, стартер, тяговое реле и выключатель стартера, согласно изобретению, положительный полюс аккумуляторной батареи подключен к стартеру через нормально разомкнутые контакты тягового реле, а к входу преобразователя напряжения через нормально замкнутые контакты тягового реле, при этом между положительными полюсами конденсаторной батареи, которая выполнена в виде молекулярного накопителя энергии конденсатора с двойным электрическим слоем, и аккумуляторной батареи включен диодный блок.

Выполнение конденсаторной батареи в виде конденсатора с двойным электрическим слоем-молекулярного накопителя энергии помимо снижения массо-габаритных характеристик обеспечивает повышение мощности устройства запуска и достаточно длительную прокрутку ДВС, а соединение положительного полюса аккумуляторной батареи через нормально разомкнутые контакты тягового реле непосредственно с положительным полюсом стартера и через диодный блок с положительным полюсом молекулярного накопителя энергии позволяет использовать аккумуляторную батарею после практически полного разряда молекулярного накопителя энергии для окончательной отработки циклограммы запуска раскрученного ДВС, например газотурбинного двигателя. Наличие диодного блока исключает утечку энергии из аккумуляторной батареи в процессе запуска в разряженный молекулярный накопитель.

На чертеже представлена блок-схема устройства электростартерного запуска ДВС.

Устройство содержит конденсаторную батарею 1, выполненную в виде молекулярного накопителя энергии конденсатора с двойным электрическим слоем, преобразователь 2 напряжения, включающий последовательно соединенные инвертор, повышающий трансформатор и выпрямитель (на чертеже условно не показаны), аккумуляторную батарею 3, стартер 4, тяговое реле 5, подключенное к аккумуляторной батарее 3 через выключатель 6 стартера. Вход преобразователя 2 напряжения подключен к аккумуляторной батарее 3 через нормально замкнутые контакты 7 тягового реле 5. Между положительными полюсами молекулярного накопителя 1 энергии и аккумуляторной батареи 3 включен диодный блок 8, а положительный полюс аккумуляторной батареи 3 соединен через нормально разомкнутые контакты 9 тягового реле 5 со стартером 4. Конструктивное выполнение молекулярного накопителя 1 энергии конденсатора с двойным электрическим слоем может быть любым из числа известных (см. например, патент РФ N 2041516, кл. H 01 G 9/00, 1995; патент РФ N 2041518, кл. Н 01 G 9/00, 1995), а его параметры выбираются исходя из условий запуска определенного типа ДВС, например газотурбинного двигателя.

Устройство электростартерного запуска работает следующим образом.

При разомкнутом положении выключателя 6 стартера перед запуском двигателя постоянное напряжение с аккумуляторной батареи 3 подается на вход преобразователя 2 напряжения, где преобразуется инвертором в переменное, повышается и через выпрямитель поступает на молекулярный накопитель 1 энергии, заряжая его малым током.

Для запуска ДВС, например газотурбинного двигателя, замыкают выключатель 6 стартера, при этом срабатывает тяговое реле 5, контакты 7 которого размыкаются, а контакты 9 замыкаются, и повышенное напряжение с молекулярного накопителя 1 энергии подается на стартер 4, обеспечивая начальную прокрутку газотурбинного двигателя с большой мощностью в соответствии с циклограммой запуска, в течение, например 10 с до практически полного разряда молекулярного накопителя 1 энергии. Оставшуюся часть циклограммы запуска до полной раскрутки газотурбинного двигателя малой мощностью, в течение, например 50 с обеспечивает аккумуляторная батарея 3, при этом диодный блок 8 исключает возможность подзарядки молекулярного накопителя 1 энергии пониженным напряжением от аккумуляторной батареи 3, что позволяет оптимально и эффективно использовать ее энергию. После запуска размыкаются выключатель 6 стартера, контакты 9 тягового реле 5 размыкаются, а контакты 7 замыкаются, и при работающем двигателе происходит заряд молекулярного накопителя 1 энергии малым током через преобразователь напряжения 2.

Использование: электрооборудование двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения: устройство содержит конденсаторную батарею, выполненную в виде молекулярного накопителя энергии - конденсатора с двойным электрическим слоем. Между аккумуляторной и конденсаторной батареей включен преобразователь напряжения. Положительный полюс аккумуляторной батареи подключен к стартеру через нормально разомкнутые контакты тягового реле, а к входу преобразователя напряжения - через нормально замкнутые контакты тягового реле, при этом между положительными полюсами молекулярного накопителя энергии и аккумуляторной батареи включен диодный блок. 1 ил.

Устройство электростартерного запуска двигателя внутреннего сгорания, содержащее аккумуляторную батарею и конденсаторную батарею, между которыми включен преобразователь напряжения, стартер, тяговое реле и выключатель стартера, отличающееся тем, что положительный полюс аккумуляторной батареи подключен к стартеру через нормально разомкнутые контакты тягового реле, а к входу преобразователя напряжения через нормально замкнутые контакты тягового реле, при этом между положительными полюсами конденсаторной батареи, которая выполнена в виде молекулярного накопителя энергии конденсатора с двойным электрическим слоем, и аккумуляторной батареи включен диодный блок.