СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСТАРТЕРНОГО ПУСКА ТЕПЛОВОГО ДВИГАТЕЛЯ С ГИДРОТРАНСФОРМАТОРОМ Российский патент 2025 года по МПК F02N11/00 F02N15/00 H01F38/00 

Устройство относятся к двигателестроению и может быть использовано в мобильных и стационарных машинах, где применяются двигатели внутреннего сгорания.

Известно устройство электростартера прямого включения тепловых двигателей, содержащее электродвигатель постоянного тока с электромагнитным последовательным или смешанным возбуждением и питанием от свинцово-кислотной аккумуляторной батареи и тяговое реле, которое на время пуска посредством рычага с вилкой перемещает по шлицевой части вала электродвигателя муфту свободного хода с шестерней привода стартера и вводит ее в зацепление с зубчатым венцом маховика (Ютт В.Е. Электрооборудование автомобилей: Учеб. для студентов вузов. - 3-е изд, перераб. и доп. - М.: Транспорт, 2000. - 320 с.).

Для пуска тепловых двигателей в основном используются стартеры прямого включения низкой и средней "быстроходности" с различными частотами вращения, у которых ток возбуждения равен току якоря, что делает обмотки возбуждения электродвигателей громоздкими, сильно нагревающимися, а магнитные системы статоров недостаточно эффективными и с низким КПД. Электростартерам такого типа свойственны большие размеры и масса.

Ближайшим аналогом предлагаемого изобретения является стартер с планетарным редуктором, содержащий переднюю и среднюю части корпуса и крышку, тяговое реле, тяговый электромотор и обгонную муфту, тяговый электромотор выполнен в виде водила с установленными на нем шестернями и торцевыми роторами, центральной подтормаживающей шестерни, внешнего и внутреннего концентрических статоров и системы управления. В устройстве реализован режим пониженной скорости вращения для предварительного прогрева двигателя и заполнения маслом маслосистемы при включенном тормозе, при этом статоры включены на разнонаправленное вращение, роторы-сателлиты перемещены по центральной шестерне, вращающей водило и обгонную муфту. При выключенном тормозе следует режим повышенной скорости, при котором статоры включены на согласное направление вращения, роторы-сателлиты вращаются в неподвижном состоянии вместе с водилом и центральной шестерней как единое целое. После запуска двигателя реле и статоры отключаются. Технический результат состоит в возможности реализации режима пониженной скорости при пусковых токах, меньших в число раз, равное передаточному отношению редуктора (Патент РФ №2560932, заявл. 30.07. 2013, заявка 201313531/07, опубл. 10.02.2015, бюл. №4).

Введение в систему стартера планетарного редуктора с возможностью реализации режима понижения скорости при пусковых токах, возникающих в обмотках высокооборотного электродвигателя, способствует снижению требуемой величины пускового тока в стартере электродвигателя за счет использования подтормаживания и кинетической энергии вращающихся масс элементов редуктора и обгонной муфты, но наличие большого количества механических элементов не снимает ударной нагрузки в зацеплении при пуске, что снижает в целом надежность работы системы электростартерного пуска.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка системы электростартерного пуска теплового двигателя с гидротрансформатором с целью уменьшения массогабаритных показателей, пускового тока стартера и обеспечения надежности работы системы.

Решение указанной задачи достигается тем, что предлагаемая система электростартерного пуска теплового двигателя содержит высокооборотный электродвигатель постоянного тока и питание от свинцово-кислотной аккумуляторной батареи, на валу якоря электродвигателя закреплен гидротрансформатор, содержащий корпус с насосным колесом, неподвижным реакторным колесом и ведомым турбинным колесом, на выходном шлицевом конце вала турбинного колеса размещена шестерня привода стартера, перемещаемая соленоидом в зацепление с зубчатым венцом маховика.

Устройство системы поясняется фигурой. На фиг. 1 приведена кинематическая схема системы электростартерного пуска теплового двигателя, содержащая высокооборотный электродвигатель 1 постоянного тока с электромагнитным возбуждением и питанием от аккумуляторной батареи 2, на валу якоря электродвигателя 1 закреплен гидротрансформатор 3, содержащий корпус с насосным колесом 4 (Н), неподвижным реакторным колесом 5 (Р) и ведомым турбинным колесом 6 (Т), на выходном шлицевом конце 7 вала турбинного колеса 6 размещена шестерня привода стартера 8, перемещаемая соленоидом 9 в зацепление с зубчатым венцом маховика 10.

При пуске двигателя в момент при замыкании выключателя ток от аккумуляторной батареи 2 подается на обмотки электродвигателя 1. Вал якоря электродвигателя 1 жестко связан с насосным колесом 4 гидротрансформатора 3, одновременно с замыканием выключателя по шлицевому концу вала 7 турбинного колеса 6 посредством соленоида 9 вводится в зацепление шестерня привода стартера 8 в зацепление с зубчатым венцом маховика 10. Рабочий процесс гидротрансформатора сопровождается "проскальзыванием" турбинного колеса относительно насосного, то есть частота вращения турбинного колеса 6 всегда меньше частоты вращения насосного колеса 4. Это свойство гидропередачи называется скольжением. В гидротрансформаторе 3 происходит двойное преобразование энергии: сначала механическая энергия, передаваемая насосным колесом 4, преобразуется в кинетическую энергию потока рабочей жидкости, а затем происходит обратное преобразование, и на выходе гидропередачи опять получается механическая энергия, но с другими параметрами. Реакторное колесо 5 должно быть неподвижным, что исключает работу гидротрансформатора в режиме гидромуфты. Скольжение изменяется от нуля до 100%, и, чем оно больше, тем больше кинетической энергии жидкости воспринимает турбинное колесо 6, и тем больше момент, передаваемый через гидротрансформатор 3. При этом угловая частота вращения увеличивается постепенно, а момент на турбинном колесе и скольжение уменьшаются. Преобразующие свойства гидропередачи оцениваются коэффициентом трансформации момента, когда момент стартера на турбинном колесе при пуске плавно возрастает в 3-4 раза.

Значительно уменьшатся динамические нагрузки в приводе стартера, особенно при низких температурах пуска, когда возрастает момент сопротивления прокручиванию коленчатого вала двигателя. Это связано с тем, что гидротрансформатор является не только гасителем динамических колебаний, но и фильтром, препятствующим воздействию этих колебаний на опоры вала якоря электродвигателя, что способствует повышению надежности работы стартера и пуска двигателя в целом.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к двигателестроению, и может быть использовано в мобильных и стационарных машинах, где применяются двигатели внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение надежности работы стартера и пуска двигателя в целом. Система электростартерного пуска теплового двигателя с гидротрансформатором содержит высокооборотный электродвигатель постоянного тока с электромагнитным возбуждением и питанием от аккумуляторной батареи. На валу якоря высокооборотного электродвигателя закреплен гидротрансформатор. Гидротрансформатор содержит корпус с насосным колесом, неподвижным реакторным колесом и ведомым турбинным колесом. На выходном шлицевом конце вала гидротрансформатора размещена шестерня привода стартера, перемещаемая соленоидом в зацепление с зубчатым венцом маховика. 1 ил.

Система электростартерного пуска теплового двигателя с гидротрансформатором, содержащая высокооборотный электродвигатель постоянного тока с электромагнитным возбуждением и питанием от аккумуляторной батареи, отличающаяся тем, что на валу якоря электродвигателя закреплен гидротрансформатор, содержащий корпус с насосным колесом, неподвижным реакторным колесом и ведомым турбинным колесом, на выходном шлицевом конце вала которого размещена шестерня привода стартера, перемещаемая соленоидом в зацепление с зубчатым венцом маховика.