Система электростартерного пуска для двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1987 года по МПК F02N11/08 

Изобретение относится к двигателестрое- нию, в частности к пусковым устройствам двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано ча передвижных и стационарных установках с автономным источником питания, где необходим их частый пуск.

Цель изобретения - повышение надежности путем снижения потерь энергии в стар- терной цепи.

На фиг. ) показана система электростар- терного пуска для двигателя внутреннего сгорания, обп .ий вид; на фиг. 2-4 - командный блок, варианты выполнения.

Система электростартерного пуска двигателя внутреннего сгорания (фиг. 1) содержит аккумуляторную батарею 1, стар- гер 2, выполненный в виде электрической машины постоянного тока, конденсаторную батарею 3. подключенную через полупроводниковый вентил з -4 к положительному полюсу 5 аккумуляторной батареи, устройство 6 yпpaвJJeния и выключатель 7 стартера. Устройство 6 управления выполнено в виде командного блока 8 и двух управляемых ключей 9 и 10. Ко.мандный блок 8 подкиючен через выключатель 7 стартера к положительно.му полюсу 5 батареи 1. Первый управляемый ключ 9 командного блока вк;1ючен между стартеро л 2 и точкой 1 соединения конденсаторной батареи 3 с полупроводниковым вентилем 4, второй ул- равл51емый ключ 10 командного блока 8 включен между стартером 2 и положите.ть- ным ilOлюco.I 5 аккумуляторной батареи К Отрицательпый полюс 12 аккумуляторной батареи 1 соединен со стартером 2 и конденсаторной батареей 3. Командный блок 8 подключен также к отрицательному и положительному гюлюсам аккумуляторной батареи 1. Командны блок 8 выводо.м 13 соединен с выключателем 7, выводом 14 - с положительным 5, а выводом 15 -- с отрицательным 12 выводами аккумуляторной батареи. Управляемый ключ 9 имеет выводы 16 и 17, а ключ 10 -- выводы 18 и 19.

На фиг. 2 приведен вариант выполнепия ко.мапдного блока 8 и угфавляемых ключей 9 и 10. Команд111з1Й блок 8 состоит из первого электромагнитного реле, имеюп1его обмотку 20 1 один нормально открытый кон такт 21, второго реле, имеюгцего обмотку 22 к два ;1ормал1 ио открытых контакта 23 и 24, двух диодов 25 и 26. Обмотка 20 первого реле 1лу11Т1- ривана диодом 2Г) обратного т(;ка и одним (XT.OM по.ак. мочер.а к вы- к. почателк 7 ста|ггера, обмотка 22 второго iiiVHTHpoBaiia диодом 26 обратного тока м () выводом подк.;1ючепа черс:; нор- Ma. ibiio открыть Й контакт 21 iiej)Boro к iio.qtj/KHTiX ibHOM V nojiioey 5 аккуму,лк; Oj)- Hoi i батареи 1. /Другие выводы обмоток 20 и 22 pe;ie пидк. почепы м огринательниму иилюсу 12 аккумулят(;|) батарсм 1. Первый управляемый ключ 9 выполнен в виде нормально открытого контакта 24 второго pevie и включен между стартером 2 и точкой П. Второй управляемый ключ 10 выполней в виде нормально открытого контакта 23 второго реле и включе) между стартером 2 и положительным полюсом 5 аккумуляторной батареи .

На фиг. 3 приведен вариант выполнения

Q командного блока 8, состоящего из реле, имеющего обмотку 27 и два нормально открытых контакта 28 и 29, первого контактора, имеющего обмотку 30 и нормально открытый контакт 31, второго контактора, и.меющего обмотку 32 и нормально откры5 тый контакт 33, трех диодов 34, 35 и 36. Обмотка 27 реле шунтироваиа диодом 34 обрат;шго тока и одним выводом подключена к выключателю 7 стартера, обмотка 30 первого контактора шунтирована диоQ дом 35 обратного тока и одним выводом подключена через нормально открытый контакт 28 к положительному полюсу 5 аккумуляторной батареи 1, обмотка 32 второго контактора шунтирована диодом 36 обратного тока и одним выводом подключена че рез нормально открытый контакт 29 реле к положительному полюсу 5 аккумуляторной батареи 1. Другие выводы обмоток 27 реле и 30 и 32 контакторов подключены к отрицательному полюсу 12 аккумуляторной баQ тареи 1. Первый управляемый ключ 9 вы- по.чнен в виде нормально открытого контакта 33 второго контактора и включен между стартером 2 и точкой 11. Второй управляемый ключ 10 выполнен в виде нор мально открытого контакта 3 первого кон5 тактора и включен между стартером 2 н положительным полюсом батареи 1.

На фиг. 4 приведен вариант выполнения командного блока 8, состоящего из звукового генератора 37, имеющего трансформатор 38 с тремя об.мотками 39, 40 и 41, обмотки 39 и 41 имеют выведенную среднюю точку 42 и 43 соответственно, два транзистора 44 и 45, два диода 46 и 47, пять резисторов 48-52, один конденсатор 53, усилитель 54 мощности, имеющий транс5 форматор 55 с тремя обмотками 56, 57 и 58, которые имеют выведенную среднюю точку 59, 60 и 61 соответственно, два транзистора 62 и 63, восемь диодов 64-71, два резистора 72 и 73, два силовых транзисторных ключа 74 и 75, силовой ключ 74 имеет

0 входные выводы 76 и 77 и выходные выводы 78 и 79. Силовой ключ 75 имеет вход- выво/лы 80 и 81 и выходные выводы 82 и 83. В звуковом генераторе 37 обмотка 39 подключена к коллекторам транзисторов

С 44 и 45, змиттеры которых и средняя точка 43 подключены к отрицательному полюсу 12 батареи 1, средняя точка 42 подключена к выключателю 7 стартера и ,к одному выводу параллельно соединенных резисто0

pa 48 и конденсатора 53, другой вывод которых через резистор 49 подключен к базе транзистора 45 и к другому из выводов обмотки 40, другой вывод обмотки 40 через резистор 50 подключен к базе транзистора 44, диоды 46 и 47 подключены анодами к эмиттерам, а катодами - к базам транзисторов 44 и 45 соответственно, резисторы 51 и 52 подключены к выходам катушки 41. В усилителе 54 мощности обмотка 56 подключена к коллекторам транзисторов 62 и 63, эмиттеры которых подключены к отрицательному полюсу 12 батареи 1, средняя точка 59 подключена к положительному полюсу 5 батареи 1, базы транзисторов 62 и 63 подключены к резисторам 51 и 52 соответственно. Катод диода 64 соединен с базой транзистора 62, катод диода 65 - с базой транзистора 63, катод диода 70 соединен со средней точкой 61, катод диода 71 соединен со средней точкой 60, а аноды диодов 64, 65, 70 и 71 подключены к отрицательному полюсу 12 батареи 1, катоды диодов 66 и 67 соединены вместе, а аноды подключены к выводам обмотки 57, катоды диодов 68 и 69 соединены вместе, а аноды подключены к выводам обмотки 58, к средней точке 60 подключен резистор 72, к средней точке 61 - резистор 73. Первый управляемый ключ 9 выполнен в виде силового транзисторного ключа 75, входные выводы 80 и 81 которого подключены к катодам диодов 68 и 69 и резис1ору 73 соответственно, выходной вывод 83 подключен к стартеру 2, а выходной вывод 82 к точке И. Второй управляемый ключ 10 выполнен в виде силового транзисторного ключа 74, входные выводы 76 и 77 которого подключены к катодам диодов 66 и 67 и резистору 72 соответственно, выходной вывод 78 подключен к положительному йолюсу 5 батареи 1, выходной Ьывод 79 - к стартеру 2.

Система работает следующим образом.

В исходном положении, т.е. перед пуском, аккумуляторная батарея 1 подключена отрицательным полюсом 12 к отрицательному полюсу конденсаторной батареи 3, а положительным полюсом 5 через вентиль 4 - к положительному полюсу батареи 3, т.е. конденсаторная батарея 3 оказывается подключенной параллельно аккумуляторной батарее 1 и, таким образом, заряжается до напряжения, равного напряжению батареи 1. В момент пуска двигателя (фиг. 1 и 2) контакты выключателя замыкаются и подают напряжение батареи 1 на обмотку 20 первого реле, происходит замыкание контактов 21 и напряжение батареи 1 подается на обмотку 22 второго реле. В результате этого управляемый ключ 9 подключает стартер 2 к конденсаторной батарее 3, а управляемый ключ 10 подключает стартер 2 к аккумуляторной батарее 1. Диоды 25 и 26 служат для гащения ЭДС самоиндукции.

Таким образом осуществляется пуск двигателя внутреннего сгорания и стартер 2 приводится во вращение от энергии, запасенной в конденсаторной батарее 3 и йккумуляторной батарее 1.

В мо.мент пуска двигателя внутреннего сгорания (фиг. 1 и 3) контакты выключателя 7 стартера замыкаются и р.одакзт напряжение акку.муляторной батареи 1 на

Q обмотку 27 реле, происходит замыкание контактов 28 и 29 и напряжение аккумуляторной батареи подается на обмотки 30 н 32 контакторов. В результате этого управляемый ключ 9 подключает стартер 2 к конденсаторной батарее 3, а управляемый

ключ 10 подключает стартер 2 к батарее 1. Диоды 34, 35 и 36 служат для гашения ЭДС самоиндукции. Таким образом осуществляется пуск двигателя и стартер 2 приводится во вращение от энергии, запасенной в

0 конденсаторной батарее 3 и батарее 1.

В момент пуска двигателя (фиг. 1 и 4) контакты выключателя 7 стартера замыкаются и подают напряжение аккумуляторной батареи 1 на звуковой генератор 37, транзистор 45 открывается импульсом напряжения, проходящим через конд,енсатор 53 и резистор 49. В результате этого по обмотке 48 начинает протекать ток от аккумуляторной батареи 1. Электромагнитное поле, наводимое в сердечнике трансформа0 тора 38 этим током, наводит в обмотке 40 ЭДС, которая приложена к переходу эмиттер-база транзистора 45 в запирающем направлении, а к переходу эмиттер-база транзистора 44 - в отпирающем. Транзистор 45 переходит в состояние отсечки, а тран5 зистор 44 - насыщения. Таки.м образом, ток от аккумуляторной батареи 1 начинает протекать по обмотке 42 трансфор.матора 38. Этот ток индуцирует в обмотке ЭДС противоположного направления, под действием которой транзистор 44 закрывается, а транзистор 45 открывается. Цик работы повторяется с частотой, определяемой параметрами элементов, входящих в состав звукового генератора 37. Резистор 50 предназначен для ограничения базового тока

5 транзисторов 44 и 45, а диоды служат для защиты перехода база-эмиттер этих транзисторов от обратного направления.

Таким образом, при подаче напряжения с аккумуляторной батареи 1 на звуковой

0 генератор 37 в обмотке 41 индуцируется переменное напряжение. Это напряжение через резисторы 51 и 52 подается i.a базы Tpait-. зисторов 62 и 63 усилителем мощности, которые начинают работать в ключевом рес жиме. При открытом транзисторе 62 ток от аккумуляторной батареи 1 протекает по одной половине обмотки 56 трансформатора 55, а при открытом транзисторе 63 - по другой половине обмотки 56. Под дей0

ствием этого тока в обм{ т -;;1л . ;/ i 08 Tpjiib сформитора 55 иядуи Фуе; -;) Э;К-. частогг кото;)ой определяется ч.;1С7) работы звукового генератора 37. возникающая в обмотке 57, подается через диоды 66 и 67 на выходной вывод 76 и через резистор 72 -- па входной вывод 77 силового транзисторного к.поча 74. ЭДС, возникающая в обмотке 58, подается через диоды 68 и 69 на входной вывод 80, через резистор 73 на входной вывод 81 силового транзисторного к. ноча 75. Происходит закрытие силовых транзисторных ключей 74 и 75. В результате этого управляемый ключ 9 подключает стартер к ко11деиеаторной батарее 3, а управляемый ключ 10 - к аккумуляторной батарее 1. Диоды 64 и 65 служат для защиты транзисторов 62 и 63, а диоды 70 и 71 за- 1цин1ают силовые транзисторные ключи 74 и 75 в псреходньлх реж11мах. Резисторы 72 и 73 01-раничивают входной ток в силовые транзисторные ключи 74 и 75. Таким образом осуществляется пуск двигателя внутреннего сгорания и стартер 2 приводится во вращение от энер1 ии, запасенной в конденсаторной батарее 3 и акку.му.дятор1ЮЙ батарее 1.

При вглключении системы нуска с любым вариантом выполнения командного блока и управляемых ключей, т.е. нри размыкании контактов выключателя 7, схема воз- врангаетея в исходное положение для заряда конденеаториой батареи 3.

Емкость конденеаторной батареи выби- рают исходя из энергии, необходимой для электростартерного пуска двигателя внутреннего сгорания в зависимости от определенного типа двигателя с учетом аккумуляторной батареи.

Предлагаемая система нозволит повысить надежность нуека за счет снижения потерь в етартерной цени. При пуске, если средний ток равен примерно 200 А и оди- 1 аковая отдача от аккумуляторной и конденсаторной батарей в етартерной цени, на диоде и контактах тягового реле в нрототипе падает мощность примерно до 150 Вт. В предлагаемой схеме диод практически не участвует в процессе нуска и для системы 1Ю фиг. 1 и 2 потеря составит примерно 6 Вт (на управляемых ключах в етартерной цени), для системы по фиг. 1 и 3 - примерно 8 Вт. для системы по фиг. 1 и 4 - нри.мерно 120 Вт.

10

Формула изобретения

5

5

1. Система электростартерного пуека для двигателя внутреннего сгорания, содержащая аккумуляторную батарею, соединенную отрицательным полюсом со стартеро.м, вынолненным в виде электрической машины постоянного тока, конденсаторную батарею, подключенную через полупроводниковый вентиль к поло.жительному полюсу акку.му- ляторной батареи, устройство управления

г, пуском и выключатель стартера, подключенный к положительному нолюсу акку.мулятор- ной батареи, отличающаяся тем, что, с целью новышения надежности путем снижения потерь энергии в етартерной цепи, устройство управления выполнено в виде командного блока и двух управляе.мых ключей, первый из которых включен между старь тером и точкой соединения конденсаторной батареи с вентилем, а второй - между стартером и положительным полюсо.м аккуму0 ляторной батареи, командный блок подключен к отрицательному и положительному полюсам аккумуляторной батареи и к выключателю стартера, а также подсоединен к первому и второму управляющим ключам для управления последними.

5 2. Сиетема по п. 1, отличающаяся тем, что командный блок выполнен на электромагнитных реле.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что командный блок содержит звуковой

„ генератор и трансформатор, а управляемые ключи выполнены в виде силовых транзисторных ключей, соединенных со звуковым генератором нри помощи трансформатора.

13

ж 25

25 122

Фиг. 2

W

15

Сриг.З

Изобретение позволяет повысить надежности пуска путем снижения потерь энергии в стартерной цепи. Для этого устр-во 6 управления.системы содержит командный блок 8 и управляемые ключи 9 и 10. Командный блок может быть выполнен на двух электромагнитных реле или звуковом генераторе с усилителем мощности и двумя транзисторными ключами. Во всех вариантах .осуществляется пуск двигателя внутреннего сгорания и стартер 2 приводится во вращение от энергии, запасенной в конденсаторной 3 и аккумуляторной 1 батареях. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. (Л 00 ГчЭ О) | 05 О фиг. /

83

ФигЛ

Составитель В. Чекмазов

Редактор М. ДььтынТехред И. ВересКорректор А. Илы)

Заказ 3260/29Тираж 503Подщисное

ВНИМПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж---35, Раушская наб.. д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, -4