Система электростартерного пуска двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1991 года по МПК F02N11/08 

1

(21)4648901/06

(22)09.02,89

(46) 15.02.9К Нкхп. У 6

(71)Всесоюзным нау но-исследователь- ский и проектно-тех.н /логический институт электрокерамики

(72)М.Б. Лебедеп и В.Н. Ниценко (53) 621.43-573(08-4.8)

(56) Авторское свидетельство СССР V 1193288, кл. F 02 N 11/08, 1984.

(54) СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСТАРТЕРНОГО ПУСКА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение может быть использовано на транспортных средствах и стационарных установках с автономными источниками питания ограниченной мощности „ Целью изобретения является повышение надежности и безопасности системы. Система содержит стартер 1,

аккумуляторную батарею

конденсатор

(Л

О N3 1 J

4ь

О

j, преобразователь 4 напряжения с выводами 5, 6 и 7, ключ 8 питания, пусковое устройство 9 с замыкающим контатом 10 и размыкающим контактом 11. При замкнутых контактах 10 и 11 конденсатор 3 заряжается через преобразователь 4 от аккумуляторной батареи 2 до высокого напряжения. При включении пускового устройства 9 контакт 11 размыкается, а контакт 10 замыкается, и конденсатор 3 разряжается через преобразователь 4 на стартер 1. При

Изобретение относится к машино1- строеншо, в частности к двигателе- строению, а именно к пусковым устройствам двигателей внутреннего сгорания.

Цель изобретения - повышение надежности и безопасности системы0

На фиг. 1 представлена электрическая схема системы; на фиг„ 2 - выполнение преобразователя напряжения и устройства индикации в составе системы „

Система содержит стартер 1, выпол ненный в виде машины постоянного тока аккумуляторную батарею 2, конденсатор 3, преобразователь 4 напряжения с двумя входными выводами 5 и 6 и выходным выводом 7, ключ 8 питания, пусковое устройство 9 с замыкающим контактом 10 в цепи стартера 1 и размыкающим контактом 11, расположенным между положительным полюсом аккумуляторной батареи 2 и входным выводом 5 преобразователя 4 напряжения, выход- нон вывод 7 которого подключен к конденсатору 3. Аккумуляторная батарея 2 включена в систему через ключ

8питания. Входной вывод 6 преобразо- вателя 4 напряжения подключен к положительному полюсу аккумуляторной батареи 2, а стартер 1 через замыка- юрдей контакт 10 пускового устройства

9соединен с входным выводом 5 пре- образователя 4 напряжения.

Преобразователь 4 напряжения может содержать четыре симистора 12-15, два коммутирующих конденсатора 16 и 17, два дросселя 18 и 19, трансфер- матор 20 с первичной 21 и вторичной 22 обмотками, которые выполнены с отводами от середины. В состав преобразователя также входит генератор 23

прокрутке двигателя внутреннего сгорания преобразователь 4 позволяет уменьшить величину напряжения, подаваемого на стартер 1, до требуемого значения. Система может быть снабжена устройством 29 индикации, сигнализирующим о ее готовности к пуску ЛВС, Силовая часть преобразователя 4 напряжения может быть выполнена на базе трансформатора и четырех симисторов. 4 з.Поф-лы, 2 ил.

0

0 5 0

5

о

.

импульсов, выходы которого соединены с цепями управления симисторов 12-15. Между крайними отводами первичной обмотки 21 трансформатора 20 установлен коммутирующий конденсатор 16, а между крайними отводами вторичной обмотки 22 - конденсатор 17. Конденсатор 16 подключен к анодам двух симисторов 12 и 13, а конденсатор 17 - к анодам симисторов 14 и 15. Катоды симисторов 12 и 13, а также катоды симисторов 14 и 15 соединены между собой и через дроссели 18 и 19 подключены к отрицательному полюсу аккумуляторной батареи 2.

Средний отвод первичной обмотки 21 трансформатора 20 через размыкающий контакт 11 пускового устройства 9 соединен с положительным полюсом аккумуляторной батареи 2, а средний отвод вторичной обмотки 22 - с конденсатором 3.

Преобразователь 4 напряжения может быть снабжен двумя элементами (конденсаторами) 24 и 25 задержки, включенными между выходами генератора 23 импульсов и цепями управления симисторов 14 и 15. Одна из обмоток трансформатора 20 (например первичная обмотка 21) может быть снабжена двумя дополнительными отводами, а пусковое устройство 9 - двумя переключающими контактами 26 и 27. При этом аноды симисторов 12 и 13 подключены к крайним и дополнительным отводам обмотки 21 через переключающие контакты 26 и 27 пускового устройства 9. Система пуска может быть снабжена устройством 28 индикации, а ключ 8 питания выполнен с дополнительным замыкающим контактом 29. Причем устройство 28 индикации подключено через дополни-

51b

тельный зампкаюшии контакт 29 ключа - 8 питания параллельно конденсатору 3.

I

В состав пускового устройства 9 может входить выключатель стартера 30 , Генератор 23 импульсов может выполнялся на базе транзисторов 31 и 32 и трансформатора 33 с обмотками 34-38. При чтом генератор 23 импульсов содержит также резисторы 39-46 и диоды 47-50, Устройство 28 индикации может быть выполнено на резисторах 51 и 52 и лампе 53. В качестве устройства 28 индикации может использоваться вольтметр (не показан).

Система работает следующим образом.

При замыкании ключа 8 питания напряжение акумуляторной батареи 2 подводится к входным выводам преобразователя 4 напряжения,, Начинается подготовка системы к пуску. i

В генераторе 23 импульсов из-за неидентичности параметров транзисторов 31 и 32, один из них, например 31, начинает открываться. Его коллекторный ток увеличивается, создавая в обмотке 34 напряжение, открывающее через делитель на резисторах 43 и 44 еще больше транзистор 31 и соответственно через делитель на резисторах 45 и 46 закрывающее транзистор 39.

При насыщении сердечника трансформатора 33 напряжение на его обмотках 35-38 уменьшается до нуля, а затем меняет знак„ Транзистор 31 начинает запираться, а транзистор 32 отпираться, т.е. генератор 23 импульсов работает в автоколебательном режиме и на четырех вторичных обмотках 35-38 трансформатора 33 возникают переменные напряжения. При положительной полярности этих напряжений через ограничительные резисторы 39-42 на входы управления симисторов 12-15 поступают импульсы, включающие их, а при отрицательной полярности открываются диоды 47-50 и на входах управления указанных симисторов включающие их импульсы отсутствуют. Фазирование обмоток 35-38 выполнено таким образом, что открывающие импульсы появляются сначала на входах управления симисторов 12 и 14, а через половину периода напряжения генератора 23 - на входах управления симисторов 13 и 15.

Преобоазователь 4 при прямом преобразовании работает таким образом,

что симисторы 12 и 13 подключают аккумуляторную батарею 2 к половинам обмотки 21 трансформатора 20, изменяя очередность подключения с часто- той генератора 23. Снимаемое при этом с обмотки 22 повышенное переменное напряжение выпрямляется симисторами 14 и 15 и подается на зарядку конденg сатора 3„

Например, при включении симистора 12 напряжение аккумуляторной батареи 2 прикладывается через контакт 11, открытый симистор 12 и дроссель 18

5 к половине обмотки 21 трансформатора 20. Конденсатор 16 при этом заряжается. Напряжение вторичной обмотки 22 прикладывается к симисторам 14 и 15. Причем подключение обмоток 21

0 и 22 выбрано таким образом, что,

если на аноде симистора 14 возникает напряжение отрицательной полярности, то на аноде симистора 15 - положительной. После зарядки конденсатора 24

5 (т.е. с задержкой времени после включения симистора 12) открывающий импульс поступает на вывод управления симистора 14. Этот симистор включается и происходит заряд конденсатора 3

Q через дроссель 19.

Далее генератор 23 вырабатывает импульс, открывающий симистор 13, и напряжение на конденсаторе 16 выключает симистор 12. Напряжение аккумуляторной батареи 2 прикладывается к другой половине обмотки 21 и в обмотке 22 возникает напряжение противоположной полярности. Ток через симистор 14 уменьшается до нуля и он выключается. После зарядки конденсатора 25 включается симистор 15, обеспечивая зарядку конденсатора 3 через дроссель 19, т.е. симисторы 14 и 15 осуществляют выпрямление переменного

напряжения, снимаемого с обмотки 22.

5

При отсутствии задержки включения симистора 15 возможна разрядка конденсатора 3 через обмотку 22. При многократном повторении циклов зарядки кон0 денсатора 3 напряжение на его обкладках постепенно повышается до амплитудного значения напряжения на обмотке 22. Выбором величины резисторов 51 и 52 добиваются, чтобы зажигание лампы 53

5 в устройстве 28 индикации происходило при увеличении напряжения на коь- денсаторе 3 до максимума.

Преобразователь 4 позволяет понижать напряжение, приложенное к его

0

71

выходному выводу 7 (т.е. напряжение на конденсаторе 3), до требуемого для питания стартера уровня. Дпя выполнения обратного преобразования достаточно, чтобы было произведено переключение вывода 5 с аккумуляторной батареи 2 на нагрузку, а генератор 23 продолжат работу в прежнем режиме о При обратном преобразовании симисторы 14 и 15 поочередно подключают заряженный конденсатор 3 к половинам обмотки 22, а снимаемое с обмотки 21 напряжение выпрямляется симнсторами 12 и 13. В этом режиме симисторы 12 и 13 открываются при отрицательном напряжении на аноде, а симисторы 14 и 15 - при положительном,. Поскольку нагрузкой преобразователя 4 при обратном преобразовании служит стартер 1, а не конденсатор, то нет необходимости в задержке включения симисторов 12 и 13 по отношению к моментам включения симисторов 14 и 15.

Для пуска двигателя внутреннего сгорания выполняются следующие условия.

При замыкании контактов ключа 8 питания преобразователь 4 начинает работать в режиме повышения напряжения аккумуляторной батареи 2. Происходит заряд конденсатора Зс Срабатывание устройства 28 индикации (зажигание лампы 53) свидетельствует о готовности системы к пуску.

При включении пускового устройства 9 вал двигателя внутреннего сгорания кинематически соединяется со стартером 1, контакт 11 размыкается, а контакт 10 замыкается, т.е. входной зажим 5 преобразователя 4 переключается с аккумуляторной батареи 2 на нагрузку (стартер 1)0 Одновременно срабатывают контакты 26 и 27, подключая симисторы 12 и 13 к дополнительным отводам обмотки 21. Это дает возможность увеличить напряжение на выводе 5 преобразователя 4 и компенсировать падение напряжения на снмисторах 12 и 13. Это также позволяет увеличить напряжение на cfapTepe 1 при экстремальных условиях пуска.

Стартер 1 наминает вращение и за счет энергии, накопленной в конден- сатпре 3, производит пуск двигателя внутреннего сгорания,.

При работающем дьигателе контакты 10, 11, 16 и 71 возвращаются в

0

5

0

741

5

5

0 5 0

0

в

исходное положение. По иепям (не показаны) идет подзаряд аккумуляторной батареи 2. Генератор 23 импульсов ----. продолжает работу В результате конденсатор 3 вновь заряжается до максимального значения напряжения и поддерживается в этом состоянии, а устройство 28 индикации даст сигнал о готовности системы к пуску двигателя,

При размыкании ключа 8 питания генератор 23 отключается, симисторы 12-15 закрываются, а контакт 29 отсоединяет устройство 28 индикации от конденсатора 3„ Последний разряжается токами утечки симисторов 24 и 25 Перед последующей зарядкой конденсатора 3 на нем сохраняется остаточный заряд, благодаря которому сокращается время подготовки системы к пускуо

Формула изобретения

отводами каждой обмотки трансформатора установлен коммутирующий конденсатор, подключенный одновременно к анодам двух симисторов, катоды которых соединены между собой и подключены через дроссель и ключ питания к отрицательному полюсу аккумуляторной батареи, при этом средний отвод первичной обмотки трансформатора через размыкающий контакт пускового устройства соединен с положительным полюсом аккумуляторной батареи, а средний отвод вторичной обмотки - с конденсатором.

1 и 2, о т л и- , что.преобразо3, Система по пп. чающаяся тем ватель напряжения снабжен двумя элементами задержки, включенными между выходами генератора импульсов и цепями управления симисторов, которые

5

соединены с вторичной обмоткой трансформатора.

4Э Система по пп„ 1-3, о т л н- ч а-ю щ а я с я тем, что одна из обмоток трансформатора преобразователя напряжения снабжена двумя дополнительными отводами, а пусковое устройство снабжено двумя переключающими контактами, при этом аноды связанных с обмоткой симисторов подключены к крайним и дополнительным отводам этой обмотки через переключающие контакты пускового устройства.

JJL+

28

I 129

Фиг Л