Устройство для пуска двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1992 года по МПК F02N11/08 

Ё

Сущность изобретения: устройство содержит по меньшей мере три емкостных накопителя 6-8, которые подключены к аккумуляторной батарее 1 через тиристорные коммутаторы 17-19. Стартер 2 подключен к емкостным накопителям 6-8 через тиристорные коммутаторы 14-16. Блок 9 опорного напряжения, три блока сравнения 10-12 и дешифратор 13 управляют работой тири- сторных коммутаторов. При пуске двигателя накопители 6-8 поочередно отдают энергию. Во время разряда одного накопителя энергии аккумуляторная батарея 1 подзаряжает другие. 2 ил.

2

О

о

.N СЛ

Изобретение относится к пусковым устройствам двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и может быть использовано на передвижных и стационарных установках, где применяются двигатели внутреннего сгорания.

Известны устройства, в которых пуск ДВС осуществляется непосредственно от энергии аккумуляторных батарей (АБ).

Недостатком таких устройств является низкая надежность пуска вследствие повышения вязкости масла в двигателе при низких температурах, понижения плотности электролита при разряде АБ, недостаточного крутящего момента на валу электростартера из-за относительно высокого внутреннего сопротивления АБ, ведущего к ограничению пускового тока. Кроме того, эти устройства требуют значительной емкости АБ, что ведет к повышенному расходу таких дефицитных материалов, как свинец.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому следует считать систему электростартерного пускодвигателя, содержащую АБ, отрицательным полюсом соединенную со стартером, выполненным в виде электрической машины постоянного тока, параллельно соединенное с АБ устройство управления пуском с тяговым реле, имеющим замыкающие контакты, емкостные накопители энергии. Однако известная система рассчитана лишь на подачу нескольких кратковременных (доли секунды) импульсов напряжения для прокрутки стартером коленчатого вала двигателя. Причем количество импульсов равно количеству емкостных накопителей энергии. Повторная подача импульсов возможна лишь при отключении стартера на время, необходимое для заряда емкостных накопителей, что снижает надежность и эффективность пуска. Увеличение времени подачи напряжения для запуска необходимо в условиях низких температур, а также для двигателей с износившейся цилиндропоршневой группой. В подобных условиях для надежного пуска необходима подача (до 10 с) таких импульсов напряжения.

Целью изобретения является повышение надежности пуска двигателя внутреннего сгорания.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для пуска двигателя снабжено по меньшей мере тремя емкостными накопителями энергии (ЕН), дополнительным замыкающим контактом тягового реле, блоком опорного напряжения (БОН), входы которого подключены к АБ, дешифратором, шестью тиристорными коммутаторами ), тремя блоками сравнения (БС), каждый из

которых одним входом соединен с выходом блока опорного напряжения, а другим входом подключен к одному из накопителей энергии, а его выходы соединены с дешифратором. При этом емкостные накопители энергии одним полюсом соединены с отрицательным полюсом АБ, вторым полюсом первый ЕН соединен с анодом первого и катодом четвертого ТК, второй ЕН соединен

с анодом второго и катодом пятого ТК, третий ЕЙ соединен с анодом третьего и катодом шестого ТК, катоды первого, второго и третьего ТК соединены через первый замыкающий контакт тягового реле с вторым выводом стартера, аноды четвертого, пятого и шестого ТК соединены с положительным полюсом АБ. Каждый из БС своим первым входом соединен с выходом блока опорного напряжения, вторым входом - соответственно с положительным полюсом одного из трехемкостных накопителей, а выходом - с дешифратором. Три тиристорные коммутатора включены между ЕН и стартером. При этом управляющие электроды всех ТК подключены к выходам дешифратора, первый вход которого через дополнительный замыкающий контакт тягового реле соединен с АБ.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 - графики, поясняющие ее работу.

Устройство для пуска ДВС содержит АБ 1, стартер 2, выполненный в виде электрической машины постоянного тока, устройство управления пуском, состоящее из тягового реле 3, имеющего замыкающий контакт 4 и дополнительный замыкающий контакт 5, три емкостных накопителя 6-8, например, на основе конденсаторных батарей, блок 9 опорного напряжения, выполненный, например, по схеме стабилизатора постоянного напряжения, блоки сравнения 10-12, выполненные, например, на основе триггера Шмитта. дешифратор (ДШ) 13,

предназначенный для преобразования комбинаций входных сигналов, поступающих с выходом БС 10-12 и отАБ 1 в определенные комбинации сигналов, подаваемых с его шести выходов на управляющие электроды ТК

14-19, кнопки 20 пуска.

Блок 9 и устройство управления пуском, состоящее из тягового реле 3 и кнопки 20, подключены параллельно АБ 1. Одним полюсом ЕН 6-8 и стартер 2 подключены к

отрицательному полюсу АБ 1. Вторым полюсом ЕН 6 соединен с анодом ТК 14 и катодом ТК 17, ЕН 7 - с анодом ТК 15 и катодом ТК 18, а ЕН 8 - с анодом ТК 16 и катодом ТК 19. Катоды ТК 14-16 соединены через замыкающий контакт 4 тягового реле 3 с вторым

полюсом стартера 2. Аноды ТК17-19 соединены с положительным полюсом АБ 1.

Каждый из БС своим первым входом соединен с выходом БОН 9, вторым входом -соответственно с вторым полюсом ЕН 6-8, а выходом - с ДШ 13. Управляющий электрод каждого из ТК подключен к одному из шести выходов ДШ 13. первый вход которого через замыкающий контакт 5 тягового реле 3 соединен с положительным полюсом АБ 1.

Блоки сравнения 10-12 построены, например, на основе триггера Шмитта и имеют пороги срабатывания и отпускания, между которыми существует зона гистерезиса. При величине напряжения, подаваемого на второй вход БС 10-12 и равного порогу срабатывания (отпускания), БС формируют на выходе нулевой (единичный) сиг- нал. Значения напряжений порогов отпускания (срабатывания) БС 10-12 и токов удержания тиристоров 14-19 выбраны так, что напряжение порога отпускания (срабатывания) БС 10-12 равно напряжению на ЕН 6-8. При этом ток разряда (заряда) накопителей равен величине тока удержания ТК 14-16 (ТК 17-19) при разряде (заряде) ЕН 6-8.

Параметры элементов схемы устройства выбираются так, чтобы ток заряда 3, время заряда ts емкостного накопителя были связаны с током разряда р и временем разряда tp соотношениями

la s (0,5-0.52)IP; t3(1,9-2,0)tp.

В исходном положении при подключении устройства напряжение АБ 1 подается на БОН 9. При напряжениях на ЕН 6-8, меньших напряжения порога срабатывания БС 10-12, формируют на выходе единичный сигнал. ДШ 13 при разомкнутом контакте 5 и единичных сигналах на выходах от БС 10-12 формирует сигналы на открытие ТК 17-19 и происходит заряд ЕН 6-8 от АБ 1 (ТК 14-16 при этом остаются закрытыми). В процессе заряда ЕН 6-8 напряжение на них возрастает, достигая величины порога сра- , батывания БС 10-120 а ТК 17-19 при токе, проходящем через них и равном току удержания тиристоров, закрываются. БС 10-12 формируют на выходе нулевые сигналы, подаваемые на вход ДШ 13.

Для пуска двигателя замыкается кнопка 20 пуска. Срабатывает тяговое реле 3, замыкающее свои контакты 4 и 5, которые соответственно подключают катоды ТК 14-16 к второму выводу стертера 2 и подают сигнал от АБ 1 на четвертый вход ДШ 13. Заряд и разряд ЕН 6-8 осуществляется открытием ТК 14-19, подачей сигналов на их управлющие электроды с выходом ДШ 13 в зависимости от комбинации сигналов на его входе.

0 уменьшаются, достигая соответственно значений тока удержания тиристора и напряжения порога отпускания БС 10. ТК 14 закрывается. БС 10 формирует на выходе единичный сигнал, который подается на

5 первый вход дешифратора.

0 3. Дешифратор 13 при единичных сигналах на его первом, втором и четвертом входах формирует сигналы на открытие ТК 16 и 18. Через ТК 16 происходит разряд ЕН 8 на стартер 2, поддерживая его вращение. Че5 резТК 18-заряд ЕН7. С учетом выбранных параметров емкостных накопителей к моменту времени полного разряда ЕН 8 ЕН 6 заряжается, т.е. ток заряда, проходящий через ТК 17, уменьшается до величины тока

0 удержания тиристора, и ТК 17 закрывается, а напряжение на ЕН 6 достигает значения порога срабатывания БС 10, который формирует нулевой сигнал на выходе. Ток, проходящий через ТК 16, и напряжение на ЕН

5 8 при его разряде уменьшаются, достигая соответственно значений тока удержания тиристора ТК 16 и напряжения порога отпускания БС 12. ТК 16 закрывается. БС 12 формирует на выходе единичный сигнал, ко0 торый подается на третий вход ДШ 13 (заряд ЕЙ 7 в этот момент времени продолжается). 4. ДШ 13 при единичных сигналах на его втором, третьем и четвертом входах формирует сигналы на открытие ТК 14 и 19. Через

5 ТК происходит разряд ЕН 6 на стартер 2, поддерживая его вращение, а через ТК 19 - заряд ЕН 8. С учетом выбранных параметров емкостных накопителей к моменту времени полного разряда ЕН 6 ЕН 7 заряжается, т.е. ток заряда, проходящий через ТК 18. уменьшается до величины тока удержания тиристора, и ТК 18 закрывается, а напряжение на ЕН 7 достигает значения порога срабатывания БС 11, который формирует нулевой сигнал на выходе.

Ток, проходящий через ТК 14, и напряжение на ЕН 6 при его разряде уменьшаются, достигая соответственно значений тока удержания тиристора ТК 14 и напряжения порога отпускания ВСЮ. ТК 14 закрывается. БС 10 формирует на выходе единичный сигнал, который подается на первый вход ДШ 13 (заряд ЕН 8 в этот момент времени продолжается).

Ток, проходящий через ТК 15, и напряжение на ЕН 7 при его разряде уменьшаются, достигая соответственно значений тока удержания тиристора ТК 15 и напряжения порога отпускания БС 11, ТК 15 закрывается. БС 11 формирует на выходе единичный сигнал, который подается на второй вход ДШ 13 (заряд ЕН 6 в этот момент времени продолжается).

Ток, проходящий через ТК 16, и напряжение на ЕН 8 при его разряде уменьшаются, достигая соответственно значений тока удержания тиристора ТК 16 и напряжения порога отпускания БС 12. ТК 16 закрывается. БС 12 формирует на выходе единичный сигнал, который подается на третий вход ДШ 13 (заряд ЕН 7 в этот момент продолжается).

Дальнейшая периодическая подача импульсов с ЕН 6-8 на стартер 2 осуществляется в последовательности, приведенной в пп. 4-6.

Время пуска двигателя определяется длительностью замкнутого состояния кнопки 20. При размыкании последней тяговое реле 3 обесточивается и размыкает контакты 4 и 5 соответственно, прерывая цепь пи0 тания стартера 2 и снимая сигнал от АБ 1 на четвертый вход ДШ 13. При этом емкостные накопители, находящиеся на заряде в момент размыкания кнопки 20, через соответствующие им тиристорные коммутаторы

5 заряжаются до напряжения порога срабатывания соответствующих им блоков сравнения, которые формируют нулевые сигналы, подаваемые на вход ДШ 13.

При повторном пуске двигателя нажи0 мается кнопка 20 пуска и схема устройства работает, как описано в пп. 1-6.

Емкость накопителей выбирается исходя из энергии, необходимой для электро- стартерного пуска двигателя в зависимости

5 от его типа. В условиях пониженных температур, а также изношенности цилиндропор- шневой группы двигателя повышение надежности пуска определяется возможностью непрерывной подачи импульсов с ем0 костных накопителей на стартер в течение времени, необходимого для запуска двигателя.

Подзаряд накопителей осуществляется токами, отдаваемыми АБ в зависимости от

5 степени ее заряженности и температуры окружающей среды. Накопители при этом отдают ток, необходимый для вращения стартера. Обеспечение тока для создания необходимого крутящего момента на валу

0 электростартера в течение любой требуемой продолжительности запуска создается последовательным разрядом трех накопителей небольшой емкости, что показано на фиг. 2.

5 Из графиков видно, что с учетом выбранных параметров элементов схемы, при работе устройства максимальное значение суммарного тока заряда накопителя, находящегося на подзаряде, превышает не бо0 лее чем на 15-20% величину максимального значения тока заряда одного накопителя. Ток заряда определяется по известному из курса электротехники выражению. Для осуществления пуска двигателя в течение тре5 буемого времени пуска, например 5-10 с, суммарная емкость и массообъемные характеристики предлагаемого устройства значи- тельно меньше, чем у системы с одним емкостным накопителем, рассчитанным на то же время.

Возможность пуска двигателя от устройства с емкостными накопителями позволяет также использовать АБ небольшой емкости, значительно меньшей, чем в случае, когда пуск осуществляется непосредст- венно от АБ. Тем самы-м экономятся дефицитные материалы, например свинец, идущие на производство аккумуляторных батарей.

Формула изобретения Устройство для пуска двигателя внутреннего сгорания, содержащее аккумуляторную батарею, стартер, тяговое реле с замыкающим контактом, пусковой выключатель и емкостные накопители энергии, соединенные с аккумуляторной батареей, причем тяговое реле подключено к аккумуляторной батарее через пусковой выключатель, а контакт тягового реле включен между емкостными накопителями энергии и стартером, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено по меньшей мере тремя накопителями энергии, тремя блоками сравнения, каждый из

If

макс

h

паке.

0

5

0

которых имеет два входа, шестью коммутаторами с управляющими электродами, блоком опорного напряжения с двумя входами, дешифратором, имеющим по меньшей мере четыре входа и шесть выходов, тяговое реле выполнено с дополнительным замыкающим контактом, при этом три коммутатора включены между аккумуляторной батареей и накопителями энергии, а три другие включаены между накопителями энергии и стартером, управляющие электроды всех коммутаторов подключены к выходам дешифратора, первый вход которого через дополнительный замыкающий контакт тягового реле соединен с аккумуляторной батареей, а остальные три входа соединены с выходами блоков сравнения, входы блока опорного напряжения подключены к аккумуляторной батарее, каждый блок сравнения одним из входов соединен с выходом блока опорного напряжения, а другим входом подключен к одному из накопителей энергии.

25

Фиг2