система электростартерного пуска двигателя

Формула изобретения

Система электростартерного пуска двигателя, содержащая аккумуляторную батарею, включатель зажигания и стартера, емкостный накопитель энергии, диод, реле включения стартера и электрический стартер, отличающаяся тем, что в нее дополнительно установлены диод, реле подключения накопителя энергии, делители напряжения, ограничивающие ток на входах компаратора, времязадающая цепочка, состоящая из конденсатора и резистора, компаратор, подключенный одним из входов к этой цепочке, а другим к аккумуляторной батарее таким образом, что осуществляется сравнение напряжений на обоих входах, и силовой транзистор, управляемый сигналом с выхода компаратора, причем силовой транзистор управляет реле подключения накопителя энергии к стартеру.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области электрооборудования автомобильной техники, в частности к системе электростартерного пуска двигателя.

Известна система электростартерного пуска двигателя, содержащая аккумуляторную батарею, включатель зажигания и стартера, реле включения стартера и электрический стартер [1].

Недостатками данной системы, содержащей аккумуляторную батарею, включатель зажигания и стартера, реле включения стартера, электрический стартер, являются низкая удельная энергия и мощность аккумуляторной батареи, а также длительность ее заряда. Кроме этого с понижением температуры окружающей среды значительно возрастает внутреннее сопротивление электролита, и при температурах ниже -20°С аккумуляторная батарея становится неработоспособной [2].

Это приводит к тому, что частота вращения коленчатого вала при пуске двигателя становится недостаточной, чтобы обеспечить качественное смесеобразование и воспламенение рабочей смеси.

Наиболее близкой по технической сущности к заявленному изобретению является система электростартерного пуска двигателя, содержащая аккумуляторную батарею, включатель зажигания и стартера, емкостный накопитель энергии, диод, реле включения стартера и электрический стартер [2].

Эта система позволяет обеспечить надежный пуск при отрицательной температуре за счет того, что накопители при сравнительно незначительной удельной энергии обладают высокими показателями по удельной мощности. Время заряда и разряда емкостных накопителей энергии определяется параметрами зарядных и разрядных цепей. Они способны быстро заряжаться, накапливать и отдавать энергию. Отданная энергия за короткий промежуток времени позволяет электрическому стартеру развить значительную мощность и проворачивать коленчатый вал с высокой пусковой частотой, тем самым, повышая надежность пуска двигателя. Положительными характеристиками емкостных накопителей энергии являются: превосходство по емкости, мощности и весу над аккумуляторными батареями; низкая зависимость от температуры окружающей среды; высокий срок службы.

Данная система позволяет вращать вал двигателя с высокой пусковой частотой даже при разряженной аккумуляторной батарее. Недостатком данной системы является то, что при включении стартера возрастают динамические нагрузки на шестерню привода, которые принимают ударный характер. Из-за наличия невыбранных в момент включения электродвигателя зазоров в приводе стартера и большой инерционности маховика возникают значительные ударные нагрузки, которые приводят к возникновению поломок привода стартера и зубьев венца маховика.

Технический результат направлен на повышение надежности работы стартера, путем задержки подачи энергии на него от накопителя энергии и исключения ударных нагрузок в зацеплении шестерни привода стартера с венцом маховика.

Технический результат достигается тем, что в систему электростартерного пуска двигателя, содержащую: аккумуляторную батарею, включатель зажигания и стартера, емкостной накопитель энергии, диод, реле включения стартера и электрический стартер, для обеспечения задержки подачи энергии в цепь питания стартера от емкостного накопителя энергии дополнительно установлены: диод, реле подключения накопителя энергии, делители напряжения, ограничивающие ток на входах компаратора, времязадающая цепочка, состоящая из конденсатора и резистора, компаратор, подключенный одним из входов к этой цепочке, а другим к аккумуляторной батарее таким образом, что осуществляется сравнение напряжений на обоих входах, и силовой транзистор, управляемый сигналом с выхода компаратора, причем силовой транзистор управляет реле подключения накопителя энергии к стартеру.

Отличительными признаками от прототипа является то, что в систему электростартерного пуска двигателя, для обеспечения задержки подачи энергии в цепь питания стартера от емкостного накопителя энергии, дополнительно установлены: диод, реле подключения накопителя энергии, делители напряжения, ограничивающие ток на входах компаратора, времязадающая цепочка, состоящая из конденсатора и резистора, компаратор, подключенный одним из входов к этой цепочке, а другим - к аккумуляторной батарее таким образом, что осуществляется сравнение напряжений на обоих входах, и силовой транзистор, управляемый сигналом с выхода компаратора, причем силовой транзистор управляет реле подключения накопителя энергии к стартеру.

Предлагаемая схема системы электростартерного пуска представлена на схеме.

Система содержит стартер М, аккумуляторную батарею GB, включатель приборов и стартера SA1, емкостной накопитель энергии С1, реле включения стартера KV1, реле подключения емкостного накопителя энергии KV2, делители напряжения, состоящие из резисторов R2, R3, R4 и R5, R6, R8, а также резистора R7, резистор R1 и диод VD1 зарядной цепи накопителя С1, компаратор DA, параметрический стабилизатор, предназначенный для защиты схемы от перенапряжения в бортовой сети, состоящий из стабилитрона VD2 и резистора R7, одновременно входящий в состав времязадающей цепочки с конденсатором С2, резистор R9 нагрузки компаратора DA, сопротивление R10 базы транзистора VT, силовой транзистор VT и диод VD3, обеспечивающий разряд емкостного накопителя С1 только через стартер М.

Система работает следующим образом. Заряд конденсатора С1 осуществляется от аккумуляторной батареи GB через зарядную цепь емкостного накопителя энергии - резистор R1 и диод VD1. При переводе включателя приборов и стартера SA1 во второе нефиксированное положение срабатывает реле включения стартера КV1 и подается напряжение через замкнувшиеся контакты KV1.1 на стартер. Привод стартера механизмом включения вводится в зацепление без ударных нагрузок с венцом маховика (на схеме не показано). С включением стартера на выводы компаратора DA подается напряжение через делители напряжения R2, R3, R4 и R5, R6, R8 с учетом падения напряжения на резисторе R7. При этом с момента включения стартера М происходит заряд конденсатора С2 по времязадающей цепочке. Величина текущего значения напряжения определяется по зависимости [3].

где U_с - напряжение емкостного накопителя энергии, В;

U_б - напряжение аккумуляторной батареи, В;

R7 - резистор, Ом;

С2 - емкость конденсатора, Ф;

t - время задержки, с.

Данная цепочка вызывает задержку выравнивания напряжения на инвертирующем и неинвертирующем входах компаратора DA. Это обеспечивает на выходе компаратора отсутствие управляющего сигнала на базе транзистора VT. Ток через него во время заряда конденсатора С2 не протекает, и контакты реле KV2.1 находятся в разомкнутом состоянии, емкостный накопитель отключен от электродвигателя стартера.

При заряде конденсатора С2 напряжение на входах компаратора DA выравнивается и на выходе появляется высокий уровень напряжения, достаточный для открытия транзистора VT, ток протекает через реле KV2, его контакты замыкаются и накопитель разряжается через стартер М. Разряд конденсатора С1 через включенный стартер приводит к увеличению крутящих моментов на валу якоря и повышает частоту вращения коленчатого вала двигателя при пуске.

Сопоставительный анализ показывает, что отличия, связанные с задержкой подключения емкостного накопителя энергии к стартеру, обладают новизной, имеют совокупность признаков, позволяющих получить положительный эффект, заключающийся в снижении динамических нагрузок на стартер и маховик двигателя.

Использование заявляемого изобретения позволяет осуществить задержку подключения емкостного накопителя энергии к стартеру, значительно снизить динамические нагрузки в момент зацепления шестерни привода стартера с венцом маховика двигателя и тем самым повысить надежность системы электростартерного пуска двигателя.

Источники информации

1. Акимов С.В., Боровских Ю.И., Чижков Ю.П. Электрическое и электронное оборудование автомобилей. - М.: Машиностроение, 1988.

2. Фесенко М.Н., Чижков Ю.П. Емкостные накопители энергии в электрооборудовании транспортных средств // Грузовик @. - 1999. - №8. - C.11-15.

3. Борисов Ю.М., Липатов Д.Н., Зорин Ю.Н. Электротехника. - М.: Энергоатомиздат, 1985.