СИСТЕМА ИНЕРЦИОННО-ЭЛЕКТРОСТАРТЕРНОГО ПУСКА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
SYSTEM OF INERTIA-ELECTRIC STARTING OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к устройствам электростартерного пуска ДВС, и может быть использовано на автономных и стационарных установках, где используют двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является повышение надежности пуска ДВС, срока службы системы пуска, снижение энергозатрат. В схему инерционно-электростартерного пуска ДВС последовательно с якорем стартера входят маховик и электромагнитная муфта фиг. 1.
Известна система электростартерного пуска ДВС, содержащая электростартер, втягивающее реле с замыкающими контактами, муфту свободного хода с зубчатым колесом (Чижков Ю.П. Электрооборудование автомобилей и тракторов. М., Машиностроение, 2007, с. 137). Вышеуказанная система электростартерного пуска не обеспечивает надежный пуск в зимнее время из-за того, что запуск самого стартера и зацепление его шестерни с венцом маховика ДВС происходит одновременно. Это требует очень большой пиковой мощности от батареи в момент пуска в зимнее время. Отдача энергии батареи снижается вследствие увеличения ее внутреннего сопротивления и снижения емкости, а момент сопротивления прокручиванию коленчатого вала ДВС резко увеличивается из-за повышения вязкости масла.
Известна также система двухэтапного электростартерного пуска ДВС, содержащая электростартер, аккумуляторную батарею, устройство управления пуском, электромагнитную муфту, которая механически соединяет вал электростартера с шестерней привода (Патент РФ №2320888, МПК F02N 15/02, опубл. 27.03.2008 г. Бюл. №9). Однако указанная система имеет недостатки: при двухэтапном пуске возникает ударная нагрузка, отрицательно влияющая на элементы системы пуска, что приводит к снижению их ресурса.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является система двухрежимного электростартерного пуска ДВС, содержащая аккумуляторную батарею, электростартер, втягивающее реле с замыкающим контактом и обмоткой, устройство управления пуском в виде переключателя на три положения, рычаг привода шестерни, электромагнитную муфту с обмоткой и подвижной полумуфтой на шлицах, планетарный редуктор, состоящий из коронной шестерни, солнечной шестерни, сателлита и водила, шестерню привода, возвратную пружину, венец маховика ДВС, прижимную пружину и корпус системы пуска (Патент РФ №2479744, МПК F02N 11/00, от 20.04.2013г. Бюл. №11).
Планетарный редуктор обеспечивает две скорости вращения вала электростартера. Первоначально коленчатый вал ДВС вращается электростартером через планетарный редуктор на малой скорости вращения, все вращающиеся и движущиеся элементы ДВС страгиваются с места на этой малой скорости вращения. При этом моторное масло разжижается, его вязкость значительно уменьшается, что ведет к снижению момента сопротивления провертыванию коленчатого вала ДВС. Затем планетарный редуктор переключается на более высокую требуемую для пуска ДВС скорость вращения коленчатого вала, и осуществляется запуск ДВС.
Однако вышеуказанная система имеет следующие недостатки:
1. Нагрузка на аккумулятор и стартер не приходится в момент реализации их максимальной мощности.
2. Сложность и громоздкость конструкции (из-за наличия планетарного редуктора).
3. Продолжительная нагрузка на аккумулятор по времени (10-15 с отводится на 1 режим и более 3 с на второй), что может быть причиной снижения его ресурса.
4. При предварительном вращении коленчатого вала карбюраторного двигателя более 10-12 с можно залить свечи.
5. Отдав высокий ток запуска, у батареи временно падает ЭДС до 9-10B. В эти минуты напряжение заряда от генератора 14,0-14,4B, что слишком высоко. Чем чаще или дольше запускается двигатель, тем больше АКБ находится под неблагоприятным влиянием заряда слишком высоким напряжением. Происходит электролиз воды - "кипение", отрывающий кусочки намазок с электродов.
Технической задачей изобретения является повышение надежности пуска ДВС, срока службы системы пуска, снижение энергозатрат.
Техническим результатом является то, что система инерционно-электростартерного пуска ДВС снабжена маховиком и электромагнитной муфтой, установленными между якорем стартера и приводной шестерней.
На чертеже 1 представлена схема инерционно-электростартерного пуска ДВС.
Она содержит аккумуляторную батарею 1, трехпозиционный замок зажигания (для дизельных двигателей двухпозиционный) 2, электростартер 3, тяговое реле 4 с замыкающим контактом и обмоткой, рычаги привода шестерни 5, приводную шестерню 6, венец маховика коленчатого вала 7, электромагнитную муфту (ведущая полумуфта 12, ведомая полумуфта 10, индуктор 11, контактные кольца 8 и щетки 9), маховик 13 и обгонную муфту 14. Обгонная муфта 14, маховик 13 и ведущая полумуфта электромагнитной муфты 12 установлены на валу якоря неподвижно. Приводная шестерня установлена на валу ведомой полумуфты электромагнитной муфты посредством шлицевого соединения.
Система инерционно-электростартерный пуска ДВС работает следующим образом. Сначала трехпозиционный замок зажигания устанавливается в первую позицию, что позволяет подать ток к системе зажигания. В дальнейшем замок зажигания устанавливается во вторую позицию и ток подается как к системе зажигания, так и к тяговому реле. В результате срабатывания тягового реле механизм привода стартера вводит приводную шестерню в зацепление с зубчатым венцом маховика и подается ток к обмоткам возбуждения стартера. Начинается вращение вала якоря стартера вместе с обгонной муфта 14, маховиком 13 и ведущей полумуфтой электромагнитной муфты. В момент, когда якорь стартера набирает максимальную частоту вращения (соответствует максимальной потенциальной мощности стартера и максимальной суммарной кинетической энергии вращения якоря стартера, обгонной муфты, маховика и ведущей полумуфты электромагнитной муфты), замок зажигания устанавливается в третью позицию. Включается электромагнитная муфта - от стартера через электромагнитную муфту крутящий момент передается к маховику коленчатого вала двигателя. Двигатель запускается. После начала работы двигателя механизм привода стартера выводит шестерню привода из зацепления с зубчатым венцом маховика. Замок зажигания переводится в первую позицию.
Предлагаемая система инерционно-электростартерного пуска ДВС позволит обеспечить эффективный запуск ДВС стартером с предварительно раскрученным якорем до максимальных частот с использованием моментов инерции вращения якоря стартера, обгонной муфты, маховика и ведущей полумуфты электромагнитной муфты. При этом повышается эффективность использования аккумуляторной батареи и достигается увеличение ее надежности и долговечности.