КОМБИНИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО ПУСКА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Техническое решение относится к устройствам пуска двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано в транспортной технике с электростартерным пуском двигателей внутреннего сгорания (далее ДВС).
Из существующего уровня техники известна комбинированная система пуска ДВС, которая содержит управляемый ключ в виде тиристора, переключатель, пороговый элемент и резистор, например, (см. патент на изобретение РФ №136099, МПК F02N 11/08, опубл. 27.12.2013), где проблема увеличения надежности пуска ДВС решается путем создания универсального пускового устройства.
Недостатком данной системы является невозможность пуска ДВС только от аккумуляторной батареи и начальной прокрутки стартера от аккумуляторной батареи, а затем окончательный пуск ДВС от емкостного накопителя энергии при недостаточной емкости аккумуляторной батареи.
Известна комбинированная система пуска ДВС (см. патент на полезную модель РФ №142479, МПК F02N 11/00, Н02Р 1/18 опубл. 27.06.2014), где проблема увеличения надежности пуска ДВС, решается путем создания универсального пускового устройства, позволяющего в зависимости от внешних условий и состояния аккумуляторной батареи без изменения конструкции производить пуск ДВС при параллельной работе аккумуляторной батареи и емкостного накопителя энергии, только от емкостного накопителя энергии и с плавно изменяемым напряжением подключения аккумуляторной батареи к емкостному накопителю энергии.
Недостатком данной системы является невозможность пуска ДВС только от аккумуляторной батареи и начальной прокрутки стартера от аккумуляторной батареи, а затем окончательный пуск ДВС от емкостного накопителя энергии при недостаточной емкости аккумуляторной батареи.
Наиболее близкой по технической сущности, является комбинированное устройство пуска ДВС (см. патент на полезную модель РФ №153584, МПК F02N 11/08 опубл. 27.07.2015), где проблема увеличения надежности пуска ДВС, решается путем создания универсального пускового устройства, позволяющего проконтролировать состояние аккумуляторной батареи, путем контроля ее напряжения, и в зависимости от состояния аккумуляторной батареи и внешних условий, влияющих на пуск ДВС, с повышенной точностью с панели управления установить оптимальное напряжение подключения аккумуляторной батареи к емкостному накопителю энергии путем изменения положения переменного резистора и контроля его по устройству контроля напряжения, например, вольтметру
Недостатками данного устройства является отсутствие возможности оперативно во время пуска ДВС подключить аккумуляторную батарею параллельно емкостному накопителю энергии, если его энергии недостаточно для пуска ДВС; а емкостной накопитель энергии параллельно аккумуляторной батарее, если ее энергии недостаточно для пуска ДВС; так же невозможно запустить ДВС только от аккумуляторной батареи.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является повышение надежности пуска ДВС путем увеличения числа различных комбинаций аккумуляторной батареи и емкостного накопителя энергии, подключаемых к стартеру на время пуска ДВС.
Данная задача решается за счет того, что комбинированное устройство пуска ДВС, содержащее аккумуляторную батарею, тяговое реле включения стартера, стартер, емкостной накопитель энергии, второй вывод которого подключен к минусовому выводу аккумуляторной батареи, управляемый ключ, причем аккумуляторная батарея через управляемый ключ подключается к стартеру на время пуска ДВС через контакты тягового реле.
Согласно, предложенному техническому решению в качестве полезной модели:
- введен второй ключ, подключающий емкостной накопитель энергии к стартеру на время пуска через контакты тягового реле, два переключателя и два конденсатора, соединенные первыми выводами с управляющими выводами ключей, а через зарядные цепочки с плюсом аккумуляторной батареи, вторыми выводами с общими контактами переключателей, при этом нормально замкнутые контакты которых, соединены с минусом аккумуляторной батареи, а нормально разомкнутые с точкой соединения контактов тягового реле и обмотки стартера;
- зарядные цепочки состоят из диода и резистора;
- переключатели расположены на панели управления пуском двигателя внутреннего сгорания.
Таким образом, согласно поставленной задаче, предлагаемым в качестве полезной модели, техническим решением, достигается следующий результат: создание универсального пускового устройства ДВС, позволяющего в зависимости от состояния аккумуляторной батареи и внешних условий, влияющих на пуск ДВС, производить пуск ДВС только от емкостного накопителя энергии, только от аккумуляторной батареи, от параллельно включенных аккумуляторной батареи и емкостного накопителя энергии, вначале от аккумуляторной батареи, затем от емкостного накопителя и наоборот, вначале от емкостного накопителя, затем от аккумуляторной батареи, причем все варианты могут быть выбраны перед пуском ДВС, или во время пуска ДВС.
Зарядные цепочки, состоящие из диода и резистора, позволяют быстро заряжать конденсаторы и медленно разряжать при включении ключей, что уменьшает величину емкостей и тем самым снижает габариты устройства, а расположенные на панели управления, переключатели создают удобство в управлении пуском ДВС.
Сущность полезной модели поясняется фигурой. На фигуре изображена электрическая схема комбинированного устройства пуска ДВС, содержащего аккумуляторную батарею 1, тяговое реле включения стартера 2, контакты замка зажигания 3, стартер 4, емкостной накопитель энергии 5, второй вывод которого подключен к минусовому выводу аккумуляторной батареи 1, управляемый ключ 6, причем аккумуляторная батарея 1 через управляемый ключ 6, подключается к стартеру 4 на время пуска через контакты тягового реле 4; второй ключ 7, подключающий емкостной накопитель энергии 5 к стартеру 4 на время пуска ДВС через контакты тягового реле 2; два конденсатора 8 и 9, два переключателя 12 и 13, причем конденсаторы 8 и 9 первыми выводами соединены с управляющими выводами ключей 6 и 7 и через зарядные цепочки 10 и 11 с плюсом аккумуляторной батареи 1, а вторыми с общими контактами переключателей 12 и 13, нормально замкнутые контакты которых, соединены с минусом аккумуляторной батареи 1, а нормально разомкнутые с точкой соединения контактов тягового реле 2 и обмотки стартера 4, причем ключи 6 и 7 выполнены на полевых транзисторах N типа, переключатели 12 и 13 расположены на панели управления пуском ДВС, а зарядные цепочки 10 и 11 состоят из диодов 14 и 15 и резисторов 16 и 17.
Работает устройство следующим образом:
В исходном состоянии замок зажигания 3 выключен, тяговое реле включения стартера 2 не включено, поэтому его контакты разомкнуты, управляемые ключи 6 и 7 закрыты, так как конденсаторы 8 и 9 заряжены практически до напряжения аккумуляторной батареи 1 через соответствующие зарядные цепочки 10 и 11, и нормально замкнутые контакты переключателей 12, 13, а затворы ключей 6, 7 через резисторы 18 и 19 соединены с истоками. Емкостной накопитель 5 находится в разряженном состоянии. Стартер 4 выключен.
Перед пуском ДВС производится зарядка емкостного накопителя энергии 5 любым известным способом (на фиг. не показано) до напряжения аккумуляторной батареи 1. Если пуск ДВС предполагается производить только от емкостного накопителя 5, переключатель 13 переводится в положение 2. При переводе переключателя 13 в положение 2 конденсатор 9 остается в заряженном состоянии, так как его минус остается подключенным к минусу аккумуляторной батареи 1 через стартер 4, сопротивлением которого можно пренебречь. После окончания зарядки емкостного накопителя энергии 5 включают замок зажигания 3, при этом срабатывает тяговое реле включения стартера 2, которое замыкает свои контакты и подключает минус конденсатора 9 к истоку транзистора 7. Так как плюс конденсатора 9 подключен к затвору ключа 7, то все напряжение конденсатора 9 будет приложено между истоком и затвором ключа 7, ключ 7 откроется и подключит емкостной накопитель энергии 5 к стартеру 4 по цепи: плюс емкостного накопителя 5 сток -исток ключа 7, замкнутые контакты тягового реле 2, стартер 4, минус емкостного накопителя энергии 5. Емкостной накопитель энергии 5 начинает разряжаться на стартер 4. В этом случае происходит пуск ДВС только от емкостного накопителя 5.
После пуска ДВС тяговое реле включения стартера 2 отключается, его контакты размыкаются, емкостной накопитель энергии 5 отключается от стартера 4. Переключатель 13 переводится в положение 1. На емкостном накопителе энергии 5 остается остаточное пониженное напряжение, так как разрядная цепь отсутствует.
Если пуск ДВС предполагается производить только от аккумуляторной батареи 1, то переключатель 12 переводится в положение 2. Конденсатор 8 остается в заряженном состоянии, так как его минус остается подключенным к минусу аккумуляторной батареи 1 через стартер 4, сопротивлением которого можно пренебречь. Перед пуском ДВС производится зарядка емкостного накопителя энергии 5 любым известным способом (на фиг. не показано) до напряжения аккумуляторной батареи 1. После окончания зарядки емкостного накопителя энергии 5 включают замок зажигания 3, при этом срабатывает тяговое реле включения стартера 2, замыкает свои контакты и подключает минус конденсатора 8 к истоку транзистора 6. Так как плюс конденсатора 8 подключен к затвору ключа 6 то все напряжение конденсатора 8 будет приложено к затвору ключа 6, транзистор 6 откроется и подключит аккумуляторную батарею 1 к стартеру 4 по цепи: плюс аккумуляторной батареи 1, сток-исток ключа 6, замкнутые контакты тягового реле 2, стартер 4, минус аккумуляторной батареи 1. Аккумуляторная батарея 1 начинает разряжаться на стартер 4. В этом случае происходит пуск ДВС только от аккумуляторной батареи 1.
После пуска ДВС тяговое реле включения стартера 2 отключается, его контакты размыкаются, аккумуляторная батарея 1 отключаются от стартера 4. Переключатель 12 переводится в положение 1.
Если пуск ДВС предполагается одновременно от аккумуляторной батареи 1 и емкостного накопителя 5, то оба переключателя 12 и 13 переводятся в положение 2. Конденсаторы 8 и 9 остаются в заряженном состоянии, как описано выше.
Перед пуском ДВС производится зарядка емкостного накопителя энергии 5 любым известным способом (на фиг. не показано) до напряжения аккумуляторной батареи 1. После окончания зарядки емкостного накопителя энергии 5 включают замок зажигания 3, при этом срабатывает тяговое реле включения стартера 2, которое замыкает свои контакты и подключает минусы конденсаторов 8 и 9 к истокам ключей 6 и 7. Ключи 6 и 7 включаются одновременно. В этом случае пуск ДВС происходит от, параллельно включенных, аккумуляторной батареи 1 и емкостного накопителя 5.
После пуска ДВС тяговое реле включения стартера 2 отключается, его контакты размыкаются, емкостной накопитель энергии 5 и аккумуляторная батарея 1 отключаются от стартера 4. Переключатели 12 и 13 переводятся в положение 1.
Если пуск ДВС предполагается производить вначале от емкостного накопителя 5, а затем от аккумуляторной батареи 1, то переключатель 13 переводится в положение 2. Конденсатор 9 остается в заряженном состоянии, так как его минус остается подключенным к минусу аккумуляторной батареи 1 через стартер 4, сопротивлением которого можно пренебречь. Перед пуском ДВС производится зарядка емкостного накопителя энергии 5 любым известным способом (на фиг. не показано) до напряжения аккумуляторной батареи 1. После окончания зарядки емкостного накопителя энергии 5 включают замок зажигания 3, при этом срабатывает тяговое реле включения стартера 2, которое замыкает свои контакты и подключает минус конденсатора 9 к истоку транзистора 7. Так как плюс конденсатора 9 подключен к затвору ключа 7, то все напряжение конденсатора 9 будет приложено между истоком и затвором ключа 7, в этом случае, ключ 7 откроется и подключит емкостной накопитель энергии 5 к стартеру 4 по цепи: плюс емкостного накопителя 5, сток-исток ключа 7, замкнутые контакты тягового реле 2, стартер 4, минус емкостного накопителя энергии 5. Емкостной накопитель энергии 5 начинает разряжаться на стартер 4. Если пуск ДВС не происходит (что можно определить по звуку при пуске ДВС), то во время пуска переводят переключатель 12 в положение 2. Так как реле стартера 2 уже включено, то произойдет включение ключа 6 и аккумуляторная батарея 1 подключится параллельно емкостному накопителю 5. В этом случае предварительная прокрутка двигателя будет производиться от емкостного накопителя 5, а окончательный пуск ДВС от аккумуляторной батареи 1.
После пуска ДВС тяговое реле включения стартера 2 отключается, его контакты размыкаются, емкостной накопитель энергии 5 и аккумуляторная батарея 1 отключаются от стартера 4. Переключатели 12 и 13 переводятся в положение 1.
Если пуск ДВС предполагается производить вначале от аккумуляторной батареи 1, а затем от емкостного накопителя 5, то переключатель 12 переводится в положение 2. Конденсатор 8 остается в заряженном состоянии, так как его минус остается подключенным к минусу аккумуляторной батареи 1 через стартер 4, сопротивлением которого можно пренебречь. Перед пуском ДВС производится зарядка емкостного накопителя энергии 5 любым известным способом (на фиг. не показано) до напряжения аккумуляторной батареи 1. После окончания зарядки емкостного накопителя энергии 5 включают замок зажигания 3, при этом срабатывает тяговое реле включения стартера 2, которое замыкает свои контакты и подключает минус конденсатора 8 к истоку транзистора 6. Так как плюс конденсатора 8 подключен к затвору ключа 6, то все напряжение конденсатора 8 будет приложено между истоком и затвором ключа 6, при этом ключ 6 откроется и подключит аккумуляторную батарею 1 к стартеру 4 по цепи: плюс аккумуляторной батареи 1, сток-исток ключа 6, замкнутые контакты тягового реле 2, стартер 4, минус аккумуляторной батареи 1. Происходит прокрутка двигателя от аккумуляторной батареи 1. Если пуск ДВС не происходит (что можно определить по звуку при пуске ДВС) то во время пуска ДВС переводят переключатель 13 в положение 2. Так как реле стартера 2 уже включено, то ключ 7 включится и подключит емкостной накопитель энергии 5 параллельно аккумуляторной батареи 1. В этом случае предварительная прокрутка двигателя будет производиться от аккумуляторной батареи 1, а окончательный пуск ДВС от, параллельно включенных, аккумуляторной батареи 1 и емкостного накопителя 5.
После пуска ДВС тяговое реле включения стартера 2 отключается, его контакты размыкаются, емкостной накопитель энергии 5 и аккумуляторная батарея 1 отключаются от стартера 4. Переключатели 12 и 13 переводятся в положение 1.
Таким образом, создано универсальное устройство пуска ДВС, имеющее минимальные потери на ключах при пуске ДВС, как от аккумуляторной батареи, так и от емкостного накопителя энергии. Данное устройство позволяет, в зависимости от состояния аккумуляторной батареи и внешних условий, влияющих на пуск ДВС, производить пуск ДВС: только от емкостного накопителя энергии, только от аккумуляторной батареи; от параллельно включенных аккумуляторной батареи и емкостного накопителя энергии; вначале от аккумуляторной батареи, затем от емкостного накопителя и наоборот, вначале от емкостного накопителя, затем от аккумуляторной батареи. Причем все варианты могут быть выбраны перед пуском ДВС, или во время пуска ДВС.
Данное техническое решение опробовано на двигателе автомобиля Susuki, с использованием емкостного накопителя энергии емкостью 330 фарад с рабочим напряжением 15 вольт.
Были произведены пуски двигателя при различных сочетаниях переключателей 11, 12. Производился пуск ДВС: только от емкостного накопителя энергии 5; только от аккумуляторной батареи 1; при параллельном включении емкостного накопителя энергии 5 и аккумуляторной батареи 1; вначале от емкостного накопителя энергии 5, а затем от аккумуляторной батареи 1, и, наоборот, вначале от аккумуляторной батареи 1, затем от емкостного накопителя 5. Во всех вариантах производился надежный пуск двигателя.
Все вышесказанное позволяет сделать вывод о промышленной применимости предложенного, в качестве полезной модели, технического решения.