Система аварийного запуска двигателя внутреннего сгорания
EMERGENCY START SYSTEM OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к средствам запуска двигателей внутреннего сгорания.
Известно устройство, содержащее электродвигатель, связанный с гидронасосом для обеспечения необходимого пускового давления в системе запуска двигателя внутреннего сгорания. Электродвигатель имеет свою цепь питания, а гидродвигатель, выполненный в виде обратимой гидромашины, и гидравлическое тяговое реле, приводимые в действие трехпозиционным гидрораспределителем имеет другую цепь питания, связанную с двухпозиционным гидрораспределителем, активирующим систему запуска.  Данная система запуска (SU 1638352 A1 МПК F02N7/00, 1991) [прототип], оснащенная электродвигателем, имеет связь с внешней гидросистемой автомобиля. Описанное устройство имеет сложную конструкцию. Запуск двигателя производится в два этапа: первый  – создание необходимого давления в системе, путем включения электродвигателя, потребляющего энергию штатного источника питания; второй – активация системы гидродвигателя. Насос ручной подкачки соединен параллельно с насосом электродвигателя через двухпозиционный распределитель с механическим управлением.  Это увеличивает время запуска двигателя.  Вследствие того, что данная система имеет связь с внешней гидросистемой автомобиля, уменьшается надежность ее функционирования в автономном (независимом) режиме.
Также известно устройство запуска RU 2067209 С1 МПК F02N7/00, 1996, которое содержит две емкости для гидравлической жидкости, соединенных с гидродвигателем, с возможностью функционирования в качестве насоса, через распределитель. Включение системы производится с помощью вентиля, установленного на линии подачи рабочей жидкости от гидроаккумулятора. Дополнительный запуск производится путем создания давления в гидроаккумуляторе с помощью насоса ручной подкачки, что делает процесс запуска двигателя трудоемким и долгим. Необходимо большое количество гидравлической жидкости, так как описанная система имеет два резервуара (сливной и нагнетательный). Так как работа двигателя внутреннего сгорания представляет из себя процесс с постоянным изменением угловой скорости коленчатого вала, от которого осуществляется привод гидродвигателя - насоса, возникает вопрос срока службы системы.
Для перераспределения жидкости в гидравлической системе известно устройство RU 90860 U1 МПК F15В19/00, 2009, которое используется в качестве системы автоматизированного контроля технического состояния гидропривода. Изобретение представляет из себя трехходовой кран с приводом от мотор-редуктора, который приводится в движение с помощью электронного блока управления, опирающегося на показания датчиков, установленных в систему гидропривода дополнительно. Данная система имеет сложную конструкцию и необходимость установки большого количества дополнительных измерителей в гидросистему.
Задача изобретения – повышение надежности запуска двигателя внутреннего сгорания путем применения гидродвигателя и уменьшение потребления пусковой энергии от штатной   аккумуляторной батареи, что приведет к значительному увеличению срока её службы и увеличению активной безопасности транспортных средств, эксплуатируемых, в том числе, в условиях Крайнего Севера.
Технический результат достигается тем, что в замкнутой, цикличной гидросистеме, для функционирования которой необходимо небольшое количество гидравлической жидкости, содержащей гидродвигатель, на валу которого подвижно установлена шестерня зацепления с венцом маховика коленчатого вала при помощи шарнирного рычага–вилки усилием гидроцилиндра, соединенный гидролиниями через двухпозиционный гидрораспределитель с пневмогидроаккумулятором, создание необходимого пускового давления в котором осуществляется тремя способами: первый – через обратный клапан насосом ручной подкачки; второй – с помощью создания давления в пневмогидроаккумуляторе штатной воздушной системой, от компрессора автомобиля через электромагнитный воздушный клапан или напрямую штатной гидравлической системой; третий – от воздушной системы другого автомобиля, с помощью соединения воздушного ресивера и пневмогидроаккумулятора запускаемого автомобиля.  Зацепление подвижной приводной шестерни гидродвигателя с шестерней маховика осуществляется усилием гидроцилиндра одностороннего действия с возвратом штока от пружины через трехпозиционный крановый распределитель, управляемый электронным блоком, подключенным к датчику частоты вращения коленчатого вала. В статическом состоянии гидравлическая жидкость, циркуляция которой в системе гидравлического запуска происходит через фильтрующий элемент, находится в состоянии уравновешенного давления при закрытом электромагнитом воздушном клапане пневмогидроаккумулятора до начала цикла запуска.
На фиг. 1 представлена схема системы аварийного запуска двигателя внутреннего сгорания, на фиг. 2 – положение трехпозиционного кранового распределителя (подача жидкости в гидроцилиндр); на фиг. 3 – положение трехпозиционного кранового распределителя (подача жидкости в гидроцилиндр и гидродвигатель); на фиг. 4 – положение трехпозиционного кранового распределителя (слив жидкости из гидроцилиндра через гидродвигатель и фильтр в разряженную систему).
Система аварийного запуска  двигателей внутреннего сгорания транспортных средств, эксплуатируемых, в том числе, в условиях Крайнего Севера, оборудованных пневматической системой  и штатным компрессором 1, содержит электромагнитный воздушный клапан 2, соединенный с помощью пневматической магистрали 3 с пневмогидроаккумулятором 4, на котором установлен манометр давления 5,  насос 6 ручной подкачки,   обратный клапан 7 на гидролинии 8, двухпозиционный гидрораспределитель 9 с электромагнитным управлением, фильтрующий элемент системы 10, кнопка 11 управления гидрораспределителем, аккумуляторная батарея 12, трехпозиционный крановый распределитель 13, соединенный гидролиниями  с датчиком давления 14,  гидроцилиндр 15 одностороннего действия с возвратом штока пружиной,  гидродвигатель 16, на валу 17 которого подвижно установлена шестерня 18 зацепления с венцом 19 маховика 20 коленчатого вала, при помощи шарнирного рычага – вилки 21, датчик угловой скорости коленчатого вала 22. Трехпозиционный крановый распределитель управляется электронным блоком (ЭБ) 23. Гидролинии и пневмомагистраль изображены сплошной линией, а электрические – прерывистой. Штрихпунктирной линией обозначены компоненты, объединенные в единый узел.
Система работает следующим образом.
фиг. 2
фиг. 3
фиг. 4
При запущенном двигателе внутреннего сгорания пневмогидроаккумулятор 4 заряжается через электромагнитный воздушный клапан 2, который находится в открытом положении, посредством штатного компрессора 1 двигателя автомобиля, оборудованного пневматической системой, через пневмомагистрали 3. Электромагнитный воздушный клапан 2 находится в открытом положении при достаточной для устойчивой работы двигателя угловой скорости коленчатого вала. При достижении рабочего давления, излишки воздуха сбрасываются через стационарный регулятор давления. Разряженный пневмогидроаккумулятор 4 можно зарядить (подкачать гидравлическую жидкость до определенного давления, для этого установлен манометр 5) насосом 6 ручной подкачки. Направление потока жидкости регулируется обратным клапаном 7. Для запуска двигателя внутреннего сгорания нажимают на кнопку 11 управления. При  этом закрывается электромагнитный воздушный клапан 2 и двухпозиционный гидрораспределитель 9 открывает гидролинию 8, направляя поток гидравлической жидкости в трехпозиционный крановый распределитель 13, при этом он занимает положение , и гидравлическая жидкость поступает в гидроцилиндр 15. Шток гидроцилиндра толкает рычаг – вилку 21 по валу 17 гидродвигателя 16 по винтовым шлицам до полного зацепления подвижной шестерни 18 с венцом 19 маховика 20. Затем электронный блок  23 переводит трехпозиционный крановый распределитель 13 в положение , полагаясь на показания датчика давления 14 в гидроцилиндре 15. Жидкость подается к гидродвигателю 16, который вращает вал с шестерней, находящейся в зацеплении с маховиком 20. Запускается двигатель. Затем электронный блок 23 переводит трехпозиционный крановый распределитель 13 в положение , полагаясь на показания датчика вращения коленчатого вала 22, обеспечив слив гидравлической жидкости в разряженную систему при закрытом электромагнитом воздушном клапане 2 клапане через фильтрующий элемент 10 гидродвигателя 16. При уравновешивании давления в системе, полагаясь на данные датчика давления 14 гидроцилиндра, электронный блок 23 открывает воздушный клапан 2 и как следствие подачу воздуха в пневмогидроаккумулятор 4, обеспечивая цикличность запуска двигателя. Механизм отсоединения подвижной шестерни 18 от венца 19 маховика 20 подобен способу запуска двигателя электростартером.
Таким образом, повышается надежность запуска двигателя внутреннего сгорания, уменьшается потребление пусковой энергии аккумуляторной батареи 12 и значительно увеличивается срок её службы.