ВНЕШНЕЕ АВТОНОМНОЕ УСТРОЙСТВО ЗАПУСКА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к профессиональным внешним автономным устройствам запуска транспортных средств, эксплуатируемых в регионах с различными климатическими условиями и может быть использована для запуска двигателей внутреннего сгорания большого количества транспортных средств с напряжением бортовой сети 12 В и 24 В в условиях ограниченного или полного отсутствия электрический сети 220 В.
Известны автономные пуско-зарядные устройства для автомобилей и иной техники, например, катеров, дизельных электростанций, поездов или самолетов, гарантирующие легкий запуск двигателя даже без штатной аккумуляторной батареи. По принципу работы в числе аналогов подобных устройств можно указать пусковые устройства компаний OLIFE, Технокор (www.texnokor.com), по функциональному назначению - компании MobilEn (www.mobilen.ru). Однако, недостатком подобных устройств является короткий срок эксплуатации, требующий обязательной периодической зарядки после нескольких пусков от сети 220 В.
Вместе с тем, в середине двадцатого века были разработаны электрохимические устройства, функционально представляющие собой гибрид конденсатора и химического источника тока - суперконденсаторы (также известны как ультраконденсаторы или ионисторы). Область применения таких устройств в настоящее время достаточно широка и включает, в частности, их применение для транспортных средств с двигателем внутреннего сгорания (ДВС) - от квадроциклов и снегоходов до тяжелых грузовиков, вездеходов и внедорожников. Функционально, использование суперконденсаторов на транспорте позволяет обеспечить запуск ДВС в условиях низких (до -40°С) температур, в том числе, обеспечить запуск ДВС при разряженных аккумуляторных батареях (АКБ) и совместно с предпусковым подогревателем гарантировать пуск прогретого ДВС при разряженной подогревателем или замерзшей АКБ, а также высокую степень автономности.
Задача, поставленная при создании предлагаемой полезной модели состоит в дальнейшем совершенствовании профессиональных автономных пусковых устройств, используемых для обеспечения запуска ДВС транспортных средств в условиях высокой степениавтономности (ограничение или полное отсутствие сети 220 В), при этом технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, состоит в следующем:
- кардинальное увеличение срока эксплуатации (в 1000 раз) без замены источника энергии по сравнении с аккумуляторными пусковыми устройствами;
- существенное повышение автономности и обеспечение многократных пусков ДВС транспортных средств в условиях отсутствия сети 220 В, необходимой для заряда источника энергии пускового устройства;
- обеспечение возможности зарядки от сети 220 В и быстрой зарядки (в течение нескольких минут) от бортовой сети или штатного или любого внешнего аккумулятора транспортного средства, в том числе, в разряженном до 30% от номинального напряжения состоянии;
- существенное снижение массо-габаритных показателей;
- существенное повышение надежности запуска ДВС в условиях низких температур.
Для достижения результата предлагается внешнее автономное устройство запуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС) транспортного средства (ТС), которое может применяться в условиях высокой степени автономности для обеспечения многократных запусков в условия ограниченности или полного отсутствия сети 220 В, содержащее корпус с установленными в нем зарядным устройством, подключенным к буферной аккумуляторной батарее (свинцово-кислотной или литий-феррум-фосфатной), связанной через блок преобразования напряжения с пусковым суперконденсаторным блоком, при этом пусковой суперконденсаторный блок выполнен с возможностью подключения к стартеру ТС, а блок преобразования напряжения - к бортовой сети ТС.
Полезная модель иллюстрируется принципиальной схемой устройства.
Практические аспекты достижения поставленного результата обусловлены следующим.
Наличие буферной аккумуляторной батареи 1, последовательно соединенной с пусковым суперконденсаторным блоком 2 через блок преобразования напряжения 3, позволяет обеспечить заряд пускового суперконденсаторного блока и несколько десятков запусков двигателя транспортного средства без подзарядки.
Зарядка буферной аккумуляторной батареи осуществляется посредством зарядного устройства 4, преобразующего переменное напряжение 220 В в постоянное (12 В или 24 В), соответствующее бортовой сети запускаемого транспортного средства.
Блок преобразования напряжения обеспечивает заряд пускового суперконденсаторного блока от буферной аккумуляторной батареи и поддержание на клеммах пускового суперконденсаторного блока уровня напряжения, близкого к максимальному рабочему напряжению бортовой сети электропитания ТС. При этом блок преобразования напряжения изолирует буферную аккумуляторную батарею от самого мощного импульсного потребителя - стартера, что позволяет повысить стабильность системы электропитания и срок службы встроенной аккумуляторной батареи. Помимо вышесказанного, блок преобразователя напряжения позволяет осуществить быструю зарядку (в течение нескольких минут) пускового суперконденсаторного блока от бортовой сети транспортного средства или внешнего аккумулятора напряжением не ниже 9 В при 12 В бортовой сети и не ниже 18 В при 24 В бортовой сети.
Энергию, необходимую для запуска ДВС, стартер ТС получает от пускового суперконденсаторного блока, заряжаемого посредством блока преобразователя напряжения до уровня напряжения, близкого к максимальному рабочему напряжению бортовой сети электропитания ТС. Такая конструктивная особенность позволяет обеспечить максимальный крутящий момент на валу стартера и как результат - гарантированный запуск двигателя, в том числе, холодный пуск (пуск при температурах до -40°C).
Возможность достижения результата обусловлена, в том числе, также тем, что блочная (модульная) конструкция заявленной системы позволяет сформировать для конкретного транспортного средства внешнее автономное устройство для запуска транспортных средств с оптимальными техническими характеристиками и массо-габаритными показателями. Используя линейку суперконденсаторых блоков различной емкости, напряжения и габаритов, буферных аккумуляторных батарей, зарядных устройств, а также преобразователей напряжения различной мощности, габаритов и рабочих напряжений, возможно сконфигурировать заявленную систему для любого транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания.
Дополнительно, учитывая высокий срок службы суперконденсаторов (до 1 млн. циклов заряда/разряда), значительно превышающий аналогичный срок АКБ (500-600 циклов заряда/разряда), предлагаемое к рассмотрению внешнее автономное устройство для запуска транспортных средств обладает от 1000 до 2000 раз большим ресурсом эксплуатации без замены, что значительно снижает эксплуатационные издержки и совокупную стоимость владения.