Устройство электростартерного пуска двигателя внутреннего сгорания

 

Использование: пуск двигателей автотранспортных средств. Сущность изобретения: устройство содержит электрический стартер с якорем 1 и обмоткой возбуждения 2, тяговое реле 4, аккумуляторную батарею 5 и электромеханический накопитель энергии, выполненный в виде обратимой электрической машины с якорем 6 и обмоткой возбуждения 7. Вал электромеханического накопителя механически связан с запасным колесом автотранспортного средства, установленным с возможностью вращения. Изобретение обеспечивает снижение массы устройства электростартерного пуска. Запасное колесо может быть установлено непосредственно на валу электромеханического накопителя энергии или же связано с валом электромеханического накопителя фрикционной передачей. Устройство может быть снабжено редуктором, входной вал которого соединен с валом электромеханического накопителя энергии, а на выходном валу установлено запасное колесо. 3 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к пусковым устройствам двигателей внутреннего сгорания (ДВС) автотранспортных средств.

Известно устройство электростартерного пуска ДВС, содержащее электрический стартер с якорем и последовательно включенными сериесной обмоткой возбуждения и замыкающими контактами тягового реле и аккумуляторную батарею, параллельно которой включены накопитель энергии конденсаторная батарея и тяговое реле (авт.св. СССР N 1193287, кл. F 02 N 11/08, 1985).

Недостатками указанного устройства являются высокая стоимость конденсаторной батареи и недостаточная надежность низковольтных конденсаторов, входящих в состав батареи.

Наиболее близкими к предлагаемому по технической сущности является устройство электростартерного пуска ДВС (авт.св. СССР N 1768794, кл. F 02 N 11/08, 1990), содержащее электрический стартер с якорем и последовательно включенными сериесной обмоткой возбуждения и замыкающими контактами тягового реле, аккумуляторную батарею, параллельно которой через коммутирующие элементы включены тяговое реле и электромеханический накопитель энергии, выполненный в виде обратимой электрической машины с якорем, установленным на валу, и обмоткой возбуждения, у которой один конец подключен к положительной клемме аккумуляторной батареи, а другой к контакту тягового реле.

Недостатком данного устройства является большая масса электромеханического накопителя, так как для увеличения кинетической энергии накопителя служит установленный на валу якоря маховик, имеющий значительную массу.

Цель изобретения снижение массы устройства электростартерного пуска двигателя внутреннего сгорания автотранспортного средства.

Для этого в устройстве электростартерного пуска двигателя внутреннего сгорания автотранспортного средства, содержащем электрический стартер с якорем и последовательно включенными сериесной обмоткой возбуждения и замыкающими контактами тягового реле, аккумуляторную батарею, параллельно которой через коммутирующие элементы включены тяговое реле и электромеханический накопитель энергии, выполненный в виде обратимой электрической машины с якорем, установленным на валу, и обмоткой возбуждения, у которой один конец подключен к положительной клемме аккумуляторной батареи, а другой к контакту тягового реле, вал электромеханического накопителя энергии механически связан с запасным колесом автотранспортного средства, установленным с возможностью вращения.

Запасное колесо может быть установлено непосредственно на валу электромеханического накопителя энергии или же связано с валом электромеханического накопителя фрикционной передачей.

Устройство может быть снабжено редуктором, входной вал которого соединен с валом электромеханичексого накопителя энергии, а на выходном валу установлено запасное колесо.

На фиг.1 показана схема устройства электростартерного пуска ДВС; на фиг. 2 размещение электромеханического накопителя с запасным колесом в качестве маховичного аккумулятора; на фиг.3 вариант с соединением запасного колеса через редуктор; на фиг.4 вариант с соединением запасного колеса посредством фрикционной передачи.

Устройство включает электрический стартер с якорем 1 и последовательно включенными сериесной обмоткой 2 и замыкающим контактом 3 тягового реле 4. Аккумуляторная батарея 5 подключена к электромеханическом накопителю энергии, выполненному в виде электрической машины с якорем 6 и обмоткой возбуждения 7, между которыми включен замыкающий контакт 8 электромеханического реле 9, управляемого выключателем 10. Параллельно аккумуляторной батарее 5 через коммутационный элемент 11 подключено тяговое реле 4. Один конец обмотки возбуждения 7 накопителя присоединен к положительной клемме аккумуляторной батареи 5, а другой конец к стартеру через контакт 3 тягового реле. Параллельно якорю 6 накопителя включен индикатор заряда 12, выполненный на светодиоде.

Для увеличения кинетической энергии электромеханического накопителя на его валу устанавливается маховичный аккумулятор, масса которого может быть весьма велика. Так, для надежного запуска грузовика КАМАЗ требуется энергия порядка 40 кДж, а масса маховика при этом составит несколько сот килограммов. Для уменьшения массы устройства предлагается в качестве маховика использовать запасное колесо автотранспортного средства. Расчеты показывают, что при использовании запасного колеса грузовика КАМАЗ массой около 100 кг при частоте вращения 1000 об/мин, соответствующей скорости движения около 180 км/ч, в нем можно запасти энергию порядка 160 кДж, а при частоте вращения 500 об/мин 40 кДж. Этой энергии достаточно для пуска ДВС.

Электромашинный накопитель энергии можно расположить, например между кабиной и кузовом грузовой автомашины, как это показано на фиг.2. На фиг.2 представлены аккумуляторная батарея 5, электрическая машина 13 накопителя и запасное колесо 14, играющее роль маховичного аккумулятора энергии.

Запасное колесо 14 может быть установлено на валу электрической машины 12 или соединено с ним через редуктор 15, соединенный с колесом крепежным кольцом 16 (фиг.3).

Возможно также (фиг.4) соединение вала электрической машины 13 с запасным колесом 14 при помощи фрикционной передачи с роликом 17, находящимся в контакте с ободом колеса, закрепленного на валу 18, который установлен на подшипниках в корпусе 19.

Работа устройства электростартерного пуска ДВС включает два этапа и осуществляется следующим образом.

На этапе подготовки к пуску выключателем 10 электромагнитного реле 9 включается при замыкании контакта 8 якорь 6 накопителя энергии. Машина постепенно разгоняется, накапливая кинетическую энергию. При достижении номинальной частоты вращения напряжение на якоре 6 достигает необходимой величины и загорается индикатоp напряжения 12.

Для осуществления пуска ДВС при замыкании коммутирующего элемента 11 срабатывает тяговое реле 4, которое обеспечивает перемещение шестерни стартера к венцу маховика и включение замыкающего контакта 3. Аккумуляторная батарея 5 через обмотку возбуждения 7 накопителя и замыкающий контакт 3 присоединяется к последовательно включенным обмотке возбуждения 2 и якорю 1 стартера. Электрическая энергия, поступающая в стартер, преобразуется в механическую энергию вращения коленвала.

Поскольку напряжение на стартере в начале запуска невелико, а по обмотке возбуждения 7 накопителя проходит увеличенный ток, ЭДС якоря 6 накопителя значительно больше, чем напряжение на стартере. Поэтому накопитель энергии переходит в генераторный режим, преобразуя накопленную в нем кинетическую энергию в отдаваемую в цепь стартера электрическую энергию. Таким образом, в процессе запуска стартер получает энергию как от аккумуляторной батареи, так и от накопителя энергии. Электромашинный накопитель энергии намного дешевле конденсаторной батареи соответствующей емкости и обеспечивает более надежный запуск ДВС.

Вместе с тем устройство позволяет осуществить пуск ДВС непосpедственно от аккумуляторной батареи, т.е. без предварительного разгона электромашинного накопителя энергии, например при пуске прогретого двигателя.

Использование в качестве маховичного аккумулятора колеса автотранспортного средства позволяет значительно уменьшить массу устройства, так как отпадает необходимость в специальном тяжелом маховике, пи сохранении и даже повышении надежности запуска ДВС.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОСТАРТЕРНОГО ПУСКА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ автотранспортного средства, содержащее электрический стартер с якорем и последовательно включенными сериесной обмоткой возбуждения и замыкающим контактом тягового реле, аккумуляторную батарею, параллельно которой через коммутирующие элементы включены тяговое реле и электромеханический накопитель энергии, выполненный в виде обратимой электрической машины с якорем, установленным на валу, и обмоткой возбуждения, у которой один конец подключен к положительной клемме аккумуляторной батареи, а второй к контакту тягового реле, отличающееся тем, что вал электромеханического накопителя энергии механически связан с запасным колесом автотранспортного средства, установленным с возможностью вращения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что запасное колесо установлено непосредственно на валу электромеханического накопителя энергии.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что запасное колесо связано с валом электромеханического накопителя энергии фрикционной передачей.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено редуктором, входной вал которого соединен с валом электромеханического накопителя энергии, а на выходном валу установлено запасное колесо.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4