Система электростартерного пуска двигателя внутреннего сгорания

 

Использование: пусковые устройства двигателей внутреннего сгорания, в частности, транспортные средства и стационарные установки, где применяются двигатели внутреннего сгорания и необходим их частый пуск. Сущность изобретения: система электростартерного пуска содержит аккумуляторную батарею 1, преобразователь напряжения 3, конденсаторную батарею 4, электростартер 14, чашеобразный корпус якоря 15 которого жестко закреплен на коленчатом валу 16 ДВС. Внутри корпуса якоря 15 размещены торцовый коллектор 13 и подпружиненный щеткодержатель 10 с электромагнитной обмоткой 9, установленный с возможностью продольного перемещения. При пуске ДВС ток от конденсаторной батареи 4 подается на электромагнитную обмотку 9, вызывая появление в сердечнике обмотки магнитодвижущей силы, перемещающей щеткодержатель до соприкосновения щеток 12 с ламелями коллектора 13. Происходит замыкание электрического контакта в цепи питания якорной обмотки и включения стартера в работу. После разряда конденсаторной батареи 4 электрическая цепь питания обмотки 9 разрывается, щеткодержатель 10 под действием возвратных пружин 11 отводится от коллектора 13, стартер выключается. 2 ил.

Изобретение относится к области пусковых устройств двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано в транспортных средствах и стационарных установках, где применяются двигатели внутреннего сгорания и необходим их частый пуск.

Известна система пуска двигателя, содержащая электродвигатель постоянного тока низкого напряжения, входящий в состав династартера, с якорем, закрепленным на его коленчатом валу, используемая для запуска мотоциклетных двигателей Тульского машзавода им. Рябикова (Мотороллер "Тула" Т-200М. Краткое описание и инструкция по эксплуатации и уходу. Составители В.А. Зобнин, А.Д. Козин, В.К. Камерилов, Под ред. А.В. Лотоцкого. Тула, 1963, с.10; 25-25).

Основным недостатком такой пусковой системы является постоянный контакт токоведущих щеток с ламелями торцевого коллектора, используемых как в стартерном, так и в генераторном режимах работы династартера, что вызывает значительный износ контактирующих поверхностей. Кроме этого, расположение якоря стартерного электродвигателя на коленчатом валу двигателя затруднительно к использованию в конструкции более мощных автомобильных двигателей вследствие неизбежности увеличения массогабаритных показателей стартера при его низковольтном исполнении.

Известна также пусковая система, содержащая электрический стартер прямого действия для запуска поршневого двигателя внутреннего сгорания, питаемый непосредственно от аккумуляторной батареи, в котором крутящий момент от ротора электродвигателя передается через шестеренчатый мультипликатор к венцу маховика двигателя (См. авторское свидетельство СССР N 840447, кл. F 02 N 11/00, 1979).

Такое решение позволяет несколько повысить надежность работы и сократить массогабаритные показатели стартера, однако при низковольтном исполнении неизбежно потребление стартерным электродвигателем больших разрядных токов от аккумуляторной батареи, вследствие чего к ней предъявляются достаточно строгие требования в части обладания значительной емкостью и высокой скоростью отдачи энергии. Указанные обстоятельства вызывают необходимость использования в данной пусковой системе аккумуляторной батареи с достаточно большими массогабаритными показателями и высокой стоимостью. Кроме этого, недостатком всех низковольтных электропусковых систем является малая степень использования потребляемой от аккумуляторной батареи энергии, в связи с чем энергозапас батареи может обеспечить очень малое количество попыток пуска двигателя (См. Квайт С.М. Менделевич Я.А. Чижков Ю.П. Пусковые качества и системы пуска автотракторных двигателей. М. Машиностроение, 1990. 256 с.).

Известна также система электростартерного пуска двигателя внутреннего сгорания, содержащая аккумуляторную батарею, преобразователь напряжения, конденсаторную батарею, стартер с обмоткой возбуждения и якорем, вал которого посредством зубчатой передачи воздействует на венец маховика двигателя (См. авторское свидетельство СССР N 1546691, кл. F 02 N 11/00, 1990).

Использование такой пусковой системы позволяет за счет повышения рабочего напряжения намного повысить степень использования потребляемой энергии, а наличие конденсаторной батареи позволяет намного увеличить скорость выделения энергии, что позволяет при определенных конструктивных решениях снизить массогабаритные показатели стартера и аккумуляторной батареи, однако стартер, используемый в рассматриваемой пусковой системе, имеет довольно сложную конструкцию с большим количеством вспомогательных деталей, что в условиях работы при большой скорости выделения энергии от конденсаторной батареи вызывает значительные ударные механические нагрузки на детали приводного механизма и элементы зубчатой передачи, что в значительной мере снижает надежность работы. Кроме этого для предохранения такого стартера от вхождения в разнос в случае его неотключения после запуска двигателя, в приводном механизме необходимо наличие обгонной муфты, надежность которой также снижается при действии на ее элементы ударных нагрузок.

Задача, на решение которой направлено изобретение повышение надежности работы пусковой системы с накоплением энергии в конденсаторной батарее.

Для решения этой задачи в системе электростартерного пуска двигателя внутреннего сгорания, содержащей аккумуляторную батарею, преобразователь напряжения, конденсаторную батарею, стартер с якорем, щетками и обмоткой возбуждения установлен на коленчатом валу двигателя внутреннего сгорания. При этом чашеобразный корпус якоря с торцовым коллектором на внутренней поверхности корпуса жестко закреплен на валу двигателя, а в полости якоря размещен установленный с возможностью продольного перемещения подпружиненный щеткодержатель, снабженный электромагнитной обмоткой, осуществляющей включение стартера.

Такое решение в условиях работы стартера в составе пусковой системы с конденсаторным накопителем энергии при рабочем напряжении более 200 В не вызывает значительного увеличения массогабаритных показателей стартера и одновременно повышает надежность его работы за счет отказа от использования приводного механизма и элементов зубчатой передачи. При этом также исключается возможность вхождения данного стартера в разнос, в связи с чем отпадает необходимость такой защиты.

На фиг.1 приведена функциональная электрическая схема пусковой системы; на фиг.2 общий вид стартера в разрезе.

Функциональная электрическая схема системы электростартерного пуска двигателя внутреннего сгорания содержит аккумуляторную батарею 1, соединенную через выключатель 2 со входом преобразователя напряжения 3, к выходным клеммам которого подключена конденсаторная батарея 4. Управление работой стартерной цепи производится посредством кнопочного включателя 5 через реле 6, обмотка которого последователь включена с ограничивающим напряжение резистором 7. Исполнительным элементом реле 6 являются контакты 8, управляющие поступлением тока на электромагнитную обмотку 9 щеткодержателя 10, который возвратные пружины 11 стремятся отвести вместе с токоведущими щетками 12 от ламелей 13 коллектора стартера 14.

Электростартер 14 состоит из чашеобразного корпуса якоря 15, жестко закрепленного на коленчатом валу 16 двигателя. На внутренней поверхности корпуса якоря 15 расположены ламели 13 торцового коллектора. Внутри чашеобразного корпуса якоря 15 размещены неподвижная обмотка возбуждения 17 и подпружиненный щеткодержатель 10, установленный с возможностью продольного перемещения по направляющей шлицевой втулке 18. На щеткодержателе 10 также расположена электромагнитная обмотка 9, создающая при подключении к ней тока магнитодвижущую силу, перемещающую щеткодержатель 10 в направлении к торцевому коллектору якоря 15. Включение стартера осуществляется при касании подпружиненных щеток 12 с ламелями коллектора 13 якоря 15.

Работа системы осуществляется следующим образом. При включении контактов включателя 2 вступает в работу преобразователь напряжения 3, осуществляющий заряд конденсаторной батареи 4. Для пуска двигателя необходимо замкнуть контакты кнопочного включателя 5, управляющие подачей тока на обмотку реле 6, что вызывает замыкание его контактов 8 и включение тока в электромагнитную обмотку 9. При этом в ее сердечнике появляется магнитодвижущая сила, преодолевающая щеткодержатель 10 до соприкосновения щеток 12 с ламелями коллектора 13. В результате этого происходит замыкание электрического контакта в цепи питания якорной обмотки и включение стартера в работу. По исчерпании заряда конденсаторной батареи 4 ток, проходящий по обмотке реле 6 уменьшается до нуля, что вызывает размыкание его контактов 8 и разрыв электрической цепи питания обмотки 9, а соответственно и исчезновению магнитодвижущей силы, прижимающей щетки 12 к ламелям коллектора 13. В результате этого щеткодержатель под действием возвратных пружин 11 отводится в первоначальное положение. При отходе щеток 12 от ламелей 13 коллектора якоря 15 разрывается электрический контакт цепи питания якорной обмотки стартера, что вызывает его выключение. После запуска двигателя при его работе якорь 15 вращается вместе с коленчатым валом 16, не оказывая никакого влияния на рабочий процесс двигателя.

Предлагаемая система позволяет повысить надежность пуска двигателя и увеличить долговечность системы за счет воздействия вращающего момента от якоря на коленчатый вал и управления процессом включения стартера путем установления или разрыва электрического контакта между токоведущими щетками и коллектором.

Формула изобретения

Система электростартерного пуска двигателя внутреннего сгорания, содержащая аккумуляторную батарею, преобразователь напряжения, конденсаторную батарею, стартер с якорем, щетками и обмоткой возбуждения, отличающаяся тем, что стартер установлен на коленчатом валу двигателя внутреннего сгорания, причем чашеобразный корпус якоря с торцевым коллектором на внутренней поверхности корпуса жестко закреплен на коленчатом валу двигателя, а в полости якоря размещен установленный с возможностью продольного перемещения подпружиненный щеткодержатель, снабженный электромагнитной обмоткой, осуществляющей управление работой стартера.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2