RU2076944C1

RU2076944C1 - System for electric starting of internal combustion engine from low voltage supply sources

Info

Publication number: RU2076944C1
Application number: RU93049857A
Authority: RU
Inventors: Е.Н. Алексеев; Л.И. Поляшов; Л.В. Выходцев; А.И. Кутьин
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта
Priority date: 1993-10-11
Filing date: 1993-10-11
Publication date: 1997-04-10

Abstract

FIELD: automotive industry; transport engineering. SUBSTANCE: system has storage battery 1 and capacitor bank 2, starter 5 in the form of DC electrical machine, solenoid switch hose whose make contacts 6 are placed between poles of starter and capacitor bank. Positive pole of capacitor bank is connected with positive pole of storage battery through isolation diode 4 and inductive element 3. One output of switch 9 is connected to point of connection of inductive element 3 with anode of diode 4. Other output of switch and negative pole of capacitor bank 2 are connected with negative pole of storage battery 1 through closing switch 8. Control input of switch 9 is connected with output of control unit 7, one input of which is connected to positive pole of storage battery 1, and the other, to positive pole of capacitor bank 2. EFFECT: improved reliability of starting. 1 dwg

Description

Изобретение относится к системам электростартерного пуска двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано на автомобилях и других транспортных средствах. The invention relates to systems for electric start of internal combustion engines and can be used on cars and other vehicles.

Известны системы электростартерного пуска двигателей внутреннего сгорания (а.с. СССР N 1193288, 1199962, 1276848 по классу МКИ F 02 N 11/08), содержащие аккумуляторную батарею, стартер, выключатель стартера, конденсаторную батарею и преобразователь, а также переключатель управления пуском (тяговое реле). Known systems for electric start-up of internal combustion engines (AS USSR N 1193288, 1199962, 1276848 according to class MKI F 02 N 11/08) containing a battery, a starter, a starter switch, a capacitor bank and a converter, as well as a start control switch ( traction relay).

Наиболее близкой по технической сущности является система электростартерного пуска двигателей внутреннего сгорания (а.с. СССР N 1636589, кл. F 02 N 11/08, 1991), содержащая аккумуляторную и конденсаторную батареи, стартер, выполненный в виде машины постоянного тока, тяговое реле, замыкающие контакты которого включены между положительными полюсами стартера и конденсаторной батареи, причем положительный полюс конденсаторной батареи соединен с положительным полюсом аккумуляторной батареи через диод и индуктивный элемент, а к точке соединения индуктивного элемента с анодом диода подключен один выход ключевого элемента (триода), управление которым осуществляется посредством дополнительной обмотки стартера, включенной между базой транзистора и двумя резисторами, включенными параллельно аккумуляторной батарее, через выключатель заряда. The closest in technical essence is the system of electric start-up of internal combustion engines (AS USSR N 1636589, class F 02 N 11/08, 1991), containing a rechargeable and capacitor batteries, a starter made in the form of a DC machine, a traction relay the closing contacts of which are connected between the positive poles of the starter and the capacitor battery, and the positive pole of the capacitor battery is connected to the positive pole of the battery through a diode and an inductive element, and an inductance is connected to the connection point A common element with a diode anode is connected to one output of a key element (triode), which is controlled by an additional starter winding connected between the transistor base and two resistors connected in parallel with the battery through a charge switch.

Недостатком прототипа является наличие дополнительной обмотки стартера и отсутствие регулирующего элемента (блока управления), что приводит к снижению надежности работы устройства. Например, напряжение на конденсаторной батарее может достигать величины в 2 раза превосходящее напряжение аккумуляторной батареи и во время включения стартера триод будет находиться в открытом (включенном) состоянии, что неблагоприятно сказывается на эксплуатационных характеристиках устройства в целом. The disadvantage of the prototype is the presence of an additional winding starter and the absence of a regulatory element (control unit), which reduces the reliability of the device. For example, the voltage on the capacitor bank can reach a value 2 times higher than the battery voltage and when the starter is turned on, the triode will be in the open (on) state, which adversely affects the operational characteristics of the device as a whole.

Задачей изобретения является повышение надежности системы пуска двигателей. Принципиальная электрическая схема предлагаемой системы изображена на чертеже. Она содержит аккумуляторную батарею 1, конденсаторную батарею 2, индуктивный элемент (дроссель) 3, диод 4, стартер 5, выключатель стартера 6, блок (схема) управления ключевым элементом 7, выключатель схемы управления 8, ключевой элемент (транзистор, тиристор) 9. При номинальных значениях напряжения, внутреннего сопротивления, емкости аккумуляторной батареи работа схемы происходит в штатном режиме. Выключатель 8 находится в выключенном состоянии, схема управления не работает. Запуск двигателя осуществляется от аккумуляторной батареи через диод и индуктивный элемент. The objective of the invention is to increase the reliability of the engine starting system. Schematic diagram of the proposed system is shown in the drawing. It contains a storage battery 1, a capacitor bank 2, an inductive element (inductor) 3, a diode 4, a starter 5, a starter switch 6, a key element control unit (circuit) 7, a control circuit switch 8, a key element (transistor, thyristor) 9. At rated values of voltage, internal resistance, and battery capacity, the circuit operates normally. The switch 8 is in the off state, the control circuit does not work. The engine is started from the battery through the diode and inductive element.

При необходимости увеличения пускового тока и момента на валу стартера, снижении напряжения на аккумуляторной батарее положительный эффект достигается за счет подключения схемы управления, ключевого элемента и конденсаторной батареи. Предлагаемая система работает следующим образом: замыкается выключатель 8 и заряд конденсаторной батареи от аккумулятора осуществляется через индуктивный элемент 3, диод 4. Для запуска двигателя (стартера) после заряда конденсаторной батареи происходит замыкание выключателя 6. Наличие в цепи запуска двигателя индуктивного элемента положительно влияет на эксплуатацию и срок службы аккумуляторной батареи, так как уменьшается фронт пускового тока от нее. При снижении напряжения на аккумуляторной батарее или увеличении внутренних сопротивлений источников питания выключатель 8 замкнут, но включается схема управления ключевым элементом, она сравнивает напряжение на конденсаторной батарее с заданным необходимым уровнем и, если его величина ниже установленной нормы, вырабатывает включающий импульс, который поступает на ключевой элемент. Во время замкнутого состояния ключевого элемента к обмотке индуктивного элемента прикладывается напряжение аккумуляторной батареи, уравновешиваемое ЭДС, индуктируемой в этой обмотке, вызванной изменением величины протекающего по ней тока. После размыкания ключевого элемента к конденсаторной батарее прикладывается напряжение аккумуляторной батареи и ЭДС обмотки индуктивного элемента, электромагнитная энергия накопленная в дросселе через диод поступает к конденсаторной батарее. Процесс подачи управляющих импульсов на ключевой элемент продолжается до тех пор, пока напряжение на конденсаторной батарее не достигнет заданного уровня, после чего вырабатывается сигнал на разрешение замыкания выключателя 6 и осуществление запуска стартера. Схема управления ключевым элементом может быть выполнена аналогично схемам управления приведенным в книге Ключевые стабилизаторы напряжения постоянного тока. Е.С. Грейвер. М. "Связь", 1970. If it is necessary to increase the starting current and torque on the starter shaft, reduce the voltage on the battery, a positive effect is achieved by connecting a control circuit, a key element and a capacitor bank. The proposed system works as follows: circuit breaker 8 closes and the capacitor battery is charged from the battery through inductive element 3, diode 4. To start the engine (starter) after charging the capacitor bank, circuit breaker 6 closes. The presence of an inductive element in the motor starting circuit positively affects operation and the service life of the battery, since the front of the starting current from it decreases. When the voltage on the battery decreases or the internal resistances of the power sources increase, switch 8 is closed, but the key element control circuit is turned on, it compares the voltage on the capacitor bank with a predetermined required level and, if its value is lower than the established norm, it generates an switching pulse that is supplied to the key element. During the closed state of the key element, the battery voltage is applied to the winding of the inductive element, balanced by the EMF induced in this winding, caused by a change in the magnitude of the current flowing through it. After the key element is opened, the voltage of the battery and the EMF of the winding of the inductive element are applied to the capacitor battery, the electromagnetic energy stored in the inductor through the diode is supplied to the capacitor battery. The process of supplying control pulses to the key element continues until the voltage on the capacitor bank reaches a predetermined level, after which a signal is generated to enable closure of the switch 6 and start the starter. The key element control circuit can be performed similarly to the control circuits given in the book Key DC voltage stabilizers. E.S. Graver. M. "Communication", 1970.

Основным отличительным признаком предлагаемого изобретения является то, что выход ключевого элемента и отрицательный полюс конденсаторной батареи соединены с отрицательным полюсом аккумуляторной батареи через замыкающий выключатель, а вход управления ключевого элемента соединен с выходом блока управления, один выход которого подключен к положительному полюсу аккумуляторной батареи, а другой к положительному полюсу конденсаторной батареи. The main distinguishing feature of the present invention is that the output of the key element and the negative pole of the capacitor battery are connected to the negative pole of the battery through a closing switch, and the control input of the key element is connected to the output of the control unit, one output of which is connected to the positive pole of the battery and the other to the positive pole of the capacitor bank.

В известных технических решениях указанные отличительные признаки не обнаружены, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого изобретения критериям "новизна" и "существенные отличия предлагаемого технического решения от известных". In the known technical solutions, these distinguishing features are not found, which allows us to conclude that the proposed invention meets the criteria of "novelty" and "significant differences of the proposed technical solution from the known."

Экспериментальные исследования показали высокую эффективность предлагаемого технического решения. Надежный запуск двигателей обеспечивается при снижении напряжения на аккумуляторной батарее до 60% от номинального. Experimental studies have shown the high efficiency of the proposed technical solution. Reliable engine starting is ensured by reducing the voltage on the battery to 60% of the nominal.

Claims

An electric starter system for starting an internal combustion engine from a low voltage power supply, comprising a storage battery and a capacitor battery, a starter made in the form of an electric DC machine, a traction relay, the make contacts of which are connected between the positive poles of the starter and the capacitor battery, the positive pole of the capacitor battery being connected with the positive pole of the battery through the isolation diode and inductive element, and to the connection point inductive of the element with the anode of the diode, one output of the key element is connected, characterized in that the other output of the key element and the negative pole of the capacitor battery are connected to the negative pole of the battery through a closing switch, and the control output of the key element is connected to the output of the control unit, one input of which is connected to the positive pole of the battery, and the other to the positive pole of the capacitor bank.