RU2118695C1

RU2118695C1 - Vehicle electrical system

Info

Publication number: RU2118695C1
Application number: RU96111080A
Authority: RU
Inventors: В.А. Галицкий; Б.Н. Сидоров; Г.Г. Шпаков
Original assignee: Галицкий Владимир Анатольевич; Сидоров Борис Николаевич; Шпаков Геннадий Геннадьевич
Priority date: 1996-05-31
Filing date: 1996-05-31
Publication date: 1998-09-10

Abstract

FIELD: transport engineering; internal combustion engines. SUBSTANCE: device has storage battery 1, solenoid switch 2 with normally open contacts 3 and generator plant disconnecting contacts 4, current relay 5 with normally closed contacts 6, capacitor bank 7, electric starter 8, contacts controlled by starter motor speed transmitter, normally closed contacts 9, normally open contacts 10 and ignition system disconnecting contacts 11 controlled by engine crankshaft speed transmitter, ignition switch 12, generator plant 13 including generator with field winding and voltage regulator, cold starting relay 14 with switch 15 connected so that positive terminal of storage battery 1 is coupled with first output of normally open contacts of cold starting relay 14, positive terminal of generator plant 13 and, through normally open contacts 3 of solenoid switch 2, normally closed contacts 9, winding of current relay 5, parallel connected normally closed contacts 6 of current relay 5 and normally open contacts 10 and electric starter, to negative terminal, one of terminals of capacitor bank 7 and terminals of windings of solenoid switch 2 and cold starting relay 14. Second terminal of capacitor bank 7 is connected to point of connection of windings of current relay 5 with its normally closed contacts 6, normally open contacts 10 and second terminal of normally open contacts of cold starting relay 14. Second terminal of cold starting relay 14 is connected through switch 16 to third terminal of ignition switch 12 and second terminal of current relay 2, and second terminal of switch 12 is connected through normally open contacts 11 to ignition system, normally closed disconnecting contacts 4 of generator plant 13, field winding and voltage regulator, to negative terminal of storage battery 1. EFFECT: reduced current consumed by storage battery at engine starting, enlarged operating capabilities of device. 1 dwg

Description

Изобретения относится к системам электрооборудования транспортного средства и может быть использовано на транспортных средствах, преимущественно оснащенных двигателями с принудительным воспламенением рабочей смеси. The invention relates to vehicle electrical systems and can be used on vehicles primarily equipped with forced ignition engines.

Известна система пуска двигателя внутреннего сгорания [2], обеспечивающая пуск двигателя как от конденсаторной батареи, заряжаемой от аккумуляторной батареи, так и одновременно от конденсаторной и аккумуляторной батарей. В данной системе заряд конденсаторной батареи происходит от очень низких значений напряжения, что делает необходимым включение в цепь дополнительного резистора, на котором теряется часть мощности аккумуляторной батареи. Кроме того, указанная система не обеспечивает экономное расходование емкости аккумуляторной батареи, т. к. в процессе пуска двигателя и заряда конденсаторной батареи возможно подключение потребителей, функционирование которых в данных условиях необязательно. A known system for starting an internal combustion engine [2], which provides engine starting from a capacitor bank that is charged from a battery, and simultaneously from a capacitor and a battery. In this system, the charge of the capacitor bank comes from very low voltage values, which makes it necessary to include an additional resistor in the circuit, on which part of the battery power is lost. In addition, this system does not provide economical use of the battery capacity, since consumers can be connected in the process of starting the engine and charging the capacitor battery, the functioning of which under these conditions is not necessary.

Наиболее близким по конструкции и достигаемому результату является " Устройство электростартерного пуска двигателя внутреннего сгорания" [1], содержащее аккумуляторную батарею, электростартер, конденсаторную батарею, тяговое реле с нормально разомкнутыми контактами и обмоткой, тяговое реле с нормально замкнутыми контактами, датчик частоты вращения с двумя парами контактов. The closest in design and the achieved result is the “Device for electric starter starting of the internal combustion engine” [1], containing a battery, electric starter, capacitor bank, traction relay with normally open contacts and a winding, traction relay with normally closed contacts, speed sensor with two pairs of contacts.

Данное устройство обеспечивает заряд конденсаторной батареи не от очень низких значений на конденсаторе, а от более высокого уровня. Процесс пуска с применением упомянутого устройства состоит из серии попыток пуска, в промежутке между которыми конденсаторная батарея, питающая стартер, подзаряжается от аккумуляторной батареи. Недостатком данного устройства является то, что оно не обеспечивает пуск одновременно от аккумуляторной батареи и конденсаторной батареи, что может привести к автоколебательному процессу во время пуска при низких температурах, когда основной объем энергии конденсаторной батареи будет израсходован на то, чтобы начать прокручивать коленчатый вал двигателя. Кроме того, указанное устройство не обеспечивает рациональное использование емкости аккумуляторной батареи в период пуска. This device does not charge the capacitor bank from very low values on the capacitor, but from a higher level. The starting process using the aforementioned device consists of a series of starting attempts, in the interval between which the capacitor battery supplying the starter is recharged from the battery. The disadvantage of this device is that it does not start at the same time from the storage battery and capacitor bank, which can lead to a self-oscillating process during start-up at low temperatures, when the main amount of energy of the capacitor bank is used up to start cranking the engine crankshaft. In addition, this device does not provide rational use of the battery capacity during the start-up period.

Настоящее изобретение направлено на расширение функциональных возможностей устройства и снижение потребляемого тока от аккумуляторной батареи в период пуска. The present invention is aimed at expanding the functionality of the device and reducing the current consumption from the battery during the start-up period.

Указанная цель достигается тем, что в устройство дополнительно включены реле холодного пуска с выключателем, выключатель зажигания, фиксируемый в первом и втором и не фиксируемый в третьем положении, генераторная установка, датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя с контактами отключения системы зажигания, контакты отключения генераторной установки, подключенные таким образом, что обмотка реле холодного пуска подключена через выключатель реле холодного пуска к положительной клемме аккумуляторной батареи, а свободным выводом - к отрицательной, контакты реле холодного пуска подключены между положительным выводом аккумуляторной батареи и положительным выводом конденсаторной батареи, выключатель зажигания подключен первой своей клеммой к положительному выводу аккумуляторной батареи, второй - к нагрузке, контактам отключения системы зажигания, контактам отключения генераторной установки, третьим - к обмотке тягового реле, при этом второй вывод выключателя генераторной установки подключен через обмотку возбуждения и регулятор напряжения к корпусу. This goal is achieved by the fact that the device additionally includes a cold start relay with a switch, an ignition switch fixed in the first and second and not fixed in the third position, the generator set, the engine speed sensor with the ignition system disconnect contacts, the generator set disconnect contacts connected in such a way that the coil of the cold start relay is connected through the switch of the cold start relay to the positive terminal of the battery, and the output is free ohm - to negative, the contacts of the cold start relay are connected between the positive terminal of the battery and the positive terminal of the capacitor battery, the ignition switch is connected with its first terminal to the positive terminal of the battery, the second - to the load, the ignition system disconnect contacts, the generator set disconnect contacts, the third - to the winding of the traction relay, while the second terminal output of the generator set switch is connected through the field winding and the voltage regulator to the housing.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых элементов: реле холодного пуска, выключателя зажигания, генераторной установки, контактов отключения системы зажигания, контактов отключения генераторной установки и связями между ними, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна". Comparative analysis with the prototype shows that the claimed device is characterized by the presence of new elements: cold start relay, ignition switch, generator set, ignition system disconnect contacts, generator set disconnect contacts and the connections between them, which allows us to conclude that it meets the criterion of "novelty."

На чертеже показана схема системы электрооборудования транспортного средства. The drawing shows a diagram of a vehicle electrical system.

Устройство содержит аккумуляторную батарею 1, тяговое реле 2 с нормально разомкнутыми контактами 3 и контактами отключения генераторной установки 4, токовое реле 5 с нормально замкнутыми контактами 6, конденсаторную батарею 7, электростартер 8, контакты, управляемые датчиком частоты вращения стартерного электродвигателя - нормально замкнутые 9, нормально разомкнутые 10, контакты 11 отключения системы зажигания, управляемые датчиком частоты вращения коленчатого вала двигателя, выключатель зажигания 12, генераторную установку 13, включающую генератор с обмоткой возбуждения и регулятор напряжения, реле холодного пуска 14 с выключателем 15, подключенные таким образом, что положительная клемма аккумуляторной батареи 1 подключена к первому выводу нормально разомкнутых контактов реле холодного пуска 14, положительному выводу генераторной установки 13, а через нормально разомкнутые контакты 3 тягового реле 5, нормально замкнутые контакты 9, обмотку токового реле 5, параллельно подключенные нормально замкнутые контакты 6 токового реле 5 и нормально разомкнутые контакты 10, электростартер 8 - к своему отрицательному выводу, одному из выводов конденсаторной батареи 7, и выводам обмоток тягового реле 2 и реле холодного пуска 14, причем второй вывод конденсаторной батареи 7 подключен в точку соединения обмоток токового реле 5 с его нормально замкнутыми контактами 6, нормально разомкнутыми контактами 10 и вторым выводом нормально разомкнутых контактов реле холодного пуска 14, при этом второй вывод реле холодного пуска 14 подключен через выключатель 15 к третьему выводу выключателя зажигания 12 и второму выводу токового реле 2, а второй вывод выключателя зажигания 12 - через нормально разомкнутые контакты 11 - к системе зажигания, нормально замкнутые контакты 4 отключения генераторной установки 13, обмотку возбуждения и регулятор напряжения - к отрицательной клемме аккумуляторной батареи 1. The device contains a battery 1, a traction relay 2 with normally open contacts 3 and disconnect contacts of the generator set 4, a current relay 5 with normally closed contacts 6, a capacitor bank 7, an electric starter 8, contacts controlled by a speed sensor of the starter motor are normally closed 9, normally open 10, contacts 11 of the ignition system shutdown controlled by the engine speed sensor, ignition switch 12, generator set 13, including an exciter with a field winding and a voltage regulator, a cold start relay 14 with a switch 15, connected in such a way that the positive terminal of the battery 1 is connected to the first terminal of the normally open contacts of the cold start relay 14, the positive terminal of the generator set 13, and through the normally open contacts 3 traction relay 5, normally closed contacts 9, winding of current relay 5, parallel connected normally closed contacts 6 of current relay 5 and normally open contacts 10, electric starter 8 - to its negative terminal, one of the terminals of the capacitor bank 7, and the terminals of the windings of the traction relay 2 and the cold start relay 14, the second terminal of the capacitor bank 7 is connected to the connection point of the windings of the current relay 5 with its normally closed contacts 6, normally open contacts 10 and the second terminal of the normally open contacts of the cold start relay 14, while the second terminal of the cold start relay 14 is connected through the switch 15 to the third terminal of the ignition switch 12 and the second terminal of the current relay 2, and the second A output of the ignition switch 12 - through the normally open contacts 11 - to the ignition system, the normally closed contacts 4 turn off genset 13, the excitation winding and a voltage regulator - to the negative terminal of the battery 1.

Система работает следующим образом. После включения выключателя зажигания 12 во второе нефиксированное положение (режим пуска) в цепи тягового реле 2 появляется ток, нормально разомкнутые контакты 3 тягового реле замыкаются, а нормально замкнутые контакты 3 отключения генераторной установки 13 размыкаются, тем самым обрывая ток обмотки возбуждения. Контактная пара 9 при этом находится в замкнутом состоянии, а контакты 11, управляемые датчиком частоты вращения коленчатого вала - в разомкнутом, т. к. коленчатый вал двигателя не вращается и датчик частоты вращения не изменяет состояния этих контактов. Замыкается цепь конденсаторной батареи 7 и последняя начинает заряжаться через токовое реле 5, которое под действием проходящего тока размыкает свои контакты 6. Контактная пара 10 остается разомкнутой, стартерный электродвигатель 6 обесточен и не вращается. По мере заряда конденсаторной батареи 7 снижается величина тока, проходящего через токовое реле 5. Контакты 6 токового реле 5 замыкаются и подают напряжение на электродвигатель стартера 8. Последний начинает вращаться и датчик частоты вращения стартерного двигателя размыкает контактную пару 9 и замыкает контактную пару 10. При проворачивании коленчатого вала двигателя подается сигнал, замыкающий контакты 11, и ток поступает в систему зажигания. Питание электродвигателя стартера осуществляется только от конденсаторной батареи 7. По мере разряда конденсаторной батареи 7 напряжение на ней снижается, частота вращения стартерного электродвигателя 6 также снижается и при каком-то ее значении датчик частоты вращения стартерного электродвигателя 6 вернет контактные пары 10 и 9 в исходное положение, а датчик частоты вращения коленчатого вала также вернет контактную пару 11 в исходное положение, конденсаторная батарея 7 начнет заряжаться. Далее процесс повторится. В случае пуска двигателя в условиях низких температур при начале прокрутки коленчатого вала двигателя дополнительно водителем замыкается выключатель 15 реле холодного пуска 14. При этом по обмотке указанного реле протекает ток, под действием магнитодвижущей силы катушки замыкаются контакты реле холодного пуска 14 и аккумуляторная батарея 1 включается параллельно конденсаторной батареи 7, что увеличивает количество электрической энергии, отдаваемой в период пуска. The system operates as follows. After turning on the ignition switch 12 to the second non-fixed position (start mode), current appears in the circuit of the traction relay 2, the normally open contacts 3 of the traction relay are closed, and the normally closed contacts 3 of the shutdown of the generator set 13 are opened, thereby interrupting the field current. In this case, the contact pair 9 is in the closed state, and the contacts 11 controlled by the crankshaft speed sensor are open, since the engine crankshaft does not rotate and the speed sensor does not change the state of these contacts. The circuit of the capacitor bank 7 is closed and the last starts charging through the current relay 5, which opens its contacts 6 under the influence of the passing current. The contact pair 10 remains open, the starter motor 6 is disconnected and does not rotate. As the capacitor bank 7 is charged, the current passing through the current relay 5 decreases. The contacts 6 of the current relay 5 close and supply voltage to the starter motor 8. The latter starts to rotate and the speed sensor of the starter motor opens contact pair 9 and closes contact pair 10. When turning the crankshaft of the engine a signal is generated, closing the contacts 11, and the current enters the ignition system. The starter motor is powered only from the capacitor bank 7. As the capacitor bank 7 is discharged, the voltage on it decreases, the speed of the starter motor 6 also decreases, and at some value, the speed sensor of the starter motor 6 will return the contact pairs 10 and 9 to their original position and the crankshaft speed sensor will also return the contact pair 11 to its original position, the capacitor bank 7 will begin to charge. Then the process will be repeated. In the case of starting the engine at low temperatures, when the crankshaft starts scrolling, the driver additionally closes the switch 15 of the cold start relay 14. At the same time, current flows through the winding of the specified relay, the contacts of the cold start relay 14 are closed under the action of the magnetomotive force of the coil, and the battery 1 is turned on in parallel capacitor bank 7, which increases the amount of electrical energy given during the start-up period.

После пуска двигателя выключатель зажигания 12 переводится во второе положение, ток тягового реле 2 обрывается, контакты 3 размыкаются, а контакты 4 отключения генераторной установки 13 замыкаются, включая ток обмотки возбуждения. Контакты 11, управляемые датчиком вращения коленчатого вала, остаются замкнутыми. Таким образом включение в систему электрооборудования реле холодного пуска с выключателем, контактов отключения системы зажигания с датчиком частоты вращения коленчатого вала, контактов отключения генераторной установки позволяет существенно снизить ток, потребляемый от аккумуляторной батареи в режиме пуска, за счет отключения тока возбуждения генераторной установки, отключения цепи системы зажигания в период заряда конденсаторной батареи, а также повысить вероятность пуска за счет подключения в момент пуска параллельно аккумуляторной и конденсаторной батарей и снижения момента сопротивления проворачиванию коленчатого вала за счет уменьшения сопротивления проворачивания ротора генератора. After starting the engine, the ignition switch 12 is switched to the second position, the current of the traction relay 2 breaks, contacts 3 open, and contacts 4 of the shutdown of the generator set 13 are closed, including the field current. Contacts 11, controlled by the crankshaft rotation sensor, remain closed. Thus, the inclusion in the electrical system of a cold start relay with a switch, ignition system disconnect contacts with a crankshaft speed sensor, generator set disconnect contacts can significantly reduce the current consumed from the battery in start-up mode by disconnecting the excitation current of the generator set and disconnecting the circuit ignition systems during the charge period of the capacitor bank, as well as increase the probability of starting by connecting batteries at the time of starting in parallel and capacitor banks and reducing the moment of resistance to cranking of the crankshaft by reducing the resistance of rotation of the rotor of the generator.

Claims

A vehicle electrical system comprising a battery, an electric starter made in the form of a direct current machine, a capacitor bank, a traction relay with normally open contacts and a winding, a current relay with normally closed contacts and a speed sensor for the starter armature with two pairs of contacts connected in this way that the negative terminals of the battery and capacitor banks, one terminal of the traction relay and one terminal of the starter are connected to the housing, and the positive terminal is the battery through normally open contacts of the traction relay, normally closed contacts of the speed sensor and the winding of the current relay is connected to the positive terminal of the capacitor battery, which through parallel connected normally closed contacts of the current relay and normally open contacts of the speed sensor is connected to another terminal of the starter, characterized in that the ignition switch, cold start relay, normally open contacts connected between the positive terminals are inserted into it a battery and a capacitor bank, an engine speed sensor with normally open contacts connected between the second terminal of the ignition switch and the ignition system, a generator set comprising a generator with an excitation winding and a voltage regulator connected by a positive terminal to a positive terminal of the battery and a negative terminal to the housing, normally closed disconnect contacts of the generator set, controlled by the winding of the traction relay, connected between volts the other terminal of the ignition switch and the excitation winding of the generator set, a cold start relay switch connected between the terminal of the cold start relay coil and interconnected by the third terminal of the ignition switch and another terminal of the traction relay winding, the other terminal of the cold start relay winding being connected to the housing.