ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Изобретение относится к области автомобильной электроники, а именно к области электростартерного пуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС).
Известна система электростартерного пуска ДВС, содержащая электростартер, аккумуляторную батарею, выключатель зажигания и стартера, дополнительное реле, электронное устройство автоматического отключения и блокировки включения стартера при работающем ДВС (Акимов С.В., Чижков Ю.П. Электрооборудование автомобилей. Учебник для ВУЗов. - М.: ЗАО «КЖИ «За рулем», 2004, стр.160-164). Такая система устраняет передержку стартера во включенном состоянии и предотвращает ошибочное его включение при работающем двигателе.
Наиболее близкой к заявляемому техническому решению является система пуска ДВС, содержащая электростартер, тяговое реле, аккумуляторную батарею, контакты замка зажигания, дополнительное реле электростартера, контроллер, датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания (Дорожко С.В., Вострухин А.В. Пат. РФ № 2364743, кл. F02N 11/08. Система пуска двигателя внутреннего сгорания. Опубл. 20.08.2009). Такая система автоматически отключает стартер при снижении частоты вращения коленчатого вала ДВС ниже минимальной пусковой, что позволяет экономить электрическую энергию и повысить надежность повторных пусков ДВС.
Общим недостатком указанных систем является высокая динамическая нагрузка, возникающая в момент подключения электростартера к аккумуляторной батарее (АКБ), которая приводит к повышенному износу механизмов электростартера, его электромагнитной системы, щеточно-коллекторного узла, силовых контактов тягового реле и приводит к снижению ресурса АКБ.
Техническая задача заявляемого изобретения направлена на снижение динамических нагрузок в момент подключения электростартера к АКБ.
Техническая задача достигается тем, что в систему электростартерного пуска ДВС, содержащую электростартер, тяговое реле, аккумуляторную батарею, контакты замка зажигания, дополнительное реле электростартера, контроллер, датчик частоты вращения коленчатого вала ДВС, дополнительно введено устройство плавного пуска (УПП), силовой вход которого соединен с положительным полюсным выводом аккумуляторной батареи, управляющий вход соединен со вторым выходом контроллера, причем силовой выход устройства плавного пуска соединен с силовыми контактами тягового реле. УПП представляет собой блок силовых транзисторов, расположенных на охлаждающем радиаторе, и платы управления. В режиме электростартерного пуска УПП плавно увеличивает ток электростартера, что уменьшает в 2
4 раза максимальную амплитуду тока стартера и просадку бортового напряжения, это позволяет значительно снизить динамическую нагрузку, увеличить ресурс и надежность системы пуска ДВС.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлены: фиг.1 - структурная схема заявляемой системы электростартерного пуска; фиг.2 - осциллограммы работы обычной системы электростартерного пуска автомобиля Lada Kalina с двигателем ВАЗ-21114-50 (1,6 л, 8 кл.) при температуре 20°С; фиг.3 - осциллограммы работы системы электростартерного пуска с устройством плавного пуска на автомобиле Lada Kalina с двигателем ВАЗ-21114-50 (1,6 л, 8 кл.) при температуре 20°С, где Iст - ток электростартера. А; Uакб - напряжение аккумуляторной батареи, В; n дв - частота вращения коленчатого вала ДВС, об/мин.
Заявляемая система электростартерного пуска ДВС содержит датчик частоты вращения коленчатого вала 1, контроллер 2, дополнительное реле электростартера 3, тяговое реле 4, электростартер 5, контакты замка зажигания 6, УПП 7, АКБ 8.
Выход датчика 1 подключен к входу контроллера 2, первый выход контроллера 2 подключен к первому контакту обмотки дополнительного реле электростартера 3, второй выход контроллера 2 подключен к управляющему входу УПП 7, сигнальный выход замка зажигания 6 подключен к контроллеру 2 (на рисунке не показан), второй контакт обмотки дополнительного реле электростартера 3 подключен к первому контакту замка зажигания 6, первый силовой контакт дополнительного реле электростартера 3 подключен к первому контакту замка зажигания 6, второй силовой контакт дополнительного реле электростартера 3 подключен к первому контакту обмотки тягового реле 4, второй контакт обмотки тягового реле 4 соединен с корпусом тягового реле 4, первый силовой контакт тягового реле 4 подключен к силовому выходу УПП 7, второй силовой контакт тягового реле 4 подключен к первому контакту электростартера 5, второй контакт электростартера 5 соединен с корпусом электростартера 5, второй контакт замка зажигания 6 подключен к положительному полюсному выводу АКБ 8, силовой вход УПП 7 подключен к положительному полюсному выводу АКБ 8, корпус тягового реле 4 и корпус электростартера 5 соединены и подключены к отрицательному полюсному выводу АКБ 8.
Заявляемая система электростартерного пуска ДВС работает следующим образом. После поворота ключа зажигания в положение «Стартер» замыкаются контакты замка зажигания 6, подается напряжение на второй контакт обмотки дополнительного реле электростартера 3, подается напряжение на первый силовой контакт дополнительного реле электростартера 3 и подается управляющий сигнал с замка зажигания 6 на контроллер 2 (на фиг.1 не показан). Затем контроллер 2 подключает первый контакт обмотки дополнительного реле электростартера 3 к отрицательному полюсному выводу АКБ 8, замыкаются силовые контакты дополнительного реле электростартера 3, подается напряжение на обмотку тягового реле 4, шестерня электростартера 5 входит в зацепление с зубчатым венцом маховика ДВС (на рисунке не показаны), замыкаются силовые контакты тягового реле 4. Затем контроллер 2 подает управляющий сигнал на УПП 7, УПП 7 постепенно увеличивает ток электростартера 5 по заданному алгоритму, опираясь на показания датчика частоты вращения коленчатого вала 1. После того как частота вращения коленчатого вала ДВС превысит 500 об/мин или с момента поворота ключа зажигания в положение «Стартер» пройдет 20 секунд, контроллер 2 отключит электростартер 5 и УПП 7.
В заявляемой системе электростартерного пуска силовые контакты тягового реле служат для подключения УПП к электростартеру и защиты АКБ от постепенного разряда током утечек силовых транзисторов УПП в выключенном состоянии.
На фиг.3 представлены осциллограммы работы системы электростартерного пуска с устройством плавного пуска на автомобиле Lada Kalina с двигателем ВАЗ-21114-50 (1,6 л, 8 кл.) при температуре 20°С, где Iст - ток электростартера, А; Uакб - напряжение аккумуляторной батареи, В; nдв - частота вращения коленчатого вала ДВС, об/мин. Для сравнения на фиг.2 представлены осциллограммы работы обычной системы электростартерного пуска автомобиля Lada Kalina с двигателем ВАЗ-21114-50 (1,6 л, 8 кл.) при температуре 20°С.
Таким образом, в заявляемой системе электростартерного пуска максимальная амплитуда тока стартера и просадка бортового напряжения в момент пуска могут быть снижены в 2 4 раза, что существенно снижает динамическую нагрузку, увеличивает ресурс и надежность системы пуска ДВС.
