УДК 629.113

СИСТЕМА ПУСКА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОНДЕНСАТОРНОГО ЗАПУСКА

 

STARTING SYSTEM OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE USING THE CAPACITOR START-UP

 

Зотов А.В., Сычева М.А., Гамоюнов Е.А., Шифрин В.Г.
(Донской государственный технический университет,  г.Ростов-на-Дону, РФ)

Zotov A.V., Sycheva M.A., Gamoyunov E.A., Shifrin V.G.
(Don State Technical University, Rostov-on-Don, Russia)

 

Рассмотрена работа устройства для конденсаторного пуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС) в условиях повышенных нагрузок и пониженных температур, что способствует улучшению условий электро-стартерного пуска ДВС при низких температурах

The device for the capacitor start-up of the internal combustion engine (DVS) in conditions of increased loads and low temperatures is considered, which helps to improve the conditions of electro-starter start-up of the DVS at low temperatures

 

Ключевые слова: двигатель внутреннего сгорания, конденсаторный пуск, конденсатор (ионистор), повышенные нагрузки, пониженные температуры

Key words: internal combustion engine, capacitor start, capacitor (ionistor), increased loads, lowered temperatures

 

Система электро-стартерного пуска двигателя внутреннего сгорания, относящаяся к устройствам автомобильной электроники, может быть использована на транспортных средствах и стационарных установках с системами пуска, снабженными источниками энергии с ограниченной мощностью. Система содержит аккумуляторную и конденсаторную батареи, стартер, первый преобразователь напряжения, тяговое реле с замыкающим контактом, выключатель пуска, клеммы для подключения к внешнему источнику питания, резистор и диод, второй преобразователь напряжения и устройство для его выключения, дополнительную обмотку первого преобразователя напряжения, выключатель электрического подогрева масла.

Наиболее распространённой проблемой электро-стартерного пуска является невозможность завести двигатель автомобиля, одной из причин которой может быть работоспособность аккумулятора. Он может подвести в самый ответственный момент. Причиной является его глубокий разряд из-за низкой температуры, где аккумулятор теряет свои свойства, или долгим сроком службы. Помочь в этом может использование конденсатора, который  имеет ряд преимуществ, а именно долговечность устройства. В среднем работоспособность конденсатора 10 лет, сравнительно с аккумулятором это внушительная цифра. Основным и очень важным преимуществом является работоспособность конденсатора при любой температуре. Так как аккумулятор при отрицательно температуре теряет свои свойства. Основным недостатком конденсатора является то, что для запуска двигателя нужно зарядить конденсатор, а это время ожидания примерно 15 минут (1, 2).

Предложенное устройство может быть предназначено для ряда условий работы. При пониженных температурах в районах Сибири или в иных местах, где отметка на градуснике ниже нуля. В условиях тяжелой эксплуатации, где не будет возможности при любом удобном моменте поменять аккумуляторную батарею. В этих условиях повышенный ресурс оборудования, при низких температурах заряд аккумуляторной батареи имеет свойство быстрого разряда. Если в плохую погоду или при экстренных ситуациях нужно срочно завести двигатель, то предложенное устройство (рис.1) может способствовать решению этой проблемы. Конденсаторный пуск может применяться не только на двигателях внутреннего сгорания, упомянутых раньше, но и для электрических трехфазных двигателей. Даже при небольшом заряде аккумуляторной батареи  использование устройства конденсаторного пуска позволяет двигателю легко завестись. Конденсаторный пуск экономит заряд аккумуляторной батареи при пуске, так как конденсатор, но в большинстве случаев ионистор, накапливает заряд и мгновенно его отдает.

Рисунок 1 – Схема устройства конденсаторного пуска

 

Устройство работает следующим образом. Перед пуском двигателя конденсаторная батарея заряжается с помощью преобразователя напряжения. Параллельно с зарядом батареи производится прогрев масла в картере ДВС, если контакты биметаллического выключателя замкнуты, что наблюдается только при низких температурах масла в картере. При этом ток от дополнительной обмотки через контакты проходит по электронагревателю, расположенному непосредственно в картере двигателя и производится прогрев масла в картере. После размыкания контактов за счет изгиба биметаллической пластины ток по электронагревателю прерывается и подается команда на разрешение пуска на устройство включения преобразователя. После этого производится пуск ДВС, работа устройства ничем не отличается от работы прототипа.

Система электро-стартерного пуска двигателя внутреннего сгорания, содержащая аккумуляторную батарею, конденсаторную батарею, стартер, первый преобразователь напряжения, тяговое реле с замыкающим контактом, выключатель пуска, клеммы для подключения к внешнему источнику тока, резистор и диод, второй преобразователь напряжения и устройство его включения, причем первый преобразователь напряжения включен между аккумуляторной и конденсаторной батареями, клеммы соединены с конденсаторной батареей через резистор, конденсаторная батарея соединена через второй преобразователь напряжения с замыкающим контактом тягового реле, которое соединено с выключателем пуска, устройство включения соединено со вторым преобразователем напряжения и с выключателем пуска, а диод включен между аккумуляторной батареей и контактом тягового реле, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительной обмоткой первого преобразователя, выключателем электрического подогрева масла, электронагревателем масла, причем выключатель электрического подогрева масла включен между первым выходом дополнительной обмотки первого преобразователя и электронагревателем масла и устройством включения преобразователя, второй вывод электронагревателя масла и второй вывод дополнительной обмотки первого преобразователя соединены с корпусом двигателя внутреннего сгорания.

Используем конденсатор с напряжением 24В для того чтобы пуск двигателя осуществлялся с большей мощностью так как двигатель используется в тяжелых условиях.

Основным элементом для запуска двигателя служит конденсатор (ионистор), который заряжается и отдает накопленную энергию на стартер. В схеме находиться резистор, который предназначен для ограничения подачи тока.

Если на клеммы конденсатора подключить вольтметр, то можно отметить, как при запуске двигателя напряжение будет уменьшаться с 24В примерно до 8В. Стартер рассчитанный на 12В сохранит работоспособность при снижении напряжения до 8В, особенно если его предварительно разогнали большим напряжением. Из предварительных расчетов мы знаем, что за 10 секунд двигатель должен запуститься.

Можно усовершенствовать предложенное устройство тем, что в нем будет установлено управляющее устройство, чтобы с течение времени конденсатор переключался в диапазоне с первого по второй и так далее. В такой схеме напряжение конденсатора не опуститься ниже заданного нам значения. Конденсаторы поочередно будут разряжаться в течение 2,5 секунд.

Возможно использовать на практике пять последовательно соединенных конденсаторов и переменный резистор, который управляется с течением времени. Через каждые 2,5 секунд будет включаться следующий конденсатор, этим действием мы не дадим напряжению опуститься ниже необходимого параметра рекомендованного в предлагаемом устройстве конденсаторного пуска. Но для предотвращения обратной зарядки конденсатора мы устанавливаем диод для каждого конденсатора.

При запуске двигателя конденсатор разряжается с течением времени, а именно 2,5 секунд для рекомендованных условий, затем переключается на следующий, это сделано для того чтобы пусковое напряжение держалось в диапазоне 24 – 12 В. Кроме этого, в этом случае обеспечивается гарантированный запуск двигателя при пуске в тяжелых условиях. При высоком напряжении пусковой ток возрастает и дает большой импульс для запуска двигателя.

Техническим результатом является улучшение условия электро-стартерного пуска двигателя внутреннего сгорания при низких температурах и понижении работоспособности аккумулятора.

Список использованных источников

1.    Квайт С.М., Менделевич Ю.П., Чижков Ю.П. Пусковые качества и системы пуска автотракторных двигателей. М.: Машиностроение, 1990. 256 с.

2.    Соснин Д.А., Яковлев В.Ф. Новейшие автомобильные системы. Учебное пособие.  М.:СОЛОН-Пресс, 2005. 240 с.