Приложение а

(54) СТАРТЕР ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для запуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Стартер ДВС содержит электродвигатель (2), тяговое реле (3), муфту (4) свободного хода храповичного типа и силовой планетарный редуктор (5). Электромагнитная катушка (7) тягового реле (3) установлена внутри крышки (16) корпуса (1). В качестве сердечника катушки (7) использован хвостовик (8) ведущей обоймы (9) муфты (4). Между торцевыми поверхностями водила (11) и ведущей обоймы (9) размещена возвратная спиральная пружина (12). Вал якоря (20) электродвигателя неразъемно соединен с ведущей солнечной шестерней (22). Клеммное устройство (6) пуска электродвигателя (2) закреплено в крышке корпуса (16). Вал водила (10) планетарного редуктора (5) с одной стороны размещен в передвижной упорной втулке (17) клеммного устройства (6). С другой стороны вал водила (10) размещен во вкладыше (19) вала якоря (20). Вкладыш (19) размещен в дисковой опоре (23) корпуса (1). Технический результат заключается в повышении надежности работы стартера при включении, а также снижении износа рабочих поверхностей муфты свободного хода. 3 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано на транспорте в качестве стартера для запуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

Известен стартер с принудительным ножным включением, содержащий электродвигатель, муфту свободного хода с рычагом ее перемещения и замыкания клемм электрической цепи пуска электродвигателя стартера. /1/

Недостатком данного стартера является то, что его ножное включение создает большие неудобства при запуске ДВС.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является стартер марки 57.3708, применяемый на автомобилях ВАЗ, содержащий электродвигатель с четырьмя постоянными магнитами возбуждения, тяговое реле, муфту свободного хода с рычагом перемещения и силовой планетарный редуктор, вал водила которого находится в шлицевом винтовом соединении с ведущей обоймой муфты свободного хода. /2/

К недостаткам данного стартера относится то, что при включении тягового реле усилия, передаваемые его якорем на передвижение муфты свободного хода, для ввода ее приводной шестерни в зубчатый венец маховика ДВС осуществляются с помощью рычага и других вспомогательных деталей, которые в процессах включения и выключения тягового реле часто выходят из строя, что делает стартер неработоспособным.

К недостаткам стартера относится и повышенный износ внутренних рабочих поверхностей муфты свободного хода, ее ведущей и ведомой обойм, соединительных цилиндрических роликов и спиральных пружин прижимных устройств. Этот повышенный износ вызывается применением в стартере силового планетарного редуктора, при котором наблюдается большая разница угловой скорости вращения ведомой обоймы относительно ведущей обоймы при обгоне после запуска ДВС, в связи с чем в муфте свободного хода происходит высокая цикличность возвратно-поступательного перемещения соединительных цилиндрических роликов при их расклинивании и заклинивании, что сокращает продолжительность срока ее работы. В применяемом стартере, при передаче крутящего момента от вала якоря электродвигателя стартера на ведущую солнечную шестерню силового планетарного редуктора, наблюдается недостаточный запас прочности в их шлицевом соединении, что приводит к скручиванию вала ротора электродвигателя стартера.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание стартера для двигателя внутреннего сгорания с повышенными эксплуатационными характеристиками.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности и долговечности стартера для двигателя внутреннего сгорания и упрощение его конструкции.

Технический результат достигается тем, что в стартере для двигателя внутреннего сгорания, содержащем электродвигатель с четырьмя постоянными магнитами возбуждения, тяговое реле, муфту свободного хода и силовой планетарный редуктор, электромагнитная катушка тягового реле установлена внутри крышки стартера соосно ее продольной оси, а в качестве ее сердечника использован хвостовик ведущей обоймы муфты свободного хода, при этом в стартере использована муфта свободного хода храповичного типа, приводная шестерня ведомой обоймы установлена в свое исходное расположение на обратную сторону зубчатого венца маховика двигателя внутреннего сгорания с помощью промежуточной втулочной части между ними, причем между торцевыми поверхностями водила и ведущей обоймы размещена возвратная спиральная пружина ведущей обоймы, а шлицевое соединение вала якоря электродвигателя стартера с ведущей солнечной шестерней силового планетарного редуктора выполнено цельным для увеличения запаса прочности при передаче крутящего момента, при этом клеммное устройство пуска электродвигателя стартера размещено на конце вала водила и закреплено в крышке корпуса стартера, вал водила силового планитарного редуктора с одной стороны размещен в опоре крышки корпуса стартера, подшипником скольжения которого является передвижная упорная втулка клеммного устройства, а с другой стороны его хвостовик размещен во вкладыше вала якоря стартера, а он размещен в дисковой опоре корпуса стартера.

Отличительной особенностью предлагаемого стартера для двигателя внутреннего сгорания является то, что его электромагнитная катушка тягового реле перенесена с внешнего расположения в его внутреннюю полость и закреплена с помощью ее фланцевых выступов в пазах крышки корпуса стартера, соосно ее продольной оси, а функцию работы сердечника электромагнитной катушки исполняет хвостовик ведущей обоймы муфты свободного хода, действующий напрямую на передвижение муфты свободного хода для ввода ее приводной шестерни в зубчатый венец маховика ДВС при его запуске. Между торцевыми поверхностями водила силового планетарного редуктора и ведущей обоймы муфты свободного хода размещена возвратная спиральная пружина ведущей обоймы.

Для увеличения срока работы муфты свободного хода в стартере для двигателя внутреннего сгорания применена другая муфта свободного хода храповичного типа, в связи с переносом тягового реле во внутреннюю полость стартера, приводная шестерня ведомой обоймы перенесена в свое исходное расположение на обратную сторону зубчатого венца маховика ДВС, с помощью удлиненной промежуточной втулочной части между ними для ввода в него при запуске ДВС. В муфте свободного хода нет высокоцикличного перемещения соединительных цилиндрических роликов при обгоне ведомой обоймой ведущей обоймы и соответственно в ней нет износа внутренних поверхностей деталей. В муфте свободного хода соединительные цилиндрические ролики удерживаются в гнездах ведущей обоймы их центробежной и распирающей силами.

Прочность шлицевого соединения вала якоря электродвигателя стартера с ведущей солнечной шестерней силового планетарного редуктора достигается за счет их цельного изготовления, что позволяет многократно увеличить запас прочности при передаче крутящего момента.

Клеммное устройство электрической цепи пуска электродвигателя стартера размещено на конце вала водила, корпус которого закреплен винтами в удлиненной части крышки корпуса стартера. Оно содержит пластмассовый корпус с закрепленными в нем двумя медными болтами с клеммами пуска электродвигателя стартера, передвижную упорную втулку из композиционного материала, с встроенным в ее фланец медным кольцом замыкания клемм медных болтов пуска электродвигателя стартера. Одновременно передвижная упорная втулка является опорным подшипником скольжения вала водила силового планетарного редуктора опоры крышки корпуса стартера.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами на

фиг.1 - стартер для двигателя внутреннего сгорания в исходном положении при выключенном тяговом реле;

фиг.2 - стартер для двигателя внутреннего сгорания при включенном тяговом реле при запуске ДВС;

фиг.3 - муфта свободного хода.

Стартер для двигателя внутреннего сгорания (фиг.1, 2) содержит корпус статора 1 с четырьмя постоянными магнитами возбуждения, якорь электродвигателя 2, тяговое реле 3, муфту свободного хода 4, силовой планетарный редуктор 5 и клеммное устройство 6 пуска электродвигателя 2 стартера. В стартере электромагнитная катушка 7 тягового реле с втягивающей и удерживающей обмотками перенесена с внешнего расположения во внутреннюю полость крышки стартера, которая закреплена в пазах крышки с помощью ее фланцевых выступов соосно ее продольной оси. Хвостовик 8 ведущей обоймы 9 муфты свободного хода размещен внутри электромагнитной катушки 7 и находится в шлицевом винтовом соединении с валом 10 водила 11 силового планетарного редуктора 5. Между торцевыми поверхностями ведущей обоймы и водила 11 размещена возвратная спиральная пружина 12 ведущей обоймы 9, насаженная на ограничитель 13 вала 10 водила 11, предназначенный для ограничения осевого перемещения ведущей обоймы по его винтовым шлицам 14 при запуске ДВС. Вал 10 водила 11 силового планетарного редуктора с одной стороны размещается в опоре 15 крышки 16 корпуса стартера, подшипником скольжения которого является передвижная упорная втулка 17 клеммного устройства 6, а с другой стороны его хвостовик 18 размещен во вкладыше 19 вала 20 якоря электродвигателя 2 стартера, а он размещен во вкладыше дисковой опоры 21 корпуса стартера.

Повышение запаса прочности шлицевого соединения вала 20 якоря электродвигателя с ведущей солнечной шестерней 22 силового планетарного редуктора 5 достигается путем их цельного изготовления, а для уменьшения диаметра вала 20 якоря стартера в дисковой опоре 21 корпуса применен вкладыш 23 состоящий из двух половин. Клеммное устройство 6 пуска электродвигателя 2 стартера размещено на конце вала 10 водила 11, корпус которого закреплен винтами в крышке 16 корпуса стартера. Оно содержит пластмассовый корпус 24, с закрепленными в нем двумя медными болтами 25 с клеммами 26, а также передвижную упорную втулку 17 из композиционного материала, с встроенным в ее фланец медным кольцом 27 замыкания клемм 26 медных болтов 25 пуска электродвигателя стартера, подпружиненную спиральной пружиной 28 клеммного устройства 6 к торцу приводной шестерни 29 ведомой обоймы 30 муфты свободного хода 4 с возможностью осевого перемещения. При этом для недопущения проворота передвижной упорной втулки 17 в корпусе 24 клеммного устройства 6 она имеет два выступа, а корпус 24 для их размещения - два направляющих паза.

Крышка 16 корпуса стартера вместе с корпусом 24 клеммного устройства 6 выходит через отверстие из картерной полости сцепления для соединения медных болтов 25 с проводами источника тока.

Для повышения надежности и увеличения срока работы муфты свободного хода ранее применяемая фрикционная роликовая муфта заменена муфтой свободного хода 4 (фиг.3) храповичного типа. Она содержит ведущую обойму 9 и ведомую обойму 30 с приводной шестерней 29, установленный между ними сепаратор 31 с выступами 32 и окнами 33 под соединительные цилиндрические ролики 34, на взаимообращенных поверхностях обойм выполнены гнезда 35, 36 под соединительные цилиндрические ролики 34. Сепаратор 31 имеет возможность окружного перемещения в пазах 37 ведущей обоймы 9 и поджимается спиральными пружинами 38 сепаратора. В муфте свободного хода нет высокоцикличного перемещения соединительных цилиндрических роликов 34 при их расклинивании и заклинивании при обгоне и, соответственно, в ней нет износа внутренних поверхностей деталей.

В связи с тем, что тяговое реле перенесено вовнутрь крышки корпуса стартера, приводная шестерня 29 ведомой обоймы 30 муфты свободного хода 4 перенесена в свое исходное расположение на обратную сторону зубчатого венца маховика ДВС с помощью удлиненной промежуточной втулочной части 39 между ними для ее ввода в зубчатый венец маховика ДВС при запуске ДВС. Выполненный осевой зазор 40 (фиг.2) между торцевыми поверхностями передвижной упорной втулки 17 и приводной шестерней 29 обеспечивает надежный контакт замыкания клемм медных болтов 25 медным кольцом 27 пуска электродвигателя до выключения тягового реле. Упорная втулка 41 служит для ограничения хода приводной шестерни 29 при ее возращении в исходное положение. На фиг.1, 2 показаны положения приводной шестерни 29 относительно вертикальной оси 42 зубчатого венца маховика ДВС при выключенном и включенном тяговом реле 3.

При включении втягивающей и удерживающей обмоток электромагнитной катушки 7 тягового реле ее электромагнитная сила втягивает в себя хвостовик 8 ведущей обоймы 9, который вместе с муфтой свободного хода 4 перемещается по винтовым шлицам вала 10 водила 11 для ввода ее приводной шестерни 29 в зубчатое зацепление венца маховика ДВС. Одновременно с этим сжимается ее возвратная спиральная пружина 12, установленная с предварительной затяжкой, упирающаяся в торцевую поверхность водила 11 силового планетарного редуктора 5. При этом с другой стороны вслед за перемещением муфты свободного хода 4 перемещается и передвижная упорная втулка 17 клеммного устройства 6 под действием силы упругости спиральной пружины 28 клеммного устройства 6, упирающаяся в торец приводной шестерни 29 ведомой обоймы 30. При полном вводе приводной шестерни 29 в зубчатый венец маховика ДВС в клеммном устройстве 6 происходит замыкание клемм 26 медных болтов 25 медным кольцом 27 передвижной упорной втулки 18, после чего происходит пуск электродвигателя 2 стартера и остановка передвижной упорной втулки 17 с зазором 40 от торца приводой шестерни 29 ведомой обоймы 30, при котором при запуске ДВС обеспечивается надежный клеммный контакт пуска электродвигателя стартера до выключения тягового реле.

Следует отметить, что при втягивании электромагнитной катушкой 7 хвостовика 8 ведущей обоймы 9 и сжатием ей возвратной пружины 12 этому действию помогает разжимная сила упругости спиральной пружины 28 клеммного устройства 6, действующая на передвижение муфты свободного хода 4, через передвижную упорную втулку 17 на торец проводной шестерни 29 ведомой обоймы 30. При выключении тягового реле исчезает электромагнитная втягивающая сила электромагнитной катушки 7 и происходит выход приводной шестерни 29 из зубчатого зацепления маховика ДВС, выключение электродвигателя стартера и обгон ведомой обоймой 30 ведущей обоймы 9 муфты свободного хода 4. При этом муфта свободного хода 4 перемещается по шлицевому винтовому валу 10 водила 11 силового планетарного редуктора 5 в свое исходное положение до упорной втулки 41 под действием силы упругости возвратной спиральной пружины 12 ведущей обоймы 9, сжимая при этом спиральную пружину 28 клеммного устройства. Одновременно при обгоне инерционная сила ведомой обоймы 30 с приводной шестерней 29 способствует выходу приводной шестерни 29 из зубчатого зацепления маховика ДВС и сжатию спиральной пружины 28 клеммного устройства 6, возникшей силой трения между контактирующими торцевыми поверхностями ведомой обоймы 30 с ведущей обоймой 9, которая увлекает за собой ведущую обойму 9 и перемещает ее по винтовому шлицевому соединению в свое исходное положение. Одновременно эта тормозная сила трения тормозит при обгоне вращение ведомой обоймы 29 относительно ведущей обоймы 9.

Использование предлагаемого технического решения позволит значительно повысить надежность и срок службы стартера для двигателя внутреннего сгорания, а также упростить его конструкцию.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Справочник. «Советские автомобили» В.И.Анохин, изд-во «Машгиз2, г.Москва - 1954, фиг.247, стр.354.

2. Руководство по устройству и ремонту автомобилей ВАЗ 2110, 2111, 2112, М., «РусьАвтокнига», 2001 г. (прототип).

Формула изобретения

Стартер для двигателя внутреннего сгорания, содержащий электродвигатель с четырьмя постоянными магнитами возбуждения, тяговое реле, муфту свободного хода и силовой планетарный редуктор, отличающийся тем, что электромагнитная катушка тягового реле установлена внутри крышки корпуса стартера соосно ее продольной оси, а в качестве ее сердечника использован хвостовик ведущей обоймы муфты свободного хода, при этом в стартере использована муфта свободного хода храповичного типа, приводная шестерня ведомой обоймы установлена в свое исходное положение на обратную сторону зубчатого венца маховика двигателя внутреннего сгорания с помощью промежуточной втулочной части между ними, причем между торцевыми поверхностями водила и ведущей обоймы размещена ее возвратная спиральная пружина ведущей обоймы, а соединение вала якоря электродвигателя стартера с ведущей солнечной шестерней силового планетарного редуктора выполнено цельным для увеличения запаса прочности при передаче крутящего момента, при этом клеммное устройство пуска электродвигателя стартера размещено на конце вала водила и закреплено в крышке корпуса стартера, вал водила силового планетарного редуктора с одной стороны размещен в опоре крышки корпуса стартера, подшипником скольжения которого является передвижная упорная втулка клеммного устройства, а с другой стороны его хвостовик размещен во вкладыше вала якоря стартера, а он размещен в дисковой опоре корпуса стартера.

РИСУНКИ

Приложение Б

(справочное)

Описание изобретение к патенту РФ №2510796 Система стартера – генератора двигателя внутреннего сгорания

(54) СИСТЕМА СТАРТЕР-ГЕНЕРАТОР ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к электротехнике, а именно к стартер-генераторным устройствам транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания. Технический результат заключается в снижении неравномерности вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания, возникающей от пульсаций моментов ДВС и ВЭМ. Тем самым повысится комфортность транспортного средства и уменьшится влияние вибраций на долговечность комплектующих элементов. Сущность предложенного изобретения состоит в следующем: система стартер-генератор двигателя внутреннего сгорания (ДВС), содержит накопитель электрической энергии, например емкостной или аккумулятор, электрически связанный с системой управления, включающей в себя широтно-импульсный преобразователь напряжения, коммутатором и вентильной электрической машиной, статор которой жестко закреплен на картере ДВС, а ротор является маховиком ДВС, и датчиком положения ротора, выход которого электрически связан с коммутатором. Согласно изобретению система дополнительно снабжена дифференциальным звеном второго порядка, вход которого электрически связан с выходом датчика положения ротора, а выход дифференциального звена второго порядка выполнен с возможностью выработки отрицательной обратной связи по второй производной угла поворота ротора на вход системы управления. 1ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к стартер-генераторным устройствам транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания.

Из уровня техники известен стартер-генератор автомобиля (патент RU на изобретение   2265133, опубл. 27.11.2005). Согласно изобретению стартер-генератор автомобиля содержит вентильную электромашину с управляющим контроллером, постоянные магниты, установленные на маховике двигателя, и обмотки статора, закрепленные на картере двигателя. Маховик двигателя установлен с возможностью перемещения относительно пакета и обмоток статора вдоль оси коленвала. Пакет статора с обмотками установлен на картере двигателя (ДВС) посредством диска соосно с маховиком и коленвалом, а плоскость диска параллельна плоскости маховика. При этом на выходе стартер-генератора введен высоковольтный преобразователь напряжения, управляющий вход которого связан с управляющим контроллером через регулятор напряжения.

К недостаткам данного устройства относятся сложность механической конструкции и отсутствие возможности гашения колебаний ротора.

Также из уровня техники известна система генератор - двигатель (JP 200231392429.10.02, опубл. 12.02.2009), которая содержит вращающуюся электрическую машину, имеющую многофазную обмотку и работающую, как в режиме электродвигателя; схему управления вращающейся электрической машиной. Схема управления включает в себя инвертор, состоящий из трех последовательных цепей, соединенных параллельно друг другу. Каждая последовательная цепь подсоединена к плюсовой и минусовой шинам питания и содержит по два ключевых элемента, каждый из которых зашунтирован обратным диодом. Общие точки соединения ключевых элементов последовательных цепей подсоединены к фазам статорной обмотки вращающейся электрической машины.

Недостатком известной системы является сложность электрической схемы и неравномерность вращения общего вала в режиме холостого хода ДВС.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство для управления стартер-генератором ДВС, которое выбрано в качестве прототипа (JP 20022175770 17.06.02, опубл. 23.04.2008).

Стартер-генератор 2 имеет ротор с магнитными полюсами, закрепленный на коленчатом валу двигателя, и статор с n (n - целое число больше 3) выводами от n якорных обмоток, соединенных в звезду или кольцо.

Устройство управления содержит: датчик 7 положения ротора; мостовой инвестор 4, выполненный на ключевых элементах и обратных диодах, подключенных параллельно ключевым элементам, и соединенный с выводами якорных обмоток стартера - генератора; блок 10 управления инвестором, который при пуске двигателя подает управляющий сигнал на ключевые элементы инвестора; блок 12 для задания тока нагрузки, подсоединенной к аккумуляторной батарее; блок 14 памяти, в котором хранится зависимость между частотой вращения ротора, нагрузочным током и моментом превышения выходным напряжением якорной обмотки заданной величины.

К недостаткам данного устройства относятся сложность конструкции и электрической схемы, а также отсутствие демпфирования неравномерности вращения ротора.

Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является упрощение конструкции, электрической схемы за счет сокращения числа элементов, а также демпфирование колебаний ротора, возникающих при вращении из-за пульсаций моментов ДВС и электрической машины.

Поставленная задача решается тем, что система стартер-генератор двигателя внутреннего сгорания (ДВС), содержащая накопитель электрической энергии, например емкостной или аккумулятор, электрически связанный с системой управления, включающей в себя широтно-импульсный преобразователь напряжения, коммутатором и вентильной электрической машиной, статор которой жестко закреплен на картере ДВС, а ротор является маховиком ДВС, и датчик положения ротора, выход которого электрически связан с коммутатором, согласно изобретению дополнительно снабжена дифференциальным звеном второго порядка, вход которого электрически связан с выходом датчика положения ротора, причем на выходе дифференциального звена второго порядка вырабатывается отрицательная обратная связь по второй производной угла поворота ротора на вход системы управления.

Технический результат по предлагаемому изобретению состоит в упрощении конструкции электрической схемы за счет сокращения числа элементов, а также демпфировании колебаний ротора, возникающих при вращении, из-за пульсаций моментов ДВС и электрической машины.

Предлагаемая система иллюстрируется чертежом, на котором изображена структурная схема «Системы стартер-генератор двигателя внутреннего сгорания».

Система состоит из накопителя электрической энергии (НЭЭ) - 1, например емкостного или аккумулятора, или сочетания этих устройств, электрически связанного с СУ - системой управления 2, включающей в себя широтно-импульсный преобразователь напряжения, К - коммутатором 3 и ВЭМ - вентильной электрической машиной 4, статор которой жестко закреплен на картере ДВС - двигателя внутреннего сгорания 5, а ротор является маховиком ДВС 5, и ДП - датчика положения ротора 6, выход которого связан с коммутатором 3, электрически соединенным с обмотками статора вентильной электрической машиной 4, система дополнительно снабжена ДЗ -дифференциальным звеном второго порядка 7, вход которого электрически связан с выходом датчика положения ротора 6, причем выход дифференциального звена второго порядка 7 электрически связан с входом системы управления 2.

Система по предлагаемому изобретению работает следующим образом. ДВС 5, ВЭМ 4 и ДП 6 имеют общий вал вращения. ВЭМ 4 работает как двигатель, потребляя энергию от НЭЭ 1, при пуске ДВС 5, или - как генератор, отдавая электроэнергию в НЭЭ 1, после пуска ДВС 5. В обоих случаях на общий вал воздействуют возмущения по моменту, создаваемые ДВС 5 и ВЭМ 4, вызывая отклонения скорости вращения от постоянного значения. Особенно это проявляется на холостом ходу ДВС 5, когда общий вал механически отсоединен от массы транспортного средства. Возникает динамический момент

где

 ,

где J - суммарный момент инерции системы, приведенный к общему валу, кгм²;

 - ускорение вращения общего вала, 1/с².

Датчик положения ротора 6 выдает на коммутатор 3 информацию об угле положения ротора для управления силовыми ключами, создающими вращающееся магнитное поле статора ВЭМ 4. Также информация об угле положения ротора поступает на вход дифференциального звена 7, который берет от нее вторую производную. Таким образом, вырабатывается сигнал обратной связи, пропорциональный ускорению ротора или динамическому моменту   . Величина сигнала обратной связи регулируется пропорциональным звеном, входящим в состав системы управления 2, и со знаком минус подается на вход широтно-импульсного преобразователя напряжения (ШИП). Формируется обратно пропорциональная зависимость скважности ШИП или, что то же самое - напряжения НЭЭ 1 на обмотках статора ВЭМ 4 от ускорения ротора. В двигательном режиме работы, при положительном ускорении ротора, электромагнитный момент ВЭМ 4 уменьшается. В генераторном режиме работы, при положительном ускорении ротора, тормозной электромагнитный момент ВЭМ 4 увеличивается. Таким образом, происходит демпфирование колебаний общего вала относительно постоянной скорости вращения.

Предлагаемое изобретение позволяет снизить неравномерность вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания, возникающую от пульсаций моментов ДВС 5 и ВЭМ 4. Тем самым повышается комфортность транспортного средства и уменьшается влияние вибраций на долговечность комплектующих элементов.

Формула изобретения

Система стартер-генератор двигателя внутреннего сгорания (ДВС), содержащая накопитель электрической энергии, электрически связанный с системой управления, коммутатором и вентильной электрической машиной, статор которой жестко закреплен на картере ДВС, а ротор является маховиком ДВС, и датчиком положения ротора, выход которого электрически связан с коммутатором, отличающаяся тем, что система снабжена дифференциальным звеном второго порядка, вход которого электрически связан с выходом датчика положения ротора, а выход дифференциального звена второго порядка выполнен с возможностью выработки отрицательной обратной связи по второй производной угла поворота ротора на вход системы управления.

РИСУНКИ

Приложение В

(справочная)

Описание изобретение к патенту РФ №2431055 «Система пуска двигателя внутреннего сгорания»

(54) СИСТЕМА ПУСКА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к системам пуска двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Система пуска ДВС содержит аккумуляторную батарею (1), выключатель зажигания (2), стартер (3), первый (4) и второй (5) диоды, токоограничивающий резистор (6) и емкостный накопитель энергии (7). Заряд накопителя энергии (7) осуществляется от первого вывода аккумуляторной батареи (1) через последовательно включенные токоограничивающий резистор (6) и первый диод (4). Вторые выводы аккумуляторной батареи (1) и накопителя энергии (7) соединены вместе и образуют минусовую шину источника питания. Первый силовой контакт стартера (3) напрямую соединен с первым выводом аккумуляторной батареи (1). Второй силовой контакт стартера (3) соединен с минусовой шиной источника питания. Штекер стартера (катушка тягового реле) через выключатель зажигания (2) подключен к точке соединения токоограничивающего резистора (6) и катода первого диода (4). Анод второго диода (5) подключен к первому выводу емкостного накопителя энергии (7). Катод второго диода (5) подключен к точке соединения токоограничивающего резистора (6) и катода первого диода (4). Технический результат заключается в конструктивной оптимизации системы пуска двигателя внутреннего сгорания. 1 ил.

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к системам пуска двигателей внутреннего сгорания.

Известна система пуска двигателей внутреннего сгорания [1], содержащая аккумуляторную батарею, выключатель зажигания и стартер, состоящий из электродвигателя постоянного тока и тягового реле включения зацепления шестерни привода стартера с венцом маховика.

Недостатком этой системы пуска является то, что при повышенной степени разряженности аккумуляторной батареи (это часто случается при эксплуатации автомобиля, причем даже в гарантийный период) и особенно при пониженной температуре электролита [2], после замыкания силовых контактов тягового реле, обеспечивающих включение электродвигателя стартера, ток разряда может достигать больших значений (до 400 А), что приводит к существенному снижению напряжения на аккумуляторной батарее, которое может вызвать самопроизвольное отключение тягового реле и, как следствие, отключение электродвигателя стартера. Отключение электродвигателя стартера снижает ток, потребляемый от аккумуляторной батареи, что приводит к восстановлению напряжения на ней и, как следствие, к повторному включению стартера. Так как якорь электродвигателя после первого замыкания силовых контактов тягового реле набрал некоторые обороты, вращающиеся зубья шестерни не могут войти в зацепление с неподвижными зубьями венца маховика. Возникающее в результате этого биение зубьев шестерни о зубья венца маховика приводит к появлению так называемого эффекта «фрезеровки» зубьев шестерни зубьями венца маховика, который сопровождается характерным шумом. Вибрация от биения зубьев шестерни о зубья венца маховика передается через рычаг стартера на якорь тягового реле, который непосредственно связан с силовыми контактами. В результате этой вибрации на силовых контактах тягового реле горит электрическая дуга, нагревающая контактную крышку реле. Если водитель, пытаясь запустить двигатель, достаточно долгое время держит контакты выключателя зажигания в замкнутом состоянии, то место пайки выводов обмотки, находящееся на крышке реле в непосредственной близости от силовых контактов нагревается и нарушается электрический контакт выводов обмоток со штекером (катушка тягового реле) из-за расплавления олова.

Еще одним недостатком этой системы пуска двигателей внутреннего сгорания является то, что во время эксплуатации автомобиля имеет место быть, причем даже в гарантийный период, неустойчивая работа контактов выключателя зажигания, что особенно негативно, так как возникающий кратковременный разрыв цепи питания тягового реле, приводящий к самопроизвольному отключению стартера и повторному его включению, вызывающему режим «фрезеровки», не связан с состоянием аккумуляторной батареи.

Практика эксплуатации автомобилей показала, что при возникновении случаев «фрезеровки» водитель продолжает попытки запустить двигатель. Удачная попытка появляется в случае, когда зуб шестерни располагается напротив впадины венца маховика и шестерня успевает войти в зацепление на достаточную глубину. В этом случае при возникновении кратковременного отключения тягового реле шестерня не выбрасывается из зацепления.

В результате повторяющейся работы в аварийном режиме стартер выходит из строя.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является система электростартерного пуска (патент России   2306450, кл. F02N 11/08, 2006.01), в которой для обеспечения безаварийного пуска используется емкостный накопитель энергии, заряжаемый от аккумуляторной батареи через последовательно включенные резистор и диод и подключаемый для разряда на электродвигатель стартера с некоторой задержкой.

Недостатком этой системы является необходимость использования емкостного накопителя значительной емкости, запас энергии в которой достаточен для запуска ДВС. Последнее обстоятельство предопределяет существенное ухудшение конструкции, так как габариты емкостного накопителя становятся соизмеримы или даже превышают габариты «штатной» аккумуляторной батареи. Кроме того, результирующая стоимость такой системы пуска возрастает почти в три раза.

Решение технической задачи направлено на конструктивную оптимизацию системы пуска двигателя внутреннего сгорания за счет возможности использования емкостного накопителя с существенно меньшим запасом энергии и, как следствие, существенное уменьшение результирующей стоимости этой системы.

Для решения поставленной технической задачи в системе пуска двигателя внутреннего сгорания, содержащей аккумуляторную батарею, выключатель зажигания, стартер, первый и второй диоды, токоограничивающий резистор и емкостный накопитель энергии, заряд которого осуществляется от первого вывода аккумуляторной батареи через последовательно включенные токоограничивающий резистор и первый диод, при этом вторые выводы аккумуляторной батареи и емкостного накопителя энергии соединены вместе и образуют минусовую шину источника питания, первый силовой контакт стартера напрямую соединен с первым выводом аккумуляторной батареи, второй силовой контакт стартера соединен с минусовой шиной источника питания, штекер стартера (катушка тягового реле) через выключатель зажигания подключен к точке соединения токоограничивающего резистора и катода первого диода, при этом анод второго диода подключен к первому выводу емкостного накопителя энергии, а катод второго диода подключен к точке соединения токоограничивающего резистора и катода первого диода.

На чертеже изображена функциональная схема патентуемой системы пуска двигателя внутреннего сгорания.

Система пуска двигателя внутреннего сгорания содержит аккумуляторную батарею 1, выключатель 2 зажигания, стартер 3, первый 4 и второй 5 диоды, токоограничивающий резистор 6 и емкостной накопитель 7 энергии, заряд которого осуществляется от первого вывода аккумуляторной батареи 1 через последовательно включенные токоограничивающий резистор 6 и первый диод 4, при этом вторые выводы аккумуляторной батареи 1 и емкостного накопителя 7 энергии соединены вместе и образуют минусовую шину источника питания, а первый силовой контакт стартера 3 напрямую соединен с первым выводом аккумуляторной батареи 1, второй силовой контакт стартера 3 соединен с минусовой шиной источника питания, штекер стартера 3 (катушка тягового реле) через выключатель 2 зажигания подключен к точке соединения токоограничивающего резистора 6 и катода первого диода 4, при этом анод второго диода 5 подключен к первому выводу емкостного накопителя 7 энергии, а катод второго диода 5 подключен к точке соединения токоограничивающего резистора 6 и катода первого диода 4.

Работа системы пуска осуществляется следующим образом.

Заряд емкостного накопителя 7 энергии осуществляется от первого вывода аккумуляторной батареи 1 через последовательно включенные токоограничивающий резистор 6 и первый диод 4. При переводе выключателя 2 зажигания в третье нефиксированное положение на штекер стартера (катушка тягового реле) подается напряжение от аккумуляторной батареи 1 и от емкостного накопителя 7 энергии. После замыкания силовых контактов тягового реле, обеспечивающих включение электродвигателя стартера, ток разряда достигает больших значений (до 400 А), что приводит к существенному снижению напряжения на аккумуляторной батарее 1, но напряжение, прикладываемое к катушке тягового реле, остается высоким, так как определяется величиной напряжения на емкостном накопителе 7 энергии. Последнее обстоятельство, независимо от состояния аккумуляторной батареи 1, исключает возможность самопроизвольного отключения тягового реле и, следственно, отключение электродвигателя стартера 3.

Патентуемая система пуска двигателя внутреннего сгорания позволяет исключить работу стартера в аварийном режиме независимо от состояния аккумуляторной батареи и, как следствие, исключить выход его из строя, в том числе и в гарантийный период эксплуатации автомобиля. Существенным является то обстоятельство, что указанный эффект достигается при минимально возможном увеличении результирующих габаритов и стоимости системы в сравнении с прототипом.

Источники информации

1. Автомобиль ВА3-2121 «Нива» / В.А.Вершигора, А.П.Игнатов, К.Б.Пятков - М.: Транспорт, 1980. - 253 с, ил., табл.

2. Электрооборудование автомобилей: Устранение и предупреждение неисправностей. / Ю.Л.Тимофеев, Г.Л.Тимофеев, Н.М.Ильин. - 4-е изд., стер. - М.: Транспорт, 1998. - 301 с, ил., табл.

Формула изобретения

Система пуска двигателя внутреннего сгорания, содержащая аккумуляторную батарею, выключатель зажигания, стартер, первый и второй диоды, токоограничивающий резистор и емкостной накопитель энергии, заряд которого осуществляется от первого вывода аккумуляторной батареи через последовательно включенные токоограничивающий резистор и первый диод, при этом вторые выводы аккумуляторной батареи и емкостного накопителя энергии соединены вместе и образуют минусовую шину источника питания, отличающаяся тем, что первый силовой контакт стартера напрямую соединен с первым выводом аккумуляторной батареи, второй силовой контакт стартера соединен с минусовой шиной источника питания, штекер стартера (катушка тягового реле) через выключатель зажигания подключен к точке соединения токоограничивающего резистора и катода первого диода, при этом анод второго диода подключен к первому выводу емкостного накопителя энергии, а катод второго диода подключен к точке соединения токоограничивающего резистора и катода первого диода.

РИСУНКИ

QA4A Регистрация открытой лицензии

(54) СИСТЕМА ПУСКА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Дата регистрации открытой лицензии: 16.04.2014

(73) Патентообладатель:  Открытое акционерное общество «АВТОВАЗ» (RU)

Адрес для переписки:  445043, Самарская обл., г. Тольятти, ул. Заставная, 2, корп.3/1, ОАО «АВТОВАЗ», ОИС, ДКУ, Авдонину В.А.

Дата внесения записи в Государственный реестр: 16.04.2014

Дата публикации: 10.05.2014