Система пуска двигателя внутреннего сгорания
Владельцы патента RU 2364743:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный аграрный университет" (RU)
Изобретение относится к области автомобильной электроники, а именно к области электростартерного пуска двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Система пуска двигателя внутреннего сгорания содержит стартер, источник энергии, контакты замка зажигания, тяговое реле, управляемый ключ, микроконтроллер со встроенным компаратором напряжения, датчик частоты вращения коленчатого вала ДВС и источник опорного напряжения. Первый вывод обмотки тягового реле подключен к отрицательному выводу источника энергии. Стартер подключен к источнику энергии через контакты тягового реле. Выходы датчика частоты вращения коленчатого вала ДВС и источника опорного напряжения подключены, соответственно, к первому и второму входам компаратора микроконтроллера. Выход микроконтроллера подключен ко входу управления управляемого ключа. Силовые контакты управляемого ключа включены между вторым контактом замка зажигания и вторым выводом обмотки тягового реле. Первый контакт замка зажигания подключен к положительному выводу источника, энергии. Технический результат заключается в экономии энергии во время пуска и повышении надежности при повторных пусках ДВС. 1 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области автомобильной электроники, а именно к области электростартерного пуска двигателей внутреннего сгорания.
Уровень техники
Известна система пуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС), содержащая стартер, тяговое реле и аккумуляторную батарею в качестве накопителя энергии (Ютт В.Е. Электрооборудование автомобилей. М.: Горячая линия. - Телеком, 2006, 440 с.).
Недостатком такой системы пуска является невозможность запустить ДВС в случае разряженной аккумуляторной батареи, а также неэкономичный расход энергии аккумуляторной батареи во время пуска ДВС, что снижает надежность повторных пусков ДВС.
Известна также система пуска ДВС, содержащая стартер, тяговое реле и накопитель энергии, содержащий аккумуляторную батарею, емкостный накопитель энергии и диод, причем диод включен между положительными выводами аккумуляторной батареи и емкостного накопителя энергии, анодом к положительному выводу аккумуляторной батареи, отрицательные выводы аккумуляторной батареи и емкостного накопителя энергии образуют минусовую шину накопителя энергии, который подключается к стартеру на время пуска ДВС через контакты на замыкание тягового реле (Чижков Ю.П., Малеев Р.А., Коротков В.И., Скучалин Р.А. Расчет системы электростартерного пуска с комбинированным источником тока. Автомобильная промышленность, 2005, №8, с.26-29).
Недостаток системы - неэкономичный расход энергии во время пуска ДВС, что снижает надежность повторных пусков ДВС.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является система пуска ДВС, содержащая стартер, тяговое реле, источник энергии, содержащий накопитель энергии, солнечную батарею, генератор постоянного тока, два диода, причем плюсовые выводы солнечной батареи и генератора постоянного тока соединены с анодами соответствующих диодов, а катоды диодов соединены с положительным выводом накопителя энергии, который также является положительным выводом источника энергии, вторые выводы солнечной батареи и генератора постоянного тока подключены к минусовой шине, источник энергии подключается к стартеру через контакты на замыкание тягового реле (Гармаш Ю.В., Ясевич В.И., Карабанов С.М., Соломенко А.Н., Андрук М.Ю., Латахина Е.В. Пат. РФ №2247858, кл. F02N 11/08. Система пуска двигателя внутреннего сгорания. Опубл. 10.03.2005).
Недостаток системы - неэкономичный расход энергии во время пуска ДВС. Известно, что надежный запуск ДВС обеспечивается определенным запасом энергии в накопителе энергии, который входит в состав источника энергии. Количество запасенной энергии в накопителе энергии характеризуется уровнем напряжения на зажимах стартера во время запуска ДВС. Чем ниже значение этого напряжения, тем ниже частота вращения стартера (Ютт В.Е. Электрооборудование автомобилей. М.: Горячая линия - Телеком, 2006, 440 с.), а следовательно, и частота вращения коленчатого вала ДВС, что снижает надежность его пуска. При снижении частоты вращения коленчатого вала ДВС ниже минимальной пусковой запуск ДВС невозможен, а дальнейшее проворачивание коленчатого вала приводит к бесполезному расходу энергии, запасенной в накопителе энергии, что снижает надежность повторных пусков ДВС.
Раскрытие изобретения
Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения, сводится к повышению надежности пуска ДВС. Для этого необходимо организовать непрерывный контроль частоты вращения коленчатого вала ДВС во время пуска. При снижении частоты ниже минимальной пусковой необходимо отключать стартер, что позволит экономить энергию накопителя энергии, входящего в источник энергии, что приведет к повышению надежности повторных пусков ДВС.
Технический результат достигается тем, что в систему пуска ДВС, содержащую стартер, источник энергии, контакты замка зажигания, тяговое реле, первый вывод обмотки которого подключен к отрицательному выводу накопителя энергии, стартер подключается к источнику энергии через контакты тягового реле, дополнительно введены управляемый ключ, микроконтроллер со встроенным компаратором напряжения, датчик частоты вращения коленчатого вала ДВС и источник опорного напряжения, причем выходы датчика частоты вращения коленчатого вала ДВС и источника опорного напряжения подключены, соответственно, к первому и второму входам компаратора микроконтроллера, выход микроконтроллера подключен ко входу управления управляемого ключа, силовые контакты которого включены между вторым контактом замка зажигания и вторым выводом обмотки тягового реле, первый контакт замка зажигания подключен к положительному выводу источника энергии.
На чертеже представлена структурная схема системы пуска двигателя внутреннего сгорания.
Осуществление изобретения
Система пуска двигателя внутреннего сгорания содержит датчик 1 частоты вращения коленчатого вала ДВС, источник опорного напряжения 2, микроконтроллер 3 со встроенным компаратором, источник энергии 4, контакты замка зажигания 5, управляемый ключ 6, тяговое реле 7, стартер 8. Выходы датчика 1 и источника опорного напряжения 2 подключены, соответственно к первому и второму входам компаратора микроконтроллера 3, положительный вывод источника энергии 4 подключен к первому контакту замка зажигания 5, между вторым контактом замка зажигания 5 и первым выводом обмотки тягового реле 7 включен управляемый ключ 6, второй вывод обмотки тягового реле 7 подключен к отрицательному выводу источника энергии 4, который подключается к стартеру 8 через контакты на замыкание тягового реле 7. Выход микроконтроллера 3 подключен ко входу управления управляемого ключа 6.
Система пуска двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом.
После замыкания контактов замка зажигания 5 через силовые контакты управляемого ключа 6 напряжение от источника энергии 4 подается на обмотку тягового реле 7, которое замыкает свои контакты и подключает источник энергии 4 к стартеру 8. На коленчатом валу ДВС установлен зубчатый диск (не показан). Когда зуб диска проходит около датчика 1 на его выходе формируется импульсный сигнал, по амплитуде превышающий напряжение источника опорного напряжения 2. На выходе компаратора микроконтроллера 3 меняется логический уровень, микроконтроллер 3 включает встроенное устройство счета времени. При прохождении следующего зуба диска около датчика 1 логический уровень на выходе компаратора вновь меняется, микроконтроллер 3 определяет время между двумя событиями смены уровней на выходе компаратора и определяет частоту вращения коленчатого вала, используя при этом заложенные в энергонезависимую память микроконтроллера 3 масштабирующие коэффициенты. Если частота вращения коленчатого вала окажется ниже минимальной пусковой частоты вращения коленчатого вала ДВС, заложенной в энергонезависимую память микроконтроллера 3, микроконтроллер 3 подает сигнал на управляемый ключ 6, который разрывает цепь питания обмотки тягового реле 7, при этом стартер 8 обесточивается. Таким образом, прекращается дальнейшее бесполезное прокручивание коленчатого вала ДВС, а следовательно, и бесполезный расход энергии.
Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет преимущество - экономится энергия источника энергии, а следовательно, повышается надежность повторных пусков ДВС.
Система пуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС), содержащая стартер, источник энергии, контакты замка зажигания, тяговое реле, первый вывод обмотки которого подключен к отрицательному выводу источника энергии, стартер подключается к источнику энергии через контакты тягового реле, отличающаяся тем, что в нее введены управляемый ключ, микроконтроллер со встроенным компаратором напряжения, датчик частоты вращения коленчатого вала ДВС и источник опорного напряжения, причем выходы датчика частоты вращения коленчатого вала ДВС и источника опорного напряжения подключены, соответственно, к первому и второму входам компаратора микроконтроллера, выход микроконтроллера подключен ко входу управления управляемого ключа, силовые контакты которого включены между вторым контактом замка зажигания и вторым выводом обмотки тягового реле, первый контакт замка зажигания подключен к положительному выводу источника энергии.
