DK168171B1 - Fremgangsmåde til drift af en til en forbrændingsmotor tilsluttet jævnstrømsshuntgenerator som starter og indretning dertil - Google Patents

Description

DK 168171 B1

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til drift af en til en forbrændingsmotor tilsluttet jævnstrømsshuntgenerator som starter og indretning dertil.

Til start af forbrændingsmotorer anvendes sæd-5 vanligvis en speciel elektrisk startmotor, som fødes fra et startbatteri, og som via et tandhjul sætter forbrændingsmotorens svinghjul, der har en tandkrans, i omdrejninger. I forbindelse med forbrændingsmotorer, · som driver en kraftig elektrisk generator, som forsyner 10 en elektrisk drivmotor, er det kendt at foretage starten ved hjælp af generatoren, dvs. at anvende generatoren som starter, således at den specielle startmotor og tandkransen kan spares. Til dette formål forsynes generatoren med en speciel hjælpevikling. En sådan frem-15 gangsmåde henholdsvis en sådan indretning er beskrevet i bogen "Elektrls'che Triebfahrzeuge”, bind 2, side 645 af K. Sachs, som angår køretøjer med dieselelektrisk drift; Hjælpeviklingerne er ved dimensioneringen tilpasset til startbatteriet. Anvendes en generator uden 20 hjælpevikling til start og tilsluttes feltviklingen samtidig med ankérviklingen til startbatteriet, så falder startbatteriets spænding kraftigt under indkoblingsforløbet og generatoren bliver kun svagt magneti- * seret. Som følge deraf bliver-det af generatoren afgiv-25 ne drejningsmoment, som er proportionalt med magnetiseringen (den magnetiske fluks) og ankerstrømmen, for ringe til at starte dieselmotoren.

Det er hensigtén med opfindelsen at tilvejebringe en omkostningsguiistig fremgangsmåde og en dertil eg-30 net indretning til drift af en til en forbrændingsmotor tilsluttet jævnstrømsshuntgenerator som starter, ved hvilken hjælpeviklinger ikke er nødvendige.

Denne hensigt nås ifølge opfindelsen, ved at feltviklingen gennemløbes af strøm tidsmæssigt før an-35 kerviklingen. Der kan følgelig først opbygges et kraftigt magnetfelt,' således at der, straks når ankervik- DK 168171 B1 2 lingen tidsforsinket gennemløbes af strøm, er en tilstrækkelig stor magnetisering til stede til at opnå et tilstrækkeligt drejningsmoment. Det er i den forbindelse fordelagtigt, hvis ankerviklingen først gennemløbes 5 af strøm efter en tid,;der-svarer til to gange tidskonstanten for feltviklingen, idet der så nås mere end 85% af den mulige magnetisering. Denne tid til opbygning af magnetiseringsfeltet .kan udgøre ca. 0,5 til 1 sekund efter at startforløbet 'blev indledt ved betjening af en 10 tændingsnøgle.

For at holde den ohmske modstand i ankerkredsen lav-kan ifølge et yderligere skridt ifølge opfindelsen kommuteringsviklingen frakobles ved startforløbet.

Ifølge opfindelsen opnås den beskrevne frem-15 gangsmåde ved hjælp af et kredsløbsarrangement, i hvilket der i en ledning, dér forbinder ankerviklingen med en spændingskilde, findes en kontakt, som står i funktionsmæssig forbindelse med et tidsled. Kontakten forbinder spændingskilden og ankerviklingen tidsforsinket, 20 medens feltviklingén straks forbindes med spændingskilden, således at et magnetiseringsfelt uforstyrret kan bygges op. Som spændingskilde anvendes et startbatteri, som er tilstrækkeligt stærkt til uden problemer afføde feltviklingen og opnå et magnetiseringSfélt og ef-25 terfølgende stiller en tilstrækkelig ankerstrøm til rådighed. Først efter at magnetiseringsfeltet er opbygget slutter kontakten, og ankerviklingen gennemløbes af strøm, hvorefter der frembringes et drejningsmoment, og generatorens rotor og den dertil sluttede forbrændings-30 motors krumtapaksel sættes i omdrejninger. Magnetiseringsfeltet svækkes i den forbindelse kun i ringe grad.

I en fordelagtig videreudvikling af opfindelsen er kontakten forbundet med en kontaktor og tidsleddet er anbragt i en' signalledning, der står i forbindelse 35 med kontaktoren, hvilken signalledning er tilsluttet spændingskilden under startforløbet. Således kan dér 3 DK 168171 B1 dannes et styrestrømskredsløb, som under startforløbet styrer generatoren og kredsløbsteknisk er adskilt fra et hovedstrømskredsløb, som fungerer under generatorens strømgenerering.

ψ 5 Når der i signalledningen findes en af et relæ styret kontakt, der kan omskiftes i afhængighed af strømretningen, kan generatorens ankervikling automatisk adskilles fra startbatteriet, så snart forbrændingsmotoren er gået i gang og løber selvstændigt, så-10 ledes at en tilsluttet dynamo nu genererer strøm. I den forbindelse er det hensigtsmæssigt, at relæet er tilsluttet en dynamoregulator, som den kendes fra motorkøretøj steknikken.

En yderligere gunstig udførelsesform for opfin-15 delsen, hvor generatoren står i forbindelse med en elektrisk drivmotor, som den under normal drift forsyner, findes der i en ledning, der forbinder generatoren med drivmotoren, en kontakt, som afbryder ledningen under startforløbet. Derved løber der ingen strøm til 20 drivmotoren, således at startbatteriets strøm udelukkende står til rådighed for generatoren, der fungerer som starter.

Specielt fordelagtig er anvendelsen af den beskrevne fremgangsmåde og et tilhørende kredsløbsar-25 rangement i et transportkøretøj, specielt en gaffeltruck med en eller flere elektriske drivmotorer, som får deres strømforsyning fra en af en forbrændingsmotor drevet generator.

Opfindelsen forklares nærmere under henvisning 30 til de efterfølgende skematiske figureksempler, hvor fig. 1 viser et diagram over det tidsafhængige forløb af anker- og magnetiseringsstrøm, fig. 2 et hovedstrømskredsløb, og fig. 3 et styrekredsløb til anvendelse af gene-.

35 ratoren som starter.

På diagrammet i fig. 1 viser abscissen tiden og ordinaten startbatteriets spænding i procent og strøm- DK 168171 B1 4 men i magnetiseringsvikl ingen og ankervikl ingen i procent. Kurven A viser spændingsforløbet for et startbatteri. Kurven B viser forløbet af strømmen i ankerviklingen. Kurven C viser forløbet af strømmen i feltvik-5 lingen. Den punkterede linie D viser den konstante stigning af magnetiseringsstrømmen ved konstant batterispænding.

Batterispændingen udgør ved begyndelsen af startforløbet 100%. Begyndelsen af startforløbet er på 10 abscissen betegnet med 0. Når der nu samtidig løber en , strøm gennem feltviklingen og ankerviklingen, stiger strømstyrken i ankerviklingen meget hurtigt. En tilstrækkelig drejebevægelse kan dog endnu ikke opnås, eftersom magnetiseringsfeltet endnu ikke er opbygget. Som 15 følge af det høje strømforbrug ved samtidig forsyning af felt- og ankervikling, bryder batterispændingen sammen og falder f.eks. til 50%. Som følge deraf stiger magnetiseringsstrømmen kun ganske langsomt og ankerstrømmen falder igen. Ganske vist stiger batterispæn-20 dingen ligeledes igen langsomt men uden at nå det oprindelige niveau igen. Også magnetiseringsstrømmen og dermed magnetiseringsfeltet når langt fra sit maksimum.

Som følge af manglende magnetisering forbliver således også det over ankeret afgivne drejningsmoment lille.

25 Den punkterede linie D viser stigningen af-mag-, netiseringsstrømmen for tilfældet konstant batterispænding, som kun opnås ved meget stor batterikapacitet men ikke véd et startbatteri, som anvendes til de sædvanligvis anvendte startmotorer. Startbatteriet er dimen-30 sioneret tilstrækkeligt til en startmotor, fordi startmotoren via et tandhjul virker på et fortandet svinghjul på forbrændingsmotorens krumtapaksel, og der på grund af det store omsætningsforhold sker en tilsvarende forøgelse af drejningsmomentet. Benyttes et sådant 35 startbatteri til at forsyne en generator, der ikke er indrettet som starter og som ikke har nogen hjælpeviklinger, så bryder batterispændingen som omtalt sammen.

5 DK 168171 B1

Dette problem løses ved, at magnetiseringsstrømmen løber tidsmæssigt før ankerstrømmen ifølge kurve E.

Til tidspunktet 0, altså ved begyndelsen af startforløbet, kan så f.eks. allerede mere end 85% af magnetise-5 ringsstrømmen løbe, således at magnetiseringsfeltet er tilsvarende opbygget, når strømmen løber i ankerviklingen. Magnetiseringsstrømmen vil så ganske vist igen falde, hvilket ikke er vist i diagrammet, men eftersom magnetiseringsfeltet på det tidspunkt, hvor ankerstrøm-10 men frigives, allerede er til stede og har en vis træghed, kan der straks afgives et tilstrækkeligt drejningsmoment over ankeret.

Pig. 2 viser en forbrændingsmotor 1, der er koblet med en generator 2, som via ledninger 3 og 4 15 står i forbindelse med en elektrisk drivmotor 5, og forsyner denne med strøm, når forbrændingsmotoren· kører. Generatoren 2 har en feltvikling 6, en kommu-teringsvikling 7 og en ankervikling 8. Motoren 5 har en feltvikling 6a. Generatoren 2’s feltvikling 6 20 forsynes med strøm via et udgangstrin 9. Styringen af udgangstrinnet 9 sker under startforløbet via en startstyring 10 og under generatordriften via en driftsstyring 11. Ved hjælp af en i dette eksempel som dobbeltkontakt udformet kontakt 12 kan startbatteriet 25 13 via ledninger 14 og 15 forbindes med ledningerne 3 og 4. I ledningen 2 er en kontakt 16, med hvilken drivmotoren 5 kan skilles fra generatoren 2.

Pig. 3 viser den principielle opbygning af drivstyringen 11. Via ledninger 17 og 18 og en signal-30 ledning 19 er en kontaktor 20 tilsluttet batteriet 13, hvilken kontaktor efter behov forsyner ankerviklin- ‘ gen 8 med strøm via kontakten 12, altså indkobler generatoren. Et tidsled 21 er anbragt i serie med kontaktoren 20. Ligeledes i serie med kontaktoren 20 35 er der i signalledningen 19 en kontakt 22, som styres af et relæ 23, som befinder sig i en ledning 24a, DK 168171 B1 6 der forbinder en dynamo regulator 24 med ledningen 17. Dynamoregulatoren 24 er via en dynamo 25, som er indrettet til at lade startbatteriet 13 og til forsyning af lysnettet, og via en ledning 24b, adskilt fra 5 ledningen 24a, atter forbundet med ledningen 17 og, via en ledning 24c, med ledningen 18. I ledningen 24a findes en kontakt 26, som styres af et relæ 27, · som er koblet i en ledning 19a. Ledningen 19a er tilsluttet ledningen 18 og via en ledning 17a for-10 bundet til ledningen 17 og dermed koblet parallelt med ledningen 19. Ligeledes tilsluttet ledningerne 17a og 18 og dermed koblet parallelt med ledningerne 19 og 19a er en ledning 19b, i hvilken der er en kon-taktor 28, som forsyner feltviklingen 6, via en kon-15 takt 28a og over udgangstrinnet 9, med strøm. Desuden er en ledning 19c tilsluttet ledningen 18 og via en ledning 17b tilsluttet ledningen 17, altså parallelkoblet med ledningerne 19, 19a og 19b. I ledningen 19c er anbragt en kontaktor 29, som står i forbindelse med 20 kontakten 16. De hidtil beskrevne kontakter, kontakto-rer og relæer er i normalstillingeii åbne, dvs. de afbryder den pågældende ledning.

Ledningerne 17a og 18 er endelig også forbundet via en ledning 19d, som er koblet parallelt med 25 ledningerne 19a til c. I ledningen 19d findes et relæ 30, som styrer en kontakt 31, som befinder sig i ledningen 19c i serie med kontaktoren 29. Kontakten 31 er sluttet, dvs. ledningen 19c er ikke afbrudt, i normalstillingen, dvs. når kontaktoren 29 er strømløs.

30 Ledningerne 17a og 17b kan via en startkontakt 32 forbindes med hinanden og ledningen 17. Startkontakten 3-2 har tre stillinger. Den første stilling I er hvilestillingen, i hvilken ledningerne 17a dg 17b ikke er forbundet med ledningen 17 og således løber 35 ingen strøm. I den ånden stilling II er ledningen 17 forbundet med ledningen 17b, hvorved denne er tilslut- DK 168171 B1 7 tet startbatteriet 13. Den tredie stilling III for kontakten 32 forbinder samtidigt ledningen 17 med ledningerne 17a og 17b og gør dem således strømførende. Stillingerne I og II er stabile stillinger. Stil-5 ling III skal fastholdes under startforløbet. Når kontakten 32 frigøres, springer denne selvstændigt tilbage til stilling II.

Ved start trykkes kontakten 32 til stilling III. Derved trækker relæerne 27 og 30, hvilket bevir-10 ker slutning af kontakten 26 og åbning af kontakten 31. Kontakten 31 fraskiller dermed ledningen 17b, således at kontaktoren 29 forbliver strømløs, og kontakten 16 afbryder ledningen 3 mellem generatoren' 2 og den elektriske drivmotor 5.

15 Yderligere indkobles kontaktoren 28 uforsin- ket, således at der kan løbe strøm til feltviklingen.

Slutningen af kontakten 26 bevirker, at der via relæet 23 og kontakten 22 lægges spænding på kontaktoren 20 og tidsleddet 21. Kontaktoren 20 20 tilkobler følgelig tidsforsinket generatoren 2 henholdsvis dens ankervikling 8 til startbatteriet 13, således at der frembringes et drejningsmoment, som sætter forbrændingsmotoren l's krumtapaksel i omdrejninger, indtil denne går igang og løber op i omdrejninger.

25 Når forbrændingsmotoren 1 løber af sig selv, afgiver dynamoen 25 spænding, således at strømretningen for strømmen i ledningen 24a vendes og relæet 23, som skifter afhængigt af strømretningen, åbner kontakten 22 i signalledningen 19. Derefter er kontaktoren 20 30 strømløs, hvorved kontakten 12 åbner og generatoren 2 atter adskilles fra startbatteriet 13.

Ved efterfølgende frigørelse af kontakten 32 springer denne af sig selv tilbage i stilling II, hvorved relæet 27 er strømløst og kontakten 26 åb-35 nes. Kontaktoren 28 adskilles ligeledes fra startbatteriet 13, således at der ikke længere løber strøm fra DK 168171 B1 8 startbatteriet 13 til feltviklingen 6. Magnetiseringsstrømmen frembringes nu af dynamoen 25 selv, og den kontrolleres af driftsstyringen 11. Endelig er også relæet 30 strømløst, hvilket bevirker slutning* 5 af kontakten 31 og derefter trækning af kontaktoren 29, således at kontakten 16 atter forbinder den afbrudte ledning 3, og generatorstrømmen kan løbe til den elektriske drivmotor 5.

Claims (9)

9 DK 168171 B1

1. Fremgangsmåde til drift af en til en forbrændingsmotor tilsluttet jævnstrømsshuntgenerator som starter, kendetegnet ved, at feltviklingen (6) gennemløbes af strøm tidsmæssigt før ankerviklingen 5 (8).

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, k e n d e -tegnet ved, at ankerviklingen (8) gennemløbes af strøm efter en tid, der svarer til to gange tidskonstanten for feltviklingen (6).

3. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1 eller 2, for en generator med kommuteringsvikling, kendetegnet ved, at kommuteringsviklingen (7) frakobles ved start af forbrændingsmotoren (1).

4. Kredsløbsarrangement til en' fremgangsmåde 15 ifølge et eller flere af de foregående krav, kendetegnet ved, at der i en ledning (14), der forbinder ankerviklingen (8) med en spændingskilde (13), findes en kontakt (12), som står i funktionsmæssig forbindelse med et tidsled (21).

5. Kredsløbsarrangement ifølge krav 4, ken detegnet ved, at kontakten (12) er forbundet, med en kontaktor (20) og tidsleddet (21) er anbragt i en signalledning (19), der står i forbindelse med kon-taktoren (20), hvilken signalledning (19) er tilsluttet 25 spændingskilden (13) under startforløbet.

6. Kredsløbs arrangement ifølge krav 5, kendetegnet ved, at der i signalledningen (19) findes en kontakt (22), styret af et relæ (23), idet relæet (23) kan omskiftes i afhængighed af strømretnin- 3. gen.

7. Kredsløbsarrangement ifølge krav 6, kendetegnet ved, at relæet (23) er tilsluttet en dynamoregulator (24). DK 168171 B1 10

8. Kredsløbsarrangement ifølge et eller flere af kravene 4 til 7, hvor generatoren står i forbindelse med en elektrisk drivmotor, kendetegnet ved, at der i en ledning (3), der forbinder generatoren (2) 5 med drivmotoren (5), findes en kontakt (16), som afbryder ledningen (3) under startforløbet.

9. Anvendelse af en fremgangsmåde ifølge et eller flere af kravene 1 til 3, og et kredsløbsarrangement ifølge et eller flere af kravene 4 til 8 i et 10 transportkøretøj, specielt en gaffeltruck.