RU2119592C1

RU2119592C1 - Internal combustion engine starting self-contained power set

Info

Publication number: RU2119592C1
Application number: RU97115133A
Authority: RU
Inventors: Д.А. Величко; А.А. Ионов; В.П. Лобко
Original assignee: Закрытое акционерное общество Научно-производственная фирма "ТехноКор"
Priority date: 1997-09-09
Filing date: 1997-09-09
Publication date: 1998-09-27

Abstract

FIELD: electrical engineering; transport engineering; external starting of internal combustion engines. SUBSTANCE: power set has generator connected with drive engine control devices, terminals for connecting to electrical system of engine to be started, two capacitive energy storage units, each made in form or one or several parallel-connected double-layer capacitors and switching device with contacts placed between energy storage units for changing them over in process of starting from parallel to series connection. Power set can be used for starting engines of armored vehicles such as tanks and heavy trucks. EFFECT: provision of reliable starting at below zero temperatures. 4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к оборудованию для внешнего запуска двигателей внутреннего сгорания транспортных средств. The invention relates to electrical engineering, in particular to equipment for external starting of internal combustion engines of vehicles.

Из уровня техники известна электросистема двигателя внутреннего сгорания танка, содержащая стартер-генератор, две группы аккумуляторных батарей, реле стартер-генератора с контактами для переключения аккумуляторных батарей с параллельного соединения на последовательное, аппаратуру управления и розетку внешнего запуска (Белоновский А.С. Электрооборудование бронетанковой техники, М.: Воениздат, 1976, с. 118). Данная система может быть использована для запуска двигателей других объектов. В частности, это бывает необходимо, когда система запуска одного из танков не является работоспособной из-за разряженных аккумуляторных батарей. Однако внешний запуск двигателя одного объекта от аккумуляторных батарей другого объекта не всегда возможен и целесообразен. Например, может возникнуть ситуация, когда в результате нескольких попыток внешнего запуска двигателя другого объекта аккумуляторные батареи разрядятся настолько, что станет невозможным запуск того объекта, на котором они расположены. Кроме того, как известно, надежность запуска от аккумуляторных батарей резко падает при отрицательных температурах окружающей среды. The prior art electrical system of an internal combustion engine of a tank, comprising a starter-generator, two groups of batteries, a relay of a starter-generator with contacts for switching batteries from a parallel connection to a serial, control equipment and an external start socket (Belonovsky A.S. Electrical equipment of an armored vehicle Techniques, Moscow: Military Publishing House, 1976, p. 118). This system can be used to start the engines of other objects. In particular, this is necessary when the launch system of one of the tanks is not functional due to discharged batteries. However, external starting of the engine of one object from the batteries of another object is not always possible and advisable. For example, a situation may arise when, as a result of several attempts to start the engine of another object externally, the batteries will be discharged so much that it becomes impossible to start the object on which they are located. In addition, as you know, the reliability of starting from batteries decreases sharply at negative ambient temperatures.

Известно также устройство для внешнего запуска двигателей внутреннего сгорания транспортных средств, содержащее генератор, приводной двигатель, аппаратуру управления и выводы для подключения к аккумулятору транспортного средства (а. с. СССР N 1590618, кл. F 02 N 11/08, 1990). Для того чтобы обеспечить требуемый ток стартера, генератор данного устройства должен иметь большую мощность. Причем даже при наличии мощного генератора данное устройство не может быть использовано для запуска двигателей танков, так как не обеспечивает подачу удвоенного напряжения на стартер-генератор запускаемого двигателя. Also known is a device for external starting of internal combustion engines of vehicles, comprising a generator, a drive motor, control equipment and terminals for connecting to the vehicle’s battery (A.S. USSR N 1590618, class F 02 N 11/08, 1990). In order to provide the required starter current, the generator of this device must have more power. Moreover, even in the presence of a powerful generator, this device cannot be used to start tank engines, since it does not provide double voltage to the starter-generator of the starting engine.

Задачей изобретения является разработка малогабаритного автономного энергоагрегата, обеспечивающего надежный запуск двигателей внутреннего сгорания объектов бронетанковой техники и большегрузных автомобилей в условиях отрицательных температур. The objective of the invention is to develop a small-sized autonomous power unit, which provides reliable start-up of internal combustion engines of armored vehicles and heavy vehicles at low temperatures.

Поставленная задача решается путем того, что автономный энергоагрегат для запуска двигателей внутреннего сгорания, содержащий генератор, соединенный с приводным двигателем, аппаратуру управления и выводы для подключения к электросистеме запускаемого двигателя, снабжен двумя емкостными накопителями энергии, каждый из которых выполнен в виде одного или нескольких параллельно соединенных конденсаторов с двойным электрическим слоем, и коммутационным устройством с контактами, включенными между накопителями энергии для их переключения с параллельного соединения на последовательное. The problem is solved by the fact that an autonomous power unit for starting internal combustion engines, containing a generator connected to a drive motor, control equipment and terminals for connecting to the electrical system of the starting engine, is equipped with two capacitive energy storage devices, each of which is made in the form of one or several in parallel connected capacitors with a double electric layer, and a switching device with contacts connected between the energy stores to switch them from parallel to serial.

В предлагаемом энергоагрегате может быть использован генератор небольшой мощности, предназначенный для заряда накопителей энергии малым током в течение длительного промежутка времени. Для накопления энергии использованы конденсаторы с двойным электрическим слоем, имеющие большую емкость при малых габаритах и весе и хорошо работающие в условиях отрицательных температур. In the proposed power unit, a small power generator can be used, designed to charge energy storage devices with low current for a long period of time. For energy storage, capacitors with a double electric layer were used, which have a large capacity at small dimensions and weight and work well in conditions of freezing temperatures.

Соединение накопителей энергии между собой через контакты коммутационного устройства дает возможность использовать энергоагрегат для двух или трехступенчатого запуска двигателей объектов бронетанковой техники. Энергоагрегат является простым, экономичным, надежным в работе и практически не требует обслуживания. После удачного запуска накопители энергии практически мгновенно вновь заряжаются от более мощного генератора (или стартер-генератора), приводимого во вращение запущенным двигателем. Это исключает длительную подготовку энергоагрегата к последующей работе. The connection of energy storage devices through the contacts of the switching device makes it possible to use the power unit for two or three-stage starting engines of objects of armored vehicles. The power unit is simple, economical, reliable and virtually maintenance-free. After a successful start, the energy stores are almost instantly recharged from a more powerful generator (or starter-generator), driven into rotation by a running engine. This eliminates the long preparation of the power unit for subsequent work.

В процессе запуска двигателя накопитель энергии, отрицательный полюс которого после срабатывания коммутационного устройства остается подключенным к массе энергоагрегата, один обеспечивает питание вспомогательных потребителей энергии, обеспечивающих процесс запуска, в том числе питание цепей управления. Для защиты упомянутых цепей управления запускаемого объекта от обратных токов последовательно с данным накопителем энергии может быть включен диод. In the process of starting the engine, an energy storage device, the negative pole of which, after the switching device is activated, remains connected to the mass of the power unit, one provides power to the auxiliary energy consumers that provide the starting process, including power to the control circuits. To protect the mentioned control circuits of the launched object from reverse currents, a diode can be connected in series with this energy storage device.

Целесообразно снабжать энергоагрегат цепью принудительного разряда накопителей энергии, которая необходима для подготовки конденсаторов к хранению. It is advisable to equip the power unit with a forced discharge circuit for energy storage, which is necessary to prepare the capacitors for storage.

Энергоагрегат может быть снабжен вольтамперметром для контроля напряжения на накопителях энергии и тока их заряда или разряда. Это необходимо для визуального контроля режима работы энергоагрегата и его готовности к запуску двигателя. The power unit can be equipped with a voltammeter to control the voltage on the energy storage devices and the current of their charge or discharge. This is necessary for visual control of the operating mode of the power unit and its readiness to start the engine.

На чертеже представлена электрическая схема энергоагрегата, подключенного к электросистеме танка. The drawing shows an electrical diagram of a power unit connected to the tank electrical system.

Энергоагрегат содержит генератор 1 с обмоткой возбуждения 2, в цепь которой включен регулятор напряжения 2, приводной бензиновый двигатель 4, емкостные накопители энергии 5 и 6, коммутационное устройство 7 с размыкающими контактами 8 и 9 и замыкающими контактами 10 и 11. Устройство 7 может представлять собой два сильноточных контактора, обмотки которых соединены параллельно (на чертеже не показано). Энергоагрегат содержит также аппаратуру управления, в состав которой входит выключатель массы 12, автоматический защитный выключатель 13 и управляющее реле 14 с замыкающим контактом 15. Положительные и отрицательные полюса накопителей энергии 5 и 6 соединены между собой соответственно через размыкающие контакты 8 и 9 коммутационного устройства. Одновременно положительный полюс первого накопителя энергии 5 соединен с отрицательным полюсом второго накопителя энергии 6 через замыкающий контакт 10. The power unit contains a generator 1 with a field winding 2, the circuit of which includes a voltage regulator 2, a driving gasoline engine 4, capacitive energy storage devices 5 and 6, a switching device 7 with opening contacts 8 and 9 and closing contacts 10 and 11. The device 7 can be two high-current contactors, the windings of which are connected in parallel (not shown in the drawing). The power unit also contains control equipment, which includes a mass switch 12, an automatic protective switch 13, and a control relay 14 with a make contact 15. The positive and negative poles of energy storage devices 5 and 6 are connected to each other through disconnect contacts 8 and 9 of the switching device, respectively. At the same time, the positive pole of the first energy storage 5 is connected to the negative pole of the second energy storage 6 through the make contact 10.

Цепь принудительного разряда накопителя энергии 5 и 6 состоит из последовательно соединенных резистора 16 и выключателя 17. Между якорем генератора 1 и накопителем энергии 5 и 6 включен измерительный шунт 18 вольтамперметра 19. Цепь принудительного разряда подключена к первому накопителю энергии 5 через шунт 18. Последовательно с первым накопителем энергии 5 включен диод 20. Электроагрегат также содержит силовые выводы 21, 22 и 23 для подключения к электросистеме запускаемого двигателя (например, через розетку внешнего запуска), вывод 24 для питания цепей управления и входной вывод 25. Вывод 22 соединен с положительным полюсом второго накопителя энергии 6 непосредственно, а вывод 21 - через замыкающий контакт 11 коммутационного устройства 7. Диод 20 включен между положительным полюсом накопителя энергии 5 и выводом 24 для питания цепей управления запускаемого объекта. The forced discharge circuit of the energy storage device 5 and 6 consists of a series-connected resistor 16 and a switch 17. A measuring shunt 18 of the voltmeter 19 is connected between the armature of the generator 1 and the energy storage device 5 and 6. The forced discharge circuit is connected to the first energy storage device 5 through the shunt 18. In series with the first energy storage device 5 includes a diode 20. The electrical unit also contains power terminals 21, 22 and 23 for connecting to the electrical system of the starting engine (for example, through an external start socket), terminal 24 for power supply The control circuit and the input terminal 25. Terminal 22 is connected directly to the positive pole of the second energy storage device 6, and terminal 21 is connected via the make-up contact 11 of the switching device 7. A diode 20 is connected between the positive terminal of the energy storage device 5 and terminal 24 for supplying control circuits of the launched object.

Обмотка реле 14 соединена с выводом 25, на который поступает управляющий сигнал на переключение накопителей энергии с параллельного соединения на последовательное. Вывод 23 предназначен для подключения к массе запускаемого двигателя. Электроагрегат снабжен также выводами 26 и 27 для подключения к нему слаботочных потребителей, например переносных ламп. При этом вывод 26 соединен с положительным полюсом накопителя 5 через шунт 18. Для удобства подключения к различным объектам провода, представляющие собой выводы 21-27, запаяны в соответствующие разъемы. The relay coil 14 is connected to terminal 25, which receives a control signal for switching energy storage devices from parallel to serial connection. Conclusion 23 is designed to connect to the mass of the starting engine. The electric unit is also equipped with terminals 26 and 27 for connecting low-current consumers, for example portable lamps, to it. In this case, the terminal 26 is connected to the positive pole of the drive 5 through the shunt 18. For convenience of connecting to various objects, the wires representing the terminals 21-27 are sealed into the corresponding connectors.

Система пуска танка, к которой подключен энергоагрегат включает стартер-генератор с якорем 28, сериесной стартерной обмоткой 29 и шунтовой генераторной обмоткой 30, аппаратуру управления 31, с помощью которой осуществляется процесс пуска и дальнейший перевод стартер-генератора в генераторный режим работы, и кнопку пуска 32. The tank launch system, to which the power unit is connected, includes a starter-generator with an armature 28, a serial starter winding 29 and a shunt generator winding 30, control equipment 31, by means of which the start-up process is carried out and the starter-generator is put into generator operation mode, and the start button 32.

Энергоагрегат работает следующим образом. The power unit operates as follows.

После запуска приводного двигателя 4 выключатели 12 и 13 замыкают, генератор 1 возбуждается и осуществляется заряд параллельно соединенных накопителей энергии 5 и 6. При увеличении напряжения на накопителях до 24 В и уменьшении тока их заряда до значения, близкого к нулю, выключатель 13 размыкают. Значения напряжения и тока во время заряда накопителей энергии контролируют по вольтамперметру 19. After starting the drive motor 4, the switches 12 and 13 are closed, the generator 1 is excited and the energy storage devices 5 and 6 are connected in parallel. When the voltage on the drives increases to 24 V and the current of their charge decreases to a value close to zero, the switch 13 is opened. The values of voltage and current during the charge of energy storage devices are monitored by a voltammeter 19.

При нажатии на кнопку пуска 32, расположенную на запускаемом объекте, питание от параллельно соединенных накопителей 5 и 6 поступает на аппаратуру управления 31. В результате этого включаются вспомогательные агрегаты (маслозакачивающий насос) и осуществляется первая ступень пуска (то есть, в течение 0,4-0,8 с на стартер-генератор небольшое напряжение, его вал поворачивается и осуществляется выбор люфта в приводном механизме). Затем управляющий сигнал, формируемый с помощью аппаратуры 31, поступает на вывод 25 энергоагрегата и на обмотку реле 14. Последнее срабатывает, замыкает контакт 15 и питание подается на коммутационное устройство 7. Контакты 8 и 9 коммутационного устройства размыкаются, а контакты 10 и 11 замыкаются. Накопители энергии 5 и 6 соединяются последовательно и удвоенное напряжение (48 В) через вывод 21 поступает на стартер-генератор 28. Осуществляется запуск двигателя. When you press the start button 32, located on the object to be launched, the power from the parallel-connected drives 5 and 6 is supplied to the control equipment 31. As a result, auxiliary units (oil pump) are turned on and the first start-up stage is performed (that is, within 0.4 -0.8 s, the starter-generator has a small voltage, its shaft rotates and a play is selected in the drive mechanism). Then, the control signal generated using the equipment 31 is fed to the output 25 of the power unit and to the relay coil 14. The latter is activated, closes the contact 15 and the power is supplied to the switching device 7. Contacts 8 and 9 of the switching device are opened, and contacts 10 and 11 are closed. Energy storage devices 5 and 6 are connected in series and double voltage (48 V) through terminal 21 is supplied to starter-generator 28. The engine is started.

После запуска кнопку 32 отпускают, управляющий сигнал снимается с обмотки реле 14, контакт 15 размыкается и коммутационное устройство 7 возвращается в исходное положение. Стартер-генератор 28 переходит в генераторный режим, и напряжение с его якоря через входящие в состав аппаратуры 32 фильтр и предохранитель (на чертеже не показаны) поступает на вывод 22 энергоагрегата. Накопители 5 и 6 вновь заряжаются до номинального напряжения, после чего энергоагрегат отключается от запускаемого объекта. After starting, the button 32 is released, the control signal is removed from the relay coil 14, the contact 15 opens and the switching device 7 returns to its original position. The starter-generator 28 goes into the generator mode, and the voltage from its armature through the filter and fuse (not shown in the drawing) included in the equipment 32 is supplied to the output of the power unit 22. Storage devices 5 and 6 are recharged to the rated voltage, after which the power unit is disconnected from the launched object.

Энергоагрегат может быть использован для запуска объектов, в которых на стартер подается сначала 24 В, а затем 48 В. В этом случае питание стартера осуществляется через вывод 22. Через данный вывод осуществляется также питание стартеров автомобилей, на которых не предусмотрена вторая ступень пуска (то есть, подача на стартер удвоенного напряжения питания). В этом случае управляющее реле 14 и коммутационное устройство 17 в процессе запуска не используются. The power unit can be used to start objects in which 24 V and then 48 V are supplied to the starter. In this case, the starter is supplied via terminal 22. Through this terminal, the starters of vehicles that do not have a second start stage are also supplied ( there is a double voltage supply to the starter). In this case, the control relay 14 and the switching device 17 are not used during the start-up process.

Claims

1. An autonomous power unit for starting internal combustion engines, comprising a generator connected to a drive motor, control equipment and terminals for connecting to the electrical system of the starting engine, characterized in that it is equipped with two capacitive energy storage devices, each of which is made in the form of one or more in parallel connected capacitors with a double electric layer, and a switching device with contacts connected between the energy stores to switch them from parallel to of the connections to the serial.

2. The power unit according to claim 1, characterized in that it is equipped with a diode connected in series with the energy storage device, the negative output of which, after the switching device is activated, remains connected to the mass of the power unit.

3. Power plant according to one of claims 1 and 2, characterized in that it is equipped with a forced discharge circuit of the storage energy.

4. The power plant according to one of claims 1 to 3, characterized in that it is equipped with a voltammeter to control the voltage on the energy storage devices and the current of their charge or discharge.