ОБРАТИМЫЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ И ТЕПЛОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ АВТОМОБИЛЕЙ
ОБРАТИМЫЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ АВТОМОБИЛЕЙ И ТРАКТОРОВ
Электрические машины, такие как электрогенераторы и электродвигатели, являются обратимыми преобразователями, т. е. при определенных условиях электрогенератор может быть включен как двигатель и наоборот. Идея совместить электрогенератор и электродвигатель стартера возникла давно. Эта проблема решена в авиации. В настоящее время такая установка, получившая название «интегрированный стартер-генератор-демпфер» (ИСГД), разработана для автомобилей и используется в некоторых зарубежных моделях. Преимущества такой генераторной установки возрастают с использованием конденсаторного пуска. Как и в обычных электрических машинах, принцип работы установки основан на законах электромагнитной индукции. В качестве ротора стартера-генератора (СГ) используется маховик, на котором уложены обмотки статора. Это позволило отказаться от ременного привода. Микропроцессорный контроллер устройства управления, исходя из режима работы ДВС и условий движения, сам определяет, в каком режиме (стартера или генератора) должна работать энергетическая установка.
Традиционный стартер раскручивает коленчатый вал двигателя максимум до 150 мин-1. Новая электрическая машина развивает частоту вращения коленчатого вала до 800 мин-1 всего за 0,2 с. Это значительно облегчает пуск двигателя, следовательно, появляется возможность автоматического выключения и пуска двигателя на любой остановке, например у светофора или в пробках. Экономия топлива в городском цикле может составлять до 35%, одновременно уменьшаются вредные выбросы в атмосферу.
Установленные на автомобиле конденсаторные накопители большой емкости облегчают пуск двигателя и могут на несколько секунд в режиме стартера добавить мощность основной силовой установке, обеспечивая необходимую приемистость при разгоне. Причем управление дополнительной механической мощностью осуществляется в автоматическом режиме микропроцессорным контроллером, что значительно облегчает управление на переходных режимах. При торможении и движении под уклон микроконтроллер переводит СГ в режим генератора, производя подзаряд батареи.
Традиционная бортовая сеть автомобиля рассчитывается на один уровень напряжения — 14 В, а для грузовых автомобилей используют два уровня — 14 и 28 В. Современные генераторные установки кроме стандартного напряжения 12 В вырабатывают для питания кондиционера:
- ? 100 В — для работы системы впрыска и запуска;
- ? 220 В переменного тока — для подключения бытовых электроприборов.
Новая генераторная установка имеет КПД до 80% во всем диапазоне частот вращения вала двигателя, что дополнительно экономит около 0,5 л топлива на 100 км пробега. Благодаря созданию ИСГД коротких импульсов тормозящего момента система служит демпфером крутильных колебаний коленчатого вала, что обеспечивает плавную и бесшумную работу двигателя без использования балансирных валов.
ИСГД позволяет решить проблему перевода бортовой сети автомобиля на повышенное напряжение с наименьшими затратами. Повышение напряжения до 42 или 48 В облегчает работу ряда агрегатов автомобиля, снижает расход топлива и материалов.
