Розробка системи пуску ДВЗ в синергетичному автомобілі

Проведемо аналіз існуючих систем пуску ДВЗ в синергетичних силових установках гібридних автомобілів, визначимось з їх недоліками та проведемо розробку власної модифікованої системи пуску ДВЗ.

У гібридному автомобілі Toyota Prius є ДВЗ, який механічно пов'язаний з колесами і стартером-генератором, с тяговий електричний двигун, механічно пов'язаний з колесами, тягова високовольтна акумуляторна батарея, блок управління ДВЗ і електричним двигуном, стартером-генератором і акумуляторною батареєю. Пуск ДВЗ здійснюється автоматично потужним стартер-генератором за командою системи керування синергетичної силової установки [14].

Однак гібридного автомобіля Toyota Prius поряд з низкою позитивних якостей є такі недоліки, як складність конструкції розподільника механічної потужності та застосування двох потужних електричних двигунів. Собівартість такої синергетичної силової установки значно вище ніж інші конструкції гібридних автомобілів. Тому інші виробники серійних гібридних автомобілів з метою зниження вартості синергетичної силової установки не використовують механічно складні розподільники потужності та потужні електричні машини.

Наприклад, у гібридному автомобілі Honda Insight ДВЗ механічно пов'язаний з електродвигуном-генератором невеликої потужності і, потім, через трансмісію з колесами. Крім того він має тягову акумуляторну батарею, блок управління ДВЗ, електродвигуном-генератором і акумуляторною батареєю [1]. В даному випадку застосований лише один електричний двигун-генератор, який і здійснює пуск ДВЗ. Проте в такому гібридному автомобілі неможливий рух тільки на електричному двигуні без пуску ДВЗ, що обмежує можливості та сферу застосування такого автомобіля.

Відома також система пуску ДВЗ під час його руху гібридного автомобіля, що містить тяговий електричний двигун, механічно пов'язаний з колесами через головну передачу, а також ДВЗ, механічно пов'язаний з колесами через головну передачу, коробку передач і зчеплення [15]. В даної конструкції синергетичного автомобіля також застосовується лише один потужний тяговий електричний двигун. Проте в такому автомобілі при пуску ДВЗ, який запускається в режимі «накату», виникають ударні навантаження на трансмісію автомобіля, що позначається на її надійності і на комфорті через деякий поштовх в момент запуску ДВЗ.

Метою даної розробки системи пуску ДВЗ в синергетичному автомобілі є зменшення навантажень на трансмісію і зменшення поштовху під час запуску ДВЗ за рахунок стабілізації руху автомобіля за допомогою тягового електричного двигуна. Для досягнення зазначеної мети в системі пуску ДВЗ гібридного автомобіля під час його руху, введені блок режиму пуску, виконаний у вигляді стабілізатора обертів електричного двигуна, і датчик роботи ДВЗ, крім того, введено пов'язаний з педаллю зчеплення перемикач, з'єднаний як з блоком управління, так і з датчиком положення педалі акселератора. Перемикач з'єднаний також з блоком режиму пуску, останній, крім того, сполучений з датчиком роботи ДВЗ і блоком управління.

На рис. 26 наведена схема функціональна запропонованої системи пуску ДВЗ синергетичного автомобіля.

Працює система пуску синергетичного автомобіля наступним чином: на початку руху водій натискає на педаль акселератора, тим самим через датчик положення педалі акселератора 11 на блок управління 10 подає сигнал, що управляє, а блок управління 10 подає на електричний двигун 5 живлення від блоку акумуляторних батарей 9.

Продовжуючи натискати на педаль акселератора 11, водій набирає на електричному двигуні необхідну швидкість автомобіля члн включення високої передачі (наприклад, четвертої), і Нітиснувщи зчеплення, включає цю передачу. Одночасно з натисканням педалі зчеплення спрацьовує перемикач 12, що Відключає від блоку управління датчик положення педалі акселератора 11 (натиснувши зчеплення, водій перестає натискати педаль акселератора) і підключає до блоку управління режимом пуску 13.

Рис. 26. Схема функціональна запропонованої системи пуску ДВЗ синергетичного автомобіля: І - ДВЗ; 2 - датчик роботи ДВЗ; 3 - зчеплення; 4 - коробка перемикання передач, 5 - електричний двигун, 6 - зубчаста ремінна передача; 7 - головна передача; 8 - колеса; 9 - блок акумуляторних батарей; 10 - блок керування; 11 - датчик положення педалі акселератора; 12 - перемикач педалі зчеплення; 13 - блок режиму пуску.

Блок режиму пуску 13 управляє тяговим електричним двигуном 5 так, щоб підтримувати його обороти незмінними. Як тільки ДВЗ 1 запуститься, датчик обертання ДВЗ 2 видасть сигнал, який буде поданий на блок режиму пуску 13. Блок режиму пуску 13 відключить тяговий електричний двигун. Винятком є випадок, коли активізований режим спільної роботи електричного двигуна і ДВЗ, наприклад, при русі на підйом.

Таким чином, поставлена мета, а саме зменшення навантаження на трансмісію і зменшення поштовху, досягається за рахунок використання для запуску ДВЗ необхідного обертаючого моменту тягового електричного двигуна разом з обертаючим моментом, отриманим за рахунок кінетичної енергії рухомого автомобіля. У розробленому синергетичному автомобілі ресурс зчеплення не знижується, оскільки в цьому випадку завдання зчеплення почати обертати нерухомий двигун внутрішнього згоряння. Таке завдання для зчеплення є меншим навантаженням, ніж зчеплення в звичайному базовому автомобілі при його руху з місця.

ВИСНОВКИ

Розроблені теоретичні та практичні основи створення екологічно чистих та енергозберігаючих автотранспортних засобів, розглянути схемні рішення створення синергетичних систем автомобіля, визначені концептуальні рішення щодо створення міського економічного автомобіля.

Проаналізовані принципи побудови сучасних та перспективних автомобілів з синергетичними силовими установками, сформульована концепція їх створення, побудована математична модель тягового електроприводу.

Проведена практична розробка синергетичних систем автомобіля: системи живлення електропривода, системи відновлювального заряду АКБ, тягового електропривода, системи пуску ДВЗ та ін.

Проведен огляд конверсії базового автотранспортного засобу ЗАЗ 1105 «Таврія» з механічною коробкою передач у синергетичний варіант, який задовольняє сучасним вимогам та має істотно кращі характеристики по витраті вуглеводневого палива і екологічним параметрам, в порівнянні з базовим автомобілем.

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

1. Гібридні автомобілі / [Бажинов О.В., Смирнов О.П., Сєріков С.А. та ін.]. - X.: ХНАДУ, 2008. - 327 с.

2. Бажинов А.В. Концепция создания экологически чистого автомобиля. / А.В. Бажинов, О.П. Смирнов // Вісник Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля. -2006.-№7.-С. 15-19.

3. Бажинов A.B. Разработка тягового электропривода гибридного автомобиля / Бажинов А.В., Двадненко В.Я., Колесников А.В. - Вісті Автомобільно-дорожнього інституту: науково-виробничий збірник / АДІ ДонНТУ. - 2009 - № 1(8). -С. 118-122.

4. Бажинов А.В. Методика определения основных параметров электросиловой установки гибридного автомобиля.

5. Онищенко Г. Б. Электрический привод: учебник для студентов высших учебных заведений. —М.; 2006.— 288с.

6. Бажинов А.В. Технико-экономические возможности широкого внедрения гибридного автотранспорта. / А.В. Бажинов, А.С. Панікарський // Транспорт, экология - устойчивое развитие. XII Научно-техническая конференция с международным участием. Сб. докл. Изд. ТУ Варна. 18-20 мая 2006, С. 94-101.