Стартер генератор что это такое

Секрет экономии топлива раскрыт! Нужно просто…

Старт-стоп системы позволяют экономить до 10% топлива, а это немало — например, в США при работе на холостом ходу сжигают около 12 миллиардов литров бензина ежегодно. Ведь большую часть рабочего времени двигатель современного автомобиля находится на холостом ходу — во время прогрева, остановок, в пробках, на светофоре и даже во время движения. Чтобы уменьшить расход топлива и вредные выбросы, автопроизводители и начали оборудовать автомобили системой старт-стоп. Она автоматически отключает и перезапускает двигатель, сокращая время работы на холостом ходу. В этой статье расскажем что это за устройства, откуда появились и как эволюционировали.

В конце поста, как обычно будет конкурс. Мы разыграем сразу шесть призов между тремя парами друзей-драйвовчан. Все подробности — ниже.

В начале 70-х годов в Европе и США случился нефтяной кризис, когда арабские страны резко уменьшили добычу нефти. Дефицит бензина, а также масштабное муссирование экологической темы в СМИ, заставили автопроизводителей искать решения для экономии топлива.

Первые системы старт-стоп начали устанавливать в 1974 году на Toyota Crown с шестицилиндровым двигателем. Затем такая же технология появилась на автомобилях Volkswagen — Polo, Golf, Lupo, а также на Audi A2 с двухлитровым двигателям.

Топливный кризис давно прошел, но автопроизводители до сих пор активно развивают системы старт-стоп, в основном из-за европейских топливных стандартов — Евро-5 и выше. Крупные европейские марки — Citroen, Peugeot, Smart, Land Rover, Volvo используют системы старт-стоп, разработанную Valeo.

С чего всё началось

Старт-стоп, в том виде, в котором мы привыкли видеть ее сейчас появилась на рынке в 2004 году. Эту модель выпустили в Valeo, а установлена она была на Citroen C2. Она включала в себя роботизированную трансмиссию SensoDrive со стартером и генератором, объединенными в один блок.

Такая конструкция называлась ISG — «Интегрированный стартер-генератор». Она сочетала в себе стартер и генератор в одном устройстве. Во время старта устройство приводило в движение коленвал двигателя с помощью специального ременного привода, а как только двигатель начинал работать, переключалось в режим зарядки аккумулятора. Автомобили с такой системой известны на рынке как микрогибридные, так как здесь автоматически можно управлять фазами остановки и запуска двигателя во время движения. Система называлась Valeo StARS и состояла из двух компонентов — самого стартер-генератора и внешнего контроллера питания. Все устройство способно работать в двух режимах — как генератор и как стартер.

Контроллер питания отвечает за управление системой — переключает режимы в зависимости от того, как движется автомобиль. В режиме генератора схема на полевых транзисторах работает как выпрямитель переменного тока. А в режиме пуска двигателя эта же схема преобразует постоянное напряжение аккумулятора в переменный ток, необходимый для работы синхронного мотора. Контроллер состоит из платы микроконтроллера, платы питания с МОП-транзисторами, радиатора и проводов. Как правило, его располагают в моторном отсеке в области колесной арки.

Стартер-генератор по конструкции похож на обычный синхронный генератор с зубчатым ротором, который используется в автомобилях.

В режиме генератора контроллер собирает ток с фаз статора и преобразует альтернативные сигналы с помощью полевых транзисторов посредством синхронного выпрямления.

Полевые транзисторы работают эффективнее и надежнее, чем диоды. Выпрямление работает так: каждый транзистор включается и выключается в соответствии с полярностью сигнала переменного тока, поэтому вместе они действуют как выпрямитель. В итоге на входе мы получаем переменный сигнал, а на выходе — довольно плотный положительный сигнал высокого качества, схожий с постоянным.

МОП-транзисторы играют роль выключателей — они «открываются» и «закрываются» в зависимости от положения ротора. В выпрямителе установлены шесть транзисторов, которые подключены к положительной или отрицательной клемме аккумулятора.

В режиме стартера генератор работает как трехфазный двигатель — он реагирует на электромагнитные силы в статоре и роторе и начинает вращаться.

В системе StARS транзисторный мост способен выдавать ток 600 А, чтобы создавать более высокие обороты, чем у обычного стартера. Это значит, что стартер-генератор может запустить двигатель менее чем за 0,4 секунды. Как только двигатель запустился, StARS немедленно переключается обратно в режим генератора.

Выбросы CO2 и расход топлива снижаются на 15% при движении по городу, а двигатель запускается без шума и вибрации. Систему StARS можно установить на автомобили и с механической, и с автоматической коробкой.

Второе поколение. Почти гибрид

В 2010 году Valeo выпустила на рынок вышло второе поколение совмещенного старт-стоп генератора под названием i-StARS. Система умеет перезапускать двигатель всего за 400 мс, пока автомобиль все еще движется со скоростью 8–20 км/ч, чего не может обычный стартер. Генератор I-StARS рассчитан на 600 тысяч циклов перезапуска и экономит до 15% топлива.

Такая система устанавливалась на выпущенные после 2015 года Citroen C4 Picasso, двигатели которого имеют в своем название приставки e-HDi и e-VTi.

В системе i-StARS вся электроника для пуска и зарядки встроена в корпус генератора. Инженеры избавились от кабеля питания и внешнего контроллера. Сам генератор состоит из ротора и статора, блока управления, датчика положения ротора, соединительных клемм и корпуса.

Начинка i-StARS делает эту систему одной из самых эффективных на рынке, а простота установки ее на автомобиль сравнима с установкой обычного генератора. Система контролирует движение автомобиля и умеет перезапускать двигатель на ходу, если этого требуют условия, или если водитель решает включить передачу либо начать ускорение.

Это поколение системы старт-стоп легко адаптируется для двигателей большей мощности. Например, для BMW Hybrid 3 и 7 серий мы используем «i-StARS+» — семиступенчатый генератор с крутящим моментом до 75 нм и выходом до 220 А, который работает намного тише и быстрее своего предшественника.

Эксперименты со снижением выбросов CO2, экономией топлива и развитие новых технологией приводят автомобильную промышленность к новым решениям. Описанные выше системы мы называем микрогибридными за то, что они позволяют экономить топливо. Но сейчас идет активная работа над системами мягких гибридных автомобилей, которые не просто экономят топливо, но и поддерживают двигатель в момент нагрузок и обладают функцией рекуперативного торможения. Но об этом — в следующей статье.

К слову о подборе деталей. Теперь подобрать запчасти для своего авто стало еще проще, если воспользоваться техассистентом на нашем сайте. Достаточно указать марку своей машины и название нужного автокомпонента, а система сама подберет нужную деталь. А еще можно искать запчасти по VIN-номеру или артикулу.

Под занавес поста, как обычно конкурс. Но в этот раз он не совсем обычный. Мы разыграем сразу шесть призов между тремя парами друзей-драйвовчан. Вот, что нужно, чтобы принять участие:

1. Подпишитесь на наш блог.
2. Оставьте комментарий к этому посту: в комментарии напишите ник своего друга на Drive2.
3. Пригласите друга, имя которого вы написали в комментарии, подписаться на наш блог.
4. Ждите объявления победителей.

Как только напишем кодовое слово «Стоп», конкурс считается завершенным. Последние три комментария — выиграют. Автор комментария и его друг получат по фирменному набору от Valeo, а также термокружку с логотипом марки своего авто.

Источник

Стартер-генератор

Поскольку стартер-генераторы постоянно подключены к двигателю внутреннего сгорания, отсутствует громкий шум, характерный для обычных стартеров, который возникает при включении шестерни стартера и при повороте шестерни в маховике двигателя внутреннего сгорания.

оглавление

Исторические стартер-генераторы

Стартер-генераторы постоянного тока Dynastart

Современные стартер-генераторы

Стартер-генераторы с ременным приводом

Ниже представлены 48-вольтные RSG, доступные на рынке в 2018 году.

Встроенные стартер-генераторы

Если двигатель внутреннего сгорания отключается через дополнительную муфту, потерь из-за тормозящего момента двигателя не возникает. Таким образом, встроенный стартер-генератор может рекуперировать более высокую электрическую мощность, чем стартер-генератор с ременным приводом. Также возможно вождение на электричестве.

Первым автомобилем с 48-вольтовым двигателем ISG в 2017 году стал Mercedes-Benz S-Class (максимальная мощность механического наддува: 16 кВт).

Преимущества стартер-генераторов

Процесс запуска

Прочие преимущества

Помимо запуска двигателя стартер-генераторы также предлагают следующие возможности:

Стартер-генераторы, особенно 48-вольтовые системы, могут с минимальными затратами сократить разрыв между простыми системами старт-стоп и полными гибридами.

Источник

Стартер-Генератор с ременным приводом

Из множества различных подходов к решению проблемы, рассмотренных с целью реализации автоматического механизма запуска/остановки, вариант стартера-генератора с ременным приводом является чрезвычайно интересной альтернативой, с точки зрения комфорта, рабочих характеристик и затрат. Новое поколение электрических элементов доступно производителям автомобилей с различными классами мощности, и эффективность существенно повысилась. Спектр применения простирается от простых «бюджетных» систем для обычных электрических систем автомобилей на 14 В до «высококлассных» решений для будущих систем на 42 В. Начиная с простой версии «запуска/остановки» и заканчивая высокопроизводительными системами с расширенной функциональностью, возможны различные индивидуальные решения для конкретных клиентов. Интеграция функции форсировки в сочетании с возможностью динамического торможения обеспечивает дополнительную экономию энергии.

P.S.
Все новое, всегда требует доработки. Но помимо нюансов настройки, калибровки, и т.п. у системы с стартер-генератором есть более простой и серьезный недочет. В связи с изменением граничных условий, использование традиционной системы натяжения в таких системах возможно только в исключительных случаях и, с любой точки зрения, представляет собой компромисс. Характеристики системы натяжения в данном случае соответствуют только одному условию эксплуатации, тогда как старт обычно (показано синим) относится к более критическим условиям эксплуатации. В таком случае увеличение предварительной нагрузки при старте зависит от работы генератора (показано красным). Уровень силы, таким образом, превышает принятый сегодня. Данный эффект приводит к ограничению ожидаемого срока службы всех элементов ременного привода.

Чтобы исключить вышеописанное обстоятельство, необходимо разработать соответствующие системы натяжения, в которых должны быть выполнены следующие требования:

— обеспечение соответствующей и практически постоянной преднагрузки ремня как для старта, так и во время работы генератора
— обеспечение достаточной предварительной нагрузки ремня для надежного старта двигателя во всем диапазоне температур
— обеспечение продолжительного срока службы всех элементов за счет минимально возможной нагрузки
— сокращение скольжения ремня и рабочих шумов
— снижение динамических пиковых сил в ременном приводе
компенсация растяжения и износа ремня в течение срока службы

В ременных приводах для стартеров-генераторов четкое распределение ремня уже невозможно, поскольку генератор является ведущим элементом во время старта и ведомым элементом во время работы генератора. Направление крутящего момента, действующего на шкив генератора, меняется в зависимости от условий эксплуатации. Основной сложностью в направлении систем натяжения, подходящих для стартеров-генераторов с ременным приводом, соответственно, является натяжение сбегающей ветви в любой ситуации, независимо от условий эксплуатации. Идеальная ситуация достигается, как только становится возможным дополнительно увеличить предварительную нагрузку во время старта при уменьшении преднагрузки во время работы генератора. Кроме того, возможность форсировки и рекуперации также должна быть обеспечена в высокопроизводительных ременных приводах стартеров-генераторов.

Источник

Интегрированный стартер-генератор. Принцип работы

Компания Ford создала новый интегрированный стартер-генератор (integrated starter-generator — ISG) и электрическую систему с рабочим напряжением 42 В, которая будет использоваться в автомобиле Explorer в последующие несколько лет. Автомобиль обещает достичь потрясающего уровня экономии топлива и предоставит больше комфорта на основе высоких технологий и разработок. На нем предполагается использовать новую электрическую систему с повышенным напряжением, которая позволяет реализовать несколько сберегающих топливо функций, в том числе способность отключать двигатель, когда транспортное средство останавливается, и мгновенно запускать по малейшему требованию.

Интегрированный стартер-генератор, как подразумевается в названии, совмещает обычный стартер и генератор переменного тока в одном электрическом устройстве. Транспортное средство, оборудованное системой ISG, могло бы считаться умеренным гибридом, потому что способно осуществлять большинство функций гибридного электрического транспортного средства.

Рис. Двигатель, оборудованный интегрированным стартер-генератором (источник: Ford)

Помимо трех функций, общих и для полногибридного электрического автомобиля (HEV), и для умеренного гибрида (ISG), есть еще четыре функции, характерные только для полного HEV:

Рис. Сравнение систем HEV и ISG (источник: Ford)

Рис. Интегрированный стартер-генератор (ISG) на 42 В (источник: Ford)

Рис. Энергетическая установка ISG с напряжением 42 В в автомобиле с универсальным приводом (источник: Ford)

Помимо 42-вольтовой батареи и интегрированного стартер-генератора, машина снабжена еще тремя главными компонентами:

При возобновлении движении энергия постоянного тока от батареи преобразуется контроллером в энергию переменного тока регулируемой частоты и подается на ISG. Управление частотой мощного источника переменного тока позволяет запустить двигатель за доли секунды.

Рекуперативное торможение сохраняет энергию, обычно теряемую во время торможения в виде тепла. ISG во время замедления транспортного средства поглощает энергию, преобразуя ее в постоянный ток, и подзаряжает батарею. Электро-гидравлические тормоза заменяют тормоза с вакуумным гидроусилителем, а микропроцессоры управляют действием передних и задних тормозов так, чтобы сохранять устойчивость транспортного средства при торможении. Механические тормоза автомобиля действуют совместно с ISG, так что разница между механическим и рекуперативным торможением будет незаметна водителю.

ISG также обеспечивает дополнительную мощность и улучшенное качество работы, помогая двигателю при старте автомобиля. ISG иногда упоминается как интегрированный стартер-генератор-демпфер (integrated starter alternator damper — ISAD.

Источник

Стартеры-генераторы

На ряде гусеничных машин (ГМ-569, МТ-Т и др.) применяются стартеры-генераторы. Они работают либо в генераторном, либо в стартерном режиме (ГМ-569), а иногда только в генераторном (МТ-Т).

Стартер-генератор представляет собой электрическую машину постоянного тока с параллельным соединением обмоток возбуждения в генераторном режиме и смешанным (параллельно-последовательным) возбуждением при работе в стартерном режиме.

Привод якоря стартера-генератора в ГМ-569 осуществляется через специальную гидромуфту (генераторный режим) и двухскоростной планетарный редуктор. При неработающем двигателе

машины производится его стартерный пуск. После стартерного пуска двигателя машины он начинает работать в генераторном режиме.

Привод стартера-генератора обеспечивает передачу вращающего момента от него на коленчатый вал двигателя машины (стартерный режим) и, наоборот, от двигателя на стартер-генератор (генераторный режим). Привод состоит из планетарного редуктора 4 и зубчатой муфты 3.

Рис. Кинематическая схема привода стартера-генератора:
1 — резьба вала; 2 — гидромуфта; 3 — зубчатая муфта; 4 — планетарный редуктор; 5 — стартер- генератор; А — полость

При стартерном режиме под действием пружины зубчатая муфта выведена из зацепления с зубьями водила планетарного редуктора. При нажатии на кнопку включения стартера за счет давления рабочей жидкости, подаваемой в полость А от специального насоса, производится перемещение зубчатой муфты по резьбе 1 полого вала. При этом зубчатая муфта входит в зацепление с зубьями водила планетарного редуктора. В начале включения муфты 3 стартер-генератор 5 работает на первой ступени с замедленным поворотом якоря, поскольку напряжение на его входе равно 24 В. При полностью включенной муфте 3 упомянутый насос отключается с помощью специального датчика, и стартер переводится на вторую ступень работы с напряжением 48 В.

После пуска двигателя машины зубчатая муфта, находящаяся в зацеплении с водилом планетарного редуктора, становится ведущим элементом по отношению к этому водилу. При этом изменяется направление действия вращающего момента (момент, как известно, передается от ведущего звена к ведомому). Поэтому муфта 3 начинает скручиваться с резьбы 1 (из-за разных частот вращения водила и полого вала) и выходит из зацепления с зубьями водила редуктора 4. Стартер-генератор начинает работать в генераторном режиме.

Стартер-генератор типа СГ-10-1С, используемый на транспортере-тягаче МТ-Т, работает только в генераторном режиме и поэтому именуется генератором. Он представляет собой электрическую машину постоянного тока с шунтовым возбуждением и воздушным охлаждением. Номинальное напряжение генератора 28,5 В, а развиваемая мощность 10 кВт. Он приводится в действие также от гидромуфты цилиндрического редуктора и работает в паре с реле-регулятором напряжения Р-10ТМу, обеспечивающим напряжение бортовой сети тягача в диапазоне 26,5…28,5 В. Для управления реле-регулятором предусмотрена специальная электронная система.

Разновидностью применяемых в многоцелевых гусеничных машинах генераторов является генератор ЩСВ2-25/4000 (шасси ГМ-352). Он используется в качестве источника питания постоянным током с номинальным напряжением 28,5 и 57 В. Генератор состоит из двух одинаковых электрических машин, каждая из которых представляет собой индукторный генератор. Обе машины объединены в единую конструкцию, имеют ротор, статор и подшипниковые щиты. Пакеты каждого статора набраны из электротехнической стали и запрессованы в станину, имеющую вентиляционные каналы. В пазы пакетов уложены трехфазная силовая обмотка и такая же дополнительная обмотка. Между пакетами статора расположена обмотка возбуждения, выполненная в виде кольцевой катушки.

Ротор генератора ГИСВ2-25/4000, состоящий из двух пакетов листовой электротехнической стали, установлен в подшипниковых щитах с окнами для прохода воздуха. Генератор снабжен встроенным выпрямителем и работает с регулятором напряжения РН-24.

При вращении ротора генератора переменного тока в каждой фазе индуцируется переменное напряжение. После выпрямления кривые фазного напряжения принимают практически спрямленный вид, причем частота пульсаций выпрямленного напряжения в 6 раз больше частоты в фазных обмотках.

Свойство вентилей (диодов) пропускать ток только в одном направлении (от генератора к аккумуляторной батарее) не требует наличия РОТ. Кроме того, у генератора переменного тока при большой частоте вращения ротора не возникает опасности перегрузки, так как сила тока ограничена повышенным индуктивным сопротивлением фазных обмоток, т. е. подобный генератор не нуждается в ОТ. Все это упрощает конструкцию, уменьшает размеры, массу и стоимость реле-регулятора.

Источник