Система стартер-генератор двигателя внутреннего сгорания

Изобретение относится к электротехнике, а именно к стартер-генераторным устройствам транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания. Технический результат заключается в снижении неравномерности вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания, возникающей от пульсаций моментов ДВС и ВЭМ. Тем самым повысится комфортность транспортного средства и уменьшится влияние вибраций на долговечность комплектующих элементов. Сущность предложенного изобретения состоит в следующем: система стартер-генератор двигателя внутреннего сгорания (ДВС), содержит накопитель электрической энергии, например емкостной или аккумулятор, электрически связанный с системой управления, включающей в себя широтно-импульсный преобразователь напряжения, коммутатором и вентильной электрической машиной, статор которой жестко закреплен на картере ДВС, а ротор является маховиком ДВС, и датчиком положения ротора, выход которого электрически связан с коммутатором. Согласно изобретению система дополнительно снабжена дифференциальным звеном второго порядка, вход которого электрически связан с выходом датчика положения ротора, а выход дифференциального звена второго порядка выполнен с возможностью выработки отрицательной обратной связи по второй производной угла поворота ротора на вход системы управления. 1ил.

 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к стартер-генераторным устройствам транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания.

Из уровня техники известен стартер-генератор автомобиля (патент RU на изобретение №2265133, опубл. 27.11.2005). Согласно изобретению стартер-генератор автомобиля содержит вентильную электромашину с управляющим контроллером, постоянные магниты, установленные на маховике двигателя, и обмотки статора, закрепленные на картере двигателя. Маховик двигателя установлен с возможностью перемещения относительно пакета и обмоток статора вдоль оси коленвала. Пакет статора с обмотками установлен на картере двигателя (ДВС) посредством диска соосно с маховиком и коленвалом, а плоскость диска параллельна плоскости маховика. При этом на выходе стартер-генератора введен высоковольтный преобразователь напряжения, управляющий вход которого связан с управляющим контроллером через регулятор напряжения.

К недостаткам данного устройства относятся сложность механической конструкции и отсутствие возможности гашения колебаний ротора.

Также из уровня техники известна система генератор - двигатель (JP 200231392429.10.02, опубл. 12.02.2009), которая содержит вращающуюся электрическую машину, имеющую многофазную обмотку и работающую, как в режиме электродвигателя; схему управления вращающейся электрической машиной. Схема управления включает в себя инвертор, состоящий из трех последовательных цепей, соединенных параллельно друг другу. Каждая последовательная цепь подсоединена к плюсовой и минусовой шинам питания и содержит по два ключевых элемента, каждый из которых зашунтирован обратным диодом. Общие точки соединения ключевых элементов последовательных цепей подсоединены к фазам статорной обмотки вращающейся электрической машины.

Недостатком известной системы является сложность электрической схемы и неравномерность вращения общего вала в режиме холостого хода ДВС.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство для управления стартер-генератором ДВС, которое выбрано в качестве прототипа (JP 20022175770 17.06.02, опубл. 23.04.2008).

Стартер-генератор 2 имеет ротор с магнитными полюсами, закрепленный на коленчатом валу двигателя, и статор с n (n - целое число больше 3) выводами от n якорных обмоток, соединенных в звезду или кольцо.

Устройство управления содержит: датчик 7 положения ротора; мостовой инвестор 4, выполненный на ключевых элементах и обратных диодах, подключенных параллельно ключевым элементам, и соединенный с выводами якорных обмоток стартера - генератора; блок 10 управления инвестором, который при пуске двигателя подает управляющий сигнал на ключевые элементы инвестора; блок 12 для задания тока нагрузки, подсоединенной к аккумуляторной батарее; блок 14 памяти, в котором хранится зависимость между частотой вращения ротора, нагрузочным током и моментом превышения выходным напряжением якорной обмотки заданной величины.

К недостаткам данного устройства относятся сложность конструкции и электрической схемы, а также отсутствие демпфирования неравномерности вращения ротора.

Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является упрощение конструкции, электрической схемы за счет сокращения числа элементов, а также демпфирование колебаний ротора, возникающих при вращении из-за пульсаций моментов ДВС и электрической машины.

Поставленная задача решается тем, что система стартер-генератор двигателя внутреннего сгорания (ДВС), содержащая накопитель электрической энергии, например емкостной или аккумулятор, электрически связанный с системой управления, включающей в себя широтно-импульсный преобразователь напряжения, коммутатором и вентильной электрической машиной, статор которой жестко закреплен на картере ДВС, а ротор является маховиком ДВС, и датчик положения ротора, выход которого электрически связан с коммутатором, согласно изобретению дополнительно снабжена дифференциальным звеном второго порядка, вход которого электрически связан с выходом датчика положения ротора, причем на выходе дифференциального звена второго порядка вырабатывается отрицательная обратная связь по второй производной угла поворота ротора на вход системы управления.

Технический результат по предлагаемому изобретению состоит в упрощении конструкции электрической схемы за счет сокращения числа элементов, а также демпфировании колебаний ротора, возникающих при вращении, из-за пульсаций моментов ДВС и электрической машины.

Предлагаемая система иллюстрируется чертежом, на котором изображена структурная схема «Системы стартер-генератор двигателя внутреннего сгорания».

Система состоит из накопителя электрической энергии (НЭЭ) - 1, например емкостного или аккумулятора, или сочетания этих устройств, электрически связанного с СУ - системой управления 2, включающей в себя широтно-импульсный преобразователь напряжения, К - коммутатором 3 и ВЭМ - вентильной электрической машиной 4, статор которой жестко закреплен на картере ДВС - двигателя внутреннего сгорания 5, а ротор является маховиком ДВС 5, и ДП - датчика положения ротора 6, выход которого связан с коммутатором 3, электрически соединенным с обмотками статора вентильной электрической машиной 4, система дополнительно снабжена ДЗ -дифференциальным звеном второго порядка 7, вход которого электрически связан с выходом датчика положения ротора 6, причем выход дифференциального звена второго порядка 7 электрически связан с входом системы управления 2.

Система по предлагаемому изобретению работает следующим образом. ДВС 5, ВЭМ 4 и ДП 6 имеют общий вал вращения. ВЭМ 4 работает как двигатель, потребляя энергию от НЭЭ 1, при пуске ДВС 5, или - как генератор, отдавая электроэнергию в НЭЭ 1, после пуска ДВС 5. В обоих случаях на общий вал воздействуют возмущения по моменту, создаваемые ДВС 5 и ВЭМ 4, вызывая отклонения скорости вращения от постоянного значения. Особенно это проявляется на холостом ходу ДВС 5, когда общий вал механически отсоединен от массы транспортного средства. Возникает динамический момент

где

M g = J d w d t ,

где J - суммарный момент инерции системы, приведенный к общему валу, кгм2;

d w d t - ускорение вращения общего вала, 1/с2.

Датчик положения ротора 6 выдает на коммутатор 3 информацию об угле положения ротора для управления силовыми ключами, создающими вращающееся магнитное поле статора ВЭМ 4. Также информация об угле положения ротора поступает на вход дифференциального звена 7, который берет от нее вторую производную. Таким образом, вырабатывается сигнал обратной связи, пропорциональный ускорению ротора или динамическому моменту J d w d t . Величина сигнала обратной связи регулируется пропорциональным звеном, входящим в состав системы управления 2, и со знаком минус подается на вход широтно-импульсного преобразователя напряжения (ШИП). Формируется обратно пропорциональная зависимость скважности ШИП или, что то же самое - напряжения НЭЭ 1 на обмотках статора ВЭМ 4 от ускорения ротора. В двигательном режиме работы, при положительном ускорении ротора, электромагнитный момент ВЭМ 4 уменьшается. В генераторном режиме работы, при положительном ускорении ротора, тормозной электромагнитный момент ВЭМ 4 увеличивается. Таким образом, происходит демпфирование колебаний общего вала относительно постоянной скорости вращения.

Предлагаемое изобретение позволяет снизить неравномерность вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания, возникающую от пульсаций моментов ДВС 5 и ВЭМ 4. Тем самым повышается комфортность транспортного средства и уменьшается влияние вибраций на долговечность комплектующих элементов.

Система стартер-генератор двигателя внутреннего сгорания (ДВС), содержащая накопитель электрической энергии, электрически связанный с системой управления, коммутатором и вентильной электрической машиной, статор которой жестко закреплен на картере ДВС, а ротор является маховиком ДВС, и датчиком положения ротора, выход которого электрически связан с коммутатором, отличающаяся тем, что система снабжена дифференциальным звеном второго порядка, вход которого электрически связан с выходом датчика положения ротора, а выход дифференциального звена второго порядка выполнен с возможностью выработки отрицательной обратной связи по второй производной угла поворота ротора на вход системы управления.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к способу приведения транспортного средства в движение. Технический результат - приведение транспортного средства в движение в аварийных ситуациях.

Изобретение относится к области электротехники и транспорта и касается, в частности, комбинированных энергетических установок гибридных транспортных средств, оборудованных стартер-генераторами.

Изобретение относится к области авиационных двигателей. Технический результат - повышение надежности запуска авиационных двигателей в условиях низких температур окружающей среды.

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано на автономных и стационарных установках, где используют ДВС. .

Изобретение относится к запуску двигателей тепловозов и других транспортных средств электродвигателями, объединенными с тяговыми генераторами, и может быть использовано в электрических цепях, приспособленных для запуска двигателей, для модернизации магистральных и маневровых тепловозов всех серий.

Изобретение относится к гибридным транспортным средствам. .

Изобретение относится к устройству управления подачей электрической мощности для гибридного транспортного средства. .

Изобретение относится к области автомобилестроения, а именно к устройствам включения электростартера двигателя внутреннего сгорания. .

Стартер // 2296878
Изобретение относится к электрооборудованию двигателей внутреннего сгорания, а именно к стартерам. .

Изобретение относится к области пусковых устройств двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано в транспортных средствах и стационарных установках, где применяются двигатели внутреннего сгорания и необходим их частый пуск.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. Способ управления работой двигателя, в котором происходит запуск и остановка двигателя внутреннего сгорания, содержащего коленчатый вал, имеющий шейку вала и опорный подшипник, в котором может вращаться шейка вала. Когда в двигатель внутреннего сгорания не подается топливо, осуществляют непрерывное вращение коленчатого вала. Для смазки шейки вала и опорного подшипника, когда в двигатель внутреннего сгорания не подается топливо, осуществляют привод масляного насоса для обеспечения режима гидродинамической смазки. В заявке также описан двигатель. Изобретение обеспечивает гидродинамический режим смазки шейки коленчатого вала и опорного подшипника с помощью давления масла к опорному подшипнику и постоянного вращения коленчатого вала. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к автомобилестроению, а именно к конструкциям стартеров с планетарным редуктором. Стартер с планетарным редуктором содержит переднюю и среднюю части корпуса и крышку, тяговое реле, тяговый электромотор и обгонную муфту, тяговый электромотор выполнен в виде водила с установленными на нем шестернями и торцевыми роторами, центральной подтормаживающей шестерни, внешнего и внутреннего концентрических статоров и системы управления. В устройстве реализован режим пониженной скорости вращения, для предварительного прогрева двигателя и заполнения маслом маслосистемы при включенном тормозе, при этом статоры включены на разнонаправленное вращение, роторы-сателлиты вращаются, а шестерни-сателлиты перемещены по центральной шестерне, вращающей водило и обгонную муфту. При выключенном тормозе следует режим повышенной скорости, при котором статоры включены на согласное направление вращения, роторы-сателлиты вращаются в неподвижном состоянии вместе с водилом и центральной шестерней как единое целое. После запуска двигателя реле и статоры отключаются. Технический результат состоит в возможности реализации режима пониженной скорости при пусковых токах, меньших в число раз, равное передаточному отношению редуктора. 3 ил.

Изобретение относится к системам запуска ДВЗ. Технический результат - повышение эксплуатационных характеристик стартера. Использование: системы запуска двигателей НТС (наземные транспортные системы): автомобили, тракторы и т.д. Задача: расширение эксплуатационных характеристик двигателей НТС за счет подачи смазки к узлам трения до запуска двигателя. Сущность изобретения: водило и корпус эпициклического колеса простого трехзвенного ПМ (планетарного механизма) имеют зубчатые венцы и муфту переключения, обеспечивающие работу ПМ в двух режимах. Положительный эффект: расширяются эксплуатационные характеристики двигателя НТС - повышаются его надежность и долговечность за счет исключения запуска двигателя до подачи смазки к узлам трения. 2 ил.

Изобретение относится ко всем типам стартеров для всех типов тепловых двигателей, в том числе для газотурбинного двигателя. Технический результат - уменьшение потребления электроэнергии. Для исключения потребления тока в крайних положениях скользящей шестерни для ее привода используется рычаг, подпружиненный так, что находится в положении неустойчивого равновесия, а электромагнит имеет две обмотки, втягивающие сердечник в разные стороны. Или электромагнит поляризованный. Или вместо электромагнита применен дополнительный реверсивный электродвигатель. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к автомобильной технике. Технический результат - устранение провала тяги на низких оборотах. Провал тяги на низких оборотах является известным недостатком двигателей малого объема с турбонаддувом, имеющих мощность двигателей большого объема. Способ ускорения вращения турбины с приводом от выхлопных газов в течение промежутка времени, пока водитель переносит свою ногу с педали тормоза на педаль акселератора, чтобы вызвать старт. Неполный перечень действий, которые можно предпринять для увеличения внутренней энергии выхлопных газов, поступающих в турбину, включают: открытие дроссельной заслонки, уменьшение угла опережения зажигания и закрытие регулятора давления наддува. Дополнительно к одному из колес автомобиля могут быть применены тормоза, чтобы двигатель не произвел преждевременный старт в течение этого интервала. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 7 ил.
Наверх