CC BY
53
МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №2 (80). 200»
УДК 629.3:621.43
Б. В. ЖУРАВСКИЙ Д. Н. ЗНОВЕНКО
Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия
АДАПТАЦИЯ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ К РЕЖИМУ ДВИЖЕНИЯ
Рассмотрена возможность преобразования части кинетической энергии автомобиля во время торможения в электрическую энергию, путём внедрения модифицированной системы электроснабжения автомобиля и реализации определенного алгоритма её работы.
Ключевые слова: аккумуляторная батарея, двигатель внутреннего сгорания, система электроснабжения автомобиля, регулятор напряжения.
Современные тенденции развития автомобиля направлены в основном на повышение безопасности, снижение токсичности отработавших газов, повышение топливной экономичности и потребительских качеств. Одновременно увеличивается количество и мощность потребителей электроэнергии. Число электронных систем на автомобилях возрастает в среднем на 6 - 8 % в год а рост мощности потребителей электрической энергии от генераторной установки (ГУ) увеличивается, в среднем в 1,5 раза каждые пять лет. Тенденция роста мощности потребителей показана на рис. 1 [1,2].
Постоянно растущая энергоемкость современных бортовых сетей автомобиля требует все более мощной системы энергоснабжения, что приводит к возрастанию доли расхода топлива на выработку электроэнергии. Одним из эффективнейших способов экономии топлива является преобразование кинетической энергии автомобиля при торможении в электрическую с накоплением для дальнейшего ис-
Рис. 1. Тенденции роста мощности потребителей электроэнергии
АКБ PH Г енератор
і- — ►
11
Рис. 2. Структурная схема классической системы энергоснабжения автомобиля
пользования, данный принцип реализован в автомобилях с гибридной силовой установкой. Их отличительные черты: повышенная экономичность и экологичность. Однако гибридные автомобили стоят значительно дороже аналогичных моделей с двигателями внутреннего сгорания, так как применение полноценной гибридной схемы требует значительного усложнения конструкции автомобиля: тяговые электромоторы, высоковольтная аккумуляторная батарея (АКБ), сложная электронная система управления [3]. Поэтому актуальна проработка вариантов рекуперации энергии с использованием штатной системы энергоснабжения, за счёт оптимизации разрядно-зарядного цикла АКБ.
Рассмотрим классическую систему энергоснабжения автомобиля, структурная схема которой представлена на рис.2. Данная система предназначена для питания бортовых потребителей. После запуска ДВС, происходит заряд АКБ, напряжение бортовой сети поддерживается в диапазоне 13,0 — 14,7 В регулятором напряжения (PH). Данное напряжение зависит от глубины разряда АКБ, текущей суммарной мощности бортовых электропотребителей, числа оборотов ротора генератора, температуры окружающей среды.
С увеличением мощности энергопотребителей необходимо увеличивать ёмкость АКБ и мощность генератора, что приводит к росту доли мощности, отбираемой у двигателя внутреннего сгорания (ДВС) генераторной установкой и, соответственно, к ухудшению топливной экономичности и приемистости при разгоне. Поэтому классическая схема нуждается в совершенствовании, одним из перспективных путей является адаптация системы энергоснабжения к режиму движения автомобиля.
Выделяют три основных режима движения автомобиля: разгон, равномерное движение и торможение. При разгоне ДВС автомобиля работает с повышенной нагрузкой. На данном режиме одним из основных требований является обеспечение высокой приемистости, поэтому двигатель по возможности следует разгружать, уменьшать мощность, затрачиваемую на привод навесного оборудования. Уменьшение мощности, отбираемой генератором, можно достигнуть снижением общего энергопотребления, что не всегда возможно, или использованием кратковременно в качестве основного источ-
ВЩ~ЯИ
_
Рис. 3. Структурная схема модернизированной системы электроснабжения:
- ток заряда-разряда, А; I - температура АКБ, °С; ДПДЗ - сигнал с датчика положения дроссельной заслонки, град.; Скор - сигнал с датчика скорости автомобиля, км/ч, п - частота вращения коленчатого вала ДВС, мин'1
Степень
Рис. 4. Зависимости, отражающие алгоритм работы модернизированной системы электроснабжения:
1 - низкая степень заряженности АКБ, батарея не заряжалась в течение длительного времени;
2 -автомобиль движется с постоянной скоростью, степень заряженности АКБ достигла достаточно высокого уровня, предотвращается разряд АКБ, потребители получают необходимую электрическую энергию от генератора;
3 - автомобиль замедляется, ДВС работает в режиме принудительного холостого хода, происходит интенсивный зарядАКБ; 4 - автомобиль ускоряется, потребители получают необходимую электрическую энергию от аккумуляторной батареи;
- напряжение в бортовой сети автомобиля, У„т - скорость автомобиля
ника электроснабжения аккумуляторную батарею автомобиля. При равномерном движении автомобиля, в зависимости от степени разряженности, АКБ можно заряжать или использовать только в качестве буферного элемента для сглаживания пульсаций напряжения генератора. При торможении автомобиля необходимо обеспечить условия для преобразования части кинетической энергии автомобиля в электричество.
Для осуществления выше перечисленных требований необходимо модернизировать классическую систему электроснабжения, заменив стандартный регулятор напряжения микропроцессорным (МРН), получающим информацию о состоянии АКБ отдатчика тока и температуры (ДТиТ) и информацию о движении автомобиля от электронного бло-
ка управления двигателем (ЭБУД) (рис. 3).
Рассмотрим работу модернизированной системы энергоснабжения автомобиля (рис. 4). После запуска ДВС автомобиля МРН получает информацию от ДТиТ о степени заряда АКБ. Если АКБ разряжена, то МРН обеспечивает заряд АКБ с максимальной интенсивностью до достижения степени заряженности 70 - 80 % (рис. 4,1). После этого активизируется функция энергосбережения (рис. 4, 2). При равномерном движении автомобиля МРН по показаниям ДТиТ и регулирует напряжение бортовой сети для под-держания заряда АКБ на достаточном уровне (70 - 80%). Потребители получают необходимую электрическую энергию от генератора.
В режимах принудительного холостого хода ДВС (рис. 4,3), по показаниям датчиков дроссельной зас-
лонки, скорости автомобиля и оборотов двигателя, напряжение генератора повышается, обеспечивая заряд АКБ с максимальной интенсивностью. Таким образом, происходит преобразование части кинетической энергии движения автомобиля в электрическую. По мере увеличения количества и продолжительности режимов принудительного холостого хода ДВС повышается и степень заряда АКБ, которая может достигнуть 100 %.
В режиме ускорения (рис. 4,4) по сигналам датчиков МРН уменьшает ток возбуждения генератора. Генератор оказывает стабилизирующее воздействие на напряжение бортовой сети, потребители получают электрическую энергию от АКБ, разряжая её.
Следует отметить, что использование обычной штатной АКБ в модернизированной системе электроснабжения может привести к уменьшению её срока службы [4]. Поэтому предлагается оснащать автомобили с адаптивной системой электроснабжения аккумуляторными батареями устойчивыми к циклическим зарядам-разрядам, увеличенной удельной мощностью.
По сравнению с гибридными автомобилями рассмотренная система обладает меньшей эффективностью по рекуперации энергии, однако, её практическая реализация намного проще.
Следующий этап работы по данной теме предполагает создание математической модели рассмотренной системы и проверка её адекватности.
Библиографический список
1. Власов В. М. Перспективы применения напряжения 42 В на борту автомобиля / В. М. Власов, В. Е Ютт, С. А. Феофанов // Электроника и электрооборудование транспорта : научно-технический журнал / ООО НПП «Автоэлектронинформ». — 2007. — №1. — С.10-11.
2. Набоких В.А. Классификация систем автотракторного электрооборудования / Набоких В.А., Нигма-тулин Ш.М., Чижков Ю.П., Ташлыков М.А. // Труды III Международной научно-практической конференции «Автомобиль и техносфера», Казань, 17-20 июня 2003 г. - С.735 -740.
3. Соснин Д. А. Новейшие автомобильные электронные системы: учебное пособие / Д. А. Соснин, В. Ф. Яковлев. — М. : СОЛОН-Пресс, 2005. — 240 с.
4. Акимов С.В. Электрооборудование автомобилей : учебник для вузов / С.В.Акимов, Ю.П. Чижков. - М.: ЗАО КЖИ «За рулём», 2001. — 384 с.
ЖУРАВСКИЙ Борис Викторович, аспирант, инженер кафедры «Автомобили и тракторы». ЗНОВЕНКО Дмитрий Николаевич, аспирант, учебный мастер кафедры «Электроника и автотракторное электрооборудование».
644080, г. Омск, пр. Мира, 5
Дата поступления статьи в редакцию: 09.02.2009 г.
© Журавский Б.В., Зновенко Д.Н.
УДК 631.362 36 д в.ЧЕРНЯКОВ
В. С. КОВАЛЬ А. В. СУХОВ
Омский государственный аграрный университет, Тарский филиал, г.Тара
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ДВУХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КАЧАЮЩИХСЯ РЕШЕТ С ПРОДОЛГОВАТЫМИ ОТВЕРСТИЯМИ, РАСПОЛОЖЕННЫМИ ПОД УГЛОМ К ПЛОСКОСТИ ИХ ДВИЖЕНИЯ_______________________
Статья посвящена исследованию процесса сепарации зерна на двух цилиндрических качающихся решетах с повышенной ориентирующей активностью с применением планируемого эксперимента. Получены зависимости качественной характеристики работы решетного стана — полноты разделения. Выявлены рациональные конструктивные и режимные параметры работы решетного стана, интенсифицирующие процесс сепарации. Ключевые слова: зерноочистка, сепарация, решето, ориентирование зерна на решете.
В настоящее время в сельском хозяйстве суще- довольственного и семенного назначения. А.В. Ав-
ствует множество нерешенных проблем в техни- деев отмечает, что особенно острая нехватка зер-
ческом плане. Одна из них — очистка зерна про- ноочистительных машин наблюдается в семено-
