Совершенствование электростартерной системы пуска двигателей внутреннего сгорания

• Автор: Лазарев, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 159 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОСТАРТЕРНЫХ СИСТЕМ ПУСКА ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И НАПРАВЛЕНИЯ ИХ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ
1.1. Анализ условий пуска двигателей внутреннего сгорания и требования, предъявляемые к системам пуска
1.2. Электростартерные системы пуска двигателей внутреннего сгорания, особенности их работы и направления совершенствования с целью улучшения пусковых свойств
1.3. Параметры аккумуляторных батарей
1.4. Стартерные электродвигатели, применяемые в системах пуска
1.5. Подход к моделированию процесса пуска двигателей внутреннего сгорания электростартерной системой
Выводы по главе 1 и постановка задач
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ
ДИНАМИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРОСТАРТЕРНЫХ СИСТЕМ ПУСКА ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
2.1. Математическая модель электростартерной системы пуска с магнитоэлектрическими стартерами
2.2. Возможность улучшения пусковых характеристик электростартерной системы путем применения в стартерах магнитов с зависимыми
от температуры магнитными свойствами
2.3. Разработка структурно-функциональной схемы имитационного моделирования динамических режимов электростартерной системы
2.4. Моделирование свойств аккумуляторной батареи и условий пуска
2.5. Разработка структурно-функциональных схем задания в системе моделирования индуктивности и магнитного потока стартера
2.6. Моделирование момента инерции вращающихся частей и момента сопротивления двигателя внутреннего сгорания при пуске
Выводы по главе

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЙ
ЭЛЕКТРОСТАРТЕРНОЙ СИСТЕМЫ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ, ВОЗНИКАЮЩИХ В СТАРТЕРАХ ПРИ ПУСКЕ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ'
3.1. Разработка усовершенствованной электростартерной системы на основе применения в стартерах высокоэнергетических магнитов с зависимыми от температуры магнитными свойствами
3.2. Численное моделирование магнитных и тепловых полей, возникающих в стартерах при пуске двигателя внутреннего сгорания
3.3. Взаимодействие систем моделирования нестационарных магнитных и тепловых полей в стартерах и переходных процессов в электростартерной системе пуска двигателя внутреннего сгорания
3.4. Исследование изменения при пуске двигателя внутреннего сгорания магнитных потоков в стартерах при разных температурах
Выводы по главе
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ И ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЙ ЭЛЕКТРОСТАРТЕРНОЙ СИСТЕМЫ ПУСКА ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
4.1. Исследование динамических режимов работы и электромеханических характеристик усовершенствованной электростартерной системы при разных температурах пуска
4.2. Анализ изменения теплового состояния магнитоэлектрических стартеров при пуске двигателя внутреннего сгорания
4.3. Экспериментальное исследование электромеханических характеристик усовершенствованной электростартерной системы пуска
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы
Разработка автомобилей нового поколения предусматривает улучшение условий эксплуатации и управления автомобилем, повышение уровня комфортности, что зачастую может быть обеспечено внедрением совершенных электротехнических систем. Для запуска в работу двигателя внутреннего сгорания автомобиля ему необходимо придать минимально требуемую начальную, иначе пусковую, частоту вращения коленчатого вала, при которой создаются благоприятные условия для образования, воспламенения и сгорания топливовоздушной смеси в цилиндрах. Для-этой цели применяются электростартерные системы пуска, содержащие аккумуляторную батарею, электромагнитное тяговое реле, стартер, реле блокировки, зубчатые редукторы, муфту холостого хода и другие элементы. Мощность электростартерных систем достигает 12 кВт. Годовой объем выпуска систем пуска определяется объемом выпуска автомобилей и составляет нескольких миллионов.
Электростартерные системы пуска предназначены для работы в повторно кратковременном режиме и широком температурном диапазоне - от +30 °С до -30 °С. При низких температурах для запуска двигатель внутреннего сгорания необходимо вращать с большей частотой вращения при повышенной вязкости моторного масла и, соответственно, большем моменте сопротивления. При снижении температуры электролита аккумуляторной батареи ее сопротивление возрастает, а отдаваемая мощность уменьшается. Для работы с аккумуляторными батареями в электростартерных системах в качестве стартеров наиболее часто применяют электродвигатели постоянного тока, характеристики которых > хорошо согласуются со сложным характером нагрузки при пуске двигателя внутреннего сгорания. Работа электростартерных систем проходит с предельными электромагнитными, тепловыми и механическими нагрузками.

сов. Такой стартер-генератор обеспечивает повышенную пусковую частоту вращения при холодном пуске, позволяет осуществлять поддержку ДВС стартер-генератором в момент разгона и на подъемах.
В то же время стоимость таких гибридных установок в настоящее время значительно выше стоимости традиционных устройств, требуется наличие электронных блоков на большие токи и электрической бортовой сети автомобиля с напряжением не менее 42 В.
В настоящее время разрабатываются перспективные стартеры. Например, инвестиционный проект ОАО «Завод им. А.М. Тарасова» «Создание мощностей и освоение серийного выпуска стартеров нового поколения» предусматривает разработку стартеров меньшей массы с постоянными магнитами мощностью 1 кВт типа 71.3708 для автомобилей с рабочим объемом ДВС 1.6 л для АО «АвтоВАЗ», «ГАЗ», «УАЗ», «УЗДЭУ» и др. в объеме 450 тыс. штук в год [30].
Таким образом, стартерные электродвигатели работают с сильным влиянием температуры пуска, с предельными электромагнитными нагрузками, имеют особенности конструктивного исполнения. В применяемых проектных и поверочных расчетах ЭСП эти особенности учитываются не в полной мере, что обуславливает необходимость использования при расчетах более точных математических моделей [64, 65].
Для совершенствования ЭСП с целью повышения пусковых свойств при низких температурах перспективно применение стартера с магнитами с зависимыми от температуры магнитными свойствами.