Стартер генератор что это такое

Почему умеренные гибриды скоро будут у каждого

Мировой автопром разработал невероятное количество всевозможных схем гибридов на базе двигателей внутреннего сгорания. Однако наибольшие шансы на завоевание рынка имеются у так называемых умеренных гибридов. Их главный козырь – система BISG. Объясняем, что это за штука и чем она хороша.

Умеренные гибриды не умеют ездить на одном лишь электромоторе. Их электрическая составляющая заточена совсем под другое: она помогает ДВС, даёт ему дополнительные силы, позволяет экономить горючее и тем самым повышает экологичность транспортного средства. Умеренные гибриды запасают электроэнергию лишь посредством рекуперативного торможения, их батареи имеют чрезвычайно малую ёмкость, а электрические моторчики слабы (обычно — 10-20 кВт). Однако это вовсе на значит, что такие гибриды находятся в проигрышной позиции.

Эксперты уверены: пройдёт совсем немного времени, и под капотом почти каждого транспортного средства с ДВС поселится стартер-генератор BISG (Belt integrated Starter Generator) с ременным приводом. Именно этот важный компонент является основой получающей активное распространение 48-вольтовой гибридной схемы.

Современный 48-вольтовый стартер-генератор чрезвычайно прост, надёжен и компактен. Это полная противоположность ранним системам. Стартер-генератор – это по сути вещь в себе, которую можно с лёгкостью внедрить в конструкцию практически любого ДВС без каких бы то ни было существенных переделок. Всё, что требуется от автопроизводителя, — установить готовый кит-комплект стартер-генератора на место обычного 12-вольтового агрегата. Нехитрая операция добавляет до 20 л. с. мощности практически любому автомобилю. Устроена система BISG чрезвычайно просто. Стартер-генератор, устанавливаемый на место обычного генератора, вращается приводным ремнём. Это позволяет устройству как вырабатывать ток и заряжать батарею, так и помогать ДВС, работая в режиме электромотора. Кинетическая энергия при движении накатом преобразуется в электроэнергию, которая впоследствии грамотно используется.

BISG – это ещё и основа системы старт-стоп. Именно стартер-генератор запускает ДВС после остановки, раскручивая посредством ремня коленчатый вал мотора. От обычного стартера такой гибрид заводится только на холодную – чтобы избежать возможного проскальзывания приводного ремня.

Разумеется, для реализации схемы с BISG нужен более мощный и надёжный приводной ремень – ему постоянно приходится работать в сложных условиях. Требуется качественное натяжение, поэтому система снабжается дополнительными роликами. Инвертор, необходимый для преобразования переменного тока, используемого стартер-генератором, в постоянный, накапливаемый в аккумуляторах, встроен непосредственно в корпус BISG. Единственное, что требуется для работоспособности системы, – установить небольшую 48-вольтовую батарею в дополнение к штатной 12-вольтовой (от неё, напомним, работают все бортовые системы – свет, мультимедиа, приборы, стартер и так далее). Штатный аккумулятор автомобиля также получает зарядку через встроенный в BISG преобразователь напряжения.

Умеренная гибридная система на основе BISG – это наиболее технически простое и совершенное решение, позволяющее «озеленить» почти любое (даже старое) транспортное средство. Затраты на переоборудование очень невелики. Стартер-генераторы слабо нагружены на машинах с малообъёмными моторами и позволяют увеличить ресурс ДВС за счёт снижения степени сжатия. Прекрасно дружит ременной стартер-генератор и с высокопроизводительными турбонагнетателями: турболаг электрическая составляющая способна победить почти полностью.

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:

• «старт/стопный» режим. Когда двигатель бездействует, например, перед светофором, он автоматически выключается, и немедленно запускается, как только необходимо начать движение. Эта функция «старт/стопа» обеспечивает экономию топлива и снижение выбросов;
• рекуперативное торможение. Эта функция позволяет использовать энергию, возникающую при торможении, для подзарядки батареи транспортного средства. Такая функция позволяет компонентам оборудования (фары, аудиосистема, климат-контроль) продолжать работу, когда двигатель отключается. Уменьшая в значительной степени количество электроэнергии, которая должна была быть произведена двигателем, рекуперативное торможение сокращает и потребление топлива;
• электрическая помощь. Двигатели внутреннего сгорания в системах обоих типов получают помощь от электрического мотора, но весьма различными способами. Система ISG помогает двигателю при запуске и во время разгона, обеспечивая кратковременную подачу дополнительной мощности. Поскольку система ISG использует 42-вольтовую батарею, a HEV использует 300-вольтовую батарею с громадной энергетической емкостью, то последняя способна обеспечить намного большую мощность, более часто и на более продолжительный период;
• электропривод. Только полные гибриды имеют способность двигаться в режиме электромобиля. В автомобиле Escape HEV это означает, что электрический мотор может везти транспортное средство при низких скоростях (до 30 миль/ч (около 48 км/ч)), когда двигатель выключен. Способность функционировать в режиме электромобиля четко отделяет полногибридный электрический автомобиль от умеренно-гибридного транспортного средства, использующего систему ISG.

Устройство и принцип работы стартера

Большинство водителей очень быстро переходят от желания просто ездить к желанию проводить самостоятельно некоторые ремонтные работы своего авто. Для того чтобы совершенствовать свой автомобиль нужно знать принцип его работы и внутренне устройство. А приступить к изучению лучше с самого начала, то есть со стартера автомобиля – то, без чего движение ТС изначально невозможно.

Стартер, его назначение

Стартер – это устройство относительно маленьких размеров, которое, в силу своей конструкции, преобразовывает электрический поток энергии в механический. Из самого названия следует, что служит деталь для запуска двигателя.

Визуально, стартер – это небольшой мотор постоянного тока, который имеет механический привод. Он запускает первичное движение коленвала с частотой, необходимой для запуска ДВС и является обязательно составляющей электрического оборудования транспортного средства.

Если разбирать структуру стартера более детально, то можно понять, что он выглядит как четырехполюсный двигатель. Питает такой мотор аккумулятор автомобиля – сразу после поворота ключа зажигания, на клемму реле поступает ток. Мощность у элемента бывает разная, но производители предусматривают для большинства бензиновых ДВС стартеры на 3кВт. Напряжение от АКБ автомобиля значительно усиливает работу электромотора.

Поскольку, в идеале, стартер – единственный способ завести двигатель, автомобильные производители изобретают массу дополнительных функций и блокирующие механизмы для повышения безопасности при запуске двигателя и снижения риска угона.

К примеру, некоторые модели автомобиля предусматривают запуск двигателя только при выжатом сцеплении. При АКПП включение стартера происходит, только если селектор находится в положении «parking».

Виды стартеров

Среди всего спектра автомобильных деталей выделяют только два типа стартеров двигателя:

1. Без редуктора. Не имея редуктора, такие детали обладают возможностью прямого воздействия на шестерню. Кроме того, после момента получения тока на контроллер, стартер обеспечивает более быстрое зажигание, за счет мгновенной цепкости шестерни и маховика. Такие устройства имеют большое преимущество в виде простой конструкции, легкой возможности ремонта и очень низкой вероятности поломки из-за влияния электричества. Однако среди недостатков автомобилисты выделяют иногда перебойную работу в условиях низкой температуры.
2. С редуктором. Казалось бы, после большого списка преимуществ безредукторного стартера, выбор можно остановить, но нет. Большинство специалистов настаивают на эксплуатации стартера с редуктором. За счет последнего эффективная работа возможна, даже если заряд АКБ на исходе. Сниженная потребность тока усиливается наличием постоянных магнитов. Подобный тандем снижает вероятность проблем с обмоткой практически к нулю. С другой стороны, продолжительная эксплуатация такого устройства чревата поломками основной шестерни. Хотя чаще к этому приводит производственный брак.

Внутреннее устройство

ДВС генерирует энергию для работы при помощи оборотов коленвала. Другие электрические системы транспортного средства работают от этой же энергии. Чтобы запустить ТС с неподвижной точки необходимо правильное взаимодействие электродвигателя и внешнего источника – аккумулятора.

Общий тандем обеспечивается благодаря некоторым составляющим:

• Якорь. Имеет запрессованный сердечник и несколько коллекторных пластин. Основа изготовляется из легированной стали.
• Щетки и держатели. По ходу главного цикла, щетки способствую повышению мощности. В первую очередь, служат для подачи рабочего напряжения на набор пластин якоря.
• Реле. Главное назначение втягивающего реле – подача питания от зажигания и выталкивание обгонной муфты. Производители предусмотрели в структуре несколько силовых контактов и специфичную перемычку.
• Электромотор. Включает несколько сердечников и обмотки возбуждения; имеет форму цилиндра.
• Бендикс и шестерня. Главный рабочий механизм стартера, который перенаправляет момент вращения на венец маховика ДВС через шестерню при помощи роликового механизма. После запуска система разрывает связь венца маховика и приводной шестерни, сохраняя работоспособность всего устройства.

Подобным образом устроено большинство автомобильных стартеров, хотя могут быть некоторые отличия. В целом, если разобрать элемент, можно насчитать порядка 50 различных составляющих компонентов.

Чаще всего отличия между разными устройствами заключаются в механизме рассоединения шестерен.

В автомобилях с АКПП стартер может иметь несколько дополнительных обмоток, чтобы предотвратить запуск мотора при ходовой позиции селектора.

Принцип работы

Автомобильный стартер относится к ряду электромеханических приспособлений ТС. В основе лежит преобразование природы одной энергии в другую, и чтобы в итоге завести двигатель, происходят следующие процессы:

1. Ток попадает на обмотку тягового реле после прохождения по реле стартера, исключительно после замыкания контакта замка зажигания.
2. Якорь взаимодействует с бендиксом. Через втягивающее реле внутри мотора бендикс заставляет венец маховика и шестерню сцепиться.
3. При достижении верхней точки, контакты взаимодействуют для передачи напряжения к обмотке стартера.
4. Движение вала провоцирует запуск ДВС. В момент, когда скорости маховика и вала отличаются в положительную сторону, зацепление прекращается и бендикс возвращается в стартовую позицию за счет пружины.
5. Подача энергии прекращается при повороте ключа.

Стартер-генератор

Продолжаем знакомиться с техническим устройством автомобиля.Поговорим про такую приблуду как стартер-генератор.

Является устройством, которое сочетает в себе функции генератора и стартера. Это устройство используется в автомобилях с системой “стоп-старт” или гибридных автомобилях для обеспечения электрического питания системы двигателя и его запуска.

Как работает стартер-генератор?

Стартер-генератор работает по принципу обычного стартера, то есть при подаче питания на стартер-генератор его ротор начинает вращаться, приводя в движение маховик двигателя. При этом, когда двигатель запущен, стартер-генератор начинает работать как генератор, преобразуя механическую энергию двигателя в электрическую. Эта электрическая энергия используется для зарядки аккумулятора и питания других электрических компонентов автомобиля.

��Из чего состоит стартер-генератор?

Стартер-генератор состоит из следующих основных компонентов:

1. Ротор — это вращающаяся часть стартера-генератора, которая приводится в движение при подаче напряжения на стартер-генератор. Ротор содержит магниты, которые обеспечивают вращение ротора вокруг своей оси.

2. Якорь — это неподвижная часть стартера-генератора. Якорь содержит обмотку, которая взаимодействует с магнитами ротора, создавая электрический ток.

4.Электродвигатель — это сердце стартер-генератора, которое приводит в движение его рабочие части.

5.Статор — это неподвижная часть насоса, на которой закреплен ротор.

В 1911 году Чарльз Кеттеринг, американский инженер и изобретатель, создал первый электрический стартер для запуска двигателя автомобиля.

��В 1960-х годах появились первые гибридные автомобили, которые использовали систему “стоп-старт”. В этих автомобилях стартер-генератор использовался для запуска двигателя и зарядки аккумулятора при торможении автомобиля.

��В настоящее время стартер-генераторы используются в большинстве современных автомобилей с системой “стоп-старт” и гибридных автомобилях.

Узнавай больше про устройство автомобилей вместе в проектом Tronic в телеграмме.