Автокөліктердегі қуат жүйесі

Кіріспе

Көлік құралдарындағы қуат

Автомобильдің қосымша қуаты бірнеше әртүрлі жолмен берілуі мүмкін. Дегенмен, ол әрқашан автомобильдің ішкі жану қозғалтқышынан, аккумуляторынан немесе басқа "басты қозғалтқыш" энергия көзінен туындайды. Гибридтік және толық электрлік көліктердегі жоғары қуатты аккумуляторлардың пайда болуы технологиялардың тепе-теңдігін электр қуатымен жұмыс істейтін аксессуарлар бағытына қарай одан әрі жылжытады. Қозғалтқышта өндірілген энергияны қолдануға ыңғайлы түрге айналдыратын бір немесе бірнеше құрылғы бар: генератор арқылы электрмен қосылу, сорғы немесе қозғалтқыш жүйесінен гидравликалық қосылыстар, қысылған ауа және қозғалтқыш вакуумы; немесе қозғалтқыш тікелей механикалық қосылым арқылы қосылуы мүмкін. Қазіргі заманғы көліктердің көпшілігі аксессуарларын электр қуатымен қамтиды. Әдетте, көліктің жалпы қуатының бар болғаны 2% аксессуарларды қуаттандыруға жұмсалады. Электрлік және гибридтік көліктер қуат беру жүйесінің тиімсіздігінің азаюына, әсіресе қозғалтқыштың бос жүрісін жоюға байланысты аксессуарларға үлкен үлесте энергия жұмсауы мүмкін.

Механикалық

Кейбір автомобиль аксессуарлары қозғалтқышқа тікелей дөңгелектер немесе белдеулер арқылы қосылады. Олар әдетте көп қуатты қажет етеді. Ауа кондиционерінің компрессоры бұрынғы кең таралған мысал еді, бірақ қазір жаңа, толығымен электрлік хладагент компрессорлары жаңа өндірілген көліктерде қолданыла бастады.

Электрлік

Алғашқы автомобильдер тұтандыру үшін магнитті генераторды пайдаланған, ол қосалқы қуатты қамтамасыз етпеген. Алғашқы электрлік қосымша құрылғыны тұрақты ток генераторы (DC генераторы) қамтамасыз етті. Кернеу қозғалтқыштың айналу жылдамдығына байланысты өзгеретін, ал технологиялық шектеулерге байланысты оны реттеу үшін күрделі механикалық құрылғылар қолданылды. Дегенмен, бос жүрістегі кернеу пайдалануға жеткіліксіз төмен болды. Генератор жеткіліксіз қуат берген кезде дұрыс кернеуді қамтамасыз ету үшін қорғасын-қышқыл аккумуляторы қолданылды және қозғалтқыштың жоғары айналымдарында немесе электр жүктемесі төмен болғанда қайта зарядталды. Автомобильдің өздігінен іске қосылуы осы жүйені қолданған алғашқы қозғалтқыш болды. Бұрын керосин немесе газ шамдарымен қамтамасыз етілген жарықтандыру, алғашқы кең таралған электрлік құрылғылардың бірі болды. Алғашқы жүйелерде 6 вольт қолданылды, бірақ 12 вольт стандартқа айналды, себебі ол аз токпен көбірек қуат берді. Бастапқы тұрақты ток генераторы, кернеу реттегішімен басқарылатын генератормен ауыстырылды. Механикалық және электрлік қасиеттеріне байланысты, алдымен айнымалы ток өндіру және оны бірден тұрақты токқа түрлендіру тиімдірек. Генератордың роторына берілетін ток пен осылайша магниттік өрістің күшін реттеу арқылы, қозғалтқыштың айналу жылдамдығының кең диапазонында тұрақты кернеуді жасауға болады. Бензинмен жұмыс істейтін көліктердің көпшілігіндегі іске қосу, жарықтандыру және тұтандыру жүйелері 12 вольтты жүйелер болып қала береді. Дизельдік көліктер, соның ішінде жылдам құрылыс техникасы және ауыр жүк көліктері 24 вольт электр жүйелерін пайдаланады, сондай-ақ көптеген әскери көліктер де. Автомобильдерде 42 вольт электр жүйесі стандартын қабылдау бойынша зерттеулер жүргізілуде, бірақ бүкіл электр жүйесін қайта жобалау қажет, және жоғары кернеумен жұмыс істеуге арналған жаңа компоненттер өндірілуі керек. Жоғары кернеудің басты артықшылығы – электр компоненттерін аз металлмен жасауға мүмкіндік беру, салмақ пен шығындарды үнемдеу және энергия тиімділігін арттыру. Осылайша 48 вольт электр жүйесі енгізілді. Көптеген қазіргі заманғы жүйелер, мысалы, электр терезелер, электр орындықтар және электр есік құлдары электр қуатымен жұмыс істейді. Электрлік күштік рульдік жүйелер жасалған және көптеген модельдерде қолданылады. Әсіресе гибридтік немесе толық электрлік көліктерде кондиционер үшін жоғары тиімділікті электрлік компрессорлар қолданыла бастады. Темірше орындығы автомобильде немесе оның жанында 12 вольтты портативті құрылғыларды пайдалану үшін де-факто стандарт ретінде қызмет етеді.

Early automobiles used a magneto for ignition, which provided no accessory power. The first electrical accessory connection was supplied by a DC generator. Voltage varied with engine speed and because of technological limitations, complicated mechanical devices were used to regulate it. Even so, voltage at idle was too low to be useful. A lead acid battery was used to provide proper voltage when the generator could not, and was recharged at higher engine speed or lower electrical load. The automobile self starter was an early engine system to use this. Lighting, which had previously been provided by kerosene lamps or gas lamps, was one of the first common electrical accessories. Early systems used 6 volts, but 12 volts became the standard because it provided greater power with less current. The original DC generator was replaced by an alternator controlled by a voltage regulator. Due to mechanical and electrical properties, it is more efficient to first produce alternating current and then immediately convert it to direct current. By regulating the current sent to the alternator's rotor and thus the strength of the magnetic field, a stable voltage can be produced over a wider range of engine speeds. Starting, lighting and ignition systems of most gasoline powered vehicles remain as 12 volt systems. Diesel powered vehicles, including mobile construction equipment and heavy trucks use 24 volt electrical systems, as do many military vehicles. Research is ongoing into adopting a 42 volt electrical system standard for automotive electricity, but the entire electrical system will have to be redesigned and new components manufactured to work with the higher voltage. The main advantage of higher voltage is that electrical components can be made with less metal, saving weight and cost, and improving energy efficiency. As such an 48 volt electrical system has been introduced. Most modern systems, such as power windows, power seats, and power door locks, are electrically powered. Electrically driven power steering systems have been developed and are used in numerous models. High efficiency all electric refrigerant compressors for air conditioning are starting to be used, especially in hybrid or all electric vehicles. The cigarette lighter receptacle serves as a de facto standard for use of portable 12 volt equipment in or near an automobile.

Гидравликалық

Қозғалтқышта, әдетте, қозғалтқышпен механикалық түрде қоздырылатын гидравликалық сорғы болады, бірақ электрмен қоздырылатын сорғылар да болуы мүмкін. Жолаушылар көліктерінде гидравликалық қуат ең көп басқару жүйесінде қолданылады. Кабриолеттердің шатырларын гидравлика арқылы көтеруге және түсіруге болады. Егерде қозғалтқышта вакуум болмаса немесе оның көлемі аз болса, вакуумдық жүйелердің орнына гидравликалық жүйелер жиі қолданылады. Шамалды әйнек сүргіштері кейде гидравликалық түрде жұмыс істеген, бірақ бұл қолданыс 1960 жылдардың соңында көбінесе тоқтатылды. Француз компаниясы Citroën автомобильдер үшін жоғары қысымды гидравликалық жүйені жасады, ол түрлі жүйелерде, тіпті қуатпен реттелетін орындықтарда да қолданылды. 1999–2004 жылдарғы Jeep Grand Cherokee модельдерінде SUV-дің күшті руль сорғысымен қуатталатын гидравликалық желдеткіш болды. Ауыр жүк көліктері мен тракторлар сияқты көліктерде гидравликалық жүйелер жиірек кездеседі. Гидравликалық поршеньдер құм төгушілердің платформалары, крандар, жүк көтергіштер және үш нүктелі ілгіштер сияқты жабдықтарда қолданылады.

Пневматикалық

Пневматикалық (сығылған ауа) жүйелер жолаушылар автомобильдерінде сирек кездеседі. Ірі көліктерде көбінесе пневматикалық тежегіштер қолданылады және қысым басқа да жүйелерді қозғау үшін пайдаланылуы мүмкін. Желдеткіштер, автоматты қоробкалар және басқа да кең таралған гидравликалық немесе вакуумдық жабдықтар бейімделеді. Көбінесе қозғалтқышы көліктің арт жағында орналасқан автобустарда, газ педалі мен айналдыру құрылысын басқару үшін сығылған ауа қолданылуы мүмкін. Автобус есіктері, әдетте, ауамен жұмыс істейді, сондай-ақ сатылар мен серіппелер де ауамен басқарылады, бұл автобусқа аялдамаларда төмендеуге немесе "тізе бүгуге" мүмкіндік береді, соның арқасында жолаушылар оңай түсіп-көтеріледі.