Висновки, постановка мети і задач роботи

1.3 Висновки, постановка мети і задач роботи

Із сказаного вище випливає необхідність створення автомобілів, які б за параметрами екологічної безпеки і паливної економічності при порівняно невисокій вартості могли б створити гідну конкуренцію автомобілям з традиційними двигунами. Вирішенням цієї проблеми може бути створення автомобіля з комбінованою енергетичною установкою, де поряд із традиційним двигуном використовується електродвигун. Це дозволяє вирішити ряд проблем:

-  зниження витрати палива;

-  зниження викиду шкідливих речовин з відпрацьованими газами. Причому з’являється можливість руху тільки за рахунок електродвигуна у місцях, де це необхідно, що виключає можливість шкідливих викидів;

-  зниження шумів, що виробляються автомобілем;

-  використання енергії автомобіля при гальмуванні і русі накатом;

-  відмова від деяких традиційних вузлів (зчеплення, стартер, коробка передач).

На сьогоднішній час створено багато автомобілів з комбінованими енергетичними установками, проте ще далеко не всі потенційні можливості таких схем розкриті. Для досягнення максимальної ефективності комбінованої енергоустановки необхідно розробити оптимальні алгоритми керування вузлами і агрегатами автомобіля і, що є найскладнішим, створити електронні системи керування, які б працювали на цих алгоритмах. Ці питання на сьогоднішній день є актуальними й до кінця не вирішеними.

Тому метою роботи є проведення ряду досліджень комбінованої енергоустановки. Для дослідження використано вже існуючу комбіновану енергетичну установку, яка використовується на автомобілі Тойота Пріус, визнаного «найчистішим» автомобілем 2007 р.

Серед задач, які необхідно вирішити при дослідженні, слід виділити такі:

-  визначити алгоритм роботи електронного пристрою, який керує системою комбінованого приводу, і параметри, відносно яких здійснюється керування;

-  визначити ефективність роботи системи електродвигун-інвертор і додаткових систем, що беруть участь у керуванні системою комбінованого приводу;

-  дослідити пускові і робочі характеристики електродвигуна і генератора;

-  визначити втрати потужності, присутні в системі приводу і дослідити залежність їх зміни від температури мастильних і охолоджувальних рідин;

-  визначити параметри системи охолодження, яка запобігає перегріванню електропривода; температуру в різних точках системи.

Після вирішення цих задач можна обґрунтовано стверджувати про ефективність чи неефективність системи з комбінованою енергетичною установкою і окремих її складових.

2. Опис Дослідної комбінованої енергетичної установки

Дослідження комбінованої енергетичної установки проведено на прикладі автомобіля Тойота Пріус. Пріус – автомобіль нового покоління, який був введений в продаж 2003 року фірмою Тойота. Як гібридний транспортний засіб, Пріус використовує два джерела енергії – бензиновий двигун потужністю 57 кВт і електродвигун, що має живлення від батарей, здатний розвивати максимальну потужність 50 кВт. Об’єднання цих двох незалежних джерел дає підвищення паливної економічності і зменшення шкідливих викидів в порівнянні з традиційними автомобілями. Це досягається наступними енергозберігаючими властивостями Пріус:

-  зменшення втрат енергії досягається за рахунок вимикання ДВЗ, що працює в марному режимі;

-  використання кінетичної енергії при сповільненні і гальмуванні автомобіля, яка зазвичай втрачається, перетворюючись у теплову. Генератор і електродвигун в цей час перетворюють механічну енергію в електричну, яка потім використовується;

-  система електроприводу керується так, що при максимальних швидкостях використовуються найефективніші режими роботи ДВЗ;

-  додаткова потужність від електродвигуна використовується в процесі пришвидшення, коли ефективність ДВЗ низька;

-  оптимальна ефективність транспортного засобу досягається за рахунок використання електродвигуна, який керує транспортним засобом коли ефективність ДВЗ низька і виробляє електричну енергію (генераторний режим), коли ефективність ДВЗ висока.

Система приводу автомобіля Пріус – це трансмісія, що складається з електродвигуна, генератора і батареї. Основні складові Пріус зображені на рисунку 2.1. На цьому рисунку зображено механічну складову, яка називається механізмом автоматичного розподілу потужності (планетарна передача), що розділяє потужність ДВЗ на два потоки. В механічному потоці потужність ДВЗ передається на колеса транспортного засобу безпосередньо через механічну передачу. В електричному потоці, генератор перетворює механічну енергію ДВЗ в електричну. Електрична енергія прямує до електродвигуна чи для зарядки батареї, або те й інше разом. При такому використанні енергії немає необхідності в використанні зовнішнього джерела для зарядки батареї. Механізм розподілу потужності дозволяє ДВЗ функціонувати в околі його найефективніших режимів, незалежно від швидкості транспортного засобу, віддаючи потужність для обертання коліс і одночасно обертаючи ротор генератора. Фотографію гібридної системи приводу автомобіля Пріус показано на рисунку 2.2.

Рисунок 2.1 – Основні складові частини Пріус

При русі Пріус здатний функціонувати в наступних режимах:

-  коли ефективність ДВЗ низька, при пуску і малих швидкостях, потужність підводиться від електродвигуна, що використовує енергію збережену в батареї;

-  при нормальних умовах руху, ефективність двигуна оптимальна, через механізм розподілу потужності частина енергії йде для обертання коліс, а частина на генератор для заряджання акумуляторної батареї;

-  при пришвидшенні, коли необхідна додаткова потужність, використовується електродвигун, що живиться енергією від батареї і генератора;

-  при сповільненні і гальмуванні, електродвигун працює як генератор, що дозволяє перетворювати кінетичну енергію автомобіля в електричну енергію, яка зберігається в батареї;

-  коли необхідно, генератор підзаряджає батарею для підтримання достатніх запасів енергії;

-  час від часу, коли транспортний засіб не рухається і коли ДВЗ працює на неоптимальних режимах навантаження при малій швидкості, ДВЗ автоматично вимикається.

Підтримання робочої температури різноманітних компонентів системи в допустимих межах досягається використанням системи охолодження з двома окремими етиленовими гліколями. Розміщення системи охолодження зображено на рисунку 2.3.

Рисунок 2.2 – ДВЗ і гібридний привід Пріус

Система охолодження ДВЗ подібна системі охолодження в традиційному автомобілі. Її мета – поширювати охолоджувальну рідину через двигун, щоб видалити надлишкову теплову енергію, утворену при згорянні палива в ДВЗ. Насос змушує рідину рухатись від двигуна до радіатора, де непотрібна висока температура розсіюється. Щоб перешкоджати витіканню рідини, вона рухається по замкнутому контуру, який загерметизований автоматичним клапаном тиску (кришка радіатора). Завдяки клапану створюється тиск трохи вищий за атмосферний, що, таким чином, запобігає кипінню рідини навіть при температурі вищій точки кипіння. Для забезпечення змін в об’ємі, викликаних підвищенням температури і коливаннями тиску, в системі передбачається додатковий резервуар. Передбачено також використання резервуару для зберігання гарячої рідини, яка використовується при повторному пуску двигуна. При цьому зменшується викид випускних газів, порівняно з холодним пуском.

Система охолодження гібридного електроприводу є відокремленою від системи охолодження ДВЗ, так як ці дві системи працюють в різних температурних режимах. Приведена в рух електричним насосом, охолоджувальна рідина протікає неперервно через електродвигун, генератор, інвертор, радіатор. Висока температура, відібрана у електричних компонентів віддається в атмосферу через радіатор. Як і в системі охолодження ДВЗ, система охолодження гібридного електроприводу також має резервуар, який враховує розширювальні властивості рідини.

Рисунок 2.3 – Система охолодження і змащення автомобіля Пріус: СО – система охолодження; ГП – гібридний привід

Похожие работы

Екологічний вплив міського транспорту на навколишнє середовище

Скачать

34177

1

1

... рівень функціонування — неодмінні умови життя сучасного міста і його населення. Однак настільки ж очевидно, що саме діяльність міського транспорту, в тому числі пасажирського, може бути визнана одним з основних факторів негативного впливу на стан середовища існування в містах, особливо великих. Необхідна комплексна оцінка функціонування міських транспортних систем, їхньої екологічної чистоти, ...