Ремонт и обслужване на хибридни автомобили Урок 3 Лекция 3

TOYOTA PRIUS HONDA LEXUS

Ускорение и изкачване на наклон

Когато се изисква много голяма мощност, ДВГ и МГ2 заедно създават въртящ момент, за да осигурят на автомобила възможността да стартира и ускори. Тъй като скоростта се увеличава, въртящият момент, който MG2 може да даде намалява и той започва да работи на границата на възможностите си. Колкото по-бързо се върти, толкова по-малко въртящ момент може да даде. За щастие, това съвпада с очакванията на шофьора. Когато нормален автомобил ускорява, стъпката на скоростната кутия превключва на по-висока предавка и въртящият момент на оста намалява, така че двигателят може да намали оборотите си до безопасна стойност. Въпреки че това се прави с напълно различни механизми, PRIUS създава същите усещания като ускорението при шофиране на конвенционална кола. Основната разлика е пълната липса на “тласъци” при превключване на предавките поради липсата на скоростна кутия. Как се постига това?

Многократно сме казвали, че ДВГ завърта сателитните колела на планетарната предавка. В същото време 72% от въртящия момент, който идва от двигателя с вътрешно горене през короната, се подава механично на колелата. А 28% чрез слънчевото колело отива към генератора MG1, който го превръща в електричество. Получената електроенергия захранва мотора MG2 и добавя въртящ момент към короната. Колкото повече натискате педала на газта, толкова по-голям е въртящият момент, който двигателят произвежда.

Ако напълно опростим работата на силовата част на хибридния блок, ще получим следното. С увеличаването на оборотите на двигателя, чрез регулиране на дроселната клапа, увеличаваме мощността на въртящия момент с директно предаване към колелата на автомобила. Същевременно увеличаваме мощността чрез добавяне на мощност от MG2, който се захранва с електроенергия от MG1. В зависимост от различни фактори, като например състоянието на батерията, наклона на пътя, и най-вече от това колко натискаме педала, компютърът може да добавя допълнителна енергия от батерията към МГ2. Може да увеличи неговия принос за повишаването на мощността на силовия агрегат. По този начин се постига ускорение, достатъчно за шофиране по магистрала като голяма кола, а не като малолитражка. А както знаем PRIUS има ДВГ, който е само 78 к.с. Схема 6

Схема 6

Сателитите заедно с оста

От друга страна, ако необходимата мощност не е толкова голяма, част от електроенергията, произведена от MG1, може да се използва за зареждане на батерията дори в режим на бързо набиране. Важно е да запомните, че двигателят с вътрешно горене върти както колелата на автомобила, така и генератора MG1, който произвежда електрическа енергия. Как ще бъде използвана и къде ще бъде изпратена, се определя от блока за управление на хибридната система.

Шофиране с умерена скорост

След като сте достигнали постоянна скорост на равен път, силата, която идва от двигателя се използва за преодоляване на аеродинамичното съпротивление на въздуха и триенето при търкаляне. Това е много по-малко от мощността, необходима за шофиране при изкачване или ускорение на колата. За да работи ефективно при ниска мощност и да не създава много шум, ДВГ работи на ниски обороти. Таблицата по-долу показва какво количество енергия е необходима да се движи превозното средство при различни скорости на хоризонтален път и приблизителните обороти на двигателя, които обезпечават тези режими на експлоатация.

Имайте предвид, че високата скорост на автомобила и ниските обороти на двигателя поставят устройството за разпределение на мощността в трудно положение, в което генераторът MG1 трябва да се върти назад (виж таблицата по-горе). По този начин MG1 кара сателитите да се въртят напред. Въртенето на сателитите се сумира с въртенето на оста (от ДВГ) и значително ускорява въртенето на короната. Още веднъж отбелязвам, че разликата е, че в един по-ранен случай бяхме доволни от високите обороти на двигателя, за да получим повече мощност, дори да се движим с по-ниска скорост. В този случай, ние искаме ДВГ да остане на ниски обороти, дори ако ние сме се ускорили до прилична скорост. По този начин се съчетават по-ниска консумация на енергия с висока ефективност.

Сателитните колела

TOYOTA PRIUS HONDA LEXUS

От таблицата за разпределението на мощността в различните режими на работа виждаме, че генераторът MG1 трябва да произведе обратен въртящ момент на короната. Това е като опорен въртящ момент, с помощта на който двигателят с вътрешно горене върти короната, а оттам и колелата. Без съпротивлението на MG1, ДВГ просто ще върти този мотор / генератор вместо да приведе в движение автомобила.

Трябва да се отбележи, че когато въртите MG1 напред в електрическите вериги, се появява обратен въртящ момент. Той може да бъде създаден само от генераторен товар, както когато електрониката на инвертора започва да приема енергия от MG1. Това обяснява появата на обратния въртящ момент. Но сега MG1 се върти назад. Как тогава да направим така, че той да създава този обратен въртящ момент? Какво трябва да направим, за да накараме MG1 да се върти напред и да произведе директен въртящ момент? Това означава да работи като двигател. Всъщност, всичко е наопаки: ако MG1 се завърти обратно, и ние искаме да получим въртящ момент в същата посока, MG1 трябва да бъде двигател и да се върти с помощта на електрическа енергия, доставена от инвертора.

Вътрешността на кутията на PRIUS

Това започва да изглежда много екзотично. ДВГ върти напред, MG1 върти напред, MG2, какво, също върти напред? Няма механична причина, поради която това не може да се случи. На пръв поглед може да изглежда привлекателно. Два електродвигателя и едно ДВГ – едновременно допринасят за създаването на движението.

Но трябва да помним, че вече сме попадали в тази ситуация, като намалихме оборотите на двигателя за ефективна работа. Това не би било ефективен начин да получим повече мощност на колелата. За да направим това, трябва да увеличим оборотите на двигателя и да се върнем към по-ранна ситуация, когато МГ1 се върти напред в генераторен режим. Има още един проблем: трябва да разберем откъде ще вземем енергията за въртене на МГ1, когато работи в режим на електродвигател. От батерията? Можем да направим това известно време, но скоро ще бъдем принудени да излезем от този режим, когато останем без енергия в батерията, за да ускорим движението или да се изкачваме нагоре. А ние трябва да получаваме тази енергия през цялото време, като не позволяваме на батерията да падне. По този начин стигнахме до извода, че енергията трябва да идва от МГ2 непрекъснато.

Дали генераторът МГ2 произвежда енергия за двигателя МГ1? Тъй като ДВГ и МГ1 допринасят своя дял за мощността, която е сумирана от планетарния механизъм, може да се нарече “режим на сумиране на мощността”. Но такава идея за MG2, който произвежда енергия за двигателя MG1, би била в конфликт с идеите на хората за работата на тази система. И името му ще звучи като “еретичен режим”. А сега ясно и точно МГ2 НЕ произвежда енергия за двигателя МГ1.

TOYOTA PRIUS HONDA LEXUS

Така изглежда магнит на дъното на кутията, когато маслото не е сменяно когато трябва или се е сменяло без да се свали и почисти капака.

Клапаните на Prius

Нека отново преминем през концепцията за “режим на сумиране на мощността” и да се опитаме да променим тази гледна точка. Двигателят завърта оста на сателитите с малки обороти. МГ1 завърта слънчевото колело в обратната посока. Това кара сателитите да се въртят напред и увеличават скоростта на въртене на короната, която все още получава само 72% от въртящия момент на двигателя. Но скоростта, с която се върти короната е увеличена от въртенето на двигателя МГ1 назад. Това позволява на автомобила да се движи с по-висока скорост при по-ниски обороти на двигателя. МГ2 се противопоставя на движението на автомобила, което е невероятно, и работи като генератор и произвежда електричество, което захранва двигателя МГ1. Колата се движи напред поради остатъчния механичен въртящ момент от ДВГ. В този момент батерията може да се зарежда само от излишния въртящ момент.

Можете да определите, че се движите в този режим, само ако имате умението да определите скоростта на въртене на ДВГ на слух. Дисплеят (мониторът), включен в режима на показване на работата на хибридната система, показва подаване на енергия към колелата и генератора, който зарежда батерията. Картината може да бъде променена, като се редуват процесите на зареждане на батерията и подаването на електричество към мотора, за да се завъртят колелата. Аз тълкувам това редуване като регулиране на натоварването на генератора МГ2, за да се поддържа постоянна енергията за движение.

TOYOTA PRIUS HONDA LEXUS

следва продължение

инж. Пламен Пеев