Ремонт и обслужване на хибридни автомобили.

TOYOTA HONDA LEXUS

Школата на Пламен Пеев. Урок втори. Лекция 1

Ремонт и обслужване на хибридни автомобили

Продължаваме разговора за технологията на ремонт и обслужване на хибридни автомобили. Предлагам да освежим паметта си – за какво ставаше въпрос в предния урок. Вече разгледахме основните видове хибридни схеми, които се използват в световното автомобилостроене – както и в експерименталните разработки, така и в серийно производство. Основно внимание отделихме на Двигателя с Вътрешно Горене. Анализирахме конструкциите ДВГ, които се използват в традиционните автомобили. Отбелязахме откъде идват загубите на тези двигатели. Завършихме с обещание да продължим с анализ на конструкцията на ДВГ на най-успешните образци на хибридното автостроене. След това планирахме да запознаем читателите с устройството на хибридния автомобил Тойота Приус. Ще покажем основните агрегати и компоненти, работещи в колата.

Продължаваме

Основни начини за повишаване на ефективността.

1. Намаляване масата на двигателя

Най-лесния начин е като за транспортното средство се избере двигателя с най-малкия възможен обем. Но такъв мотор ще бъде лишен от възможността да обезпечи нужната мощност са ускорение на автомобила на пътя или при изкачване по стръмен наклон. При хибридния автомобил, за да подпомогне ДВГ, в такъв случай идва на помощ електромотора, който използва съхранената в батерията енергия. По този начин се осигурява необходимата мощност на транспортното средство. След рязкото ускорение или изкачването на наклона, необходимостта от допълнителна мощност отпада и частично разредената батерия започва да се зарежда от мотор/генератора от въртенето на ДВГ.

Ремонт и обслужване на хибридни автомобили.

TOYOTA PRIUS HONDA LEXUS

Схема на силовата установка на последователно-паралелен хибрид

Теглото на традиционния автомобил е сравнимо с теглото на Приус и притежава двигател с мощност примерно 110 к.с.. Вместо него в хибрида е поставен двигател с мощност 78 к.с. Това приближава ефективността на двигателя много близо до „зелената зона“, която съответства на режимите на движение по пътя или в града. Т.е. по тези маршрути по които автомобилът се движи най-много. А батерията и електромоторът доставят допълнителна мощност при необходимост.

Разбира се, на това може да възразим, че намаляването на теглото на ДВГ се компенсира от допълнителните силови компоненти. И по конкретно електромотора и тяговата високо волтова батерия (ВВБ). Но за сметка на това, производителите са направили някои детайли на автомобила Приус от алуминий и по този начин са уеднаквили масите на хибрида и аналогичния автомобил.

Голямата заслуга за ефективността на хибридния автомобил се дължи на електрически управляемата променлива трансмисия. Тя поддържа работата на ДВГ близо до пиковите стойности за мощност без загуба на ефективност много по-добре от обикновена скоростна кутия

2. Цикъл на Аткинсон/Милер. Намаляване на помпените загуби.

Но съществуват предели на минимизирането на размерите на ДВГ. При намаляването на  теглото на ДВГ, тандема „ВВБ – електромотор“, който е длъжен да компенсира изгубената мощност, се оказва повече от печеливш.

До какво може да доведе безразсъдното следване на такъв път? Ето до какво. Ресурса на ВВБ е ограничен. Едно дълго изкачване по стръмен наклон може да доведе до точка в която автомобилът все още не е достигнал предела, а батерията вече е изтощена. По тази причина конструкторите на ТОЙОТА са решили да поставят на Приус двигател с мощност 78 к.с. и да не продължават да го смаляват. Това решение обезпечава ефективна пикова мощност на колата във всеки един момент независимо от ситуацията. Тук трябва да отбележим, че за състезания и продължителни гонки не става. Главната засада на този път беше свързана с помпени загуби. Те, както говорихме, сериозно ограничават ефективността на ДВГ, работещ по цикъла на Ото. Двигателя на Приус не използва цикъла на Ото, а работи по цикъла на Аткинсон.

TOYOTA PRIUS HONDA LEXUS

В двигателя на Ото гориво-въздушната смес, постъпила в цилиндъра в процеса на всмукване, се задържа от всмукателния клапан, затварящ се около долна мъртва точка. По такъв начин цялата смес , постъпила в цилиндъра, се сгъстява и се запалва в момента на подаване на искра.

Ремонт и обслужване на хибридни автомобили.

Toyota Estima Hybrid 10

Скоростната кутия (тягов мотор/генератор + вариатор) Toyota Estima Hybrid 10. Най-неудачната конструкция на скоростна кутия от всички хибриди

За разлика от Ото, режима на Аткинсон осигурява затварянето на всмукателния клапан не в долна мъртва точка, а остава още малко време отворен, дори когато буталото започва да се движи нагоре. В резултат част от сместа, попаднала в цилиндъра, се връща във всмукателния колектор и се всмуква от следващия цилиндър. Той от своя страна също изпуска част от сместа назад за по нататъшно използване.

Точката, в която се затваря всмукателния клапан в режима на Аткинсон представлява променлива величина. Обема на сместа, която е сгъстена и изгорена, по този начин може да бъде намален без строгото влияние на положението на дроселната клапа. Този начин на намаляване на изходната мощност без големи помпени загуби прави двигателя на Приус много по-ефективен от традиционния двигател. Той позволява да се намалят съществено загубите на мощност на силовия агрегат.

Днес вече говорихме, че двигателя на Приус е реализиран в много близка конфигурация до тази на двигателя на Ехо. Но след подробното обсъждане на цикъла на Аткинсон , на читателя трябва да му е ясно, че това са два принципно различни агрегата. В болшинството от случаите Приус дава по-добра икономичност, отколкото Ехо, като освен това Приус е по-тежък и с по-големи външни размери. Добрата икономичност е постигната не само заради използването на хибридна система, а и поради конструкцията на самия двигател.

Следва продължение

инж. Пламен Пеев

Русе, България