Министерство образования Республики Беларусь

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСТИТЕТ

Военный факультет

Кафедра «Военная автомобильная техника»

Реферат на тему:

Гибридные силовые установки. Перспектива применения на автомобилях для силовых структур.

Выполнил: студент гр.849-14-2

Синяк Е.А

Минск 2014

Содержание

1.Введение...............................................................................................3

2. История создания и развития гибридных силовых установок для транспорта...............................................................................................4

3. Классификация гибридных силовых установок..............................7

4. Конструкция и принцип действия гибридной силовой установки на легковом автомобиле.......................................................................14

5. Перспективы применения гибридных силовых установок на транспорте.............................................................................................20

Введение.

В современных крупных городах с большими транспортными потоками, особенно в часы пик, двигатели внутреннего сгорания автомобильного транспорта в основном работают на режимах минимальных оборотов холостого хода: остановки, езда накатом и торможение, в остальном из-за небольших расстояний между остановками практически имеют место малые нагрузки и переходные режимы работы двигателя: троганье с места, набор скорости, сброс скорости (нагрузки и оборотов). Режим работы на минимальных оборотах обусловлен простоями на светофорах или подкатами к светофорам и остановкам, пробками, медленным передвижением из-за затрудненности проезда. В случае эксплуатации пассажирского городского автотранспорта к перечисленному прибавляются остановки для посадки и высадки пассажиров.

Эксплуатация двигателей внутреннего сгорания, как бензиновых, так и дизельных в режимах холостого хода или минимальных нагрузок приводит к максимально быстрому нарастанию отложений и нагара в камере сгорания двигателей, что приводит к изменению их конструкционных размеров, и как следствие, к значительному ухудшению расчетных экологических параметров отработавших газов двигателя.

Конечно, двигатели внутреннего сгорания совершенствуются как с точки зрения повышения эффективности, так и улучшения экологических показателей, однако наиболее действенным способом комплексного решения указанных проблем является применение гибридного привода: сочетания двигателя внутреннего сгорания и электрического привода с аккумулятором электрической энергии.

Следует отметить, что объем продаж легковых автомобилей с гибридными силовыми установками во всем мире неуклонно растет: если в 2000 г. было продано всего 9 тыс. автомобилей с гибридным приводом, то в 2005 г. – около 270 тыс. автомобилей.

Таким образом, создание, совершенствование и эксплуатация гибридных силовых установок становятся реалиями сегодняшнего дня, а знание принципа их действия, конструкции, теории управления и других вопросов, связанных с их эксплуатацией, становится обязательным для специалистов с высшим образованием по специализации «двигатели внутреннего сгорания».

2.История создания и развития гибридных силовых установок для транспорта

Проведенные многочисленные исследования за прошедшие годы, большое количество экспериментальных и расчетно-теоретических работ позволили существенно повысить эксплуатационную топливную экономичность ДВС и сократить эмиссию токсичных компонентов с отработавшими газами за прошедшие 15–20 лет. Например, по сравнению с техническим уровнем дизеля 1988 г. современные дизели равного рабочего объема имеют крутящий момент на 100% больше, излучают меньше шума на 60%, имеют более низкую эмиссию вредных веществ на 90% и расходуют топлива на 30% меньше. Однако работа на неустановившихся режимах, как показывают результаты обобщения многочисленных экспериментальных исследований, снижает их моторесурс до 50% и увеличивает удельный расход топлива до 40% по сравнению с установившимися режимами.

Применение ДВС в составе гибридных силовых установок позволяет существенно снизить долю неустановившихся режимов работы и, как следствие, существенно снизить эмиссию вредных веществ с ОГ.

История создания и развития гибридных силовых установок для транспорта берет свое начало от «Бензо-электрической тяги системы Вестингауза». На рис. 2.1 показан бензо-электирический железнодорожный моторный вагон (автомототрасса), производства французского Акционерного Общества «Вестингауз» в Гавре, эсплуатировавшийся в первом десятилетии ХХ в. Восточно-Германским Обществом железных дорог.

Фирма «Вестенгауз», располагавшая к началу ХХ в. богатым опытом в области электрических конструкций, создала бензо-электрическую силовую установки (рис. 2.2), успешно конкурирующие с паровой тягой на железных дорогах. В качестве привода электрогенератора использовались четырехтактные бензиновые 4-цилиндровые двигатели мощностью 29 и 44 кВт и 6-цилиндровые двигатели мощностью 66 кВт при 950 мин^-1.

Рис. 2.1. Бензо-электрический железнодорожный моторный вагон

В качестве топлива в двигателе мог использоваться бензин, получаемый перегонкой нефти, плотностью 700–720 кг/м³ и низшей теплотой сгорания около 47 МДж/кг, бензол, получаемый из каменного угля, с плотностью 850–880 кг/м³ и низшей теплотой сгорания около 42 МДж/кг или смесь бензола с этиловым спиртом.

Рис. 2.2. Четырехцилиндровый бензо-электрический агрегат

Уже в то время применение электрической передачи обосновывалось достаточно веско. Если ДВС применить в качестве непосредственного привода колес, то пришлось бы или установить его под полом вагона (при этом он был бы труднодоступен для осмотра, обслуживания и подвергался бы загрязнению) или же использовать сложную трансмиссию. Другой недостаток: двигатель не мог бы работать более, чем на одну ось (без дальнейшего значительного усложнения трансмиссии и снижения ее КПД), что снижало тяговое усилие из-за ограниченной силы сцепления колес с рельсами. Для плавного трогания с места необходимо было применять фрикционные муфты, а для изменения скорости движения – сложные коробки перемены передач, которые имеют ступенчатое переключение и вызывают ударные нагрузки в трансмиссии и двигателе, приводящие к повреждению узлов привода. Именно эти причины в дальнейшем послужили основанием для широкого применения электрической трансмиссии на тепловозах, судах, тяжелых карьерных самосвалах, промышленных тракторах и др. Однако современная концепция гибридного привода имеет одну важнейшую особенность: наличие аккумулятора энергии в системе привода.

Таким образом, в настоящее время наиболее актуальной является концепция гибридной силовой, включающей традиционный поршневой ДВС и силовой электрический привод, содержащий аккумулятор электрической энергии. Первой современной практической реализацией подобной концепции на легковом автомобиле явилась система HSD (Hybrid Synergy Drive) – гибридного синергетического привода фирмы Toyota.