Статья опубликована в №49 (сентябрь) 2017
Разделы: Техника
Размещена 30.09.2017. Последняя правка: 07.10.2017.
Просмотров - 1886

О ПРИНЦИПАХ РАБОТЫ ГИБРИДНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Нарзуллаев Комилжон Собиржонович

-

Наманганский инженерно-строительный институт

Старший преподаватель

УДК 62-12

Введение

В настоящее время вследствие мирового экономического кризиса наблюдается снижение цен на нефть и ее производных. В то же время со стороны основных потребителей нефтепродуктов не прекращаются работы по созданию и внедрению энергосберегающих и поиску альтернативных технологий [1].

Совершенствование двигателей внутреннего сгорания (ДВС) требуют крупных капиталовложений, наукоёмкого технологического производства, главное много времени. Поэтому современные двигатели внутреннего сгорания не совсем отвечают предъявляемым к ним требованиям, или же в промежутке короткого времени теряют свои качественные показатели [2].

В этой связи, весомым аспектом внедрения новых технологий выступают, требования потребителей в мощном и экономичном двигателе [3].

Актуальность

Одним из вариантов решения этой проблемы являются гибридные силовые установки, в отличие от электромобилей и автомобилей на топливных элементах, состоящие из обычного ДВС и электродвигателя одновременно.

В этой связи ведущие мировые автомобильные торговые бренды предлагают ряд моделей транспортных силовых установок, сочетающих в себе характеристики двигателя внутреннего сгорания и электромобиля одновременно, так называемый гибридный вариант двигателя.

Гибридный двигатель включает в себе одновременно двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель, объединенный в одно целое. При этом подобный силовой механизм совмещает полезные характеристики и ДВС и электродвигателя, благодаря которому обеспечивается соответствие экономических, экологических и динамических характеристик автомобиля в целом [4].

Цели, задачи, материалы и методы

В настоящее время ведущие автомобильные компании «Hyundai», «BMW», «Volvo», «Toyota», «KIA», «Nissan», «Peugeot», «Chevrolet»  и другие производители занимаются разработкой и внедрением в производство автомобилей с гибридными силовыми системами [5].

Научная новизна настоящей статьи посвящена выявлению принципиальных схем взаимодействия силовых систем: поршневого двигателя внутреннего сгорания и электродвигалеля.

 

В гибридном двигателе, обе силовые системы взаимно дополняют друг-друга. Двигатель внутреннего сгорания приводит в действие электрогенератор и снабжает энергией электродвигателя, а тот следовательнно обеспечивает оптимальный режим работы ДВС без резких колебаний и нагрузок.

Еще одной положительной характеристикой гибридного двигателя является система рекуперации кинетической энергии, которая обеспечивает аккумуляторные батареи энергией и приводит в рабочее состояние во время торможения автомобиля и при спусках. Принцип ее работы заключается в том, что при торможении колеса приводят в действие электродвигатель, который в данном случае играет роль генератора и заряжает аккумуляторы.

Научная новизна

В настоящее время ведущие автомобильные компании «Hyundai», «BMW», «Volvo», «Toyota», «KIA», «Nissan», «Peugeot», «Chevrolet»  и другие производители занимаются разработкой и внедрением в производство автомобилей с гибридными силовыми системами [5].

Научная новизна настоящей статьи посвящена выявлению принципиальных схем взаимодействия силовых систем: поршневого двигателя внутреннего сгорания и электродвигалеля.

Кроме того, принципиальные отличия гибридной установки от остальных силовых систем заключаются в том, что в автомобилях оснащенных гибридными двигателями, две силовые установки работают синхронно, помогая друг-другу, взаимно дополняя при повышении нагрузок на силовую систему. Широко распространенные поршневые двигатели внутреннего сгорания всю поступающую нагрузку преодолевают путем увеличения количества поступающую в камеру сгорания воздушно-топливной смеси. Следовательно, в обычных ДВС по сравнению с гибридными силовыми системами большее потребления топлива, горюче - смазочных материалов, загрязнения окружающей среды, а также снижения ресурса двигателя.

Гибридные двигатели по принципу работы можно разделить на три схемы взаимодействия двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя: последовательная схема, параллельная схема и последовательно-параллельная схема работы силовой системы.

В последовательной схеме  двигатель внутреннего сгорания постоянно работает, а электродвигатель включается только тогда, когда необходима дополнительная мощность.

В параллельной схеме работы одновременно работают и двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель. При этом электродвигатель должен обладать свойствами работы в режимах генератора энергии и силовой установки. Согласованная работа этих двух систем обеспечивается внедрением компьютерного управления в систему.

В разных режимах работы ДВС компьютерная система управления распределяет крутящий момент, снижая нагрузку подключив электрическую систему, при торможении и замедлении он работает как генератор.

В последовательно-параллельной схеме силовой агрегат совмещает свойства последовательной и параллельной схемы, а также дополнительно оснащается электрогенератором и планетарной передачей. 

Изложенная выше схема компоновки силовой системы обеспечивает движение автомобиля при набирании скорости и на малых скоростях только на мощностях электродвигателя, а ДВС только обеспечивает работу генератора. На высоких скоростях крутящий момент на ведущие колеса передается и от двигателя внутреннего сгорания. При повышенных нагрузках когда генератор не в силах обеспечить требуемый запас электричества, электромотор получает дополнительное питание от аккумулятора.

Таким образом последовательно-параллельная схема взаимно дополняя друг – друга обеспечивает оптимальный режим работы обоих систем.

Заключение

В целом автомобили с гибридными двигателями обладают положительными характеристиками и двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя [6].

Больший эффект от гибридных автомобилей наблюдается при движении в городском цикле, который характеризуется частыми остановками, работой в режиме холостого хода.

Здесь уместно отметить что, расход топлива у гибридных двигателей на 25% меньше, чем у автомобилей традиционной схемы, следовательно экологичность транспортного средства также заметно повышается.

Поэтому основными аспектами привлекательности гибридных силовых установок автомобиля являются:

• снижение уровня вредных выбросов в окружающую среду;
• снижение расходов на топливо;
• увеличенный пробег автомобиля;
• снижение уровня шумности ДВС;
• улучшенные характеристики работы обоих применяемых систем.

1. Нарзуллаев К.С., Шотмонов Д.С., Насриддинов А.Ш. Современные методы получения нефти из битуминозного песка // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2016, -№ 7, Часть 1, 23-27 с.
2. Шароглазов Б. А., Фарафонтов М. Ф., Клементьев В. В. Двигатели внутреннего сгорания: теория, моделирование и расчёт процессов: Учебник по курсу «Теория рабочих процессов и моделирование процессов в двигателях внутреннего сгорания». – Челябинск: Изд. ЮУрГУ, 2004. – 344 с.
3. Теория двигателей внутреннего сгорания. Учебник/И.Г.Дьяченко-Перевод с украинского языка.-Харьков: ХНАДУ, 2009.-500 с.
4. How do hybrid cars work? / by Richard Hantula; science and curriculum consultant, Debra Voege. p. cm. — (Science in the real world). 5. Гибридные автомобили (всех марок). [Электронный ресурс] // https://auto.ironhorse.ru/ct/ekologichnye-avtomobili/(дата обращения: 04.10.2017).
6. Что такое гибридный автомобиль. Плюсы и минусы гибридов. [Электронный ресурс] // http://www.driver-motors.ru/aboutauto/chto-takoe-gibridnyj-avtomobil-plyusy-i-minusy-gibridov/ (дата обращения: 19.07.2017).

Рецензии:

30.09.2017, 17:46 Феофанов Александр Николаевич
Рецензия: Рецензия на статью Нарзуллаева Комилжона Собиржоновича «О ПРИНЦИПАХ РАБОТЫ ГИБРИДНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ». В статье проведен анализ взаимодействия электродвигателя и поршневого двигателя внутреннего сгорания, предложены схемы работы гибридных двигателей, выявлены основные аспекты привлекательности гибридных силовых установок. Сформулировано, что в настоящее время двигатели внутреннего сгорания не отвечают предъявленным требованиям потребителей, таким как мощный и экономичный двигатель, а совершенствование их требует крупных капиталовложений, наукоемкого технологического производства, и крупные временные затраты. В данной работе предложено, что одним из вариантов замены двигателя внутреннего сгорания могут служить гибридные двигатели, которые включают в себя как двигатель внутреннего сгорания, так и электродвигатель. Автомобили с гибридными двигателями обладают положительными характеристиками и двигателя внутреннего сгорания, и электродвигателя. Основными аспектами привлекательности гибридных силовых установок автомобиля являются: снижения уровня вредных выбросов в атмосферу; снижения расхода топлива на 25%; увеличение ресурса автомобиля; улучшение характеристики применяемых систем. Все это в совокупности дает благоприятное влияния, во-первых, на удовлетворение потребителя, а во-вторых, повышается экологичность транспортного средства. В статье рассмотрено три принципа работы двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя: последовательная схема, параллельная схема и последовательно-параллельная схема. В последовательной схеме двигатель внутреннего сгорания постоянно работает, а электродвигатель включается только тогда, когда необходима дополнительная мощность. В параллельной схеме работы одновременно работают и двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель, а согласованная компьютерная система управления распределяет крутящий момент между ними. Последовательно-параллельная схема компоновки обеспечивает движение автомобиля как при наборе скорости, так и на малых скоростях, но только на мощностях электродвигателя, при этом двигатель внутреннего сгорания обеспечивает только работу генератора. На высоких скоростях крутящий момент на ведущие колеса передается и от двигателя внутреннего сгорания. В заключении статьи автор подводит итог, что автомобили с гибридными двигателями обладают положительными характеристиками как двигателя внутреннего сгорания, так и электродвигателя. Так же автор указывает, что более эффективная работа от автомобилей с гибридными двигателями наблюдается при движении в городском цикле, и приводит основные аспекты привлекательности гибридных силовых установок. Автору необходимо указать научную новизну работы, так как в этом разделе он указал принципы работы гибридных двигателей, а не саму научную новизну, которая должна была быть предложена самим автором. После доработки статья может быть принята к публикации. Д.т.н., проф. Феофанов А.Н.

4.10.2017, 0:02 Феофанов Александр Николаевич
Рецензия: Продолжение к рецензии! Так же, автором дается перечень аспектов привлекательности гибридных силовых установок автомобиля, среди которых улучшение характеристик работы обоих применяемых систем, больший пробег автомобиля между заправками, снижение уровня шума работы силовой установки автомобиля и другие. Хотелось бы обратить внимание автора на необходимость повышения соответствия разделов статьи их содержанию. В частности, предлагается принципы работы гибридных установок из раздела «Научная новизна» перенести в раздел «Цели, задачи, материалы и методы» как в более подходящий по смыслу. В свою очередь, в разделе «Научная новизна» указать принципиальные отличия гибридной установки от остальных (принципы работы, генерации энергии, перспективные прорывные идеи) в глобальном смысле. Проверить статью на наличие ошибок. После доработки статья может быть принята к публикации. Д.т.н., проф. Феофанов А.Н.

6.10.2017, 17:45 Феофанов Александр Николаевич
Рецензия: в разделе «Научная новизна» указать принципиальные отличия гибридной установки от остальных (принципы работы, генерации энергии, перспективные прорывные идеи) в глобальном смысле

7.10.2017, 12:43 Феофанов Александр Николаевич
Рецензия: Статья может быть принята к публикации. Д.т.н., проф. Феофанов А.Н



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий