Решение глобальных проблем, связанных с автомобилем
Реферат - Транспорт, логистика
Другие рефераты по предмету Транспорт, логистика
городе водитель то и дело вынужден останавливаться, стоять в пробках, маневрировать. Следствием этого является то, что удельный расход топлива в городе у автомобиля почти в два раза выше, чем при езде за городом., а скопление автомобилей в городах довершают отравление атмосферы.
Гибрид лучше электромобиля - он решает наиболее острую проблему городов, почти вдвое уменьшает удельный расход топлива в сравнении с автомобилем, приводимом ДВС, снимает проблемы ограниченного пробега электромобиля и зарядки батарей, так как они при езде на ДВС подзаряжаются. Но вот стоимость гибрида - это его уязвимое место в его характеристике: ведь в гибриде два привода и устройство для их взаимодействия.
Как уже было сказано выше, ведущие автомобильные гиганты видят решение этой проблемы в замене существующих автомобилей электромобилями или их модификацией, названной гибридами. Оставим в стороне электромобили (о них мы подробно поговорили выше и поговорим еще далее) и остановимся на анализе гибридов.
В гибриде два силовых агрегата: обычный, с ДВС, и электрический привод, кроме того имеется электронная система управления. При езде в городе ДВС отключен и автомобиль движется за счет энергии аккумуляторных батарей, при езде за городом автомобиль приводится от ДВС, в то же время происходит подзарядка аккумуляторных батарей. Очевидно, что в гибриде имеет место усложнение конструкции автомобиля, и потому его удорожание. Спрашивается, можно ли решить ту же проблему более дешевыми средствами. Мы предложили такое решение.
Наше решение состоит в том, что рядом с обычным приводом от ДВС устанавливается маховик, который раскручивается от энергии аккумуляторных батарей. При езде по городу ДВС отключается и привод автомобиля происходит от маховика, при езде за городом - автомобиль приводится обычным образом. В реализации этой схемы состоит третье направление работ в нашем проекте.
Рассмотрим это направление работ более подробно. Многократно доказано, что маховик (его еще называют супермаховиком) - наиболее эффективный накопитель энергии. Уже разработано множество конструкций маховиков, энергия которых используется для привода автомобиля, автобуса, локомотива небольшой мощности, прокатных станов, землеройных машин, самолетных катапульт, торпед и для многих других случаев, где требуется преодолевать пиковые нагрузки.
Предпосылкой эффективного применения маховичного привода в рассматриваемом случае состоит в том, что скорость движения автомобиля в современном городе составляет, как правило, 20-50 км/ч. А это означает: для движения автомобиля в городских условиях требуется мощность двигателя в 4-5 раз меньше той, которой современное АТС, развивающее максимальную скорость 120-150 км/ч, располагает.
Схема предлагаемого маховичного привода содержит вал1 (Рис. 1), на который соосно со штатным маховиком 2 двигателя на подшипниках 3 установлен маховик-накопитель 4. Между этими маховиками располагается фрикционная муфта 5, которая во включенном состоянии соединяет оба маховика между собой. (Включается она с помощью электромагнита 6.) Когда же эта муфта выключена, маховик 4 свободно вращается на подшипниках 3.
Рис 1.
Маховик-накопитель 4 помещен в кожух 7, зазор между ним и кожухом устанавливается таким же, как между статором и ротором в асинхронных электродвигателях.
В кожухе 7 размещена электрообмотка 8, образующая два полюса электромагнита статора, питаемого от батареи аккумуляторов (на рисунке не показана). В цепи питания обмотки предусмотрен инвертор для преобразования постоянного тока батареи в переменный ток с параметрами, которые требуются для обмотки 8. В цепи питания этой обмотки должен быть реостат для регулирования сопротивления цепи и тем самым - силы тока в ней. (Электрическая цепь может быть либо присоединенной к обмотке 8, либо отсоединенной от нее.)
Обод 9 маховика-накопителя 4 - стальной. Он с помощь спиц связан со ступицей 10, в которой находятся подшипники 3 вала 1. На ободе 9 размещена обмотка 11, аналогичная обмотке ротора асинхронного электродвигателя.
Применительно к этой схеме был выполнен пример расчета маховичного накопителя для легкого автомобиля среднего класса (рабочий объем двигателя Vл = 1,8…2,5 л), снаряженная масса которого ma = 1500 кг. При этом принят маховик 4 массой 6 кг. (его размеры: наружный диаметр- 500мм, внутренний диаметр обода 9 - 400 мм, ширина обода 9 - 100 мм). Маховик в раскрученном состоянии совершал 3000 об/мин. Движение автомобиля в городском цикле совершалось на энергии маховика. При этом движение принималось состоящим из одинаковых циклов, каждый из которых содержал стоянку у светофора, разгон до скорости 50 км в час и последующее движение до следующего светофора. Кроме того учитывалась стоянка в пробке около одного часа. В примере было определено, что автомобиль с тремя аккумуляторами Varta PBO емкостью 140 А/ч может совершить 17 указанных циклов.
Если теперь сравнить описанное здесь устройство для движения автомобиля в городском цикле с известными гибридами, то можно констатировать, предложенное устройство существенно проще, чем гибрид, и, значит, дешевле в производстве. Эксплуатационные расходы для обеих сравниваемых вариантов будут одинаковыми.
7. 4-ое направление работ по проекту решения глобальных проблем, связанных с автомобилем: Трансмиссии автомобилей с импульсным вариатором
Рассмотренные выше гибриды и предложенное нами устройство (маховичный накопитель), функционально экви