Реферат: Система управления силовой установкой гибридного автомобиля

В Америке большинство покупателей «экологически чистых» машин менее всего волнуют вопросы загрязнения окружающей среды. Американцев интересует экономия средств - проехать большее количество километров, потратив меньшее количество топлива.

А в Германии вводится новое положение, при котором в случае покупки автомобиля владелец может узнать не только его технические характеристики, но и степень экологичности. Тем временем Европейская комиссия планирует ужесточить экологические нормы к автотранспорту. Так, начиная с 2012 года все новые автомобили должны выбрасывать в среднем не более 130 граммов углекислого газа на один километр пути.

В Польше же был проведен Всемирный День Carfree (Свободы от автомобилей), который проводится в Польше в четвертый раз и десятый раз в Европе. Проведение этого дня было начато по инициативе французских экологов. Они хотели убедить людей во всем мире в негативных побочных эффектах от использования автомобилей.

В Украине тоже существуют разработки для улучшения экологичности автомобилей. Разработка компании Falcon предлагает электронике прибор - усилитель процесса горения двигателей внутреннего сгорания УПГ - 2. Усилитель УПГ- 2 применяется для усовершенствования процессов горения топливо воздушной смеси в двигателях, работающих на любой марке бензина, дизтопливе или газе, что позволяет уменьшить количество выхлопных газов и в целом помогает экологической обстановке. Кроме того, электронный блок УПГ-2 позволяет увеличить мощность двигателей; экономить топливо до 20%; уменьшить содержание СО в 50 раз; переходить на бензин с более низким октановым числом; сократить период задержки самовоспламенения топлива в дизельных двигателях и значительно уменьшить количество углеродистых отложений на электродах свечей зажигания и клапанах.

Количество выхлопных газов автомобилей в основном определяется массовым расходом топлива автомобилями. Расход по расстоянию нормируется и обычно указывается производителем (одна из потребительских характеристик).

Но самым оптимальным решением является создание гибридных автомобилей, и их серийный выпуск.

2. Гибридный автомобиль

2.1 Что такое гибридный автомобиль?

Гибри́дный автомоби́ль это - высокоэкономичный автомобиль, движимый системой «электродвигатель - двигатель внутреннего сгорания» (далее двигатель), питаемой как горючим, так и зарядом электрического аккумулятора. Главное преимущество гибридного автомобиля - снижение расхода топлива и вредных выхлопов. Это достигается полным автоматическим управлением режима работы системы двигателей с помощью бортового компьютера, начиная от своевременного отключения двигателя во время остановки в транспортном потоке, с возможностью продолжения движения без его запуска, исключительно на энергии аккумуляторной батареи, и заканчивая более сложным механизмом рекуперации - использования электродвигателя как генератора электрического тока для пополнения заряда аккумуляторов.

Вообще, гибрид - это организм, полученный в результате скрещивания генетически различающихся родительских форм (видов, пород, линий и др.) (от лат. hibrida - помесь).

Генетически различающиеся формы в нашем случае - это двигатель внутреннего сгорания (ДВС) и электромотор. Причем в современной автоселекции гибридизация - это, похоже, единственно возможный вариант их выживания. С одной стороны, цена на нефть берет все новые высоты, что неизбежно приближает закат славной истории ДВС (в том же направлении работают экологические нормативы). С другой - отсутствие способов компактно и долго хранить электрическую энергию ставит под большое сомнение будущее электромобилей в их генетически чистом виде.

2.2 Причины создания и разработки гибрида

Основные причины, стоящие за разработкой гибридной силовой установки - уменьшение количества вредных выбросов в атмосферу, что очень актуально именно для городского транспорта. Эта система позволяет снизить выброс сажи и углеводородов на 90%, оксидов азота - на 50%. При этом экономия топлива достигает 60% по сравнению с обычными автобусами с дизельными двигателями, а ускорение во время начала движения увеличилось на 50%. Такая силовая установка может устанавливаться на различные автомобили, которые выполняю самые разные задачи. Принцип работы гибридной силовой установки заключается в следующем: колеса приводятся в движение электродвигателем, который питается от АКБ, а дизельный двигатель приводит в действие генератор, питающий аккумулятор. К тому же дизель соединен с трансмиссией и часть своей мощности передает на колеса. Благодаря этому во время начала движения достигается максимальное ускорение без лишнего шума, затрат топлива и клубов дыма из выхлопной трубы.

2.3 Достоинства гибридного автомобиля

2.3.1 Экономная эксплуатация

Экономная эксплуатация - главное преимущество гибридов. Чтобы достичь её, необходимо было искать баланс, то есть уравновесить все технические показатели машины, но при этом сохранить все полезные параметры обычного автомобиля: его мощность, скорость, способность к быстрому разгону, и множество других, весьма важных характеристик, заложенных в современных автомобилях. Мало того, способность накапливать энергию, в том числе и не терять понапрасну кинетическую энергию движения во время торможения, а заряжать аккумуляторные батареи, помимо основных явных преимуществ, привнесло автолюбителям некоторые побочные «мелкие радости», например, меньший износ тормозных колодок.

Как была достигнута экономия:

-снижением объема и мощности двигателя;

-работа двигателя в оптимальном и равномерном режиме, в гораздо меньшей зависимости от условий езды;

-полная остановка работы двигателя, когда это необходимо;

-возможность движения только на электродвигателях;

-рекуперативное торможение с зарядкой аккумулятора.

Вся эта система до такой степени сложна, что стала возможна в полной мере только в современных условиях, с применением достаточно непростых алгоритмов работы бортового компьютера. Даже правильное и эффективное (с точки зрения безопасности) торможение управляется бортовым компьютером.

2.3.2 Экологическая чистота

Снижение расхода углеродного топлива, немедленно сказалось на экологической чистоте. Полная остановка работы двигателей в местах скопления автомобилей на дорогах городов, и прежде всего в пробках, имеет самую первостепенную роль. Применение же аккумуляторных батарей, гораздо меньшей емкости, чем в электромобилях, снизила проблему утилизации использованных аккумуляторов. Развитие гибридной технологии в общественном транспорте, и для грузовых автомобилей, ещё больше улучшит экологическую обстановку городов.

2.3.3 Хорошие ходовые характеристики

Теперь нет необходимости устанавливать двигатель из расчёта пиковых нагрузок эксплуатации. В момент, когда необходимо резкое усиление тяговой нагрузки, в работу включаются одновременно как электро-, так и обычный двигатель (а в некоторых моделях и дополнительный электродвигатель). Это позволяет сэкономить на установке менее мощного двигателя внутреннего сгорания, работающего основное время в наиболее благоприятном для себя режиме. Такое равномерное перераспределение и накопление мощности, с последующим быстрым использованием, позволяет использовать гибридные установки в автомобилях спортивного класса и внедорожниках. Несмотря на то, что электродвигатели обладают достаточно сильным крутящим моментом в пересчёте на массу и габариты двигателя, по сравнению с другими двигателями, разработчики всё же в ряде моделей устанавливают не слишком мощные электродвигатели, уменьшая их габариты. При этом, в целях суммирования мощностей, применяются комбинированные схемы передачи крутящего момента, с прямой передачей механического крутящего момента, непосредственно от двигателя. Такая схема называется «гибридно-совместный привод».