ДВС + МАХОВИК
Mar. 30th, 2014 11:15 pm![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
rutinin.livejournal.com posting in ![[community profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/community.png){kind=small}
engineering_ruВ прошлом году я уже поднимал тему маховиков, установленных на автомобили в качестве рекуператоров кинетической энергии. Предлагаю вашему вниманию некоторые достижения Volvo в этом направлении.
В течение четырех лет компании проводили испытания на дорогах общественного пользования и на полигонах в Швеции и Великобритании, которые показали, что гибридная технология с использованием маховика позволяет увеличить мощность на 80 л.с. и снизить расход топлива до 25%.
Flybrid KERS (система рекуперации кинетической энергии с использованием маховика) установлена на задней оси Volvo S60, который оборудован пятицилиндровым бензиновым двигателем T5 мощностью 254 л.с. В процессе торможения кинетическая энергия, которая в ином случае была бы потеряна в виде тепла, передается с колес на систему KERS и приводит в движение маховик из углеволокна весом 6 кг, который раскручивается до 60 000 оборотов в минуту. Когда автомобиль вновь начинает движение, энергия, сохраненная вращающимся маховиком, передается обратно на задние колеса через специальную трансмиссию, что позволяет ускорить разгон или снизить нагрузку на двигатель. ДВС, который передает крутящий момент на передние колеса, выключается, как только начинается процесс торможения. Энергия маховика может использоваться для начала движения с места или для поддержания движения автомобиля, когда он достигает определенной скорости.
«Энергии, обеспеченной маховиком, достаточно для движения автомобиля на короткие дистанции. Это существенно сказывается на экономии топлива. По нашим расчетам двигатель будет отключен в течение половины времени для движения согласно требованиям Нового европейского цикла движения», – поясняет Дерек Краб, вице-президент по разработке двигателей Volvo Car Group.
Маховик приводится в движение в процессе торможения, поэтому энергия рекуперации доступна лишь в ограниченных пределах, когда вращается маховик. Эта технология наиболее эффективна в условиях, когда автомобиль часто тормозит и снова начинает движение. Другими словами, экономия топлива будет наиболее заметной при движении в городском потоке или при динамичной езде.
Если учитывать энергию рекуперации маховика с полной мощностью двигателя внутреннего сгорания, то автомобиль получает дополнительных 80 л.с. Благодаря высокому крутящему моменту автомобиль способен на быстрые ускорения, заметно снижая параметры разгона с места до 100 км/ч. Например, экспериментальный Volvo S60 T5, оборудованный этой системой, разгоняется до 100 км/ч примерно на 1,5 секунды быстрее стандартной модели. Привод KERS на задние колеса делает автомобиль частично полноприводным, улучшая сцепление колес с дорожным покрытием и повышая стабильное поведение автомобиля в ходе ускорения.
«Мы первыми установили маховик на задней оси автомобиля в сочетании с двигателем внутреннего сгорания, который приводит в движение передние колеса. Теперь после успешного завершения испытаний мы будем изучать возможности интеграции этой технологии в наших будущих моделях автомобилей», – добавляет Дерек Краб.
http://www.popmech.ru/article/15391-dvs-plyus-mahovik-moschnost-vyishe-rashod-menshe/photo/all/#foto
В течение четырех лет компании проводили испытания на дорогах общественного пользования и на полигонах в Швеции и Великобритании, которые показали, что гибридная технология с использованием маховика позволяет увеличить мощность на 80 л.с. и снизить расход топлива до 25%.
Flybrid KERS (система рекуперации кинетической энергии с использованием маховика) установлена на задней оси Volvo S60, который оборудован пятицилиндровым бензиновым двигателем T5 мощностью 254 л.с. В процессе торможения кинетическая энергия, которая в ином случае была бы потеряна в виде тепла, передается с колес на систему KERS и приводит в движение маховик из углеволокна весом 6 кг, который раскручивается до 60 000 оборотов в минуту. Когда автомобиль вновь начинает движение, энергия, сохраненная вращающимся маховиком, передается обратно на задние колеса через специальную трансмиссию, что позволяет ускорить разгон или снизить нагрузку на двигатель. ДВС, который передает крутящий момент на передние колеса, выключается, как только начинается процесс торможения. Энергия маховика может использоваться для начала движения с места или для поддержания движения автомобиля, когда он достигает определенной скорости.
«Энергии, обеспеченной маховиком, достаточно для движения автомобиля на короткие дистанции. Это существенно сказывается на экономии топлива. По нашим расчетам двигатель будет отключен в течение половины времени для движения согласно требованиям Нового европейского цикла движения», – поясняет Дерек Краб, вице-президент по разработке двигателей Volvo Car Group.
Маховик приводится в движение в процессе торможения, поэтому энергия рекуперации доступна лишь в ограниченных пределах, когда вращается маховик. Эта технология наиболее эффективна в условиях, когда автомобиль часто тормозит и снова начинает движение. Другими словами, экономия топлива будет наиболее заметной при движении в городском потоке или при динамичной езде.
Если учитывать энергию рекуперации маховика с полной мощностью двигателя внутреннего сгорания, то автомобиль получает дополнительных 80 л.с. Благодаря высокому крутящему моменту автомобиль способен на быстрые ускорения, заметно снижая параметры разгона с места до 100 км/ч. Например, экспериментальный Volvo S60 T5, оборудованный этой системой, разгоняется до 100 км/ч примерно на 1,5 секунды быстрее стандартной модели. Привод KERS на задние колеса делает автомобиль частично полноприводным, улучшая сцепление колес с дорожным покрытием и повышая стабильное поведение автомобиля в ходе ускорения.
«Мы первыми установили маховик на задней оси автомобиля в сочетании с двигателем внутреннего сгорания, который приводит в движение передние колеса. Теперь после успешного завершения испытаний мы будем изучать возможности интеграции этой технологии в наших будущих моделях автомобилей», – добавляет Дерек Краб.
http://www.popmech.ru/article/15391-dvs-plyus-mahovik-moschnost-vyishe-rashod-menshe/photo/all/#foto
![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
no subject
Date: 2014-03-31 02:54 pm (UTC)Или даже в зависимости от скорости нажатия педали. Нажал в пробке чуть-чуть - проехал на маховике, не запуская двигатель. Нажал резко - заработал и двигатель.
no subject
Date: 2014-03-31 05:12 pm (UTC)У Вольво же как раз красота и изящество решения в простоте: можно поставить их модуль в любую машину с минимальными изменениями текущей конструкции. Потому что есть довольно большое количество изобретений, где маховичная рекуперация сделана вместе с ДВС, но все эти изобретения пыляться на полке потому, что пришлось бы переделывать значительную часть подкапотного пространства с довольно сомнительным результатом. А тут "хлоп" и готово.
no subject
Date: 2014-03-31 05:46 pm (UTC)no subject
Date: 2014-03-31 06:06 pm (UTC)Во-первых, как и писалось, проблема момента инерции, или как там оно называется. То есть машина может поворачивать, а раскрученный маховик может этому мешать. То есть нужен подвес в пространстве, а это на порядок усложняет конструкцию.
Во-вторых, дополнительно к маховику нужен вариатор и система контроля оборотов. Очевидно, что колеса крутятся с одной скоростью, а маховик с другой. При этом обе скорости могут варьироваться в широких пределах. Для обоих режимов эксплуатации (сохранение и отдача энергии) нужно передаточное число вариатора постоянно подстраивать.
В-третьих, нужен сам вариатор, простой и надежный. Ременной вариатор под большим вопросом, так как у него ограничение по скорости вращения валов, диапазону передаточных отношений и передаваемому крутящему моменту.
В-четвертых, там где вариатор, там же нужно сцепление с гидротрансформатором.
В-пятых, хитрая электроника. В обычной машине линейная реакция двигателя на педаль газа (ну почти линейная, с учетом коробки передач). В машине с маховиком линейность разгона придется подстраивать электроникой. То есть, электроника должна знать, сколько энергии может дать маховик (на какую скорость он сейчас раскручен) и в зависимости от этого подбирать обороты двигателя. Образно говоря, при одинаковом старте с "пустым" маховиком двигатель нужно крутить до 3000 оборотов, а вот с "полным" маховиком уже только до 2000 оборотов.
В общем, есть что инженерам решать :)
no subject
Date: 2014-03-31 06:22 pm (UTC)и вариатор присутствует и гидротрансформатора нет, сцепление дисковое сухое, голая механическая трансмиссия. Я сам удивился.
no subject
Date: 2014-03-31 06:32 pm (UTC)Я же говорю, что идея прекрасна свой простотой. Но вот в реализации очень много подводных камней. Смогут их преодолеть - молодцы и медаль им на шею :)
no subject
Date: 2014-03-31 06:55 pm (UTC)no subject
Date: 2014-03-31 07:11 pm (UTC)no subject
Date: 2014-03-31 07:23 pm (UTC)no subject
Date: 2014-04-01 05:05 am (UTC)- Чтобы увеличить объем запасаемой энергии, то придется или утяжелять маховк или крутить его очень быстро. И то и другое влечет за собой увеличение гироскопического эффекта.
- Слишком мало энергии запасать тоже не очень хорошо. Поэтому надо искать компромисс.
- Важна кстати собственно не вся энергия запасенная в маховике, а только полезная. Образно говоря, мы не можем передать на колеса всю кинетическую энергию, а только некоторую узкую дельту, например, при вращении от 30 000 оборотов в минуту до 60 000 оборотов. Потому что все что ниже 30 000 не сможет дать какого-либо полезного эффекта (из-за квадратичной зависимости от оборотов).
- Тут же возникает вопрос КПД, потому что при старте маховик придется крутить на эти первые бесполезные 30 000 оборотов.
Но все же, если мы возьмем маховик радиусом 7 сантиметров и весом 6 килограм и покрутим его со скоростью 60 000 оборотов в минуту, то такая система будет иметь кинетическую энергию равную 290 000 джоулей или 80 Вт-ч. С другой стороны, кинетическая энергия машины весом 1500 кг и движущейся со скоростью 60 км/ч будет 208 000 Джоулей или 57 Вт-ч. То есть даже с учетом всех КПД, такого маховика будет вполне достаточно.
no subject
Date: 2014-03-31 07:41 pm (UTC)no subject
Date: 2014-03-31 07:55 pm (UTC)no subject
Date: 2014-03-31 06:25 pm (UTC)Не любую. В полноприводную так просто не получится.
no subject
Date: 2014-03-31 06:41 pm (UTC)