Циклический характер работы двс один из его недостатков, но вместе с тем именно благодаря ему в двс реализуются высокие максимальные температуры и давления (стр. 26 из 27)

Для гибридных автомобилей, в которых ДВС часто запускается и останавливается, одна из проблем заключается в сокращении выброса вредных веществ во время повторного пуска двигателя. При холодном пуске Рrins двигается в основном на электромоторе, в то время как ДВС работает на прогрев катализатора, который быстро начинает очищать выхлоп. Быстрый прогрев катализатора достигается работой двигателя при a = 1 и запаздыванием угла опережения зажигания. Уменьшение возможностей нестабильного горения после пуска двигателя снижает эмиссию НС от неполного сгорания.

Хотя Рrius по определению Калифорнийского агенства охраны воздушного пространства не является автомобилем с нулевым уровнем эмиссии вредных веществ (ZEV), с усовершенствованным управлением он работает около 43 % времени в ZEV (электрической) моде против 30% в предыдущей модели . Для того, чтобы иметь уровень эмиссии такой же, как у электромобилей, Prius должен иметь большую мощность электромотора

и большую емкость батареи, что приведет к большой стоимости и большей массе.

Наибольшей проблемой для разработки гибридно-электрических приводов остается высокая стоимость электрических компонентов. Инженеры Тойота считают, что дальнейшее развитие позволит гибридным системам достичь стоимости, сопоставимой с силовыми установками с традиционными ДВС.

Стоимость и масса – вот основные препятствия на пути широкого внедрения автомобилей с гибридными силовыми установками. Автомобиль с гибридной силовой установкой стоит в 3-4 раза больше автомобиля с поршневым двигателем.

Гибридный Форд

Форд представил на международном автошоу в Лос-Анжелесе концепцию гибридного автомобиля Escape с 4-цилиндровым двигателем для демонстрации продукции, которая должна была поступить в продажу в США 2003 году. Форд будет продавать в Европе гибридный SUV под названием Maveric. Escape/Maveric появится на рынке вслед за 6-цилиндровым Explorer.

Рис.12.10. Гибридный Ford Escape отличает электропривод с 4-х цилиндровым бензиновым ДВС , рекуперация энергии торможения, улучшенные возможности трогания-остановок, обеспечивающие пробег 40 mpg в городских условиях.

Гибридный автомобиль Ford Escape отличает комбинация электропривода с 4-х цилиндровым бензиновым ДВС , рекуперация энергии торможения, улучшенные возможности трогания-остановок, обеспечивающие пробег 40 mpg в городских условиях и пробег более чем 800 км (500 миль) .на одном баке бензина, при этом имея динамические характеристики как у модели Ford/Escape с двигателем V-6. Гибридный SUV будет полноприводным, с таким же клиренсом, как и базовая модель Escape, сопоставимую грузоподъемность, и будет изготавливаться на той же сборочной линии в Канзас Сити, на которой собирается базовая модель Ford Escape.

Силовая установка гибридного Ford Escape объединяет 65-киловатный электрический мотор (типа permanent magnetic electric motor), 28-кВт –ный электрический генератор с 2-х литровым четырехцилиндровым двигателем (вариант Escape Zetec с циклом Аткинсона).Этот ДВС более эффективен чем традиционный вследствие более низких потерь на насосные ходы и оптимизированной степени сжатия. Цикл Аткинсона имеет пять базовых процессов: впуск, обратное выталкивание (для снижения насосных потерь при дросселировании), сжатие, сгорание-расширение и выпуск. Объем камеры сгорания подобран таким образом, чтобы поддерживать постоянную степень сжатия на каждом нагрузочном режиме, в то время как степень расширения изменяется для получения оптимального КПД. Потери крутящего момента при низких частотах вращения и нагрузках, характерные для циклов двигателей с «пятью ходами», можно устранить с помощью электромотора, что по мнению специалистов фирмы Форд делает двигатель, работающий по циклу Аткинсона, идеальным для гибридных силовых установок.

Электрический тяговый мотор используется для улучшения характеристик силовой установки, остановки и повторных пусков, когда автомобиль останавливается, движения автомобиля с малыми скоростями, подзарядки 300-вольтовой тяговой батареи, а также рекуперации энергии торможения. Эти и другие связанные с особенностями работы гибридной силовой установки технологии отработаны в рамках исполнения исследовательской программы Ford P2000.

Фирме Sanyo поручили поставлять блок тяговых никель-металлгидридных батарей и контроллер к нему, поскольку Sanyo продемонстрировала свою мобильность в электронной индустрии.

Рис.12.11. Компоненты 42-V оборудования и интегрированный стартер-генератор (ISG) Ford SUV:

Функции интегрированной гибридной системы : режимы «старт-стоп», повторный пуск, регенерация энергии торможения, получение электроэнергии напраяжением 42 В..

Охлаждаемый воздухом блок батарей расположен в задней части под дверью багажного отделения без потерь полезного объема. Блок батарей будет иметь фиксированный срок гарантии.

Гибридный Ford Explorer, заявленный NAIAS в 2001 г., будет оснащен более мощной электрической 42-вольтовой системой, но также будет иметь 12-вольтовую аккумуляторную батарею размером сопоставимым с размером аккумуляторной батареи мотоциклетного типа. Форд, как и большинство производителей автомобилей предпочитает электрооборудование на двух напряжениях. Основная 42-вольтная система дополняется 12-вольтной подсистемой для обеспечения питанием низковольтных потребителей (лампы, радио). Форд считает, что бортовая система электрооборудования с двумя напряжениями устраняет необходимость дорогостоящей перестройки промышленности, производящей бортовое электрооборудование. При этом сохраняются положительные качества 12-вольтных приборов, такие как больший срок службы при работе на низком напряжении.

Рис.12.12. Размещение компонентов 42-V интегрированной системы со стартер-генератором

В то же время высоковольтное энергонасыщенное оборудование открывает путь для прогрессивных технологий, таких как эффективный электромагнитный привод клапанов и активных ждущих систем.

Подсистемы гибридной силовой установки координируются контроллером системы управления автомобиля, которая создана на основе опыта, накопленного при выполнении Астон Мартин, Ягуар S-тип и дизельных программ. Применение интегрированного стартер-генератора на гибридных автомобилях SUV способствует реализации лозунга фирмы Форд: «Чище, безопаснее, быстрее» и в разработке автомобилей, которые будут иметь минимальные выбросы токсичных веществ и повышенную топливную экономичность.

Гибридный SUV Dodge PowerBox

В 2001 году на автомобильной выставке в Лос-Анжелесе впервые представлена модель гибридного SUV, названная Power Box. Его силовая установка объединяет V-образный шестицилиндровый двигатель с наддувом, использующим в качестве топлива сжатый природный газ (CNG), и электромотор для получения дополнительной мощности во время ускорения.

Конструкция Power Box представляет собой дальнейшее развитие концепции 1999 года Dodge Power Wagon, разработанной Марком Аленом, главным конструктором корпорации Даймлер Крайслер. Она обычно ассоциируется с именем Dodge больших защитных решеток, заимствованных у модели 1946 г.

Заявлено, что Power Box имеет показатели, характерные для автомобиля с восьмицилиндровым V-образным двигателем, но с топливной экономичностью, соответствующей для меньшего газового двигателя с наддувом.

Рис. 12.13. Гибридная силовая установка автомобиля PowerBox фирмы Daimler Chrysler: газовый двигательмощностью Ne 187 кВт с приводом на заднюю ось и электромотором 52 кВт с приводом на переднюю ось. Схема TTR (через дорогу).

Как автомобиль SULEV (с суперультранизким уровнем эмиссии вредных веществ), гибридный SUV имеет пробег более чем 560 км (350 милей), больший, чем у большинства автомобилей использующих CNG и сопоставимый с пробегом традиционного седана. Планируется, что автомобиль в будущем будет иметь пробег 25 mpg, что будет превосходить на 60% показатели стандартного Dodge Durango. Ожидается, что будут улучшены и показатели по динамике – разгон до скорости 97 км/час (60 mph) за 7 с.

V-образный двигатель с наддувом Power Box’а с рабочим объемом 2.7 л и сопрягается с автоматической коробкой передач с приводом на задние колеса. Электрический мотор фирмы Siemens Automotive с приводом на передние колеса. Газовый двигатель генерирует 187 кВт (250 лс), а электрический мотор добавляет 52 кВт. Электромотор помогает газовому двигателю во время ускорений и регенерирует энергию торможения, которая обычно терялась. ДВС и электромотор не связаны друг с другом, взаимодействуя через дорогу, отсюда запатентованная фирмой схема носит название TTR ( throw the road- через дорогу). Другое яркое отличие Power Box’а - применение легкого рециркулируемого термопластика. Сравнительно недавно технология напыления литых конструкций уже была продемонстрирована в конструкциях Dodge ESX3 и the Jeep Commander 2. Высокое расположение сидений компенсируется “коленообразной подвеской”, которая дает возможность уменьшать высоту автомобиля на (75 мм) после парковки автомобиля для облегчения высадки и последующей посадки.