Режими роботи.

Перед тим, як переходити до детальної розробки конструкції та вибору режимів роботи силової установки, доцільно дати опис всіх режимів, які можливо реалізувати, використовуючи вищеописану схему конструкції, оскільки ця схема буде прийнята як базова.

Режим швидкісного зв’язку. У цьому режимі тяговий двигун знеструмлений. Можливі три підрежими:

1. Самостійна робота ДВЗ: зчеплення увімкнено і ДВЗ під’єднаний до водила, блокування 1 фіксує сонячну шестерню, двигун-генератор знеструмлений. Блокування 2 звільняє водило. Напрям руху енергії при цьому показано на рис. 1.4. ДВЗ самостійно передає крутний момент на ведучі колеса. Залежність між частотою обертання валу ДВЗ та ведучих коліс має вигляд:

(1.8)

Рис. 1.4. Схема підрежиму самостійної роботи ДВЗ

де і - частоти обертання ведучих коліс і ДВЗ;

- передаточне відношення між коронною шестернею та ведучими колесами (див. рис. 1.2 та 1.3), що виражається як:

(1.9)

де , , і - числа зубів відповідних зубчатих коліс.

Залежність між моментами на валу ДВЗ та ведучих колесах має вигляд:

(1.10)

де - момент на ведучих колесах автомобіля;

- ККД зубчатої передачі між водило та коронною шестернею;

- ККД передачі між коронною шестернею та ведучими колесами.

2. Самостійна робота двигуна-генератора. У цьому підрежимі ДВЗ вимкнений, зчеплення роз’єднане чи з’єднане і блокування 1 звільняє сонячну шестерню і вал двигуна-генератора. Блокування 2 фіксує водило. Автомобіль приводиться у рух лише двигуном-генератором. Напрям руху енергії показано на рис. 1.5. Частоти та моменти у цьому випадку пов’язані наступними відношеннями:

(1.11)

(1.12)

де - ККД зубчатої передачі між сонячною та коронною шестернею;

- частота обертання вала двигуна-генератора.

Рис. 1.5. Схема підрежиму самостійної роботи двигуна-генератора

3. ДВЗ і двигун-генератор у режимі швидкісного зв’язку. У цьому підрежимі зчеплення з’єднане, блокування 1 і 2 звільняють сонячну шестерню та водило. Виходячи з (1.5), частоти обертання ведучих коліс, валів ДВЗ та двигуна-генератора пов’язані залежністю:

(1.12)

t wx:val="Cambria Math"/><w:i/><w:sz w:val="28"/><w:sz-cs w:val="28"/></w:rPr><m:t>Рґ-Рі</m:t></m:r></m:sub></m:sSub><m:r><w:rPr><w:rFonts w:ascii="Cambria Math" w:h-ansi="Cambria Math"/><wx:font wx:val="Cambria Math"/><w:i/><w:sz w:val="28"/><w:sz-cs w:val="28"/></w:rPr><m:t>)</m:t></m:r></m:oMath></m:oMathPara></w:p><w:sectPr wsp:rsidR="00000000"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></wx:sect></w:body></w:wordDocument>">

а моменти мають залежність:

(1.13)

де b – індекс, що залежить від режиму роботи двигуна-генератора.

Виходячи з (1.7) і (1.13), загальна залежність між частотами та моментами має вигляд:

(1.14)

Тут пропорційна частоті обертання тягового двигуна, а визначається з рівняння тягового балансу.

Рис. 1.6. Схема підрежиму спільної роботи ДВЗ і двигуна-генератора з швидкісним зв’язком:

а) – двигун-генератор у режимі двигуна; б) – двигун-генератор у режимі генератора

Якщо частота обертання вала двигуна-генератора від’ємна (режим генератора), , інакше (режим двигуна) . При заданій швидкості автомобіля частота обертання вала ДВЗ регулюється (підтримується стале значення) за рахунок зміни частоти обертання вала двигуна-генератора. Згідно з (1.13), моменти ДВЗ, двигуна генератора і момент на ведучих колесах завжди мають фіксовану залежність один з одним. Тобто зміна одного з моментів приведе до зміни двох інших. Напрям енергії при роботі установки у даному підрежимі показано на рис. 1.6.

Режим тягового зв’язку. Коли тяговий двигун увімкнено, його крутний момент може бути додано до моменту на коронній шестерні. При підключенні тягового двигуна у кожному з трьох описаних вище підрежимів роботи установки отримуються 6 можливих підрежимів з тяговим (вірніше, тягово-швидкісним) зв’язком, так як тяговий двигун теж може працювати в режимі двигуна чи генератора.

1. Самостійна робота ДВЗ плюс тяговий двигун у режимі двигуна. Цей підрежим відповідає основному режиму роботи паралельної гібридної силової установки. Напрям енергії показано на рис. 1.7.

2. Самостійна робота ДВЗ плюс тяговий двигун у режимі генератора. Цей підрежим відповідає основному режиму роботи паралельної гібридної силової установки при заряджанні батареї від ДВЗ. Напрям енергії показано на рис. 1.8.

Рис. 1.7. Схема підрежиму самостійної роботи ДВЗ плюс тяговий двигун у режимі двигуна

3. Самостійна робота двигуна-генератора плюс тяговий двигун у режимі двигуна. Цей підрежим аналогічний першому, але ДВЗ замінений на двигун-генератор. Напрям енергії показано на рис. 1.9.

4. Самостійна робота двигуна-генератора плюс тяговий двигун у режимі генератора. Цей підрежим аналогічний другому, але ДВЗ замінений на двигун-генератор. Цей режим не може використовуватися, оскільки частина енергії, що надходить до двигуна-генератора від батарей, потім в неї ж повертається, як показано на рис. 1.10.

Рис. 1.8. Схема підрежиму самостійної роботи ДВЗ плюс тяговий двигун у режимі генератора

Рис. 1.9. Схема підрежиму самостійної роботи двигуна-генератора плюс тяговий двигун у режимі двигуна

5. ДВЗ і двигун-генератор у режимі швидкісного зв’язку плюс тяговий двигун у режимі двигуна. У цьому підрежимі у повній мірі використовується тягово-швидкісний зв’язок. Двигун-генератор може працювати у двох режимах – двигуна та генератора, як показано на рис. 1.11. Режим, коли двигун-генератор працює як двигун, може бути використаний при русі автомобіля з високою швидкістю. Це дозволяє обмежити частоту обертання колінчастого вала ДВЗ та запобігти його виходу з діапазону оптимальних енергетичних показників. Режим, коли

Рис. 1.10. Схема підрежиму самостійної роботи двигуна-генератора плюс тяговий двигун у режимі генератора

двигун-генератор працює як генератор, відповідно, може бути застосований при русі автомобіля з малою швидкістю, що дозволяє ДВЗ працювати з більш високою частотою і також не виходити з діапазону оптимальних енергетичних показників. Двигун-генератор при цьому «поглинає» частину частоти обертання вала ДВЗ.

Рис. 1.11. Схема підрежиму спільної роботи ДВЗ і двигуна-генератора з швидкісним зв’язком плюс тяговий двигун у режимі двигуна:

а) – двигун-генератор у режимі двигуна; б) – двигун-генератор у режимі генератора

Виходячи з (1.14), загальне рівняння, що відображає залежність між моментами та частотами обертання, у цьому випадку має вигляд:

(1.15)

де - крутний момент тягового двигуна (його частота обертання пропорційна ).

6. ДВЗ і двигун-генератор у режимі швидкісного зв’язку плюс тяговий двигун у режимі генератора. Даний підрежим аналогічний попередньому, але тяговий двигун працює у режимі генератора, як показано на рис. 1.12.

Рис. 1.12. Схема підрежиму спільної роботи ДВЗ і двигуна-генератора з швидкісним зв’язком плюс тяговий двигун у режимі генератора:

а) – двигун-генератор у режимі двигуна; б) – двигун-генератор у режимі генератора

Рекуперативне гальмування. Коли автомобіль сповільнюється, тяговий двигун, двигун-генератор або обидва вони можуть створювати гальмівний момент і генерувати при цьому енергію, що заряджає батарею. У цьому випадку ДВЗ вимкнений, зчеплення роз’єднане. Можливі шляхи спрямування енергії показані на рис. 1.13.

Рис. 1.13. Рекуперативне гальмування:

а) – тяговий двигун гальмує самостійно; б) – двигун-генератор гальмує самостійно; в) – тяговий двигун і двигун-генератор гальмують разом

Доцільним з точки зору ефективності роботи силової установки є використання лише деяких із описаних вище режимів.

Дата добавления: 2017-02-01