Силовой агрегат автомобиля | Новые Авто
О какой автомобильной модели не шла бы речь, её силовая установка является главным агрегатом, который формирует все технические свойства и ездовые характеристики машины. Поэтому выбирая авто, двигателю необходимо уделить первостепенное внимание. Также необходимо учитывать не только его начальную стоимость, но и те расценки, которые будут предложены сервисменами в процессе эксплуатации машины: марка топлива, масла, расходные материалы, цена текущего ТО, ремонта.
Силовой агрегат автомобиляКаждый производитель использует свои силовые агрегаты, они могут разительно отличаться технически, обладать определенными преимуществами, но иметь и недоработки. Ещё в недалеком прошлом известные автомобильные бренды предлагали в своих машинах надежные, долговечные, и неприхотливые моторы. Многие из них заслужили популярность не только благодаря техническому потенциалу, но и простоте обслуживания. Со временем приоритеты меняются, разработчики делают главный акцент на экономичности и экологичности моторов, отчего те становятся все более конструктивно сложными, как следствие, дорогими, и не всегда надежными.
Если вы не являетесь специалистом в рассматриваемом вопросе, или не определились в выбором, не только двигателя, но и модели автомобиля, полезно будет пообщаться с опытными мотористами, которым, как правило, известны все сильные и слабые стороны различных типов двигателей, о чем производители предпочитают умалчивать.
Ещё один актуальный аспект — каким должен быть силовой агрегат, бензиновым или дизельным. Автомобили с дизельными силовыми установками, даже если они представляют одну модель и только различные версии, стоят дороже. Дизельные моторы требуют более частого ТО, потребляют большее количество горючего и масла, и известны дороговизной запасных деталей и ремонта. Но у них есть немаловажное достоинство. Отличаясь высоким КПД, крутящим моментом, рабочим ресурсом, они долговечные и, в большинстве своем, экономичней бензиновых оппонентов. Опять же, чтобы дизельный автомобиль оправдал вложенные в него средства его необходимо весьма активно использовать. Именно по этой причине такие машины выбирают пользователи занимающиеся коммерцией, транспортировкой грузов, и прочее.
Если вы намереваетесь эксплуатировать автомобиль преимущественно для передвижения по городу, модель с бензиновым силовым агрегатом будет более предпочтительной, а разница в затратах на топливо незначительной. Хотя, опять же, перед покупкой машины следует познакомиться с её силовой установкой, и уж, конечно, не покупать автомобиль с двигателем, марка которого не заслужила доверия, как экспертов, так и пользователей. Таковые имеются, и предостаточно.
Следует учесть и совместимость силового агрегата с моделью и модификацией автомобиля. Масса мотора, его объём, количество цилиндров, все это имеет большое значение. Конечно, если под капотом машины двигатель, у которого 12 цилиндров, проблем с динамическим ускорением или тягой возникать не должно, но они могут появиться, если этот мотор придётся ремонтировать. Поэтому необходимо определиться не только с вопросом, где вы будете использовать автомобиль, но и как вы намереваетесь это делать, учесть индивидуальную манеру вождения, опыт. Поэтому время для выбора оптимального варианта, вряд ли будет потраченным напрасно.
novie-avto.ru
Двигатель автомобиля: назначение и виды силовых агрегатов современных транспортных средств
Двигатель, пожалуй, можно назвать самой важной частью автомобиля. Ведь без двигателя автомобиль не сдвинется с места, но и без колес тоже далеко не уедешь, поэтому не будем делить автомобильные системы по важности, а просто попробуем узнать чуточку больше, об автомобильном двигателе.
Двигатель – это силовая установка, источник энергии автомобиля. Он используется для того чтобы машина могла выполнять свою основную функцию – перевозку грузов и пассажиров, но кроме этого, энергия, вырабатываемая двигателем, используется для обеспечения функционирования всех вспомогательных систем, например для работы кондиционера.
Впрочем, все вспомогательные системы, как правило, работают от электричества, вырабатываемого генератором или забираемой от аккумуляторов. А вот генератор как раз приводится в действие с помощью двигателя, передавая ему механическую энергию вращения вала.
Для обеспечения движения автомобиля так же используется механическая энергия вала двигателя, которая передается от двигателя на колеса через трансмиссию.
То есть, по сути, двигатель нужен для того, чтобы преобразовать какой-либо вид энергии в механическую энергию вращения вала, которая через систему механических связей передается на колеса, заставляя автомобиль двигаться.
Двигатель внутреннего сгорания
Когда мы говорим о двигателе автомобиля, то чаще всего представляем себе двигатель внутреннего сгорания, в качестве топлива для которого используется бензин, дизельное топливо, газ, а в последнее время пробуют и водород.
В двигателе внутреннего сгорания, как несложно догадаться, происходит преобразование энергии, выделяемой при сгорании легковоспламеняющихся веществ в механическую энергию. Конструкции двигателей внутреннего сгорания могут отличаться, бывают поршневые двигатели, роторные и газотурбинные.
Но принцип их работы остается неизменным. Энергия, выделяемая при сгорании топлива, в конечном итоге преобразуется в механическую энергию вращения вала двигателя и через систему механических связей передается на колеса, заставляя их вращаться.
Основной недостаток двигателей внутреннего сгорания их неэкологичность. При сжигании топлива выделяется много вредных веществ. Исключение в этом составляет водород, продуктом горения которого является обыкновенная вода, но проблема с его использованием на сегодняшний день заключается в дороговизне, хотя вероятно, что в будущем это будет основной вид топлива.
Но двигатели внутреннего сгорания – не единственные автомобильные двигатели.
Электро-двигатель
Существуют машины, которые используют в качестве исходной энергии – электричество. Наиболее популярный и близкий к автомобилю вид транспорта, работающий на электричестве – это всем известный троллейбус.
Но полноценным автомобилем его не назовешь, поскольку двигаться троллейбус может только лишь вдоль натянутых проводов, от которых он запитывается электричеством.
Но вы наверняка слышали о машинах, которые называются электромобилями. Электромобили – это автомобили, в которых в качестве силового агрегата используется электродвигатель.
Электродвигатель, как вы понимаете, работает от электрической энергии, которую он получает, как правило, от аккумуляторных батарей.
Электромобили, по сравнению с автомобилями, использующими двигатели внутреннего сгорания, имеют массу преимуществ.
Они экологичны, практически бесшумны (что не всегда плюс), быстро набирают скорость, им не нужна коробка скоростей можно даже обойтись без трансмиссии, если поставить двигатели на каждое из колес. То есть такие автомобили могли бы быть намного дешевле, чем автомобили с ДВС, если бы стали массовыми.
Но есть два существенных момента, которые очень сильно ограничивают применение электродвигателей на современных автомобилях. До сих пор не придумали аккумуляторов, которые бы могли запасти в себе достаточное количество электрической энергии.
То есть запас хода электромобиля сегодня ограничен несколькими десятками километров. Если не включать фары, магнитолу, кондиционер, то можно и до сотни километров проехать, но все равно это очень мало. Примерно в 5-6 раз меньше, чем на одной заправке бензином. Впрочем, над этим разработчики постоянно работают и возможно, что когда вы читаете эти строки, уже существует электромобиль с запасом хода более 500 км.
Но даже малый запас хода был бы не так страшен, если бы не время, требуемое на перезарядку аккумуляторов. Если заправка бензином, дизтопливом или газом занимает 5-10 минут, то аккумуляторы придется заряжать часов 12, а то и сутки.
Поэтому, пока электромобили могут использоваться лишь для непродолжительных поездок по городу, после чего всю ночь на зарядке.
Гибридные силовые агрегаты
Но преимущество электродвигателей над ДВС настолько велико, что желание их использовать хотя бы частично привело к появлению гибридных силовых установок, которые сегодня достаточно активно используются на автомобилях.
Гибридные силовые установки – это объединенные на одном автомобиле двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель (как правило, их 4, по одному на каждое колесо). Такие автомобили называют гибридными.
Существуют три схемы гибридных установок.
В первой энергия ДВС используется исключительно для выработки электрической энергии при помощи генератора. А уже от генератора энергия передается на зарядку аккумуляторов и на электродвигатели, обеспечивающие вращение колес.
Но более популярна другая схема. Во второй схеме привод на колеса осуществляется как от ДВС, так и от электродвигателей. ДВС и электродвигатели могут использоваться как самостоятельно, так и вместе.
Третий вариант – это сочетание первого и второго.
Вот такие они двигатели автомобиля, разнообразные и неоднозначные. Более подробно свойства, принцип работы, детали мы разберем в будущих публикациях.
autodromo.ru
Силовой агрегат — автомобиль — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Силовой агрегат — автомобиль
Cтраница 1
Силовой агрегат автомобиля
Силовой агрегат автомобиля КамАЗ — 5320 крепится в четырех точках: передняя опора, две задние и одна поддерживающая. [3]
К примеру, силовой агрегат автомобиля Москвич ( двигатель со сцеплением и коробкой передач) крепится в трех точках. Передние две точки расположены в поперечной плоскости двигателя, которая проходит примерно, через центр масс, третья точка размещена под передней частью удлинителя картера коробки передач. При таком расположении опор две передние несут основную нагрузку, задняя в основном воспринимает реакции от динамических усилий, возникающих при разгоне или торможении автомобиля. Соединение силового агрегата с автомобилем через эластичные резиновые подушки снижает передачу вибраций ( шумов) на кузов, улучшая тем самым эксплуатационную комфортабельность. [4]
На гидроопоры — виброизоляторы силового агрегата автомобиля — действуют силы различного характера. Подвеска силового агрегата воспринимает нагрузки, которые передаются от трансмиссии и от неровностей дорожного полотна через подвеску и шасси автомобиля. [5]
Следует отметить, что расчет вибрации силового агрегата автомобиля, как и любого другого транспортного средства, представляет собой достаточно сложную задачу, связанную с большим объемом вычислений. [6]
На рисунках 5.2 и 5.3 представлены расчеты гидроопор для силовых агрегатов автомобилей ГАЗ 3110 и ЗИЛ Бычок. В первом случае частота настройки по формуле (5.4) составляет 130 Гц, во втором случае — 30 Гц. В свою очередь, для каждого силового агрегата рассмотрены два варианта, когда резонансная частота при открытом отверстии меньше частоты при закрытом отверстии и наоборот. [8]
Как известно, о степени пригодности данного типа двигателя для использования в качестве силового агрегата автомобиля судят по характеру протекания кривой крутящего момента в зависимости от числа оборотов. [9]
Управление краном разделяется на управление автомобилем и управление крановыми механизмами с дублированием управления силовым агрегатом автомобиля. [11]
В Висконсинском университете ( США) разработан, изготовлен и испытан автомобиль ( типичной схемы) массой 1350 кг с маховичным рекуператором энергии ( рис. 6), продемонстрировавший отличные динамические качества и высокую экономичность. Силовой агрегат автомобиля включает стандартную четырехскоростную коробку передач и бесступенчатую трансмиссию на основе гидрообъемного привода. Маховик в этом приводе соединен через муфты с двигателем и коробкой передач, которая, в свою очередь, передает вращение через карданный вал на дифференциал ведущего моста со встроенной гидрообъемной бесступенчатой передачей. [12]
Силовой агрегат ( двигатель, сцепление и коробка передач) автомобиля МАЗ-5335 укреплен на раме в четырех точках на упругой подвеске: одна опора спереди, две сзади ( кронштейны картера маховика) и четвертая — поддерживающая опора у коробки передач. Силовой агрегат автомобиля КамАЗ — 5320 закреплен в пяти точках ( рис. 35): две опоры спереди на блоке / цилиндров по его сторонам; две опоры сзади с обеих сторон картера 13 маховика; одна поддерживающая опора на картере 22 коробки передач. [13]
В автомобильной промышленности имеется несколько тенденций, обусловливающих выдвижение на передний план вопросов проектирования конструкции кузова. Эти тенденции повышают необходимость более широкой подготовки в области теории конструкций конструкторов и проектировщиков. Силовые агрегаты автомобиля, коробка передач и подвески становятся до такой степени совершенными и стандартизированными, что в связи с этим отпадает необходимость в проведении широких изменений при введении новых моделей. В процессе создания новых моделей приходится считаться с изменениями вкусов и моды, влияющими на выбор формы кузова. [14]
Рабочая точка, соответствующая номинальной нагрузке, должна находиться в середине прямолинейного участка характеристики. Для этой точки смещение опорной платы A / f соответствует 5 6 мм. Возможно, здесь проявляется неоднородность структуры обечайки и ее формы. Обечайки такого типа предназначены для гидроопор силовых агрегатов автомобилей среднего класса. [15]
Страницы: 1
www.ngpedia.ru
СИЛОВОЙ АГРЕГАТ
Техническое обслуживание
При сервисе 2:
— затяните болты и гайки крепления передних и задних опор двигателя;
— затяните болты крепления кронштейна поддерживающей опоры к десятиступенчатой коробке передач (резьба М12), гайки крепления поддерживающей опоры к балке и балки к раме (резьба М14).
При сервисе С проверьте состояние резиновой подушки и регулировку положения поддерживающей опоры силового агрегата. Разгрузку резинового амортизатора при регулировании осуществляйте удалением регулировочных шайб между балкой поддерживающей опоры и ее кронштейнами.
Ремонт
Для снятия силового агрегата с автомобиля:
— отсоедените выводы «+» и «-» аккумуляторной батареии
— поднимите переднюю облицовочную панель кабины
— снимите буфер
— наклоните кабину но 60
— отсоедените выводы проводов и штекер от генератора
— отсоедените выводы проводов и штекеры: датчиков температуры воды (2 шт.), датчиков давления масла (2 шт.), датчиков сигнала заднего хода, спидометра, факельных свечей (2 шт.), клапана ЭФУ
— снемите воздухопровод, соединяющий влаго-маслооделитель с компрессором
— выверните болты крепления крыльчатки вентилятора, снимите ее и оставте в нише кожуха вентилятора, прислонив к радиатору
— ослабте хомуты крепления верхнего рукова радиатора на водяной коробке двигателя и отсоедените рукав
— ослабте хомут крепления шланга, соединяющего верхний бачок радиатора с трубкой к расширительному бачку и отсоедените шланг
— отверните болты крепления подводящего патрубка к водяному насосу и отсоедените патрубок
— отсоедените воздушный фильтр
— отсоедените питающий и дренажные топливопроводы в соединении шлангами
— отсоедените толкатель привода управления подачей топлива и снимите пружину
— отсоедените и снимите трубки подводящие, подводящие воздух к редукционному клапану и к ПГУ привода сцепления
— вывесите автомобиль на пдъемнике длы выполнения операций снизу
— слейте охлождающую жидкость из системы охлаждения
— слейте масло из картера двигателя
-слейте масло из картеа КПП
— отсоедените левый и правый приемные патрубки от турбокомпрессора, для чего отверните гайки крепления фланцев приемных патрубков к турбокомпрессору
— отсоедените от стартера вывод «-«, провод и вывод «+» от тягового реле
— отсоедените прижымы масляного радиатора гидроуселителя рулевого управления
— отсоедените трубку отопителя кабины от радиатора и двигателя, отверните кронштейн и снимите трубопровод
— отсоедените маслопроводы низкого и высокого давления ГУРа
— отсоедените трубопровод пневмоцелиндра вспомогательной тормозной системы
— отсоедените гидропривод ПГУ сцепления
— снимите ПГУ сцепления
— отсоедените передний конец карданного вала промежуточного моста от КПП
— выверните болты крепления кронштейна поддерживающей опоры к КПП
— опустите автомобиль с подъемника
— выверните болты крепления передней опоры двигателя
— отверните самоконтрящиеся гайки М20 болтов крепления задних опор двигателя и выньте болты
— зацепите захваты подъемно-транспортного преспособления за два рыма двигателя и задний рым-болт КПП, снимите силовой агрегат и установите его на подставку
ДЛЯ УСТАНОВКИ СИЛОВОГО АГРЕГАТА НА АВТОМОБИЛЬ:
— при помощи подъемно-транспортного преспособления снимите силовой агрегат с подставки и установите его на автомобиль
— совместите отверстия задних опор двигателя с отверстиями кронштейнов задних опор, вставте болты М20 и закрепите опоры
— вверните болты М12 в отверстия передних опор двигателя и затяните их
— установите крыльчатку вентилятора и закрепите ее четырьмя болтами
— подсоедените трубку, соединяющую расширительный бачок с радиатором
— подсоедините верхний патрубок радиатора к двигателю шлангом
— подсоедините шланг обогрева кабины к двигателю
— подсоедините верхний рукав радиатора к водяной коробке, затяните хомут крепления рукава
— соедините шланг трубки расширительного бачка с патрубком на верхнем бачке радиатора, затяните хомут
— подсоедините подводящий патрубок к водяному насосу, закрепив его двумя болтами
— подсоедините толкатель управления подачей топлива
— подсоедините маслопровод высокого и низкого давления к ГУРу. Долейте масло до уровня
— подсоедините питающий и дренажный топливопроводы в соединении шлангами
— установите воздухопровод, соединяющий компрессор влагомаслоотделителем
— подсоедините воздухопровод пневмоцелиндра вспомогательной тормозной системы
— установите воздухопроводы, подводящие воздух к редукционному клапану и к сцеплению
— установите воздушный фильтр
— подсоедените выводы проводов и штекеры: датчиков температуры воды (2 шт.), датчиков давления масла (2 шт.), датчиков сигнала заднего хода, спидометра, факельных свечей (2 шт.), клапана ЭФУ
— поднимите автомобиль с помощью подъемника
— установите маслопровод, соединяющий масляный радиатор с картером двигателя
— залейте масло в картер двигателя
— залейте охлаждающую жидкость в систему охлаждения
— прокачайте топливную систему ручным подкачивающим насосом
— опустите кабину, предварительно вставте палец в ограничитель наклона кабины и зашплинтуйте замки
— поставте буфер
— опустите переднюю облицовачную панель
— поставте и закрепите прижимы крепления масляного радиатора ГУРа
— подсоедените к стартеру вывод «-«, провод и вывод «+» к тяговому реле
— подсоедините гидропровод к ПГУ сцепления
— вверните болты крепления кронштейна поддерживающей опоры к КПП
— подсоедените левый и правый приемные патрубки от турбокомпрессора, для чего вверните гайки крепления фланцев приемных патрубков к турбокомпрессору
www.remkam.ru
Силовой агрегат для автомобиля
ОписАнии зола
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республии
Зависимое от авт. свидетельства ¹
Заявлено 19.1.1970 (№ 1398213/27-11) с присоединением заявки ¹
Приоритет
Опубликовано 01Х11.1971. Бюллетень ¹ 21
Дата опубликования описания 26ХШ.1971
МПК В 60k 17/06
Комитет по делам
Изобретений и открытий при Совета Министров
СССР
УДК 629.113-585(088.8) Авторы изобретения
В. А. Миронов, Н. А. Миняев, Л. Л. Суздальцев и Б. М. Фиттерман
Заявитель
Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт
СИЛОВОЙ АГРЕГАТ ДЛЯ АВТОМОБИЛЯ
Изобретение относится к силовым агрегатам типа «двигатель — трансмиссия», которые устанавливаются как на автомобилях с двигателем, расположенным спереди, и передними ведущими колесами, так и на автомоби- 5 лях с двигателем, расположенным сзади, и задними ведущими колесами.
Известны силовые агрегаты, состоящие из двигателя внутреннего сгорания, сцепления, 10 коробки передач и дифференциала, карданные валы которого вращают колеса.
Существуют силовые агрегаты типа «двигатель — трансмиссия», которые могут устанавливаться как вдоль продольной оси авто- 15 мобиля, так и поперек. В зависимости от места расположения агрегата и от того, какие колеса являются ведущими, разработаны различные конструкции силовых агрегатов. Однако ремонт, замена коробки передач или 2з сцепления невозможны без демонтажа всего силового агрегата с автомобиля. Но даже при снятом двигателе требуется значительная предварительная разборка силового агрегата, что исключает агрегатный метод ремонта. 25
Кроме того, эти агрегаты характеризуются малой жесткостью картера коробки из-за консольного картера дифференциала.
Целью изобретения является улучшение ремонтоспособности, облегчение монтажа и де- 30 монтажа элементов силового агрегата и увеличение жесткости картера.
Для этого привалочная поверхность этого картера соединена с лежащими в одной плоскости привалочными поверхностями картера двигателя и картера ведомого вала сцепления и промежуточной шестерни, соединенного с картером двигателя.
На фиг. 1 изображен описываемый силовой агрегат, поперечный разрез; на фиг. 2 — разрез по А — А на фиг. 1.
Предлагаемый силовой агрегат содержит двигатель внутреннего сгорания, в картере 1 которого установлен коленчатый вал 2 со смонтированным на его конце сцеплением 8.
B отдельном картере 4, соединенном с картером двигателя, установлен ведомый вал б сцепления и приводимая от шестерни 6 ведомого вала сцепления промежуточная шестерня 7. Коробка передач содержит картер 8, в котором на двух подшипниках 9, 10 установлен входной вал 11 с копсольно закрепленной на нем шестерней 12, находящейся в зацеплении с промежуточной шестерней, промежуточный вал 18 и вторичный вал 14, шестерня 15 которого зацеплена с шестерней 16 дифференциала 17. С дифференциалом соединены два карданных вала 18 для передачи вращения
307921 ведущим колесам автомобиля. Ребро 19 жесткости картера коробки передач выполнено в виде поперечной внутренней стенки, в которой устанавливается подшипник 20 промежуточной опоры вторичного вала коробки передач, расположенный между шестерней 21 (2-ой передачи) и 22 (3-ей передачи) . Поперечная внутренняя стенка примыкает к внешней стенке
28, в которой смонтирован один из подшипников 24 дифференциала. Картер коробки передач, служащий масляным картером двигателя, выполнен отъемным и соединен, например, болтами с картером 1 двигателя и картером
4 ведомого вала сцепления и промежуточной шестерни. При этом привалочная поверхность картера коробки передач сопряжена с лежащими в одной плоскости привалочными поверхностями картера двигателя и упомянутого картера ведомого вала сцепления и промежуточной шестерни. Полость картеров 4 и 8, в которой расположены шестерни ведомого вала сцепления промежуточной шестерни и консольной шестерни входного вала коробки передач, закрыта крышкой 25. Наличие трех отдельных соединенных между собой картеров позволяет легко демонтировать коробку передач, сцепление или передачу от сцепления к коробке передач порознь без разборки остальных агрегатов. Кроме того, обеспечивается агрегатный ремонт путем замены соответствующей части силового агрегата. Вышеуказанные конструктивные решения способствуют меньшей затрате времени при ремонте или замене составных частей силового агрегата в процессе эксплуатации и меньшему расходу запчастей при более жесткой конструкции вторичного вала коробки передач. Выполнение силового агрегата подобно описанному устройству дает большие экономические выгоды.
П р ед м ет изобрет ния
1. Силовой агрегат для автомобиля, cojiepжащий двигатель внутреннего сгорания, сцепление, установленное на конце коленчатого вала, коробку передач, вращаемую посредством двигателя через шестерню ведомого вала сцепления, промежуточную шестерню, консольно закрепленную на входном валу короб10 ки передач, дифференциал, расположенный в боковом приливе картера коробки передач и, приводимые от дифференциала карданные валы для передачи вращения к колесам автомобиля, отличающийся тем, что, с целью
15 улучшения ремонтоспособности, облегчения монтажа и демонтажа элементов силового агрегата и увеличения жесткости картера коробки передач, привалочная поверхность этого картера соединена с лежащими в одной
20 плоскости привалочными поверхностями картера двигателя и картера ведомого вала сцепления и промежуточной шестерни, соединенного с картером двигателя.
2. Агрегат по п. 1, отличающийся тем, что
25 консольная шестерня входного вала, промежуточная шестерня и шестерня ведомого вала сцепления закрыты общей крышкой, соединенной с лежащими в одной плоскости привалочными поверхностями торцовой части картера
30 коробки передач и картера ведомого вала сцепления и промежуточной шестерни.
3. Агрегат по п. 1, отличающийся тем, что картер коробки передач имеет внутреннюю поперечную стенку, в которой распо35 ложен подшипник промежуточной опоры вторичного вала коробки передач, причем внутренняя поперечная стенка выполнена в виде продолжения внешней стенки картера, в которой смонтирован один из подшипников диф40 ференциала.
findpatent.ru
Трансмиссия — Энциклопедия журнала «За рулем»
Трансмиссия автомобиля выполняет две функции: она передает крутящий момент от двигателя ведущим колесам автомобиля, а также изменяет его величину и направление. При передаче крутящего момента трансмиссия, кроме того, перераспределяет его между отдельными колесами.
Назначение трансмиссии
Двигатели внутреннего сгорания, являющиеся на сегодняшний день основным источником энергии для автомобилей, имеют максимальные значения крутящего момента и мощности при разных значениях частоты вращения коленчатого вала двигателя. Для того чтобы использовать соответствующие обороты двигателя при различных скоростях движения автомобиля, необходимо иметь возможность изменять передаточное число трансмиссии. Общее передаточное число трансмиссии в любой момент времени можно определить отношением частоты вращения коленчатого вала двигателя к частоте вращения ведущих колес.
Крутящий момент, передающийся на ведущее колесо, определяет тяговое усилие, действующее в контакте колеса с дорогой. Это усилие определяется делением величины крутящего момента на радиус колеса. Для движения автомобиля необходимо, чтобы тяговое усилие было больше суммы сил сопротивления движению (силы сопротивления качению, силы сопротивления подъему, силы инерции, аэродинамического сопротивления). Сумма сил сопротивления движению изменяется в широких пределах в зависимости от условий движения, поэтому трансмиссия автомобиля должна обеспечивать возможность изменения тягового усилия путем изменения в широком диапазоне крутящего момента. Максимальное тяговое усилие ограничивается не возможностями двигателя и трансмиссии, а сцеплением колес с дорогой. Это усилие не должно превышать силу сцепления, иначе ведущие колеса будут проскальзывать и автомобиль не сможет двигаться. Силу сцепления можно определить, умножив часть массы автомобиля, приходящегося на одно колесо, на коэффициент сцепления — ϕ. Коэффициент сцепления зависит от состояния дорожного покрытия, качества
и состояния шин и находится в пределах от 0,1 до 0,9.
Наибольшее суммарное тяговое усилие может быть реализовано, если все колеса автомобиля будут ведущими. Тем не менее для движения автомобиля по дорогам с твердым покрытием достаточно двух ведущих колес на одной оси. Увеличение числа ведущих колес
приводит к усложнению трансмиссии и увеличению механических потерь, поэтому конструкторам автомобилей приходится применять компромиссные решения в зависимости от назначения автомобиля.
Механические трансмиссии
Выбор типа привода ведущих колес и компоновки автомобиля определяют возможность в наибольшей степени реализовать те или иные его свойства. Особенности привода оказывают влияние на топливную экономичность, безопасность, массу и компактность автомобиля, а также на показатели устойчивости, управляемости и тормозной динамики.
Схема трансмиссии автомобиля классической компоновки:
1 — двигатель;
2 — коробка передач;
3 — главная передача и дифференциал;
4 — карданная передача
У автомобилей классической компоновки с колесной формулой 4×2 крутящий момент от двигателя передается через сцепление к коробке передач. В коробке передач крутящий момент может ступенчато изменяться в соответствии с включенной передачей. Двигатель, сцепление и коробка передач обычно объединяются в один блок, образуя силовой агрегат. От коробки передач крутящий момент передается через карданную передачу к главной передаче, где увеличивается, и далее через дифференциал и полуоси подводится к ведущим колесам. Главная передача, дифференциал и полуоси с колесами образуют ведущий мост.
Схема трансмиссии переднеприводного автомобиля:
1 — двигатель;
2 — главная передача и дифференциал;
3 — коробка передач
Если силовой агрегат располагается в непосредственной близости от ведущего моста (переднеприводные автомобили и автомобили заднемоторной компоновки с задними ведущими колесами), в трансмиссии можно обойтись без карданной передачи между коробкой передач и главной передачей. При такой компоновке главная передача и дифференциал обычно объединяются в один агрегат, а для привода ведущих колес используются полуоси с шарнирами.
Трансмиссии полноприводных автомобилей рассмотрены в отдельной главе.
wiki.zr.ru
Устройство гибридного автомобиля
Прототип автомобиля с гибридным двигателем появился еще в конце 19 столетия. Сегодня он представляет собой транспортное средство, способное при небольшой скорости не использовать топливо, а осуществлять движение за счет электрической энергии.
Гибридный двигатель – это система, состоящая из электрического и топливного двигателей. При этом, в период работы каждый может быть задействован как по отдельности, так и оба в независимых циклах.
Устройство и принцип работы
Самый распространенный режим работы гибридного двигателя заключается в том, что при движении авто на небольшой скорости, например, в черте города, используется его электрический блок. При движении машины по трассе – в работу включается двигатель внутреннего сгорания (ДВС). В случае большой нагрузки, например, при резких подъемах в гору, в работу включаются оба двигателя.
Безусловно, к плюсам такого устройства можно отнести то, что при использовании электрического двигателя, значительно сокращается расход топлива, так как он работает от постоянно восполняемой энергии аккумулятора.
Возможность, хотя бы отчасти, снизить количество выбрасываемых вредных веществ в воздух – еще один плюс гибридной системы автомобиля.
Гибриды характеризуются малой мощностью, которую помогает компенсировать ДВС.
Двигатели в гибридах могут быть как бензиновые, так и дизельные. Более того, производители газобаллонного оборудования (ГБО) разработали системы способные работать на этих автомобилях.
Пример конструкции гибрида
Устройство гибрида включает в себя:
— Двигатель внутреннего сгорания. Его устройство и размеры сконструированы таким образом, что позволяет снизить вес, вредные выбросы и расход топлива.
— Электродвигатель разработан с учетом особенностей гибрида. Его сделали не только сгенерировано работающим с топливным блоком, но и уделили особое внимание показателям мощности. Параллельно он вырабатывает энергию для подзарядки АКБ автомобиля. Может быть выполнен встроенным в силовую установку или размещаться отдельно от неё, в некоторых моделях используются сразу оба варианта.
— Трансмиссия. Работа трансмиссии гибрида фактически совпадает с ее устройством на обычных автомобилях. Но, в зависимости от вида гибридного двигателя, они могут отличаться. Коробки передач в них бывают, как гибридные с интегрированным электродвигателем, так и обычные механического и автоматического исполнения. Например, трансмиссия автомобиля Toyota устроена с разветвлением потоков мощности. Двигатель такого типа работает в режиме плавных нагрузок, что помогает значительно экономить расход топлива.
— Топливный бак. Необходим для питания топливом ДВС. Для наглядности того, что топливная система имеет ряд преимуществ, хотелось бы привести один факт в пользу этого: энергия, получаемая при сгорании 1 литра бензина сопоставима с энергией, вырабатываемой аккумулятором весом около 450 кг.
— Аккумулятор. Его главная функция – выработка достаточного уровня энергии для работы электродвигателя. В авто используется две батареи, высоковольтная и обычная на 12 (В) для питания бортовой сети. Изначально до запуска всех систем питание идет только от стандартного аккумулятора, так как для работы высоковольтной батареи и инвертора необходимо постоянное охлаждение.
-Инвертер преобразует постоянный ток высоковольтной батареи в переменный трехфазный для электродвигателя и наоборот. Также регулирует распределение энергии и управляет электродвигателем.
— Генератор. Его принцип работы такой же как у электродвигателя, но направлен на вырабатывание электрической энергии.
3 типа гибридных агрегатов
Как было уже отмечено ранее, гибридная система автомобиля представляет собой комбинирование моторов, своего рода, две разных скрещенных технологии. Технику гибридного привода характеризуют в двух направлениях – это двухтопливный или бивалентный и гибридный силовой агрегат.
Данное разделение на две комбинации силовых агрегатов определено для их классификации по разному принципу работы.
Устройство гибридного силового агрегата включает в себя двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель-генератор. Таким образом, электродвигатель это и генератор энергии, и тяговый электродвигатель, и стартер для пуска ДВС.
Существует три типа гибридного силового агрегата. Главным критерием для классификации служит исполнение основной конструкции. Следовательно, выделяют: микрогибридный силовой агрегат, среднегибридный силовой агрегат и полногибридный силовой агрегат.
Микрогибридный силовой агрегат
Концептуальная особенность данного типа привода заключается в его электрической части, которая необходима только для выполнения функции «старт-стоп». При этом, часть выработанной кинетической энергии повторно используется как электроэнергия (процесс рекуперации).
Привод исключительно за счет работы электрической тяги не возможен. Рабочие характеристики 12-вольтного аккумулятора гибрида с наполнителем из стекловолокна приспособлены к частым пускам двигателя. Также для накопления энергии от рекуперации может использоваться накопитель в виде электрохимического конденсатора.
Микрогибрид от компании Mazda
Среднегибридный силовой агрегат
Электрический привод помогает работе двигателя внутреннего сгорания. При этом, движение гибрида лишь за счет электротяги не осуществляется. У данного типа гибридного мотора электрическая энергия регенерируется при торможении, а затем накапливается в высоковольтной аккумуляторной батарее.
Устройство высоковольтной АКБ гибрида и всех его электрических частей отвечает необходимому уровню напряжения, что позволяет вырабатывать достаточно высокую мощность. В итоге, благодаря поддержке ДВС электродвигателем, его работа характеризуется максимальной эффективностью.
Полногибридный силовой агрегат
Работа двух моторов: электродвигателя и двигателя внутреннего сгорания, в данном типе комбинируется между собой. Полногибридный тип позволяет машине двигаться только за счет электрической тяги и достаточно большое расстояние. При определенных условиях силовой агрегат функционирует как среднегибридный.
В этих автомобилях устанавливаются достаточно мощный электродвигатель и высоковольтные АКБ большего объема, что и позволяет им выдавать такие характеристики. Основой подзарядки батареи выступает также процесс рекуперации энергии.
Функция «старт-стоп» реализована для двигателя внутреннего сгорания, который запускается только при необходимости. А разъединение ДВС с электродвигателем осуществляется за счет установленного сцепления между ними, поэтому они могут функционировать независимо друг от друга.
Схемы взаимодействия работы электродвигателя и ДВС
Автомобили-гибриды сконструированы по трем схемам взаимодействия двигателей. Рассмотрим каждую из них.
Последовательная схема взаимодействия
Данный принцип устройства представляет собой самый простой вариант автомобильного двигателя-гибрида. Его схема работы такая: крутящий момент от двигателя внутреннего сгорания идет к генератору. Затем генератор вырабатывает необходимое для работы электричество и передает его в аккумулятор. Дополнительно подзаряд аккумулятора осуществляется и путем процесса рекуперации кинетической энергии. В этой схеме движение автомобиля осуществляется лишь за счет электрической тяги.
Данная схема характеризуется последовательным преобразованием энергии, т.е. энергия, поступающая от сгораемого топлива в двигателе внутреннего сгорания, превращается в механическую, далее трансформируется в электрическую за счет генератора, и затем вновь преобразуется в механическую энергию.
Положительные стороны последовательной схемы:
- Работа двигателя внутреннего сгорания осуществляется на неизменных оборотах.
- Не возникает необходимости в двигателе с большой мощностью и потреблением топлива.
- Коробка передач, как и сцепление здесь не нужны.
- Электрическая энергия высоковольтной АКБ гибрида позволяет двигаться автомобилю с заглушенным ДВС.
Отрицательные стороны последовательной схемы:
- На этапах преобразования энергии происходит ее потеря.
- Габариты и стоимость АКБ достаточно высокие.
Самый яркий представитель гибридного автомобиля с последовательной схемой взаимодействия Chevrolet Volt
Если говорить о самом подходящем варианте движения автомобиля с последовательной схемой взаимодействия, то это городской трафик с частыми остановками, когда постоянно в работу включается система рекуперации энергии.
Параллельная схема взаимодействия
Такое название эта схема получила потому что, двигатели авто работают постоянно вместе. Принцип работы данного типа взаимодействия двух модулей происходит за счет электроники авто, электродвигателя и ДВС. Оба двигателя соединены с коробкой передач по средствам планетарной передачи.
Чисто на электрической энергии такие гибриды способны ехать не продолжительное время, при этом ДВС отключается от трансмиссии сцеплением.
Блок управления распределяет крутящий момент от обоих двигателей в зависимости от режима движения автомобиля. Двигателю внутреннего сгорания отведена более важная роль, а электродвигатель запускается при необходимости дополнительной тяги, например, когда авто резко ускоряется. При торможении или плавном движении электромотор работает как генератор электроэнергии.
Электромотор внедрен в коробку передач BMW 530E iPerformance
Существуют модификации с электродвигателем отдельно от ДВС, они представляют собой сложную систему, но в тоже время эффективную. Этот модуль состоит из двух электромоторов, тягового соединенного через планетарную передачу со вторым, который служит генератором и стартером.
В такой схеме ДВС не связан напрямую с колесами, что позволяет постоянно передавать часть момента генератору и подзаряжать батарею.
Силовая установка параллельного гибрида с независимыми электромоторами
Положительные стороны параллельной схемы:
Так как основная работа отведена ДВС, то не возникает необходимости в установке мощной высоковольтной батареи. Двигатель внутреннего сгорания напрямую связан с ведущими колесами, поэтому потери энергии значительно меньше.
Отрицательные стороны параллельной схемы:
Самый главный минус данной схемы – это больший расход топлива в сравнении с другими схемами взаимодействия двигателей. Получается, что сэкономить на городском трафике не получится, наиболее удачным вариантом будет движение по трассе.
Последовательно-параллельная схема взаимодействия
Уже само название этой схемы указывает на то, что данный тип – это вариант совмещения двух ранее рассмотренных схем: последовательной и параллельной. Движение автомобиля на низкой скорости и его старт с места осуществляется только за счет силы электрической части. ДВС поддерживает работу генератора авто, как при последовательной схеме взаимодействия. Передача крутящего момента от ДВС на колеса происходит при движении на большой скорости.
При высоких нагрузках, требующих повышенной мощности, генератор автомобиля может не выдать нужное количество энергии, и в таком случае электродвигатель питается дополнительно от аккумулятора, как при параллельной схеме взаимодействия.
В данной схеме предусмотрен дополнительный генератор, он подзаряжает АКБ. Электродвигатель необходим только для привода ведущих колес и для обеспечения рекуперативного торможения.
Часть крутящего момента, переходящая от двигателя внутреннего сгорания, уходит на ведущие колеса, а некоторая его часть – для работы генератора, который в свою очередь питает электродвигатель и заряжает АКБ.
За направление крутящего момента на колеса, генератор или электродвигатель и его соотношении отвечает планетарный механизм – распределитель мощности. Регулировкой подачи мощности из генератора и батареи занимается электронный блок управления автомобиля.
Также эта технология применяется и на гибридных полноприводных авто. На передней оси установлен ДВС с электродвигателем по параллельной схеме, а на задней только электродвигатель имеющий связь с ДВС по последовательной схеме.
Полноприводный гибрид от компании Mitsubishi
Положительные стороны последовательно-параллельной схемы:
Не сложно догадаться, что неоспоримым плюсом данной схемы гибрида является его большая экономичность топлива в сочетании с хорошими мощностными характеристиками. Ценители природы оценят ее экологичность.
Отрицательные стороны последовательно-параллельной схемы:
Среди отрицательного – это более сложная конструкция по сравнению с предыдущими схемами, и как следствие, большая цена. Поскольку необходим дополнительный генератор, емкая АКБ и сложная электронная схема управления.
Заключение
Мы рассмотрели все типы гибридов и схемы их взаимодействия, но в целом существует множество видов, которые сложно отнести к одной из них, поскольку с течением времени технологии все больше смешиваются и дорабатываются.
На одних используют гидромуфты с редуктором вместо планетарной передачи, на других экспериментируют с задним расположением ДВС или вообще разносят по двум осям ДВС и электродвигатель. Конструкторы не останавливаются на достигнутом и все больше развивают это направление.
autoleek.ru
