Lesson 1 - Charakterystyka hybrydowego układu napędowego
The Act of 11 January 2018 (Dz. Z 2018r., Poz. 177) on electromobility and alternative fuels
Definition
A hybrid vehicle – motor vehicle within the meaning of art. 2 point 33 of the Act of 20 June 1997 "Road Traffic Law", with an electric-diesel drive in which electricity is accumulated by connection to an external power source.
The hybrid drive system is a close cooperation between two drive sources: an internal combustion engine and an electric motor. The basis of the drive is an internal combustion engine supported by an electric motor, and in some situations completely replaced by it.
Hybrid drive system – different energy sources complement each other, giving synergy. The obtained power is greater than it results from a simple sum of component powers of individual units.
A hybrid system
Pic 1 Diagram of a hybrid system
TECHNOLOGY OF HYBRID ENGINES
Pic 2 Hybrid engine technology scheme.
Emissions problems can not be solved using only one technology. All engines have advantages and disadvantages.
|
Engine |
Advantages |
Disadvantages |
|
Petrol |
It emits less nitrogen oxides than a diesel engine. It emits trace amounts of micropiles. |
Emission of pollution. High fuel consumption. Too little efficiency. |
|
Diesel |
More economical They emit less carbon dioxide. |
Emission of pollution. High fuel consumption. Too little efficiency. |
|
Electric |
Ecologically clean. |
A vehicle equipped with an electric motor has a short range. Vehicle batteries require frequent recharging. |
The hybrid system is based on the combination of an internal combustion engine and an electric motor. The connected engines support each other. Such a complex drive unit has more advantages and fewer disadvantages than each of the engines separately.
A complex drive unit consists of an internal combustion engine that should emit low emissions and an eco-friendly pure electric motor powered by nickel hybrid batteries. The whole is controlled by a suitable device ensuring optimal use of the power and advantages of both drive sources.
The drive unit cooperating with the electric motor can be powered by gasoline, diesel oil, alternative fuels, and also fuel cells.
An important process of the
hybrid system is the flexible control of the energy stream produced by two
cooperating engines under all driving conditions: acceleration, steady speed
driving, braking phase, city driving with frequent braking and acceleration.
Characteristics of the hybrid drive unit
The summary characterization of the hybrid combination of the internal combustion engine and the electric motor gives a very favourable torque and power curve, similar to the "ideal".
Pic. 3 Characteristics of the Toyota Prius hybrid power unit
Hybrid Synergy Drive (HSD)
The system is used in the latest generations of Toyota hybrid cars. HDS gives good performance, low emissions, pleasure of travelling at low operating costs.
In this case, synergy is the close cooperation between the gasoline and electric engines in order to improve the performance and economy of this system. The electric motor has more power therefore the entire hybrid system works with greater efficiency. This results in improved car performance and contributes to a reduction in fuel consumption.
Pic. 4 Toyota Prius Hybrid Synergy Drive System
The advantages of the Hybrid Synergy Drive system:
Ø Excellent performance, good acceleration,
Ø Low fuel consumption of 4.3 liters of fuel per 100 km,
Ø Less exhaust emissions,
Quieter driving, the car can only be driven by an electric motor.
Charakterystyka hybrydowego układu napędowego
Ustawa z dnia 11 stycznia 2018 r. (DzU z 2018r., poz.317) o elektromobilności i paliwach alternatywnych
Definicja
Pojazd hybrydowy – pojazd samochodowy w rozumieniu art. 2 pkt 33 ustawy z dnia 20 czerwca 1997 r. „Prawo o ruchu drogowym”, o napędzie spalinowo-elektrycznym, w którym energia elektryczna jest akumulowana przez podłączenie do zewnętrznego źródła zasilania.
Hybrydowy układ napędowy to ścisła współpraca dwóch źródeł napędu: silnika spalinowego oraz silnika elektrycznego. Podstawą napędu jest silnik spalinowy wspomagany przez silnik elektryczny, a pewnych sytuacjach całkowicie przez niego zastępowany.
Hybrydowy system napędowy – różne źródła energii wzajemnie się uzupełniają, dając efekt synergii. Uzyskana moc jest większa niż wynika to z prostej sumy mocy składowych poszczególnych jednostek.
System hybrydowy
Rys. 1 Schemat systemu hybrydowego
TECHNOLOGIA SILNIKÓW HYBRYDOWYCH
Rys. 2 Schemat technologii silników hybrydowych.
Problemy emisji spalin nie są do rozwiązania korzystając tylko z jednej technologii. Wszystkie silniki mają zalety i wady.
Silnik Zalety Wady Benzynowy Emituje mniej tlenków azotu niż silnik
diesla. Emituje śladowe ilości mikropyłów. Emisja zanieczyszczeń. Duże zużycie paliwa. Zbyt mała sprawność. Wysokoprężny (diesla) Bardziej ekonomiczne Emitują mniej dwutlenku węgla. Emisja zanieczyszczeń. Duże zużycie paliwa. Zbyt mała sprawność. Elektryczny Ekologicznie czysty. Pojazd wyposażony w silnik elektryczny
ma niewielki zasięg. Baterie pojazdu wymagają częstego
doładowania.
Hybrydowy system polega na połączeniu silnika spalinowego z silnikiem elektrycznym. Połączone silniki wspomagają się nawzajem. Tak zespolona jednostka napędowa ma więcej zalet i mniej wad niż każdy z silników osobno.
Zespolona jednostka napędowa składa się z silnika spalinowego, który powinien emitować mało spalin oraz ekologicznego czystego silnika elektrycznego zasilanego z niklowych baterii hybrydowych. Całością steruje odpowiednie urządzenie zapewniające optymalne wykorzystanie mocy i zalet obu źródeł napędu.
Jednostka napędowa współpracująca z silnikiem elektrycznym może być zasilana benzyną, olejem napędowym (dieslem), paliwami alternatywnymi, mogą być też ogniwa paliwowe.
Ważnym procesem hybrydowego systemu jest elastyczne sterowanie strumieniem energii wytwarzanej przez dwa współpracujące silniki w każdych warunkach jazdy: przyspieszanie, jazda ze stałą prędkością, faza hamowania, jazda po mieście z częstym hamowaniem i przyspieszaniem.
Charakterystyka hybrydowego zespołu napędowego
Sumaryczna charakterystyka hybrydowego połączenia silnika spalinowego i elektrycznego daje bardzo korzystny przebieg momentu obrotowego i mocy, zbliżony do „idealnego”.
Rys. 3 Charakterystyka hybrydowego zespołu napędowego Toyoty Prius
Hybrid Synergy Drive (HSD)
System wykorzystywany w najnowszych generacjach samochodów hybrydowych Toyoty. HDS daje dobre osiągi, niską emisję zanieczyszczeń, przyjemność podróżowania przy niskich kosztach eksploatacji.
W tym przypadku synergia to ścisła współpraca pomiędzy silnikiem benzynowym i elektrycznym w celu poprawy osiągów i ekonomiczności tego systemu. Silnik elektryczny ma większą moc dlatego cały układ hybrydowy działa z większą wydajnością. Skutkuje to poprawą osiągów auta i przyczynia się zmniejszenia zużycia paliwa.
Rys. 4 System Hybrid Synergy Drive Toyota Prius
Zalety systemu Hybrid Synergy Drive:
Ø Znakomite osiągi, dobre przyspieszenie,
Ø Niskie zużycie paliwa 4,3 litra paliwa na 100 km,
Ø Mniejsza emisja spalin,
Ø Cichsza jazda, samochód może poruszać się wyłącznie napędzany silnikiem elektrycznym.