Consumo De Combustible Ahorro Potencial: Desplazamiento Del Punto De Carga

Consumo de combustible Ahorro potencial Desplazamiento del punto de carga

Recuperació n

Parada inicial

Viaje a la ciudad

Viaje por tierra

La conducción en carretera

Fig. 3.26 Potencial de ahorro de combustible de diferentes modos de funcionamiento híbridos [25]

El potencial de ahorro de combustible depende en gran medida del tipo y grado de hibridación, así como del perfil de uso. A modo de ejemplo surgen para el Lexus RX 400 h dependiendo de la velocidad promedio en aproximadamente el en la Fig. 3.26 se muestran las ventajas de consumo, como lo muestran las mediciones en el sitio de prueba de Opel en Dudenhofen [25]. Como vehículo ficticio de comparación mientras se adopta un Lexus 400 con un motor de gasolina V8, lo que ayudaría a este vehículo en aproximadamente el mismo rendimiento.

Emisiones y ruido La reducción de las emisiones contaminantes es otra motivación muy importante para el desarrollo de conceptos de propulsión híbrida en el sector automotriz. Dado que las medidas para cumplir con las leyes de emisiones futuras, como los filtros de partículas, los sistemas SCR (sistemas de reducción catalítica selectiva), los catalizadores DENOX, etc., son cada vez más costosos y costosos, los sistemas híbridos que pueden contribuir a reducir las emisiones de contaminantes también son cada vez más importantes.

Cambio de punto de carga. Si el concepto de unidad híbrida permite un desacoplamiento de gran alcance de los requisitos de carga / velocidad en el tren de transmisión deseado por el conductor de la carga / requisitos de velocidad al motor de combustión interna, esto puede operarse en un área de mapa favorable a las emisiones. La diferencia entre la energía mecánica suministrada por el motor a la energía convertida del motor a la energía cinética está cubierta por la batería.

Limitación por ruido de combustión.

Limitación debido a la disminución de la estabilidad de la combustión.

Velocidad en RPM

Fig. 3.30 Asistencia del motor eléctrico en un motor diesel con procesos de combustión alternativos [35]

La figura 3.30 muestra una aplicación en un motor diésel con alternativa Los procesos de combustión. De este modo, como se describe anteriormente, los procesos de aceleración cortos Con altos requerimientos de carga, fuera del rango de alternativas. Quemaduras están cubiertas por el motor eléctrico. Por lo tanto puede El consumo y las emisiones de NOx se reducen de manera muy eficiente. Un caso especial del cambio del punto de carga a la reducción de emisiones es el similar. Llamada flegmatización del motor de combustión interna. Esto será rápidos cambios de momento. cubierto por el motor eléctrico mientras que el motor de combustión interna Se rastrea más lento al nuevo momento deseado. La ventaja puede ser en los motores de gasolina z. Como en la prevención del enriquecimiento de combustible en breve Los procesos de aceleración son o la reducción de altas emisiones de partículas. En una cámara de combustión fría.

Fig. 3.32 Cambio de carga en un motor diesel con asistencia de motor eléctrico - efecto en el Emisiones de NOx [35]

Un ejemplo del soporte del cambio de carga por un motor eléctrico con Las emisiones de NOx asociadas se muestran en la figura 3.32. Para estas aplicaciones Por lo general, proporcionan una potencia eléctrica relativamente baja, por lo que estas funciones Ya se implementará en conceptos híbridos leves. Como alternativa a la flegmatización del motor diésel durante el paso de carga, lata eléctrica. Potencia también en apoyo de la carga con un motor eléctrico. Se puede utilizar un compresor adicional.

Inicio / Parar Dependiendo de la duración del período de apagado, las emisiones de NOx pueden reducirse, especialmente en los motores diesel. Es importante, sin embargo, que el arranque del motor esté optimizado de manera óptima, con una cierto pico de emisión de NOx debido a la falta de recirculación de los gases de escape en el El proceso de arranque por lo general no se puede evitar. También pueden surgir beneficios con procesos de combustión eficientes que están inactivos. Tienen temperaturas de gases de escape muy bajas. Por ejemplo, sé moderno aquí. Se llama DI diesel o combustión de otto estratificada. El bajo nivel de temperatura de los gases de escape. Se puede utilizar para enfriar el catalizador y caer por debajo de la Temperatura de conversión (temperatura de apagado), lo que conduce a un aumento en el Emisiones de tubo de escape. Al apagar el motor en estos En fases, la reducción de la temperatura se minimiza y por lo tanto una contribución a la reducción emisiones. La figura 3.34 muestra una comparación de las temperaturas. antes y en el catalizador de oxidación diésel (DOC) con o sin inicio / Detenga el apagado en una operación intermitente con inactivo o Abstellphasen. Debido al efecto de enfriamiento del flujo de masa del gas de escape frío durante fases inactivas, la caída de temperatura en el modo estándar es mucho más pronunciada como en la operación de inicio / parada. Las diferencias son especialmente significativas. aquí para las temperaturas en el DOC, que permanecen casi iguales al inicio / parada.

E4WD - tracción a las cuatro ruedas eléctrica. Para aplicaciones híbridas con tracción total, se pueden derivar dos direcciones principales de desarrollo. Por un lado, la tracción a las cuatro ruedas para la distribución del par motor entre la aplicación de los ejes como la tracción en las cuatro ruedas de "bajo costo y alto valor" o la tracción en las cuatro ruedas de "alta gama" [38]. Ligera tracción a las cuatro ruedas En la tracción total, la funcionalidad de todas las ruedas es limitada. El objetivo es aumentar la tracción del vehículo en el rango de velocidad más bajo. Los requisitos principales son: -

Mejora el recorrido cuesta arriba en μ bajo. Impulso eléctrico en el rango de velocidad más bajo. Desviarse de espacios de estacionamiento nevados.

Tracción en las cuatro ruedas de gama alta. La tracción en las cuatro ruedas de alta gama es un sistema inteligente de tracción en todas las ruedas que permite tanto una distribución de par libre como todas las características de un vehículo híbrido para reducir las emisiones y el consumo de combustible. Algunos ejemplos de vehículos híbridos con función de cuatro ruedas son el Peugeot 3008 HYbrid4 y el híbrido enchufable Volvo V60.

Vectorización de par Las áreas de aplicación de potentes accionamientos eléctricos en vehículos abarcan desde accionadores en el tren de transmisión hasta ejes impulsados eléctricamente. La influencia activa de la dinámica del vehículo representa el mayor potencial de rendimiento de las aplicaciones de todas las ruedas en términos de funcionalidad. Los ejemplos incluyen la distribución libre y variable del par motor entre las ruedas de un eje y / o entre los ejes de un vehículo, también conocido como vectorización de par.

En consecuencia, en el caso de un vehículo de sobreviraje, se puede lograr una estabilización mediante un desplazamiento correspondiente de las fuerzas motrices en el eje delantero y un aumento en el par de la rueda en la rueda trasera dentro de la curva. Como se muestra a la derecha en la figura 3.35. Como ejemplo de realización, la figura 3.36 muestra el eje trasero con un diferencial de engranaje planetario y una unidad de recubrimiento que está acoplada a un motor eléctrico. El diferencial divide el par motor del motor de forma simétrica. Dependiendo del control de la máquina eléctrica, se puede superponer un par adicional o reductor en el eje del eje. Esto da como resultado una fuerza de tracción asimétrica entre las dos ruedas del eje trasero: crea un momento de giro alrededor del eje vertical del vehículo.

En el concepto que se muestra en la figura 3.37, dos máquinas eléctricas idénticas están integradas en una caja de engranajes diferencial. Aquí, el accionamiento mecánico de baja eficiencia se obtiene y se utiliza para garantizar diferentes velocidades de rueda en un engranaje cónico convencional abierto. Cada una de las dos máquinas eléctricas se asigna directamente a uno de los ejes de salida. Ambas máquinas pueden ser operadas independientemente una de otra, tanto motorizadas como regenerativas, con una caja de engranajes de superposición electromecánica realizada por un flujo de energía eléctrica directa. Mediante el uso de un almacenamiento de energía se representan básicamente funciones híbridas.

Función de torsión vectorial Para la asignación de par específico de la rueda, la unidad diferencial se puede utilizar como un sistema sin almacenamiento de energía. Una máquina eléctrica funciona en modo generador y proporciona la energía correspondiente a través de la rama de potencia eléctrica de la segunda máquina accionada por motor. Al soportar el generador a través del diferencial abierto, hay una acumulación adicional de par diferencial a través de la rama de potencia mecánica. Como resultado, se puede realizar un momento de vectorización de par aproximadamente dos veces más grande, que permitiría los pares de torsión limitantes de una máquina eléctrica. Por lo tanto, independientemente del par aplicado en el eje, se puede hacer una distribución transversal asimétrica de los pares de rueda, para poder responder, según sea necesario, a la tracción disponible y la situación de conducción respectiva. La Figura 3.38 muestra un ejemplo de la explotación del potencial de tracción por la función de vector de par en un fondo dividido μ.

Schaeffler ha desarrollado un sistema basado en un eje de accionamiento eléctrico ver Fig. 3. 39. Consiste en un motor eléctrico de tracción (de imán permanente excitado). Máquina síncrona (PMSM) con una potencia máxima de 73 kW y 65 kW de potencia continua), que transmite su par a través de una caja de cambios de dos velocidades, y una unidad de vectorización de par (TV), que mide la potencia de un segundo motor eléctrico con el par máximo utilizado es de 6,7 kW y se utiliza para distribuir el par del motor de tracción entre las ruedas del vehículo. En comparación con otras soluciones hidráulicas del mercado, esta versión se caracteriza por su alta eficiencia, tiempos de respuesta cortos y alta dinámica.

Fig. 3. 39 Componentes del eje E de Schaeffler con unidad de vectorización de par (TV)[40].

La figura 3. 41 muestra un sistema con una disposición funcional como el Viscomatic desarrollado por MAGNA STEYR (se trata de un acoplamiento Visco controlado, donde el acoplamiento es sustituido por una máquina eléctrica). La unidad consta de un engranaje planetario y un motor eléctrico que actúa sobre la rueda del sol. La entrada es a través de la banda, la salida a través del engranaje de anillo. En la función básica, la máquina eléctrica funciona como un freno controlado. Existe una correlación directa entre las relaciones de deslizamiento en los ejes y la velocidad de la rueda solar. Si se produce un deslizamiento en el eje trasero, la rueda del sol puede ser frenada por el motor eléctrico y el par se desplaza al eje delantero. En este modo de funcionamiento, la velocidad del eje delantero se puede ajustar al nivel de velocidad máxima del eje trasero. Esto corresponde a la tracción rígida a las cuatro ruedas. La función ampliada incluye el funcionamiento del motor de la máquina eléctrica. En este caso es posible ajustar el eje delantero a una velocidad superior a la del eje trasero.

Fig. 3. 41 Control de la tracción a las cuatro ruedas para distribuir los pares de transmisión entre los ejes[38].

La figura 3. 42 muestra un concepto híbrido de cuatro ruedas de alta gama para SUVs y vehículos premium con un eje delantero puramente eléctrico. Junto con los acoplamientos K1 y K2, el motor eléctrico EM1 representa un concepto híbrido paralelo. Además, el eje delantero, completamente desacoplado de la transmisión mecánica, es accionado por el motor eléctrico EM2. La máquina eléctrica EM2 puede separarse del eje delantero mediante el embrague K3. El desacoplamiento de la máquina eléctrica EM2 es necesario para las intervenciones ESP/ABS, ya que, de lo contrario, la elevada inercia de masa de la máquina eléctrica tiene un efecto negativo en la calidad de control del sistema de frenado.

Fig. 3. 42 Concepto híbrido con eje delantero eléctrico[38].