p dt pohon 2 - technical university of...

12008/2009 Dopravní a manipulační technika 1

ÚSTROJÍ VOZIDELzabezpečují pohyb vozidla a výkon jeho funkcí

ÚSTROJÍ

HLAVNÍ Ú.

HNACÍ Ú.

POHONNÉ Ú.

LOŽNÉ Ú. PRACOVNÍ Ú.

BRZDÍCÍ Ú. ŘÍDÍCÍ Ú.

PŘEVODOVÉ Ú. JÍZDNÍ Ú.

Hnací ústrojí realizuje přenos výkonu od pohonného ústrojí k jízdnímu

Způsoby přenosu výkonu:

A.MECHANICKÝB.ELEKTRICKÝC.KOMBINOVANÝ (mechanicko‐ elektrický, mechanicko‐hydraulický)D.VODÍKOVÝ POHON

22008/2009 2

A. MECHANICKÝdělíme podle uspořádání pohonu kol

Zadní P s M vpředu (klasický, standardní)1890 René Panhard - přednosti:Umožňuje zástavbu dlouhých motorů s objemem >2.5 dm3

NA – při plném zatížení vynikající trakčnívlastnostiSnadný přechod na 4x4

Dopravní a manipulační technika

32008/2009 3

A. MECHANICKÝZadní P s M vzadu (vše vzadu)prvotiny kočárových vozidel před r. 1980, Vývoj lidových vozů od r. 1930 – Porsche – typ 12 - 1931- Ledwinka - T 77 - 1938


42008/2009 4

A. MECHANICKÝZadní P s M vzadu (vše vzadu)Rozšíření po II. svět. válce:VW Brouk - 1938 -2003, VW 1500Renault 4CV, R8, R10Fiat 500, 600, 850Sinca 1000BMW 700, Hilman, NSUTatra 58 - 1947, T 600, 603, 613Škoda od r. 1964-1990Š 1000MB, Š100, 110, 135 od 1959 F1 (Lotus)


52008/2009 5

A. MECHANICKÝ

Zadní P s M vzadu (vše vzadu)

Dnes uplatnění u sportovních automobilůPorsche 911, 928, xxFerari 360 ModenaLamborghini DiabloHonda NSXToyota MR2

a všech autobusů, malých městských vozidel Smart

Výhody:výborné trakční vlastnosti (zatížení ZN)

Nevýhody:přetáčivost (poloha těžiště vzadu), chlazení motoru,nízká variabilita interieru

Tříválcové motory uložené vzádu napříč:

Varianta se zážehovým 3válcem o výkonu 52kW (Smart Fortwo Cabrio) již 117g/km CO2


62008/2009 6

A. MECHANICKÝPřední P (vše vpředu)Vývoj od 1930 u firem DKW, Audi, Adler, Citroen 2CV

Historický mezník 1959 Austin Mini (BMC), později Mini Cooper, Austin Rower

– nový směr pro úsporné OA v koncepci příčněuloženého agregátu mezi podběhy kol,

Dnes 70% světové produkce OA


72008/2009 7

A. MECHANICKÝPřední P (vše vpředu)

Výhody:výborná variabilita interiéru, mírná nedotáčivost,

stabilita v přímém směru, dnes 70% OA Nevýhody:Horší trakční vlastnosti

T

T0

20

40

60

80

100

1900 1920 1940 1960 1980 2000

Rok

Dru

h po

honu

(%)

Pohon zadních kol

Pohon předních kol

Pohon všech kol

3) Přední i zadníNejlepší trakční vlastnosti, terén, volný čas. Vyšší ztráty v

převodech (3x R), vyšší spotřeba paliva.Dopravní a manipulační technika

82008/2009 8

B. ELEKTRICKÝ

stejnosměrný – použití pro manipulační vozíky ve skladech a v projektech elektromobilů s

nižším výkonem

AELP

Lohner-Porsche Elektromobil – r.1900

2 elektrmobily v hlavách předních kol (2x2kW/120 min-1), v= 50km/h, baterie 90V, jízdní doba 3 hodiny.


Citroen – 20kW/ 160V…..27x6V –NiCd (345 kg)

92008/2009

9

B. ELEKTRICKÝstřídavý – větší výkon – mezi motorem a akumulátorem je navíc měnič frekvence

Asynchronní (Fiat, GM- 100KW, …)Synchronní (Nisan 62kW, Mazda, Suzuki, …) buzení rotoru permanentními magnety

Při akceleraci vyžaduje vozidlo rychlý výdej energie, což samotný akumulátor nezabezpečí. Proto se zavádí tzv. superkondensátor (K), který je schopen vydat svou energii velmi rychle a překlenout okamžité špičky a vyrovnat zatížení akumulátoru. Vybíjení a zpětné nabíjení kondensátoru řídíregulační člen (R).

M EM

A

K R

Nisan Pivo 2

4 elektromotory uložené v kolech,

Akumulátory Li-ion v podvozku, na němž se kabina otáčí (pivot)


102008/2009 10

Jízdní vlastnosti elektromobilů (dojezd, rychlosti a stoupavost) závisí na kapacitěakumulátoru. Dnes jsou HiMH (nikel-metalhydridové) a z mobilů odvozené Li-ionové.

Nevýhody – vysoká hmotnost akumulátorů, cena, pomalé dobíjení, malý dojezd

Výhody – lokální ekologie (velkoměsta, lázně)

Toyota i-Real – jednomístný prostředek osobnímobility (Personal Mobility)

B. ELEKTRICKÝ


112008/2009 11

C. KOMBINOVANÝhybridní (HEV – Hybrid Electric Vehicle)

Mechanicko- elektrický

Výhodou hybridních pohonů je, že akumulátor nemusí být příliš velký a lze ho kdykoliv dobíjet generátorem. Ideálnírežim provozu z hlediska lokální ekologie nastává, když pro jízdu ve městě se používá elektromotor a v otevřené krajiněmezi městy spalovací motor.

SM

EM

G

MA P

První sériově vyráběný

Toyota Prius (rok 2000),

SM – 53 kWEM – 33 kW- střídavý synchronníA - 270 V- NiMHSpotřeba paliva 3,6 l/100 km


122008/2009 12

C. KOMBINOVANÝ

(HEV – Hybrid ElectricVehicle)

Sportovní verze

Autosalon Ženeva 2007 – koncept malého sportovní hybridního automobilu Honda


132008/2009 13

C. KOMBINOVANÝ

hybridní (HEV – Hybrid Electric Vehicle)

MULTIPLAHmotnost 1850 kg (+450kg)Z toho 280 kg akumulátory NiHElektromotor třífázový asynchronníDojezd 400 km


142008/2009 14

C. KOMBINOVANÝ

Mechanicko‐ hydraulický


SM G

Fy LINDE‐ regulace změnou objemu HM nebo G,

HM v kolech

Výhody:

• Plynulá změna otáček, max. moment při nízkých otáčkách

• Libovolné umístění zdroje energie (SM), těžiště

• Hydraulické brždění

Nevýhody:

• vysoká cena, hmotnost, hlučnost

•nízká účinnost (vyšší spotřeba energie)

U pracovních strojů, kde potřebuji tlakovou kapalinu pro pracovní funkce, pojezd je druhotný.

152008/2009 15

Spalovací motor - HICE (Hydrogen Internal Combustion Engine) - MAN Nutzfahrzeuge (bus)BMW (BMW Hy 7)

Uskladnění vodíku v automobilu: CHG (Compressed Hydrogen Gas), 30 až 70 MPaLHG (Liquid Hadrogen Gas), - 253 °C (blízko absolutní nule -273°C)


D. VODÍKOVÝ POHON

162007/2009 16

Spalovací motor - HICE (Hydrogen Internal Combustion Engine) - MAN Nutzfahrzeuge (bus)BMW (BMW Hy 7)

V/60°s bivalentním provozemBenzin/vodík PSM – 6dm3, 191 kWSpotřeba benzin 13,6 l/100km

vodík 3.6 kg/100kmDojezd benzin 500 km

vodík 200 km


D. VODÍKOVÝ POHON

172008/2009 17

Spalovací motor - HICE (Hydrogen Internal Combustion Engine)

TUL katedra vozidel a motorů – výzkum spalování vodíku v PSM


D. VODÍKOVÝ POHON

182008/2009 18

Výroba elektrické energie na paluběvozidla pomocí elektrochemickéreakce.

H2 se na katodě rozloží na atomy a ty na ionty H+ a elektrony e-.

Ionty H+ migrují přes tuhý elektrolyt a na anodě se redukují s O2 a vytvářejíodpadní vodu a ztrátové teplo, účinnost 60-70%, studené spalování80°C

Elektrony obcházejí elektrolyt a vytvářejíelektrický proud

O2

2H2O

2H2

4H+

4e‐

‐ +

Palivový článek - FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle)

OHOeH 22 244 →++ −+


D. VODÍKOVÝ POHON

−+ +→ eHH 442 2

192008/2009 19

Palivový článek - FCEV (FuelCell Electric Vehicle)

M EM

K R

PČ

O2

H2

H2O

Příklad použití:OPEL Zafira

Projekt Opel/GMhmotnost 1425 kg (+150 kg)

200ks PČ-80kWKryogenní LHG (-253°C)

Fiat Panda


D. VODÍKOVÝ POHON

202008/2009 20

Palivový článek - FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle)Příklad použití Honda

1999 2000 2002 2003 2004 2006 2008

FCX V1

FCX V2

2 osoby

Výkon:47kW

FCX V3

4 osoby

Výkon 60kW

Dojezd 180km

FCX V4

4 osoby

Výkon 60kW

Dojezd 180km

Homologace

Japonsko

USA

FCX

4 osoby

Výkon 60kW

Dojezd 430km

Prodej prvním

zákazníkům

FCX

sccoter

FCX Concept

4 osoby

Výkon 95kW

Dojezd 570km

FCX Concept

Zahájení

prodeje


D. VODÍKOVÝ POHON

212008/2009 21

D. VODÍKOVÝ POHON

Palivový článek - FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle)Příklad použití Honda FCX Concept

Vysokotlakávodíková nádrž

(35MPa) o kapacitě 171l

KondenzátoryLithium –

iontové baterie

Jednotka polymerních membránových

palivových článkůváha 67kg

Elektromotor pro pohon

předních kol o výkonu 80kW


p dt pohon 2 - technical university of...

Documents