Преимущества и недостатки установки облегченного маховика
Автомобилисты довольно часто прибегают к установке различных элементов тюнинга. Некоторые из них делают это с какой-то определенной целью, другие – просто для улучшения дизайна. Одним из таких решений, которое набирает популярность в последние годы и считается установка облегченного маховика. О подобной модификации на транспортном средстве можно встретить различные отзывы, как положительные, так и отрицательные. Приобрести облегченную версию автомобилист может и в специализированном автомобильном магазине, либо же сделать ее собственными силами. Но стоит ли это того? В рамках данной материала будут подробно расписаны все достоинства и недостатки установки облегченного маховика. А также рассказано о том, действительно ли такой вид тюнинга можно считать столь полезным для автомобиля.
Маховик: какой можно считать облегченным?
В автомобиле маховик отвечает за накопление кинетической энергии, которая образуется в результате движения.
Помимо этого, он предназначен для уравновешивания образующейся энергии. Другими словами, маховик помогает автомобилю при недостатке мощности в момент разгона набрать соответствующие обороты до начала движения. Как правило, автомобильный маховик весит в пределах 5-15 кг. Этот показатель может меняться в зависимости о модели авто. Облегченный элемент обычно имеет вес 3-3,5 кг. Для облегчения элемента производители изготавливают его из легкого металла алюминия. То есть таким образом у них получается сохранить прежние размеры элемента, но при этом сделать его существенно легче по весу.
Почему облегченный маховик стоит устанавливать на авто?
Как и любой другой вид тюнинга, установка облегченного маховика имеет целый ряд положительных сторон. Однако устанавливать такое устройство лучше всего в следующих ситуациях:
- Когда машине требуется быстрый старт;
- Когда необходимо повысить мощностные показатели двигателя;
- Когда нужно увеличить плавность движения машины.
С облегченным маховиком автомобиль стартует на порядок быстрее. Кроме того в моторе расходуется меньше энергии для вращения элементов, что приводит к повышению мощности. Такое техническое решение особенно актуально устанавливать не на массовых видах транспорта, и на тех авто, которые предназначены для различных соревнований.
Недостатки облегченного маховика
Кроме плюсов, которые выглядят весьма заманчиво для водителей, установка такого механизма имеет и определенные недостатки. В сравнение с положительным эти моменты выглядят намного существеннее и заключаются в следующем:
- Автомобиль с облегченным маховиком способен не только быстро разгонятся, но и очень быстро терять набранную скорость;
- Может наблюдаться падение оборотов при переходе на повышенный скоростной режим;
- Происходит снижение крутящего момента;
- Возникают трудности с проходимостью по бездорожью и заснеженному дорожному полотну;
- Возможность раскола маховика по причине его хрупкости.
В большинстве ситуаций управление автомобилем с облегченным маховиком в условиях городского трафика весьма проблематично. Автомобиль будет быстро стартовать с места, но при этом практически мгновенно терять набранную скорость.
Более подробно об установке облегченного маховика будет рассказано в этом видеоролике:
Опубликовано: 07 июня 2018
Двухмассовое колесо — что это такое и как оно работает?
Содержание
- Пружины, поглощающие вибрации
- Как это работает?
- Двухмассовое колесо – чем оно отличается от традиционных деталей
- Двухмассовый маховик и жесткий маховик — можно ли их свободно менять?
- Ремкомплекты с одномассовым колесом
- Измените свои привычки вождения — вам не придется думать о замене
- Двухмассовое колесо и чип-тюнинг
Еще в конце XNUMX века большинство передвигающихся по дорогам автомобилей оснащалось сцеплением с одномассовым диском.
Изменение было вызвано техническим прогрессом — от новых автомобилей просто ожидалось большей мощности, что в свою очередь требовало увеличения крутящего момента. В результате это приводило к потере контроля над вибрациями, которые передавались не только на остальную часть двигательной установки, но и на рабочие части машин. Проблема была решена благодаря новаторской конструкции, в которой два вращающихся на общей оси маховика заменили один жесткий, явно не справляющийся с работой новых приводов. Все началось с дизелей, и по сей день каждый дизель, сходящий с конвейера, оснащен двухмассовым колесом. Что касается бензиновых двигателей, то, по информации производителей, это относится к подавляющему большинству новых автомобилей.
Пружины, поглощающие вибрации
Двухмассовое колесо является неотъемлемой частью трансмиссии. Его задача – гасить вибрации, возникающие при работе двигателя. Они очень разнообразны, что зависит в основном от достигаемой в данный момент скорости вращения.
При низких значениях вибрации с такой большой силой, что неподвижные части привода могут ударяться друг о друга – это приводит к их более быстрому износу и даже может стать причиной серьезного отказа. Двойная масса, состоящая из центрально расположенных колес, которые вращаются независимо и передают энергию пружинной системе, расположенной по окружности одного из них. Результатом является эффективное гашение вибраций и экономичность двигателя на низких оборотах. Благодаря разгрузке сцепления двухмассовый маховик делает движение на более низкой скорости менее напряженным для привода, что позволяет снизить расход топлива при сохранении комфорта вождения. В дополнение к двухмассовому двигателю это также экономит коробку передач и другие компоненты трансмиссии.
Как это работает?
Вопреки внешнему виду, конструкция и работа прорывной части довольно сложны, хотя на первый взгляд она похожа на традиционный жесткий маховик. Как следует из названия, они состоят из двух масс. Первичный крепится к коленчатому валу и выполняет функцию, аналогичную традиционному решению.
Отличие заключается во внутренней вторичной массе на общей оси. Между массами расположен гаситель крутильных колебаний, соединяющий оба диска, состоящий из пружин и гибких дисков. Именно здесь поглощаются напряжения, возникающие при вибрациях компонентов привода. Кольца, которые движутся к оси, могут скользить в обоих направлениях до четверти своей окружности.
Двухмассовое колесо – чем оно отличается от традиционных деталей
Двухмассовые колеса были построены в ответ на вызовы технического прогресса. Если гиганты рынка производства автомобилей, такие как Mercedes Benz, Toyota или BMW, годами собирают эти детали в заводском исполнении, значит, мы имеем дело с оптимальным решением, требующим правильной эксплуатации автомобилей. Увеличение мощности и крутящего момента привело к уменьшению срока службы деталей, подвергающихся постоянному износу при интенсивной езде. Чаще всего это происходит, когда не соблюдаются основные принципы техники плавного вождения, что приводит к чрезмерной перегрузке компонентов, что может привести к их прогрессирующему износу.
Когда последующие водители узнают, что их Fiat, Ford или Subaru после нескольких лет эксплуатации нуждаются в ремонте, они не могут не радоваться. Услышав, что на их «почти новой» машине вот-вот заменят не только массовый маховик, но и сцепление, они ищут альтернативные решения. Тем более что стоимость нового комплекта требует от вашего кошелька не менее нескольких тысяч злотых. Поэтому мы можем найти альтернативные решения на рынке.
Двухмассовый маховик и жесткий маховик — можно ли их свободно менять?
Интересный вариант — ремкомплекты с жестким маховиком вместо подвижного. Хотя новая технология уже стала общепринятым стандартом, ее предшественник все еще в игре, некоторые производители — особенно в автомобилях меньшего размера — до сих пор не используют двухмассовое колесо. Примером такого автомобиля является Toyota Yaris с двигателем 1.4 D4D. Когда мы смотрим на систему привода этого городского автомобиля — мы обнаруживаем там жесткий маховик. В головах водителей, желающих сэкономить на замене, может возникнуть идея наварить туго постукивающее (читай поврежденное) двухмассовое колесо.
Поскольку в некоторых современных дизелях не используются двойные массы, несложно сделать вывод, что они вообще не нужны. Однако такой образ мышления не является рациональным. Поскольку двигатель с трансмиссией предназначен для гашения чрезмерных крутильных колебаний с помощью двухмассового маховика, вам не следует менять его самостоятельно.
Исключение могут составлять специально разработанные комплекты для переоборудования двухмассового маховика в жесткий одномассовый маховик со специальным диском сцепления, гасящим колебания двигателя.
Ремкомплекты с одномассовым колесом
Лидеры рынка запасных частей, такие как Valeo, Rymec, Aisin или Statim, предлагают комплекты для переоборудования двухмассовых колес в жесткие для многих легковых автомобилей и микроавтобусов. Вместе с полным сцеплением (это единственный способ сделать эффективный ремонт) их цена может быть до 60% ниже, чем у оригинального двухмассового маховика. Это популярное решение, которое стоит использовать, когда решающим фактором является состояние кошелька.
Решение «умное» не только из-за стоимости покупки. Процесс сборки такой же, как и для комплекта двухмассового маховика сцепления. Поэтому никаких дополнительных модификаций трансмиссии не требуется. Кроме того, в будущем не потребуется снова заменять двойную массу. Жесткое колесо не изнашивается. Рабочим элементом является только специальный диск сцепления, покупка и замена которого намного дешевле, чем комплектация с двойной массой. Однако нужно знать, что хотя установка жесткого диска и справится с двигателем конкретной модели, для которой он предназначен, комфорт при вождении будет не таким, как при нахождении под капотом двухмассового двигателя. маховик.
Измените свои привычки вождения — вам не придется думать о замене
Хотите избежать дорогостоящего ремонта? Независимо от того, используете ли вы оригинальные детали, запасные части или комплект для переоборудования жестких колес, правильное использование автомобиля может значительно продлить срок службы компонентов трансмиссии.
Как это сделать? Правильный стиль вождения не только экономит топливо, но и может решить, будет ли расход первичной и вторичной массы настолько велик, что вам придется посещать автосервисы. Все, что вам нужно сделать, это следовать четырем инструкциям ниже:
- Не двигайтесь слишком резко. Резкое ускорение разрушает гасители крутильных колебаний и диск сцепления.
- Не разгоняйтесь с очень низких оборотов. Даже единичный эпизод с перегруженным колесом окажет существенное влияние на систему управления приводом.
- Помните об этом и во время вождения, особенно в условиях интенсивного движения. Низкие скорости на высоких передачах создают самые неконтролируемые вибрации.
- Используйте пуск и огонь с выжатым сцеплением.
Двухмассовое колесо и чип-тюнинг
Планируемый чип-тюнинг — это еще и изменение мощности двигателя. Распространенной ошибкой является то, что он применяется без учета КПД трансмиссии, которая наверняка быстрее изнашивается, когда автомобиль увеличивает крутящий момент.
И все же двухмассовый маховик имеет ограниченные параметры возможных виброперегрузок всей системы. При тюнинге заложенного конструкторами запаса не хватает, поэтому во время безумства с тюнингованным автомобилем двухмассовые пружины будут подвергаться разрушающей нагрузке. Это еще один способ быстрее изнашивать все детали сцепления и коробки передач. Принимая решение об изменении технических параметров автомобиля, следует учитывать, что вашему автомобилю гораздо быстрее потребуется ремонт трансмиссионной системы. Небольшое увеличение мощности и крутящего момента, а также разумное использование автомобиля не должны повредить двойной массе. Однако резкое увеличение этих параметров и полное использование возможностей двигателя в короткие сроки приведет к необходимости замены двухмассового маховика. Если вы серьезно относитесь к тюнингу, мы рекомендуем заменить двухмассовый маховик и сцепление компонентами, предназначенными для спортивного применения, например производства Exedy.
Статья написана в сотрудничестве с интернет-магазином sprzeglo.
com.pl
Главная » Статьи » Эксплуатация машин » Двухмассовое колесо — что это такое и как оно работает?
2022-05-26
By: admin
On:
In: Эксплуатация машин
Что такое маховик на автомобиле? Вот что нужно знать. В конце концов, для неопытного глаза это просто толстое колесо с несколькими зубьями шестерни по краю и отверстиями для болтов посередине.
Правда в том, что маховик в вашем автомобиле выполняет большую часть тяжелой работы с точки зрения передачи энергии, удерживая автомобиль от слишком сильной вибрации и позволяя стартеру выполнять свою работу.
Звучит много работы для одной маленькой детали? Вы не ошиблись!
Маховики — важная составляющая того, почему автомобили с механической коробкой передач работают так же хорошо, как и они, и они невероятно важны для поддержания вашего автомобиля в наилучшем рабочем состоянии.
Давайте поговорим о том, что делают маховики, как они это делают, а также о различиях между маховиками и альтернативой автоматической трансмиссии, гибкой пластиной.
Что такое маховик?
На самом базовом уровне маховик предназначен для создания непрерывного движения путем преобразования движения коленчатого вала в более плавное вращение.
Чтобы понять, как работает маховик, вам нужно понять четырехтактные двигатели и то, как они вращают коленчатый вал.
4-тактный двигатель имеет 4 хода в каждом цикле поршня. Такты впуска, сжатия, мощности и выпуска. Рабочий такт — единственный, который вращает коленчатый вал, остальные три имеют дело с топливом и выхлопом после зажигания.
Функционально и 2-тактные, и 6-тактные двигатели работают по одному принципу, только с разным количеством тактов в каждом цикле.
Во время рабочего такта коленчатый вал будет вращаться на 180 градусов, но он будет продолжать вращаться во время остальных трех тактов цикла.
На практике это означает, что коленчатый вал не всегда находится в движении, и если бы мы полагались только на коленчатый вал, мы бы получили сильную вибрацию и более резкое ускорение. Здесь на помощь приходит маховик.
Поскольку маховик имеет более широкий внешний край, чем коленчатый вал, он передает энергию более плавно, а также помогает дольше сохранять импульс, чтобы не было рывков и остановок между движениями.
Маховики также имеют несколько других важных целей, например, помогают сбалансировать двигатель и дают вашему стартеру что-то, за что можно ухватиться, чтобы он мог запустить двигатель.
ПОЛУЧИТЕ ТАКЖЕ ИНСАЙДЕРСКУЮ ИНФОРМАЦИЮ, КОТОРУЮ ИСПОЛЬЗУЮТ ДИЛЕРЫ
Приложение CoPilot — самый разумный способ купить автомобиль. Созданный с использованием той же технологии, что и дилерские центры, мы покажем вам все, что вы хотите знать о каждом объявлении, например, как долго оно находится на стоянке или есть ли поблизости аналогичные автомобили по более выгодной цене.
Из чего сделаны маховики?
Возможно, вы уже поняли, что маховики должны быть невероятно прочными для своей работы. Мало того, что маховик подвергается большому крутящему моменту и внутренним силам, он также будет иметь большое накопление тепла, часть от двигателя, а часть от собственного трения, когда он соединяет двигатель с трансмиссией.
Обычно маховики изготавливаются из тяжелого и прочного материала, такого как чугун или сталь. Однако иногда производители используют закаленный алюминий, в зависимости от размера автомобиля, двигателя и маховика, а также от того, какой вес необходим для балансировки двигателя.
Независимо от материала маховики невероятно прочны и долговечны. Но, как и любая часть вашего автомобиля, они могут быть повреждены, и важно заменить их как можно скорее, если они не работают должным образом.
Помните, что маховик работает с двигателем, коробкой передач и электростартером. Если он не работает должным образом, все эти части и в основном все остальное, связанное с ускорением, могут быть повреждены.
ЛУЧШИЕ СЕДАНЫ С ВЫСОКИМ ДОРОЖНЫМ ПРОСТРАНСТВОМ
На рынке представлено множество автомобилей, позволяющих преодолевать препятствия, не теряя удобства компактного автомобиля. Поэтому мы составили список наших любимых новых седанов с высоким дорожным просветом.
Зачем вам нужен маховик в вашем автомобиле?
Существует множество причин, по которым маховики важны в вашем автомобиле, но они не всегда очевидны из описания того, как они работают.
Давайте поговорим обо всех способах замены маховика и улучшения работы вашего автомобиля.
Одним из самых больших преимуществ маховиков является то, что они делают возможным электрический стартер. Стартер захватывает край маховика и вращает его, чтобы запустить двигатель. Прежде всего, без некоторого вращения ваш двигатель не смог бы провернуться. Маховик делает этот процесс как возможным без ручного кривошипа, так и гораздо более эффективным за счет передачи вращения от большей поверхности к меньшей, от внешнего края маховика к коленчатому валу.
Ваш маховик также является тщательно рассчитанным противовесом двигателю. Он предназначен для обеспечения равномерного вращения коленчатого вала, снижения вибрации, нежелательного крутящего момента и любых колебаний вала.
Может показаться, что это не так много, но это оказывает огромное влияние на снижение вибрации двигателя.
Ваш маховик также обеспечивает инерцию вращения, необходимую для поддержания работы двигателя, когда вы убираете ногу с педали акселератора. В противном случае двигатель заглохнет и ему не хватит мощности для продолжения вращения. Масса маховика предотвращает такую остановку и поддерживает работу двигателя, даже когда вы не ускоряетесь активно.
Наконец, что наиболее важно, ручной маховик соединяет двигатель с трансмиссией и передает мощность на колеса через сцепление. Вы не сможете правильно переключаться без маховика и не сможете контролировать направление мощности.
Это работает, потому что сцепление включено на маховике до тех пор, пока ваша нога не окажется на педали сцепления.
Когда вы нажимаете педаль сцепления, диск сцепления отключается, когда педаль сцепления не используется, входной вал коробки передач вращается вместе с коленчатым валом двигателя.
ЧТО ДЕЛАТЬ, ЕСЛИ ДИЛЕР ОТКАЗЫВАЕТСЯ ОТМЕНИТЬ РАСШИРЕННУЮ ГАРАНТИЮ
Покупка автомобиля иногда может вызывать разочарование, особенно если вы покупаете автомобиль через дилера. Мы здесь, чтобы рассказать вам, как действовать в ситуации, когда дилер отказывается отменить вашу расширенную гарантию.
В чем разница между маховиком и гибкой пластиной
Вы могли заметить, что в предыдущем разделе мы говорили о том, как работает маховик в автомобиле с механической коробкой передач. Конечно, у вас может возникнуть вопрос, как работает маховик в автомобиле с автоматической коробкой передач.
Правда в том, что маховики — это часть, предназначенная для ручного управления, в автомобилях с автоматической коробкой передач для выполнения тех же задач используется немного другая часть.
В автомобилях с автоматической коробкой передач используется деталь, называемая гибкой пластиной. Гибкая пластина имеет то же основное назначение, что и маховик, поэтому в конструкции много общего. Однако гибкая пластина тоньше, чем традиционный маховик, и может иметь больше отверстий в диске, что делает его намного легче.
Одной из причин облегчения конструкции является то, что гибкой пластине не приходится иметь дело с дополнительным трением и трением сцепления.
Отверстия и формы, прорезанные в гибкой пластине, также зависят от автомобиля. Они спроектированы таким образом, чтобы гибкая пластина точно соответствовала весу, необходимому для транспортного средства, а также сохраняла преобразование крутящего момента и вращательный момент.
Функционально эти две детали почти одинаковы. Оба работают со стартером, двигателем и коленчатым валом, но маховики имеют более прямое взаимодействие с трансмиссией по сравнению с автоматической коробкой передач.
Также важно знать, что крайне важно починить обе части, как только вы заметите проблему.
Хотя можно ездить с поврежденным гибким диском или маховиком, есть много рисков, включая повреждение других компонентов, потерю контроля над автомобилем и что похуже.
Получите список лучших подержанных автомобилей рядом с вами
Приложение для покупки автомобилей CoPilot — это самый простой способ купить автомобиль. Расскажите нам, что вы ищете, и мы проведем поиск в каждом дилерском центре в вашем районе, чтобы составить для вас персонализированный список лучших автомобилей в вашем регионе.
Ищете только новые модели? CoPilot Compare — поисковая система почти новых автомобилей. Ищите только автомобили пяти лет или новее с небольшим пробегом — CoPilot Compare — лучший способ найти автомобили, сданные в аренду, досрочно сданные в обмен или CPO.
Лучшая часть? CoPilot создан с использованием той же технологии, которую дилеры используют для покупки и продажи своих запасов, поэтому у нас больше информации о каждом автомобиле, чем у конкурентов.
CoPilot не работает с дилерскими центрами, поэтому никаких спонсируемых постов или других теневых практик — только максимум информации о лучших автомобилях. Посетите нашу страницу «О нас», чтобы узнать, как работает CoPilot.
Почему гибридная система с маховиком так и не прижилась в дорожных автомобилях?
ты крутишь меня прямо вокруг —
Рожденная, но никогда не участвовавшая в гонках Формулы-1, эта идея нашла некоторый успех в Ле-Мане.
Эрик Теглер —
Увеличить / Почему гибридный маховик так и не прижился на дорожных автомобилях?
GKN/Jonathan Gitlin
Когда съемочная группа телеканала Speed брала интервью у Марго Т. Оге, тогдашнего директора Управления транспорта и качества воздуха Агентства по охране окружающей среды, во время 10-часовой гонки Petit Le Mans Series 2010 на шоссе Атланта, экспериментальный Porsche 911 Гоночный автомобиль GT3 R Hybrid удержал позицию в топ-20 среди 45 автомобилей.
Съемочная группа использовала любую возможность, чтобы привлечь внимание к присутствию нового Porsche. Гибридные трамваи становились мейнстримом, и Оге неоднократно называл «дорожную актуальность» наряду с энергетической независимостью и низким уровнем выбросов углерода в качестве императивов EPA.
Но, как и его новые родственники-гибридные гоночные автомобили Формулы-1, этот особенный 911 GT3 R не был уличным гибридом. Это был «гибрид маховика». Вместо параллельных систем привода бензиновый двигатель/электродвигатель, объединенных с аккумулятором, 911 сочетал в себе оппозитный шестицилиндровый двигатель внутреннего сгорания с электромеханической системой накопления энергии маховика.
Инженеры Porsche, занимающиеся автоспортом, начали исследования гибридных систем для гонок в 2007 году. Примерно в то же время F1 решила интегрировать гибридные технологии. Начиная с сезона 2009 года, Формула-1 разрешила своим командам использовать мягкие гибридные системы, называемые системами рекуперации кинетической энергии (KERS).
Большинство команд F1 разработали KERS, в котором использовались батареи, но команда Williams F1 создала электромеханическую систему маховика. В конечном итоге Williams не участвовала в гонках по этой системе из-за технического регламента Формулы-1. (Интересно, что Chrysler пытался построить гибридный гоночный автомобиль, работающий на природном газе и маховике, для Ле-Мана 15 лет назад, но и эта программа так и не дошла до гонок.)
В 2009 году командам Формулы-1 впервые разрешили использовать гибридные системы.
Команда Williams F1 решила разработать модель, в которой в качестве накопителя энергии использовался маховик вместо химической батареи или конденсатора. Однако система никогда не участвовала в гонках F1.Марк Томпсон / Getty Images
-
Так выглядел маховик Williams Hybrid Power.
ГКН
Иллюстрация гибридной системы Audi R18 e-tron Quattro.
Ауди Спорт
Команда Williams F1 решила разработать модель, в которой в качестве накопителя энергии использовался маховик вместо химической батареи или конденсатора. Однако система никогда не участвовала в гонках F1.
jpg» data-src=»https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2021/02/M11_0841_fine.jpg» data-responsive=»https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2021/02/M11_0841_fine-980×653.jpg 1080, https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2021/02/M11_0841_fine-1440×960.jpg 2560″ data-sub-html=»#caption-1741957″>Компания Williams создала дочернюю компанию Williams Hybrid Power для разработки и усовершенствования гибридного автомобиля с маховиком. В 2010 году компания совместно с Porsche Motorsport построила 911 GT3 R Hybrid.
Порше
net/wp-content/uploads/2021/02/A172058_large-1440×960.jpg 2560″ data-sub-html=»#caption-1741955″>Затем Audi успешно применила гибридную систему с маховиком в своем R18 e-tron Quattro. Эта машина трижды подряд выигрывала Ле-Ман.
Ауди Спорт Тем не менее, Porsche в конце концов получил лицензию на концепцию от Williams Hybrid Power и приступил к адаптации ее к гонкам на выносливость в 911 GT3 R Hybrid.
Принимая во внимание эти высококлассные гоночные заводские программы, ориентированные на Формулу-1 и гонки на спортивных автомобилях, многие, если не большинство случайных наблюдателей, ожидали, что гибридная технология с маховиком будет перенесена на серийные автомобили в течение нескольких лет.
Такого никогда не было. Почему?
Ускоритель с высокими оборотами
Проще говоря, автомобильная гибридная система с маховиком использует мощность механического двигателя с маховиком для увеличения мощности двигателя внутреннего сгорания на короткое время.
Но вместо того, чтобы направлять энергию в химическую батарею для хранения и повторного использования, электричество используется для привода двигателя-маховика. Электрическая энергия преобразуется в кинетическую энергию вращения с помощью нового магнитного материала (иногда магнитного порошка), встроенного в маховик. Чем больше энергии приложено, тем быстрее он вращается. (Примечание: это отличается от гибридной системы с механическим маховиком, которую Nissan безуспешно пытался разработать для своего гоночного автомобиля в Ле-Мане 2015 года). больше — определить доступность энергии, которую он может высвободить. Чтобы преобразовать кинетическую энергию, хранящуюся в маховике, обратно в электрическую, вращающееся магнитное поле генерирует ток в обратном направлении (путем инвертирования полярности приложенного напряжения), и мощность подается на те же двигатели/генераторы, которые собирали энергию во время оригинальное торможение.
Как уже отмечалось, мотор-генераторы могут располагаться на колесах. В качестве альтернативы двигатель-маховик может быть соединен с приводным валом двигателя через бесступенчатую трансмиссию (CVT) или другую муфту. При необходимости он соединяется с карданным валом, забирая потенциальную энергию маховика и преобразовывая ее в кинетическую энергию, приводящую в движение карданный вал и ведущие колеса.
Двигатели с маховиком часто сравнивают с конденсаторами, способными быстро накапливать и высвобождать энергию. Сторонники ссылаются на вес, стоимость и экологические преимущества по сравнению с традиционными гибридами химических батарей.
Иллюстрация трансмиссии GT3 R Hybrid сверху вниз. Компоненты, выделенные красным, — это гибридная система с маховиком, силовая электроника и два блока электродвигателя/генератора.
Порше
Еще один взгляд на трансмиссию GT3 R Hybrid.
Порше
jpg 1080, https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2021/02/911_gt3_r_hybrid_2014_porsche_ag.jpg 2560″ data-sub-html=»#caption-1741961″>GT3 R Hybrid был создан для участия в 2010 году в Нюрбургринге 24, круглосуточной гонке на выносливость, проводимой на знаменитой трассе.
Порше
jpg 1080, https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2021/02/M11_1533_fine-1440×882.jpg 2560″ data-sub-html=»#caption-1741958″>В дорожном автомобиле это место переднего пассажира. В GT3 R Hybrid он был зарезервирован для маховика.
Порше
В двигателе маховика 911 GT3 R использовался композитный маховик из углеродного волокна диаметром 16 дюймов (406 мм). Установленный в коробке из углеродного волокна, где пассажирское сиденье должно быть в дорожном 911, двигатель-маховик получал питание и отправлял мощность на электродвигатель / генератор мощностью 80 л.с. (60 кВт) на каждом переднем колесе. Конфигурация позволила Porsche включить векторизацию крутящего момента для улучшения управляемости / тяги при ускорении от вершины поворота.
Мотор-маховик гоночного автомобиля Porsche имел мощность 0,2 кВтч. Он мог выдавать 163 л. с. (122 кВт) в течение шести секунд, обеспечивая ускорение — на выходе из поворотов или при обгоне, в зависимости от того, как и когда водитель решил применить дополнительную мощность с помощью кнопки на рулевом колесе.
Автомобиль имел общую мощность системы около 670 л.с. (500 кВт) и весил примерно 2866 фунтов (1300 кг). Сообщается, что маховик и опорная конструкция весили около 103 фунтов (47 кг), что значительно легче, чем гибридная установка с аккумулятором и электричеством. В целом автомобиль весил на 230 фунтов (104 кг) больше, чем обычные автомобили Porsche GT3, с которыми он делил трассу. Реклама
Компания Porsche считала аккумуляторы в маховиках более долговечными, чем литий-ионные аккумуляторы, в экстремальных циклах зарядки/разрядки в гонках. В отличие от батареи, двигатель-маховик можно было полностью заряжать (разгонять до максимальной скорости) и разряжать (замедлять почти до полной остановки) несколько раз в минуту без побочных эффектов.
Благодаря своей относительной топливной экономичности — если не скорости — 911 GT3 R Hybrid фактически лидировал в гонке «24 часа Нюрбургринга» 2010 года в течение восьми часов, прежде чем выбыл из гонки. На Пти-Ле-Мане 2010 года машина в конечном итоге финишировала 18-й, хотя этому способствовало истощение.
Он снова участвовал в гонках в 2011 году, но после этого был отложен, поскольку Porsche сосредоточился на своем гоночном прототипе 919 Hybrid World Endurance Championship.
Медленно, а не быстро, рекуперация и накопление энергии
Изменение приверженности Porsche гонкам к модели 919 Hybrid, направляющейся в Ле-Ман, отчасти было связано с ее современным проектом дорожного суперкара, по словам Дэниела Армбрустера, президента и исполнительного директора Porsche Motorsport. Северная Америка.
«Примерно в то же время уже велись работы на 918 Spyder plug-in гибридный суперспортивный автомобиль, — вспоминает он. — В обоих случаях [919/918] было обнаружено, что литий-ионные батареи обеспечивают наилучший баланс между сохранением энергии и передачей мощности для соответствующих целей».
Несмотря на свой рутинный характер «старт-стоп» и, следовательно, возможность сбора энергии рекуперативного торможения, уличное вождение не характеризуется необходимостью спринта от вершины поворота к вершине поворота, торможением и ускорением с максимально возможной скоростью, как в гонках. Требование быстрого, интенсивного восстановления энергии и последующего развертывания заменяется требованием более медленного производства и развертывания электроэнергии, что смещает акцент на хранение энергии.
Реклама
«Гибридная технология маховика в 911 GT3 R Hybrid обеспечила экономию топлива и, следовательно, снижение потребности в пит-стопах по сравнению с автомобилями, с которыми он конкурировал», — объясняет Армбрустер. «В гоночных приложениях можно более эффективно использовать маховик из-за частых резких торможений и ускорений, которые хорошо сочетаются с кратковременной способностью накопления энергии и высокой выходной мощностью этой технологии.
«Но технология не обошлось без проблем. В общем, маховик не хранит много энергии, а только энергию торможения, — говорит он. — Аккумулятор способен обеспечить высокостабильное долговременное накопление энергии, с чем маховик просто не может сравниться. Для использования на дорогах, где важна способность двигаться по требованию без местных выбросов, что становится все более частым случаем в некоторых частях Европы, решение на основе аккумуляторов является лучшим вариантом гибридной силовой установки».
В то время как ограниченная емкость гибрида с маховиком оттеснила эту технологию на второй план, Армбрустер добавляет: «Нельзя отрицать, что 911 GT3 R Hybrid сыграл ключевую роль в доказательстве того, что гибридная технология нашла применение в высокопроизводительных спортивных автомобилях. .»
Оглядываясь на то время и на сегодняшний день, Глен Паско, главный инженер-конструктор компании Williams Advanced Engineering (WAE), говорит, что быстрое получение и высвобождение энергии с помощью систем двигателей с маховиками лучше подходит для приложений с пиковым циклом.
«Помимо использования в центре города, рабочий цикл типичного легкового автомобиля не соответствует повторяющемуся характеру «старт-стоп», который лучше всего подходит для технологии маховика», — говорит Паско. «Энергия, запасенная в маховике, всегда истощается, в отличие от химической батареи, которая может сохранять свое состояние заряда в течение очень длительного периода времени».
На автобусах
Базовая гибридная концепция Williams с маховиком достигла городских центров в 2015 году, когда GKN модифицировала систему для лондонских автобусов. Гибридная система маховика Gyrodrive от GKN включала тяговый двигатель, приводимый в движение от ведущей оси транспортного средства, электрический маховик, инвертор для узла двигатель/маховик и электронную систему управления.
Эта система и последующие варианты использовались в автобусах британского производителя Alexander Dennis как в одноэтажных, так и в двухэтажных моделях автобусов. Однако система маховика Gyrodrive считалась слишком большой и дорогой для городских автомобилей (такси), в которых применялись различные стратегии использования аккумуляторов.
Реклама
Глен Паско говорит, что в настоящее время WAE специально не совершенствует какие-либо системы маховиков, но добавляет, что «поскольку мы работаем в широком спектре отраслей и подробно изучаем требования наших клиентов, эта технология может быть подходящей для определенных приложений в будущем. .»
Это могло бы включать гонки, если бы гоночные серии/санкционирующие органы разрешили такие устройства, хотя текущий интерес, похоже, больше связан с разработкой гибридных аккумуляторов и быстрой зарядки. В настоящее время WAE занимается разработкой водородных топливных элементов для больших карьерных самосвалов, используя рекуперативное торможение почти так же, как и системы с маховиками.
Президент Porsche Motorsport North America говорит, что компания «всегда оценивает, какие технологии предлагают наилучшее решение в текущей ситуации», не исключая ни одного единственного подхода.
Армбрустер объясняет, что стратегия Porsche «включает силовые агрегаты внутреннего сгорания, спортивные подключаемые гибриды и полностью электрические автомобили… Мы также изучаем разработку синтетического топлива, которое предлагает экологически безопасный подход к автомобилям внутреннего сгорания, которые уже находятся на дороге. .»
По иронии судьбы, гибриды маховиков, с которыми сейчас сталкивается большинство из нас, находятся в транспортных средствах, на которых мы ездим (автобусы, поезда, корабли), а не ездим на них. Системы статического маховика также находятся в стадии разработки; в Германии компания Chakratec только что установила систему хранения маховика в отеле Premier Inn в Лейпциге, предназначенную для управления пиковыми нагрузками зарядных устройств для электромобилей.