Устройство двигателя электромобиля

Еще стоит добавить, что существуют многочисленные разновидности двигателей внутреннего сгорания, которые отличаются друг от друга по компоновке и расположению цилиндров.

Дело в том, что пространство в моторном отсеке ограничено, при этом на разных автомобилях возникает необходимость уместить в таком пространстве агрегат с тем или иным количеством цилиндров.

Как правило, по компоновке на большинстве машин чаще всего можно встретить:

· рядный двигатель;

· V-образный мотор;

· оппозитный двигатель;

Рядный двигатель означает, что все его цилиндры расположены в одной плоскости. Рядные «четверки» (4-х цилиндровый мотор) являются самым распространенным типом ДВС. Рядные «шестерки» также весьма популярны, они меньше вибрируют, имеют приемлемую мощность, однако такой двигатель получается достаточно длинным.

Еще одним вариантом является V-образный двигатель. Цилиндры в таком моторе располагаются в двух плоскостях, напоминая литеру «V». Подобный ДВС имеет 6 или 8 цилиндров (V6 или V8), при этом длина двигателя сравнительно с рядным мотором меньше, хотя ширина закономерно увеличивается. Еще добавим, что угол между плоскостями принято называть углом развала.

Также отдельного внимания заслуживает оппозитный двигатель. Примечательно, что такая компоновка предполагает угол развала 180 градусов. Фактически, цилиндры и поршни находятся друг напротив друга, а сам агрегат называется «boxer». Такое расположение позволило уменьшить высоту оппозитника, снизить уровень вибраций, улучшить развесовку и т.д.

Добавим, что существуют так называемые двигатели типа VR. Их особенностью является малый угол развала, позволяя уменьшить размеры ДВС в длину и ширину. Также стоит упомянуть мощные W-двигатели. Указанные силовые агрегаты многоцилиндровые (например, W12). Что касается компоновки, конструкция может включать в себя сразу три ряда цилиндров, которые расположены под большим углом развала.

Газовый двигатель

Основные компоненты газовых систем:

· Редуктор-испаритель. Данное устройство реализует подогрев смеси пропан-бутана, отвечает за испарение и снижает давление до показателя, приближенного к атмосферному. Газовый редуктор отлично подходит для авто с небольшим рабочим объемом ДВС, так как это компактное решение не сложно разместить в подкапотном пространстве. Управление устройством может быть как вакуумным, так и электронным при помощи отдельного блока.

· Электромагнитный газовый клапан. Осуществляет перекрытие газовой магистрали, что необходимо во время простоя или после переключения работы двигателя на бензин. Имеет также фильтр, который производит очистку топливной смеси.

· Электромагнитный бензиновый клапан. В автомобилях с карбюратором прекращает подачу бензина тогда, когда мотор работает на газу. В авто с инжекторным впрыском такую функцию выполняет эмулятор форсунок.

· Переключатель между видами топлива. Устройство располагают в салоне автомобиля. Переключатели могут иметь различное исполнение, некоторые из них получают подсветку и шкалу-индикатор остатка газа в баллоне.

· Мультиклапан. Данное решение монтируют на горловину баллона. Устройство состоит из заправочного клапана и расходного клапана. Имеется также измеритель уровня газа и заборная трубка. Конструктивно устройство включает в себя еще один клапан (скоростной), который способен предотвратить утечку газа в случае аварийной поломки газовой магистрали.

· Венткоробка. Решение также устанавливается на горловине баллона. Внутри коробки размещают названный выше мультиклапан. Главной задачей венткоробки становится отвод паров газа наружу в случае его утечек из баллона в багажном отделении.

· Емкость для сжиженного газа (газовый баллон). Баллоны могут быть цилиндрическими и тороидальными. Вторые позволяют осуществить монтаж в нишу для запасного колеса. Баллоны заправляют не более чем на 80% от максимального объема, что делается согласно требованиям техники безопасности в процессе их эксплуатации.

Принцип работы

Стоит отметить, что питание газом и реализация всей системы ГБО ранних поколений заметно проще, чем устройство бензиновой системы подачи топлива. Для наглядности еще раз обратим Ваше внимание на сравнительно небольшой список основных элементов.      

Перевод автомобиля на систему питания газом и соответствующее переоборудование выглядит следующим образом. В самом начале в багажнике, грузовом отсеке, на раме или под днищем транспортного средства устанавливают ёмкость для хранения газа (газовый баллон). В моторном отсеке размещают редуктор-испаритель и устройства, отвечающие за подачу газа в двигатель. Дополнительно устанавливают решения, позволяющие выполнять регулирование смеси.

Газом в баллоне выступает пропан-бутан, который является сжиженным нефтяным газом. Если давление находится на уровне атмосферного, тогда вещество пребывает в газообразном состоянии, но при относительно небольшом повышении давления с легкостью переходит в сжиженное состояние. Полученная жидкость склонна к испарению при бытовых температурах. По этой причине газ помещают в герметичные емкости (баллоны) под давлением от 2-16 атм, где он и хранится в виде жидкости.

Пары газа создают давление, благодаря чему из баллона они попадают в газовую магистраль, которая называется магистралью высокого давления. Расходуется газ из баллона благодаря его проходу через мультиклапан. Как уже говорилось выше, через этот клапан осуществляется также заправка газом. Для заправки используют дополнительное выносное устройство.

Газ в жидком состоянии движется по магистрали и попадает в газовый клапан, оборудованный фильтром. Фильтр предназначен для эффективной очистки газа от примесей и смолистых отложений. Устройство дополнительно отвечает за перекрытие подачи газа в момент выключения зажигания, а также при выборе режима работы мотора на бензине.

После фильтра очищенный сжиженный газ движется по газопроводу и оказывается в редукторе-испарителе. В этом устройстве его давление понижается до показателя, приблизительно равного 1 атм. Понижение давления ведет к тому, что жидкий газ начинает испаряться. При этом происходит активное охлаждение редуктора. По этой причине редуктор присоединяют к системе охлаждения мотора. Разогретая ОЖ, которая циркулирует в системе, предотвращает обмерзание редуктора, а также мембран в устройстве. Основной рекомендацией в холодное время года является предварительный запуск и прогрев мотора на бензине, а потом уже осуществляется перевод двигателя на газ. Это требование подразумевает выход ДВС на рабочую температуру с необходимым нагревом ОЖ.

Из редуктора газ, который уже имеет парообразное состояние, поступает в цилиндры двигателя. За его подачу отвечают дозирующие устройства. Примечательно то, что в устройстве газовой установки отсутствует элемент, который по своим функциям похож на бензонасос. Газ уже находится в баллоне под давлением и поступает в редуктор самостоятельно, а не принудительно. Это значительно упрощает систему ГБО. Способность газа при смене давления и температуры переходить из жидкостной фазы в паровую еще более сокращает число конструктивных элементов в цепи.

Смеситель в ГБО является устройством сложной формы, которое устанавливают перед дроссельной заслонкой. Главной задачей этого решения становится приготовление рабочей смеси газа и воздуха. Дозатор является устройством для регулировки. Перед редуктором устанавливается специальный электромагнитный клапан, который отключает подачу газа.

Переключатель выбора бензина или газа в салоне имеет три положения: «газ», «бензин» и нейтральное положение. Выбор режима перекрывает один или оба клапана. Когда зажигание выключается, тогда все клапаны находятся в закрытом состоянии. ГБО могут иметь также функцию отключения подачи газа в том случае, если отсутствует искра зажигания в ДВС.

Схема ГБО

· баллон (1)

· мультиклапан (2)

· газовая магистраль высокого давления (3)

· выносное заправочное устройство (4)

· газовый клапан (5)

· редуктор-испаритель (6)

· дозатор (7)

· смеситель воздуха и газа (8)

· бензиновый клапан (9)

· переключатель видов топлива (10)

По принципу подачи газа в двигатель ГБО условно принято делить на поколения. В качестве наглядного примера возьмем ранние системы и проследим за алгоритмом их работы. Нефтяной газ (пропан-бутан), который находится в сжиженном состоянии и под давлением, поступает из баллона (1). Газ идет по магистрали высокого давления (3). За контроль расхода газа отвечает мультиклапан (2). Посредством этого же клапана осуществляется заправка при помощи выносного заправочного устройства (4). В жидкой фазе по магистрали газ проникает в газовый клапан-фильтр (5). Там происходит его очистка от взвесей и смолистых отложений, а также фильтр перекрывает подачу газа в момент отключения зажигания или при выборе режима работы на бензине.

Очищенный в фильтре газ идет по трубопроводу и оказывается в редукторе-испарителе (6). Давление газа понижается там до уровня атмосферного. Начинается интенсивное испарение газа. Разряжение во впускном коллекторе запущенного ДВС позволяет газу из редуктора пройти по шлангу низкого давления. Далее газ проникает в дозатор (7) и оказывается в смесителе (8). Смеситель установлен между воздушным фильтром и дроссельной заслонкой. На карбюраторных авто вместо смесителя может быть осуществлена врезка газовых штуцеров прямо в карбюратор.

Режимы работы ДВС на бензине или газе выбираются при помощи переключателя видов топлива (10), который ставят на приборной панели. Когда выбран режим «газ», переключатель инициирует открытие электромагнитного газового клапана (5) и происходит отключение электромагнитного бензинового клапана (9). Если имеет место переход с газа на бензин, тогда переключатель осуществляет закрытие газового клапана и позволяет открываться бензиновому. Подсветка на переключателе позволяет определить, какой вид топлива задействован в тот или иной момент.

Электродвигатель

Устройство двигателя электромобиля

Электродвигатель – устройство, которое занимается преобразованием электроэнергии в механическую. Он работает, используя принцип электромагнитной индукции. В последнее время он все сильнее популяризируется на автомобильном рынке в качестве перспективного направления развития автопромышленности. Поэтому есть смысл подробнее ознакомиться с устройством электромобиля, его двигателя, за которым может быть будущее отрасли.

Принцип работы и устройство

Электродвигатель включает в себя статор и ротор. Вращающееся магнитное поле в статоре действует на обмотку ротора и наводит в нём ток индукции, возникает вращающий момент, который приводит в движение ротор. Электроэнергия, поступающая на обмотки мотора, преобразуется в механическую энергию вращения.

Благодаря развитию технологии электродвигатели нашли применение в разных отраслях, например, автомобилестроении. Причем они способны использоваться либо отдельно, либо совместно с ДВС. Последний вариант – гибридные авто.

От электродвигателей, применяемых на производствах, агрегат для авто отличается малыми габаритами, но повышенной мощностью. К тому же современные разработки все больше отдаляют двигатели для автомобилей от иных подобных устройств. Характеристиками электромобилей являются не только показатели мощности, крутящего момента, но и частота вращения, ток и напряжение. Поскольку от этих данных зависит передвижение и обслуживание авто.

Виды

Чтобы лучше разобраться в многообразии, которое нам дарит авторынок, стоит рассмотреть существующие виды электродвигателей для электромобилей.

Их можно условно классифицировать по типу тока:

· устройства переменного тока;

· конструкции постоянного тока;

· решения универсального образца (способны функционировать от постоянного и переменного тока).

Электродвигатели переменного тока делятся на группы:

· асинхронные – скорость вращения магнитного поля статора выше скорости вращения ротора;

· синхронные – частоты вращения магнитного поля статора и ротора совпадают.

С учетом используемого количества фаз, электрические устройства разделяют на: одно-, двух-, трехфазные.

Если привести реальные образцы, используемые известными автопроизводителями, то хороший пример применения трехфазного агрегата асинхронного типа – Volt от Chevrolet. Он является гибридным автомобилем. Пример трехфазного синхронного двигателя — i-MiEV от Mitsubishi. А этот автомобиль является исключительно электрическим.

Силовая установка Chevrolet Volt

Следует отметить, что у разных производителей разные двигатели, отличающиеся массой, мощностью, габаритами и прочими параметрами.

Есть еще одна классификация – по конструкции щеточно-коллекторного узла. Такие агрегаты бывают:

· Бесколлекторными. Представляют собой замкнутую систему, в которую входят: преобразователь координат, инвертор и извещатель положения.

· Коллекторными. Щеточно-коллекторный узел играет роль в такой конструкции одновременно и извещателя положения ротора, и переключателя тока в обмотках. В основном используется ток постоянной частоты.

Ротор электродвигателя

В конструкциях электромобилей зачастую задействуются коллекторные моторы, хотя есть примеры и с иными моделями. Как вариант — автомобиль «Санрейсер», в котором установлен как раз бесколлекторный двигатель от компании General Motors. При массе 3,6 кг его КПД составляет 92%.

Нельзя не отметить еще один тип двигателя, который используется в некоторых современных моделях авто. Это система мотор-колесо. Пример — спорт-кар Volage. В такой конструкции предусмотрена возможность регенерации энергии торможения. Для этого используется тяговый двигатель Active Wheel. Он весит всего 7 кг, что позволяет добиться приемлемой массы колеса – 11 кг.

Самой распространенной сегодня конструкцией является решение с питанием от аккумуляторной батареи. Она нуждается в регулярной зарядке, способной реализоваться за счет внешних источников, генератора в конструкции и рекуперации энергии торможения. Генератор действует от ДВС, поэтому такая схема работы уже не относится к чисто электрическим. Подобные машины называют гибридными.

Мы поможем в написании ваших работ!