2 - Katedra vozidel a motorů

ÚSTROJÍ VOZIDEL
zabezpečují pohyb vozidla a výkon jeho funkcí
ÚSTROJÍ
HLAVNÍ Ú.
LOŽNÉ Ú.
HNACÍ Ú.
BRZDÍCÍ Ú.
POHONNÉ Ú.
PRACOVNÍ Ú.
ŘÍDÍCÍ Ú.
PŘEVODOVÉ Ú.
JÍZDNÍ Ú.
Hnací ústrojí realizuje přenos výkonu od pohonného ústrojí k jízdnímu
Způsoby přenosu výkonu:
A.MECHANICKÝ
B.ELEKTRICKÝ
C.KOMBINOVANÝ (mechanicko‐ elektrický, mechanicko‐hydraulický)
D.VODÍKOVÝ POHON
2008/2009
Dopravní a manipulační technika
1
A. MECHANICKÝ
dělíme podle uspořádání pohonu kol
‰ Zadní P s M vpředu (klasický,
standardní)
1890 René Panhard - přednosti:
9 Umožňuje zástavbu dlouhých motorů s
objemem >2.5 dm3
9 NA – při plném zatížení vynikající trakční
vlastnosti
9 Snadný přechod na 4x4
2008/2009
Dopravní a manipulační technika
2
A. MECHANICKÝ
‰ Zadní 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
2008/2009
Dopravní a manipulační technika
3
A. MECHANICKÝ
‰ Zadní P s M vzadu
(vše vzadu)
Rozšíření po II. svět. válce:
VW Brouk - 1938 -2003, VW 1500
Renault 4CV, R8, R10
Fiat 500, 600, 850
Sinca 1000
BMW 700, Hilman, NSU
Tatra 58 - 1947, T 600, 603, 613
Škoda od r. 1964-1990
Š 1000MB, Š100, 110, 135
od 1959 F1 (Lotus)
2008/2009
Dopravní a manipulační technika
4
A. MECHANICKÝ
‰ Zadní P s
M vzadu
(vše vzadu)
Dnes uplatnění u
sportovních automobilů
Porsche 911, 928, xx
Ferari 360 Modena
Lamborghini Diablo
Honda NSX
Toyota MR2
a všech autobusů, malých
městských vozidel
Smart
Tříválcové motory uložené vzádu napříč:
Výhody:
výborné trakční vlastnosti (zatížení ZN)
Varianta se zážehovým 3válcem o výkonu
52kW (Smart Fortwo Cabrio) již 117g/km
CO2
Nevýhody:
přetáčivost (poloha těžiště vzadu), chlazení motoru,
nízká variabilita interieru
2008/2009
Dopravní a manipulační technika
5
A. MECHANICKÝ
‰ Přední 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 příčně
uloženého agregátu mezi podběhy kol,
Dnes 70% světové produkce OA
2008/2009
Dopravní a manipulační technika
6
A. MECHANICKÝ
‰ Přední P (vše vpředu)
Výhody:
výborná variabilita interiéru, mírná nedotáčivost,
stabilita v přímém směru, dnes 70% OA
Nevýhody:
Horší trakční vlastnosti
T
100
Druh pohonu (%)
80
60
Pohon zadních kol
40
Pohon předních kol
20
Pohon všech kol
0
1900
1920
1940
T
1960
1980
2000
Rok
3) Přední i zadní
Nejlepší trakční vlastnosti, terén, volný čas. Vyšší ztráty v
převodech (3x R), vyšší spotřeba paliva.
2008/2009
Dopravní a manipulační technika
7
B. ELEKTRICKÝ
stejnosměrný – použití pro
manipulační vozíky ve skladech a
v projektech elektromobilů s
nižším výkonem
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)
P
2008/2009
Dopravní a manipulační technika
EL
A
8
B. ELEKTRICKÝ
střídavý – větší výkon – mezi motorem a
akumulátorem je navíc měnič frekvence
9 Asynchronní (Fiat, GM- 100KW, …)
9 Synchronní (Nisan 62kW, Mazda,
Suzuki, …) buzení rotoru
permanentními magnety
Nisan Pivo 2
4 elektromotory uložené v kolech,
Akumulátory Li-ion v podvozku, na
němž se kabina otáčí (pivot)
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 řídí
regulační člen (R).
A
M
K
2008/2009
EM
R
Dopravní a manipulační technika
9
B. ELEKTRICKÝ
Jízdní vlastnosti elektromobilů (dojezd,
rychlosti a stoupavost) závisí na kapacitě
akumulátoru.
Dnes jsou HiMH (nikel-metalhydridové) a
z mobilů odvozené Li-ionové.
Toyota i-Real – jednomístný prostředek osobní
mobility (Personal Mobility)
Nevýhody – vysoká hmotnost akumulátorů,
cena, pomalé dobíjení, malý dojezd
Výhody – lokální ekologie (velkoměsta,
lázně)
2008/2009
Dopravní a manipulační technika
10
C. KOMBINOVANÝ
EM
hybridní (HEV – Hybrid Electric Vehicle)
Mechanicko- elektrický
A
Výhodou hybridních pohonů je, že
akumulátor nemusí být příliš velký a lze ho
kdykoliv dobíjet generátorem. Ideální
režim provozu z hlediska lokální ekologie
nastává, když pro jízdu ve městě se
používá elektromotor a v otevřené krajině
mezi městy spalovací motor.
2008/2009
První sériově vyráběný
Toyota Prius (rok 2000),
M
P
SM
G
SM – 53 kW
EM – 33 kW- střídavý synchronní
A - 270 V- NiMH
Spotřeba paliva 3,6 l/100 km
Dopravní a manipulační technika
11
C. KOMBINOVANÝ
(HEV – Hybrid Electric
Vehicle)
Sportovní verze
Autosalon Ženeva 2007 – koncept
malého sportovní hybridního
automobilu Honda
2008/2009
Dopravní a manipulační technika
12
C. KOMBINOVANÝ
hybridní (HEV – Hybrid
Electric Vehicle)
MULTIPLA
Hmotnost 1850 kg (+450kg)
Z toho 280 kg akumulátory NiH
Elektromotor třífázový asynchronní
Dojezd 400 km
2008/2009
Dopravní a manipulační technika
13
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.
2008/2009
Dopravní a manipulační technika
14
D. VODÍKOVÝ POHON
9 Spalovací motor - HICE (Hydrogen Internal Combustion Engine) - MAN Nutzfahrzeuge (bus)
BMW (BMW Hy 7)
Uskladnění vodíku v automobilu:
2008/2009
CHG (Compressed Hydrogen Gas), 30 až 70 MPa
LHG (Liquid Hadrogen Gas), - 253 °C (blízko absolutní nule -273°C)
Dopravní a manipulační technika
15
D. VODÍKOVÝ POHON
9 Spalovací motor - HICE (Hydrogen Internal Combustion Engine) - MAN Nutzfahrzeuge (bus)
BMW (BMW Hy 7)
V/60°s bivalentním provozem
Benzin/vodík
PSM – 6dm3, 191 kW
Spotřeba benzin 13,6 l/100km
vodík 3.6 kg/100km
Dojezd benzin 500 km
vodík 200 km
2007/2009
Dopravní a manipulační technika
16
D. VODÍKOVÝ POHON
9 Spalovací motor - HICE (Hydrogen Internal Combustion Engine)
TUL katedra vozidel a motorů – výzkum spalování vodíku v PSM
2008/2009
Dopravní a manipulační technika
17
D. VODÍKOVÝ POHON
9 Palivový článek - FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle)
2 H 2 → 4 H + + 4e −
Výroba elektrické energie na palubě
vozidla pomocí elektrochemické
reakce.
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 vytvářejí
odpadní vodu a ztrátové teplo,
účinnost 60-70%, studené spalování
80°C
O2
2H2
‐
+
4H+
4e‐
2H2O
Elektrony obcházejí elektrolyt a vytvářejí
elektrický proud
4 H + + 4e − + O2 → 2 H 2O
2008/2009
Dopravní a manipulační technika
18
D. VODÍKOVÝ
POHON
9 Palivový článek - FCEV (Fuel
Cell Electric Vehicle)
Příklad použití:
OPEL Zafira
Projekt Opel/GM
hmotnost 1425 kg (+150 kg)
200ks PČ-80kW
Kryogenní LHG (-253°C)
Fiat Panda
O2
PČ
H2
M
K
EM
R
H2O
2008/2009
Dopravní a manipulační technika
19
D. VODÍKOVÝ POHON
9 Palivový článek - FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle)
Příklad použití Honda
1999
FCX V1
FCX V2
2 osoby
Výkon:47kW
2008/2009
2000
FCX V3
4 osoby
Výkon 60kW
Dojezd 180km
2002
FCX V4
4 osoby
Výkon 60kW
Dojezd 180km
Homologace Japonsko USA
2003
FCX
4 osoby
Výkon 60kW
Dojezd 430km
Prodej prvním
zákazníkům
2004
FCX sccoter
Dopravní a manipulační technika
2006
FCX Concept
4 osoby
Výkon 95kW
Dojezd 570km
2008
FCX Concept
Zahájení
prodeje
20
D. VODÍKOVÝ
POHON
9 Palivový článek - FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle)
Příklad použití Honda FCX Concept
Jednotka polymerních
membránových
palivových článků
váha 67kg
Elektromotor
pro pohon
předních kol o
výkonu 80kW
2008/2009
Dopravní a manipulační technika
Kondenzátory
Lithium –
iontové baterie
Vysokotlaká
vodíková nádrž
(35MPa) o
kapacitě 171l
21