залежно від режиму, тягові електродвигуни отримують енергію або ту, яка виробляється ДВЗ, або від акумуляторів. На нетягових режимах відбувається заряджання акумуляторів від ДВЗ.
Прикладом може слугувати автомобіль фірми Toyota Prius оснащений двигуном потужністю 53 кВт і електродвигуном потужністю 30 кВт. Під час їзди містом автомобіль працює переважно на електричній тязі, а лише у випадку коли необхідна хороша динаміка підключається ДВЗ. На трасі переважно працює бензиновий двигун. Гальмування цього двигуна рекуперативне: тяговий електродвигун переключається в режим генератору і підзаряджає батареї.
Споряджена маса такого автомобіля – 1250 кг, проте розгін до 100 км/год триває 13,4 с, а максимальна швидкість його – 160 км/год. Споживання палива становить 4,6……5,9 л на 100 км.
Інерційні двигуни. Інерційні (махові) двигуни це двигуни, в яких енергія запасається як механічна енергія диску чи циліндра, що швидко обертається. Саме маховик є оптимальним рекуператором енергії для автомобілів з огляду питомої енергії, ваги, габаритів.
Застосування інерційних акумуляторів енергії на транспортні запропоновано вже давно. Ще в 1860 p. російський інженер В.І.Шуберський висловив ідею використання для приведення в дію екіпажів маховика – створивши так званий маховоз; Великий внесок в створення працездатних інерційних акумуляторів зробив російський винахідник А.Г.Уфімцев, який в 20-х роках отримав патент на акумулятор, в якому маховик, що є диском однакової міцності, розміщено в вакуумній камері на пружній підвісці. Підвищена зацікавленість інерційними двигунами в останній час, як і електромобілями пояснюється прагненням зменшити кількість шкідливих викидів транспортом в місцях найімовірнішого перебування великої кількості людей. Загальний розвиток машинобудування дає можливість створити більш досконалі акумулятори механічної енергії.
Маховик має велику питому потужність, що дозволяє швидко передавати енергію на колеса, забезпечуючи ефективне прискорення (розгін) автомобіля. Під час гальмування енергія системою рекуперації повертається до маховика також дуже швидко і без обмежень.
Зараз перспективу використання інерційних двигунів пов'язують з розробленням так званих "супермаховиків", які виготовляють з високоміцних шароволокнистих і ниткоподібних матеріалів, які забезпечують високу питому енергоємкість і безпеку у разі руйнування.
Таблиця 2.
Питома енерговмісність сучасних накопичувачів енергії
Накопичувач | Питома енерговмісність,
Вт-год/кг
Литі сталеві маховики | до 15
Сулермаховики з вуглепластиків, сталевих смуг | 100……200
Хоча застосування суто інерційних двигунів і усуває викиди шкідливих речовин в атмосферу, широке їх використання у найближчі роки нереальне через недостатню кількість досліджень цих двигунів, а також необхідність розроблення принципово нових конструкцій трансмісії автомобіля і підвищення їх надійності і довговічності.
Більш реальним є використання гібридних силових систем, які складаються з ДВЗ малої потужності і маховика, що може бути відокремленим від двигуна і використовуватись для рекуперації енергії під час гальмування і розганяння автомобіля. Використання гібридної силової системи забезпечує роботу ДВЗ практично на усталеному режимі за виключенням режимів, де відбувається підвищений викид шкідливих речовин.
Фірмою Rosen Motors розроблено експериментальний гібридний автомобіль з силовою установкою, що поєднує газотурбінний ДВЗ з електрогенератором (турбогенератор) і супер-маховик. Турбогенератор потужністю 30 кВт запускається електричними батареями і протягом 2 хвилин розганяє нерухомий супермаховик до потрібної швидкості обертання. В стані повного "заряду" супермаховик накопичує енергію до 1 кВт-год і передає її на колеса автомобіля з ККД більше 80%. Даний інерційний акумулятор зберігає енергію практично без втрат впродовж декількох тижнів.
Під час руху автомобіля швидкість обертання маховика змінюється в межах від 28000 до 60000 хв–1. Мотор-генератор поєднаний з супермаховиком може приймати і віддавати потужність до 150 кВт.
Випробування такого гібридного автомобіля показали високі швидкісні якості при застосуванні ДВЗ малої потужності, суттєву економію палива і зменшення вмісту шкідливих речовин у відпрацьованих газах.
Висновки
Отже, автотранспорт є джерелом забруднення атмосфери, кількість автомашин безперервно зростає, особливо в великих містах; а разом з цим росте валовий викид шкідливих продуктів в атмосферу.
Токсичними викидами ДВЗ є відпрацьовані і картерні гази, пари пального з карбюратора і паливного бака. Основна частка токсичних домішок поступає в атмосферу з відпрацьованими газами ДВЗ. З картерними газами і парами пального в атмосферу поступає ~ 45% СmHn від їх загального викиду.
Вплив транспорту на екосистеми полягає у:
забрудненні атмосфери, водних об'єктів І земель, зміні хімічного складу ґрунтів і мікрофлори, утворенні виробничих відходів, шламів, замазучування ґрунтів, котельних шлаків, золи і сміття. Забруднюючі речовини, окрім шкідливого впливу на живу природу, негативно впливають на створені людиною системи – особливо на будівельні матеріали, історичні архітектурні і скульптурні пам'ятники і інші витвори мистецтва, викликають корозію металів, псування шкіряних і текстильних виробів;
споживанні природних ресурсів – атмосферного повітря, яке необхідне для перебігу робочих процесів в ДВЗ транспортних засобів, нафтопродуктів і природного газу, які є паливом для ДВС, води для систем охолодження ДВЗ і мийки транспортних засобів, виробничих і побутових потреб підприємств транспорту, земельних ресурсів, відчужених під будівництво автомобільних доріг і залізниць, аеродромів, трубопроводів, річкових і морських портів і інших об'єктів інфраструктури транспорту;
виділенні теплоти в довкілля під час роботи ДВЗ і установок, в яких спалюють паливо в транспортних виробництвах;
створенні високих рівнів шуму і вібрації;
можливості активації несприятливих природних процесів таких як водна ерозія, заболочення місцевості, утворення сольових потоків, зсувів і обвалів;
травмуванні та загибелі людей, тварин, нанесення великих матеріальних збитків внаслідок аварій і катастроф;
порушенні ґрунтово-рослинного покрову і зменшенні врожайності сільськогосподарських культур.
Викиди автотранспортних засобів складають біля 40% всіх шкідливих речовин, що потрапляють в атмосферу. Для ряду міст України (Київ, Львів, Чернівці, Полтава та інші) ця величина перевищує 70%.
Під час роботи автомобільних двигунів внутрішнього згоряння джерелами викидів шкідливих речовин є:
а) відпрацьовані гази;
б) картерні гази;
в) випаровування з