امكان سنجی طراحی خودرو هیبريد هیدرولیكی دیزل
مطالعه در راستای طراحی سیستم قوای محرکه هیبرید هیدرولیک برای خودروهای تجاری به منظور بازیابی و ذخیره انرژی جنبشی مورد استفاده مجدد آن در تامین توان رانشی خودرو می باشد سیستم قوای محرکه هیبرید هیدرولیک شامل موتور احتراق داخلی، پمپ / موتور هیدرولیکی و انباره هیدرولیکی بعنوان منبع ذخیره انرژی می باشد.
ایده استفاده از مولفه توان حرکتی در خودرو در کنار موتور احتراق داخلی تحت عنوان خودرو هیبرید یکی از راهکارهایی است که در سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته است امروزه بیشتر خودروهای هیبرید تولید شده نوع (بنزین – الکتریکی) است که در آنها از باتری بعنوان منبع انرژی ثانویه استفاده می شود یکی از اهداف این تحقیق بازیابی انرژی جنبشی خودرو در حین ترمز گیری است استفاده از باطری بعنوان منبع انرژی ثانویه دارای محدودیت همچون پایین بودن چگالی توان، پایین بودن عمر مفید و قیمت بالا می باشد لذا استفاده از این منبع انرژی برای خودروهای سنگین که توقف و حرکت زیاد دارند و با توجه به وزن بالای آنها چگالی توان بالایی را برای بازیابی انرژی ترمز خودرو طلب میکنند توجیه فنی ندارند و با توجه به وزن بالایی که دارند توان رانش زیادی را نسبت به خودروهای سواری طلب می کنند.
برای حل این مشکل از انباره یا منبع ذخیره انرژی هیدرولیکی بعنوان منبع انرژی ثانویه در خودروهای سنگین هیبرید استفاده می شود زیرا نسبت به باتری چگالی توان و عمر مفید بالاتری داشته و قیمت آن نیز پایین تر می باشد خودرویی که از انباره بعنوان منبع انرژی ثانویه استفاده می کند خودروی هیبرید هیدرولیک می گویند.
پیشنهاد کاربران:
ماشین هیبریدی چند کیلومتر میرود؟
نکته مهم
هدف از اضافه نمودن منبع انرژی و مبدل توان ثانویه به مدیریت بهینه موتور احتراق داخلی به منظور کارکرد در نقاط بهینه و نیز بازیابی انرژی جنبشی خودرو هنگام ترمز گیری است ترمز بازیاب یکی از مهترین ویژگی های خودروی هیبرید است و انرژی جنبشی خودرو به جای اینکه به صورت حرارت در ترمز مکانیکی تلف شود در منبع انرژی ثانویه ذخیره و در شتاب گیری از آن استفاده می شود که باعث کاهش مصرف سوخت و آلاینده ها میشود سیستم هیدرولیکی بدلیل داشتن چگالی توان بالا توانایی زیادی را در جذب انرژی ترمزی خودرو دارند در مقابل منبع ذخیره انرژی هیدرولیکی چگالی انرژی کمتری نسبت به باتری دارد لذا مدیریت موتور احتراق داخلی نمیتواند به خوبی انجام پذیرد.
مطالعه امکان سنجی
در مرحله اول مطالعه امکان سنجی فنی استفاده از سیستم قوای محرکه هیبرید هیدرولیکی به منظور کاهش مصرف سوخت انجام گرفته است با توجه به منحصر بفرد بودن، سیکل رانندگی خودرو استخراج گردید که این سیکل بر اساس منحنی های سرعت بر حسب زمانی هستند که برای نوع خاص از وسیله نقلیه در یک محیط با شرایط ویژه و خاص الگوبرداری شده است سیکل رانندگی یکی از بهترین ویژگیها و مولفه های ورودی برای طراحی و مدل سازی قوای محرکه یک خودرو می باشد.
قبل از طراحی قوای محرکه هیبرید هیدرولیکی برای بررسی عملکرد کامیون هدف، سیکل رانندگی خودروی هدف استخراج می گردد مطالعه و استخراج این نتایج به منظور اعتبار دهی نتایج امکان سنجی طراحی بهینه و شبیه سازی ضروری می باشد و در مرحله بعد طراحی سیستم بر اساس عملکرد مناسب سیکل رانندگی انجام خواهد شد.
سهم حالتهای مختلف در سیکل رانندگی خودرو
برای بررسی امکان سنجی مقادیر انرژی جنبشی، انرژی ترمزی غلتشی، انرژی مقاومت آیرودینامیک، انرژی تلف شده در سیستم انتقال قدرت و مقدار انرژی ترمزی قابل بازیابی در حالت ترمزگیری برای سیکل رانندگی خودروهای خدماتی شهری استخراج شده محاسبه گردیده است.
طبق بررسی و محاسبات صورت گرفته درصد بالایی از انرژی جنبشی خودرو در حالت ترمزگیری قابل بازیابی است که خودروی هیبرید هیدرولیکی ذخیره سازی انرژی هیدرولیکی در داخل انباره در بیشتر موارد به وسیله تراکم نمودن توده گاز انجام می شود و از گاز نیتروژن استفاده می شود.
طراحی قوای محرکه هیبرید
دو جزء اصلی و کلیدی در سیستم قوای محرکه هیبرید هیدرولیک انباره و پمپ / موتور هیدرولیکی می باشند که در این تحقیق نوع بادکنکی استفاده شده است که مقدار انرژی جذب شده توسط یک انباره بادکنکی با استفاده از تغییرات فیزیکی حجم گاز ( نیتروژن) موجود است.
بااستفاده از این تغییرات حالت آدیاباتیک در گاز هنگام پر شدن انباره گاز گرم شده و هنگام تخلیه گاز سرد خواهد شد و مقداری روغن داخل انباره می بایست باشد تا از چسبندگی بدنه بادکنک با دیواره انباره جلوگیری می کند واقعیت این است که پروسه انتقال حرارت در انباره بسیار پیچیده است و رفتار واقعی گاز محبوس در انباره بین دو حالت هم دما و آدیاباتیک می باشد.
پیش بینی کاهش مصرف سوخت
برای انجام این محاسبه با در نظرگرفتن بازده ادوات موجود در سیستم تولید و انتقال قدرت هیبرید هیدرولیکی در مسیر بازاریابی. ذخیره انرژی ترمزی تعیین می گردد بازده سیستم ترمز در این سیستم 60 درصد می باشد.
با محاسبات انجام شده کاهش مصرف سوخت در 100 کیلومتر باتوجه به چگالی سوخت دیزل 810 کیلوگرم برمترمکعب می باشد و مسافت طی شده حدود 5/13 لیتر بر دقیقه معادل 17 درصد مصرف سوخت در 100 کیلومتر کاهش داشته است.( با فرض بازده 50 درصد)
نتیجه گیری
یکی از مهمترین کاربردهای این تحقیق کاهش مصرف سوخت و آلودگی ایجاد شده در بخش حمل و نقل بوده و مدیریت بهینه انرژی و بازیابی انرژی ترمزی این نوع کامیون مصرف سوخت کمتری داشته و بایک طراحی مناسب 17 % مصرف سوخت کمتر نسبت به سایر کامیونهای رایج خواهد داشت کامیون هیبرید هیدرولیک به نسبت کامیون های معمولی آلاینده گی کمتری تولید و این به معنای آن است که در هزینه ای اجتماعی ناشی از آلودگی هوا به واسطه بخش حمل و نقل ایجاد می شود صرفه جویی خواهد شد و در این نوع طراحی قوای محرکه هیریبد بعنوان یک ماژول مجزا با انجام حداقل تغییرات ممکن در ساختار اصلی طراحی شده است.
