Универзитет у Крагујевцу
ФАКУЛТЕТ ИНЖЕЊЕРСКИХ
НАУКА
University of Kragujevac
FACULTY OF
ENGINEERING
Семинарски рад
из предмета:
АЛТЕРНАТИВНИ ПОГОНСКИ СИСТЕМИ
Тема рада:
ПНЕУМАТСКИ ХИБРИДИ У ПУТНИЧКИМ ВОЗИЛИМА
Предметни наставник:
Студент:
Проф. др Радивоје Пешић
Перић Стефан 303/2011
Крагујевац, 2012.
САДРЖАЈ
УВОД
1
1.
ОСНОВНЕ ТЕОРИЈСКЕ
ПОСТАВКЕ
2
2.
ПРОРАЧУН ЗАПРЕМИНЕ
РЕЗЕРВОАРА
5
3.
АНАЛИЗ ПОСТОЈЕЋИХ РЕШЕЊА
7
3.1
КОМПРЕСОРСКИ РЕЖИМ
7
3.2
ВАЗДУХ-МОТОР МОДЕЛ
9
3.3
МОДЕЛ СУПЕР ПУЊЕЊА МОТОРА
10
4.
ПРЕДНОСТИ И НЕДОСТАЦИ
12
5.
ПЕРСПЕКТИВЕ РАЗВОЈА
14
ЗАКЉУЧАК
14
ЛИТЕРАТУРА
15
Смањена потрошња погонског горива
Повећана снага возила у критичним моментима
Смањење емисије CO
2
Смањени трошкови експлоатације и одржавања
Повећана поузданост
Благотворан утицај на здравље људи[3]
1.ОСНОВНЕ ТЕОРИЈСКЕ ПОСТАВКЕ
Сама идеја развоја пнеуматских хибридних возила датира још из 1909. године
када је Ј.К. Бродерик објавио патент под именом „ Комбиновано интерно
сагоревање и мотор на компримовани ваздух“. Он је написао у свом патенту да је
његова идеја била да искористи компримовани ваздух заједно у комбинацији са
мотором за покретање возила. Намена компримованог ваздуха је била да
потпомогне рад мотора када је возило под великим оптерећењем или када треба
да савлада неки успон.
1950. године Охел је дошао на идеју да искористи вишецилиндрични мотор за
ускладиштење компримованог ваздуха. Његова идеја је била да искористи
вишецилиндрични мотор тако да би један број цилиндра имао намену да покреће
возило, а преостали број цилиндара би се искористио за компримовање ваздуха у
боце. Ова идеја је била слична Бродериковом патенту али је једина разлика била
у томе што је Бродериков изум нашао примену на возилима, док је Охелов изум
нашао примену и данас се примењује у пнеуматским бушилицама и пиштољима
за фарбање.
1996. године Давид Мојерс је представио патент о пнеуматским хибридима и он се
данас користи.
Основна идеја примене пнеуматских хибрида је да користе мотор са унутрашњим
сагоревањем не само за покретање возила, него да има примену за
компримовање ваздуха у боцама који би се после применио за покретање возила
када мотор са унутрашњим сагоревањем није у радном режиму. Компримовани
ваздух може имати примену за убрзавање возила а такође се може применити за
суперпуњење мотора када то експлоатациони услови возила то захтевају. У току
процеса кочења возила мотор се користи као компресор који врши конверзију
кинетичке енергије возила у потенцијалну енергију у форми компримованог
ваздуха који се складишти у резервоару под притиском. Овај начин операције је
познат као компресорски режим. Процесом сагоревања сваки цилиндар мотора
врши пуњење боца компримованим ваздухом.
Пуњење цилиндра мотора компримованим ваздухом остварује се помоћу засебног
вентила чија се контрола рада врши електронским путем. Систем пуњења
цилиндра мотора приказан је на слици 1.
Слика 1. Систем за пуњење цилиндра мотора компримованим ваздухом[3]
У процесу када се не захтева енергија од мотора, на примеру празног хода или
када је папучица гаса отпуштена мотор са унутрашњим сагоревањем се може
искључити. То значи да у овим периодима неће бити потрошње горива и
емитовања издувних гасова.
Количина уштеде горива применом пнеуматских хибрида истраживана је у задњој
декади многим научним радовима.
1999 године дошло се до закључка да се потрошња горива може смањити чак и до
50% за возило масе 1300 kg које поседује дволитарски бензински мотор.
На аутобусима који поседују пнеуматски хибридни погон примењују се два
резервоара са компримованим ваздухом. Функција другог резервоара је да се
користи као резервоар ниског притиска. При одржавању нивоа притиска у боцама
изнад притиска околине у компресорском режиму може се постићи велики обртни
момент, који има примену за покретање возила. Смањење потрошње горива у
пнеуматским хибридним аутобусима може се кретати и до 23%.
У прорачуну ће се одредити колико километара возило може да пређе са једним
резервоаром. У возилу је уграђена две боца запремине 80
l
.
запремина боце V = 80l
притисак пуњења гаса p
0
притисак гаса p
1
= 150 bar
минимални радни притисак p
1
k
1
= 1.4 (к - експонент изентропе за ваздух)
максимални радни притисак p
2
Уобичајене вредности притиска су: p
0 =
0.9· p
1
, p
2
=
2· p
1
p
0 =
0.9· p
1
= 0.9·150 = 135 bar
p
2
=
2· p
1
= 2·150 = 300 bar
Корисна запремина резервоара:
∆ V
=
V
0
[
1
−
(
p
1
p
2
)
1
k
]
=
80
[
1
−
(
150
300
)
1
1.4
]
=
31.2
l
Провера добијене корисне запремине резервоара:
V
=
∆ V
(
p
1
p
0
)
1
k
1
−
(
p
1
p
2
)
1
k
=
31.2
(
150
135
)
1
1.4
1
−
(
150
300
)
1
1.4
=
80
l
Према томе адијабатски рад је :
L
=
1
k
−
1
(
p
1
V
1
−
p
2
V
2
)
=
1
1.4
−
1
(
300
∙
60.9
−
150
∙
100
)=
0.817
MJ
Топлотнa моћ горива je:
