NAPĘD REKUPERATYWNY = OSZCZĘDNOŚĆ PALIWA

• ODWRACALNE AKUMULOWANIE ENERGII HAMOWANIA zamiast nieodwracalnej zamiany energii ruchu w ciepło tracone do otoczenia za pomocą hamulców ciernych
• ZASTOSOWANIE SILNIKA O JAK NAJNIŻSZEJ MOCY PRACUJĄCEGO W WARUNKACH OBCIĄŻENIA OPTYMALNEGO zamiast zastosowania silnika o wynikającej z maksymalnych wymagań samochodu mocy maksymalnej, który ze względu na tę wysoką moc pracuje przez większość czasu w warunkach niskiego obciążenia

Takie możliwości daje napęd hybrydowy, jeżeli jego parametry techniczne będą odpowiadały wymaganiom stawianym przez warunki eksploatacji samochodu: wymaga to modyfikacji koncepcji znanych schematów napędu hybrydowego polegającej na tym, że zapewniona zostanie możliwość przekazywania dużych mocy strumienia energii pomiędzy kołami a akumulatorem przy dopuszczeniu akumulacji niewielkiej ilości energii. Taki układ, którego zadaniem jest przede wszystkim odzysk (rekuperacja) energii hamowania nazwałem NAPĘDEM REKUPERATYWNYM. W napędzie rekuperatywnym pojemność akumulatora wystarcza na realizację dużych chwilowych strumieni energii oddawanej lub pobieranej tak, że całkowite hamowanie wykonywane jest bez udziału hamulców ciernych (hamulce te pozostają w samochodzie jako awaryjne, stosowane w przypadku awarii układu). Pojemność akumulatorów układu pozwala na chwilowe wyrównywanie zapotrzebowania mocy na kołach tak, że przy pracującym w stałych warunkach silniku spalinowym – w obszarze jego najwyższej sprawności – moc na kołach może być dowolnie regulowana. Na podstawie prac analitycznych prowadzonych od wielu lat stwierdziłam, że takie możliwości zapewnia aktualnie jedynie hybrydowy układ spalinowo-hydrauliczny.

W celu weryfikacji koncepcji rekuperatywnego napędu spalinowo-hydraulicznego opracowany został program komputerowy „NAPĘD REKUPERATYWNY” modelujący jego działanie. Dzięki finansowaniu prac przez Tadeusza Szewczyka zbudowano przedprototyp samochodu w nadwoziu VW Polo. Próby drogowe i badania przedprototypu potwierdziły założenia projektu. Podczas jazd próbnych ANI RAZ NIE UŻYTO HAMULCÓW CIERNYCH – wszystkie hamowania wykonano w układzie odzyskowym za pomocą pomposilnika układu napędowego.

Mamy nadzieję, że zainteresowaliśmy Państwa zrealizowaną pracą nad nowym układem napędowym. Przedprototyp znajdujący się w zakładzie Tadeusza Szewczyka, którego skrócony opis przedstawiony jest dalej, jest gotowy do zaprezentowania Państwu.

Leon M. Kołodziejczyk
Tadeusz Szewczyk

Parametrem oceny układu napędu rekuperatywnego jest stosunek odzyskanej a następnie przeznaczonej do ponownego wykorzystania energii hamowania L_ham do wydatkowanej energii silnika napędu samochodu L_nap nazwany współczynnikiem odzysku energii ρ = L_ham / L_nap

Na rysunkach poniżej przedstawiono przejazd tego samego odcinka o długości 2300 m:

• podczas jazdy typu „idealnie szosowego” - bez wykonywania przyspieszeń i hamowań, z zatrzymaniem bez użycia hamulca („dobiegiem”):

L_ham= 0 kJ

W tym przypadku praca napędu wyniosła:

L_nap = 2149 kJ

a współczynnik odzysku energii wyniósł:

ρ = 0

• jazda typu miejskiego – z wieloma zatrzymaniami, przyspieszeniami i hamowaniami; w tym przypadku:

L_nap = 3238 kJ

L_ham = 1157 kJ

(energia odzyskana podczas hamowania L_ham wydatkowana jest następnie na przyspieszanie pojazdu)

Współczynnik odzysku energii wyniósł:

ρ = 35%

Zużycie energii na przyspieszanie samochodu podczas jazdy typu miejskiego wyniosło:

– bez odzysku energii: L_nap = 3238 kJ

– z odzyskiem energii: L_nap = 3238-1157 = 2082 kJ, a więc w przybliżeniu tyle samo, ile podczas obliczeń dla jazdy „idealnie szosowej”, która wynosi 2149 kJ

PRÓBY SAMOCHODU VW Polo Z NAPĘDEM REKUPERATYWNYM

Próby przeprowadzono w dniach 13 VI, 26.VII, i 1.VIII 2006 na odcinku drogi koło Legionowa. Odcinek drogi, na którym przeprowadzono próby, oraz opracowany na podstawie obserwacji ruchu w Warszawie profil prędkości odwzorowujący jazdę miejską dopasowany do odcinka drogi koło Legionowa przedstawiono na rysunku obok.

< Samochód podczas prób wyposażono w układ pomiaru zużycia paliwa.

Wyniki prób przedstawiono w tabeli poniżej.

>ZUŻYCIE PALIWA SAMOCHODU PORÓWNAWCZEGO VW Polo 1,4 wzrosło z 6,4 l/100 km (dane fabryczne) w ruchu drogowym do 13,2 l/100 km w ruchu miejskim
>ZUŻYCIE PALIWA SAMOCHODU Z NAPĘDEM REKUPERATYWNYM jest praktycznie takie same dla ruchu drogowego i miejskiego (7…8,5 l/100 km) i jest w przybliżeniu równe zużyciu paliwa w ruchu drogowym

Podczas jazd próbnych ANI RAZ NIE UŻYTO HAMULCÓW CIERNYCH. Wszystkie hamowania wykonano w układzie odzyskowym za pomocą pomposilnika układu napędowego.

Zmierzone podczas prób przedprototypu ZUŻYCIE PALIWA W RUCHU SZOSOWYM I W MODELOWANYM RUCHU MIEJSKIM BYŁO W PRZYBLIŻENIU TAKIE SAME

W porównaniu do identycznego samochodu VW Polo wyposażonego w silnik fabryczny, zużycie paliwa przez zbudowany przedprototyp jest w modelowanym podczas próby ruchu miejskim W PRZYBLIŻENIU DWUKROTNIE MNIEJSZE.

Ze względu na możliwości inwestycyjne badania przeprowadzono uproszczoną i z tej przyczyny niedokładną metodą: pomimo to WYNIKI PRÓB JEDNOZNACZNIE POTWIERDZAJĄ ZAŁOŻENIA BĘDĄCE PODSTAWĄ ZBUDOWANIA PRZEDPROTOTYPU NAPĘDU REKUPERATYWNEGO

Działający przedprototyp samochodu z napędem rekuperatywnym znajduje się w zakładzie Tadeusza Szewczyka i jest gotowy do zaprezentowania Państwu. Jeżeli wyrażą Państwo wolę zapoznania się z nim i uzyskania szerszych informacji na temat przeprowadzonych prac oraz prób, a także na temat możliwości realizacji praktycznej prosimy o zgłoszenie chęci uczestnictwa w prezentacji zrealizowanego przedprototypu samochodu z napędem rekuperatywnym.