3 марта 2012

Prius и низкооктановое топливо

posted in Новости |

Когда нечем заняться — ищется приключение на энное место.

Прочитав гибридную ветку на дроме , где описывались эксперименты по эксплуатации Приуса на 80-ом бензине, не отказал себе в любопытстве и залил полный бак 80-го бензина в бак гибридки. Собственно спор на форуме изначально возник из за того, что дескать при заправке 80го бензина ухудшения динамики не возникло и слышимой детонации тоже нет — от сюда возник вывод,что под видом 80 го бензина продается слегка плохой 92 бензин, так как законодательно 80-й уже запрещен к продаже из за экологических норм.  Ну что сказать — действительно ухудшения динамики я не заметил, что касаемо детонации — я всеми своими органами чувств пытался ее услышать — как известно , именно детонация главный враг мотору, но я не услышал ее. Так как я по первому полноценному образованию инженер-механик автомобильного транспорта решил дойти до логического обьяснения этому. Я конечно в курсе, что двигатель Приуса работает по циклу Аткинсона и примерно представляю как это работает, но когда начал изучать вопрос, то выплыли интересные моменты. Как известно двигатель на Приусе мощностью в 77 л.с . супротив практически такому же на Витце в 110л.с., казалось бы всего головка блока другая и вот такая разница.  Как пишут эксперты:

В двигателе Аткинсона рабочий ход (3-й такт цикла Отто) был увеличен за счёт усложнения кривошипно-шатунного механизма. В XIX веке двигатель распространения не получил из-за сложной механики. В XXI веке двигатель Аткинсона с компьютерным регулированием времён тактов применяется, например, в автомобилях «Toyota Prius», «Lexus HS 250h», «Lexus CT 200h» и «Ford Fusion (Северная Америка)», хотя примененный там принцип больше напоминает цикл Миллера.

Цикл Аткинсона позволяет получить лучшие экологические показатели и экономичность, но требует высоких оборотов. На малых оборотах выдаёт сравнительно малый момент и может заглохнуть.

На Toyota Prius особенно выгодно применение двигателя Аткинсона, так как на малых оборотах он не нагружается. Фактически на данном автомобиле применен не двигатель Аткинсона, а его упрощенный аналог, построенный по принципу цикла Миллера. Приус разгоняется электро-мотором, который выдаёт полный момент в широком диапазоне оборотов.

Цикл Миллера был предложен в 1947 году американским инженером Ральфом Миллером как способ совмещения достоинств двигателя Аткинсона с более простым поршневым механизмом двигателя Отто. Вместо того, чтобы сделать такт сжатия механически более коротким, чем такт рабочего хода (как в классическом двигателе Аткинсона, где поршень движется вверх быстрее, чем вниз), Миллер придумал сократить такт сжатия за счет такта впуска, сохраняя движение поршня вверх и вниз одинаковым по скорости (как в классическом двигателе Отто).

Для этого Миллер предложил два разных подхода: либо закрывать впускной клапан существенно раньше окончания такта впуска (или открывать позже начала этого такта), либо закрывать его существенно позже окончания этого такта. Первый подход у двигателистов носит условное название «укороченного впуска», а второй — «укороченного сжатия». В конечном счете оба этих подхода дают одно и то же: снижение фактической степени сжатия рабочей смеси относительно геометрической, при сохранении неизменной степени расширения (то есть такт рабочего хода остается таким же, как в двигателе Отто, а такт сжатия как бы сокращается — как у Аткинсона, только сокращается не по времени, а по степени сжатия смеси).

Рассмотрим более подробно второй подход Миллера — поскольку он несколько более выгоден с точки зрения потерь на сжатие.

В таком моторе впускной клапан не закрывается с окончанием такта впуска, а остается открытым в течение первой части такта сжатия. Хотя на такте впуска топливо-воздушной смесью был заполнен весь объем цилиндра, часть смеси вытесняется обратно во впускной коллектор через открытый впускной клапан, когда поршень двигается вверх на такте сжатия. Сжатие смеси фактически начинается позже, когда впускной клапан наконец закрывается, и смесь оказывается запертой в цилиндре.

Таким образом смесь в двигателе Миллера сжимается меньше, чем должна была бы сжиматься в двигателе Отто такой же механической геометрии. Это позволяет увеличить геометрическую степень сжатия и, (соответственно, степень расширения!) выше пределов, обуславливаемых детонационными свойствами топлива — приведя фактическое сжатие к допустимым значениям за счет вышеописанного «укорочения цикла сжатия». Другими словами, при той же фактической степени сжатия (ограниченной топливом) мотор Миллера имеет значительно большую степень расширения, чем мотор Отто. Это дает возможность более полно использовать энергию расширяющихся в цилиндре газов, что, собственно, и повышает тепловую эффективность мотора, обеспечивает высокую экономичность двигателя и так далее.

это взято с Википедии. Ну что же — все логично, при геометрических параметрах степени сжатия в 13 мотор может изменять степень сжатия в меньшую сторону, что позволяет использовать низкооктанновое топливо. Если на пальцах разложить — детонация возникает при резком повышении нагрузки, что крайне невозможно на Приусе, так как бензиновый двигатель работает вспомогательным элементом в гибридной установке. Пики нагрузок сглаживают: планетарная коробка передач (по сути бесступенчатый вариатор) и собственно электромотор. Поэтому детонация может возникнуть в режиме максимальной нагрузки бензинового мотора (хотя у меня на этот счет есть сомнения). В принципе Приус реальный нашумевший Е мобиль с одним отличием — может напрямую использовать энергию бензинового мотора. Анализируя статистику эксплуатации в городе пришел к выводу, что режим максимальной отдачи может и вовсе не потребоваться в течении всего рабочего дня.

Как подсказали эксперты на дроме — может возникнуть повышенная нагрузка на электрическую часть Приуса. Согласен — закон сохранения энергии никто не отменял, но есть одно но. В зимнем режиме эксплуатации возникает переизбыток электроэнергии, так как отопление в Приусе работает от бензинового мотора. Европейские и Американские версии оборудованы вспомогательными ТЭНами, но они не могут полностью заменить жидкостный отопитель.

В итоге я не агитирую за применение 80 го бензина в Приусе (я после эксперимента перейду обратно на 92 бензин), но технически этот экспиремент был интересен саморегулирующейся системой от Тойоты. Как подсказали эксперты при работе на 80м бензине мотор смещает угол опережения на 20градусов, естественно с потерей мощности, но данный ньюанс вполне компенсируется элекрической частью.

Что касаемо экономии — каждый считает для себя. У меня расход в среднем составляет 2 бака бензина в месяц. Бак в среднем заправляю 40 литров (емкость 45 литров). Цена 92 бензина у нас 28-35р Роснефть и 80 бензин 25-90руб. Решил засечь расход на штатном маршрутном компьютере. Расход на 92 бензине был 14,9 км на литр на протяжении 632 км. Выкатаю бак 80-го — напишу расход, по логике он должен возрасти. Вообщем жду коментариев и обсуждений.

И так, сегодня 14/03/2012 выкатал бак 80го бензина с результатом 15,9 км/л при пробеге в 532 км. Заправил традиционный 92 по цене 28,35р. Расход не увеличился — это подверждает теорию о компенсации потерь бензинового мотора электрической частью. А то, что расход стал меньше — это видимо из за повышения среднесуточных температур. Сегодня днем было -3 градуса.

Читатели рекомендуют прочитать:

У нас 8 комментариев на запись “Prius и низкооктановое топливо”

Почему бы Вам не высказать своем мнение! Позвольте нам узнать, что Вы думаете...

  1. 1 On 08.03.2012, Виктор said: Цитировать

    Проанализировал ваши доводы

    [Ответить]

  2. 2 On 08.03.2012, Виктор said: Цитировать

    Моё мнение следующее:

    Перекопал интернет в поисках действительности. Сначала я тоже думал как и многие что дескать из-за позднего закрытия впускного клапана получается меньшая степень сжатия (типа не 10-12 а 8 и менее).

    Но в данном моторе преследуется не уменьшение степени сжатия, а увеличение степени расширения (как-бы виртуально но на самом деле практически). Как я понял степень сжатия оставили прежней уменьшив форму камеры сгорания (степень сжатия, как известно это отношение объемов НМТ и ВМТ) Ну так вот мы получаем как-бы две виртуальные НМТ (нижняя мертвая точка) В такте сжатия она физически выше(за счет открытого впускного клапана) чем в такте расширения. Вот и получаем главное искомое — это увеличенную степень расширения, что и увеличивает КПД двигателя (ну и плюс уменьшаются насосные потери на впуск).

    Думаю что ваш расход таки да увеличится но по деньгам наверное выйдет то же самое.

    Конечно в данном случае мотор трудно задетонировать т.к. комп управляет и газораспределением и углами подачи-поджига топлива и дросселем и оборотами.

    Другое дело — самодельный гибрид над которым я думаю. Попробовать бензиновый генератор перевести в подобный цикл Аткинсона , Миллера и иже с ними. Распредвал впуска сместить на пару зубьев в сторону запаздывания. Таким макаром действительно получим уменьшенную степень сжатия и тогда уж точно не можно будет, а нужно будет переходить на 80 бензин. Как вам такое предложение...

    [Ответить]

    admin Reply:

    Спасибо Вам за такое мнение! Действительно, целью конструкторов были: уменьшить насосные потери и повысить топливную экономичность. Использование низкооктанового топлива конечно ими было не предусмотрено. Да и я собственно, выкатаю бак и перейду на привычный 92 бензин.

    Соглашусь про детонацию и дополню фактором — улучшенным смесеобразованием в впускном коллекторе.

    Про самодельный гибрид крайне интересно — на базе каких агрегатов будет собран? В какой стадии проект?

    Смещение зубьев ГРМ — как бы не думал об этом, но предполагаю, что это не универсальное решение. Возможно, оно будет успешным на определенной частоте вращения и с определенной нагрузкой на ДВС, но вот как быть с подачей топлива и скоростью его горения? Предполагаю возможный перегрев выпускных клапанов. Я бы задумался о изменении профиля кулачков распредвала.

    [Ответить]

    Аноним Reply:

    100 процентов согласен с доводами.

    К сожалению мои проекты и идеи находятся на стадии ноль, так как средств ноль и вряд ли предвидится. Вот такая горькая правда. Одни катаются даже не представляя как оно работает внутри, да им и плевать на это (это я не про вас), другие к сожелению могут только помечтать.Я Даже не сидел внутри этой машины.

    Ну да ладно. Схема смешанного гибрида самая эффективная т.к. механическая энергия в большей степени используется для движения и в меньшей степени трансформируется в электрическую и обратно. КПД данного гибрида наивысший. Поставили бы дизелек и эту трансмиссию, получился бы дизель с вариатором. Кстати мне бы эту трансмиссию в голом виде без всякой электроники, я бы сделал в 100 раз проще. Просто соединяешь генератор с мотором через разные ступени резисторов и вуаля- электромеханический вариатор. А хош поставь только коробку вез ДВС запитай от трехфазного инвертора и вуаля электромобиль, да еще и с рекуперацией. Та, вариантов море, дайте железо. А Приус создан для широких масс с такими параметрами чтобы угодить всем.

    Ну а про меня, так поставь дополнительный дифференция например между первичным и вторичным валом КПП тормози генератором с третьего конца вот тебе вариатор. напряжение неправь на электромотор хот на другой оси. Тот же самый Lexus RX400h.

    Как говориться было бы желание, но еще и мат. ресурсы.

    К стати молодцы Ё-инженеры — суперконденсаторы это самое оно.

    [Ответить]

  3. 3 On 14.03.2012, admin said: Цитировать

    И так, сегодня 14/03/2012 выкатал бак 80го бензина с результатом 15,9 км/л при пробеге в 532 км. Заправил традиционный 92 по цене 28,35р. Расход не увеличился — это подверждает теорию о компенсации потерь бензинового мотора электрической частью. А то, что расход стал меньше — это видимо из за повышения среднесуточных температур. Сегодня днем было -3 градуса.

    [Ответить]

  4. 4 On 10.04.2012, rusmax said: Цитировать

    Интересный эксперимент. Думаю только в качестве эксперимента можно заливать 80-й или в крайнем случае.

    Мизерная экономия не стоит рисков порчи или снижения ресурса ДВС (конечно они тут ниже чем в других авто). Лучше выбрать экономичный стиль езды или установку ГБО.

    «Как подсказали эксперты при работе на 80м бензине мотор смещает угол опережения на 20градусов»

    УОЗ меняется на основе данных ДД. Значит неслышимая детонация присутствует, а это не есть хорошо.

    [Ответить]

  5. 5 On 20.12.2015, Александр said: Цитировать

    От чего может разрушаться катализатор?

    [Ответить]

    admin Reply:

    Спекание катализатора как правило происходит от догорания смеси в выпускном коллекторе-например от пропусков искрообразования из за плохих сечей

    [Ответить]

Оставить комментарий

  • Вход
  • Корректный XHTML
  • Valid CSS
  • XFN