Новий лінійний генератор дозволить істотно збільшити дальність руху гібридних автомобілів
З технічної точки зору двигуни внутрішнього згоряння в будь-якому гібридному автомобілі є вузлами, экстендерами, що дозволяють збільшити дальність поїздки цього автомобіля. Цей термін ставитися до двигунів, які тільки обертають електрогенератор, віддає вироблювану енергію електродвигунів автомобіля і заряджає акумуляторні батареї. У переважній більшості випадків двигуни-экстендеры являють собою малогабаритні класичні двигуни внутрішнього згоряння, що володіють всіма вузлами і недоліками таких двигунів. Але дослідники з Німецького космічного центру (DLR) розробили новий тип екстендера, які побудований на базі лінійного бесклапанного двигуна внутрішнього згорання і який може працювати практично на будь-якому виді палива.
Лінійний генератор з вільними поршнями складається з камери згоряння, двох поршнів, лінійних електрогенераторів і зворотних газових пружин. Двигун екстендера працює майже також, як працюють звичайні двигуни, за рахунок згоряння паливно-повітряної суміші в камері згорання, за рахунок чого здійснюється рух поршнів. Однак, замість того, щоб за рахунок колінчастого вала здійснювати перетворення лінійного переміщення поршня в обертальний рух вала, пристрій перетворює кінетичну енергію руху поршнів безпосередньо в електричну енергію.
Вибух паливно-повітряної суміші в камері згоряння штовхає обидва поршня в сторони від центру камери, стискаючи газові пружини, які сповільнюють рух і штовхають їх назад. Двигун екстендера працює з частотою 40-50 Гц і виробляє до 35 кВт електричної енергії.
"Принципи побудови лінійних двигунів внутрішнього згоряння відомі інженерам вже досить давно", - розповідає Ульріх Вагнер (Ulrich Wagner), директор Відділу енергетики та транспорту агентства DLR, - "Але за рахунок використання газових пружин оригінальної конструкції наші інженери домоглися приголомшливою стабільності роботи такого двигуна. А за рахунок використання потужного електронного блоку динамічного управління нам вдається з високою точністю регулювати роботу всіх компонентів двигуна, змушуючи їх взаємодіяти як єдине ціле".
Система електронного управління, створена інженерами DLR, управляє рух поршнів лінійного двигуна з точністю до однієї десятої частки міліметра, визначаючи коливання тиску в ході процесу згоряння палива і роблячи компенсацію цих коливань. Такий механізм також дозволяє гнучко регулювати ступінь стиснення, швидкість руху поршнів і робочий об'єм камери згоряння. Такі можливості дозволяють використовувати в якості палива бензин, дизельне паливо, природний газ, біопаливо, етанол і водень.
Система управління лінійного генератора з вільними поршнями дозволяє пристрою самостійно вибирати той режим роботи, який є максимально ефективним при даній швидкості руху автомобіля і випробуваної їм навантаженні, що дозволяє скоротити до мінімуму кількість викидів шкідливих речовин в навколишнє середовище. Відсутність колінчастого валу розподільного вала та інших обов'язкових атрибутів звичайних двигунів внутрішнього згоряння дозволяють виготовити такі генератори з меншою кількістю витрат, а значить, і по більш низькій вартості.
Невеликі розміри нового генератор дозволяють без особливих зусиль встановити його на будь-який з серійно випускаються зараз гібридних автомобілів для того, щоб розширити додаткову дальність поїздки мінімум на 600 кілометрів, не збільшуючи при цьому ваги автомобіля.
Перший дослідний зразок нового лінійного генератора був недавно продемонстрований на випробувальному стенді інституту DLR Institute of Vehicle Concepts в Штутгарті. А зараз, фахівці DLR спільно з компанією Universal Motor Corporation GmbH працюють над створенням перших промислових зразків, випробування яких будуть проводитися на гібридних автомобілях різних марок.