Titlul lucrării: Sisteme de reducere a poluării la autoturisme – propulsia hibridă Poluarea la autovehicule – metode de reducere a noxelor. Reducerea… [308429]

Student: [anonimizat]: Sisteme de reducere a [anonimizat] – metode de reducere a noxelor.

Reducerea emisiilor de gaze prin intermediul propulsiilor hibride

Sisteme de propulsie hibride; prezentarea sistemului.

[anonimizat] – viitorul masinilor cu propulsie hibridă. Aprecieri ale reducerii emisiilor poluante

Prezentare powerpoint.

[anonimizat], o reprezintă schimbarea profundă a [anonimizat], de propulsie a autovehiculelor cu altele mai putin poluante.

Solutii experimentale exista de inlocuire a combustibililor clasici cu alte solutii: biodiesel, hidrogen, etanol, gpl.., [anonimizat]. [anonimizat] o problema mare autonomia redusa a [anonimizat], [anonimizat].

Lucrarea prezintă soluții de propulsie a [anonimizat]. [anonimizat]: Toyota, Honda, Peugeot, Citroen.

Voi prezenta in detaliu cum funcționeaza acest sistem pe o [anonimizat] a ajauns deja la generatia a3-a. [anonimizat].

[anonimizat] A NOXELOR.

[anonimizat]-i poată înlocui pe aceștia.

Fig. 1.1. Automobil ecologic.

[anonimizat], a [anonimizat] a reduce nivelele de poluare și cealaltă este epuizarea progresivă a resurselor de petrol.

Fig. 1.2. Necesitatea de a reduce poluarea si consumul de combustibili fosili.

În Europa reglementările prevăd limite pentru șapte poluanți atmosferici (OMS recomandă limitarea a 28 de poluanți dăunători sănătății) care sunt:

[4]

La nivel european se poartă tratative să se reglementeze și emisia în atmosferă a următorilor poluanți:

[4]

[anonimizat].

DIOXIDUL DE SULF

Emisiile de S02 provin în special din instalațiile care ard combustibili fosili (încălzitul casnic cu combustibil lichid sau cărbune și industria).

O lungă perioadă de timp vehiculele dotate cu motoare diesel au contribuit la poluarea atmosferei cu dioxid de sulf. Reglementări relativ recente au limitat drastic conținutul de sulf din motorina utilizată drept combustibil în transporturi. Astfel participarea traficului rutier la poluarea globală cu dioxid de sulf a scăzut simțitor.

Concentrații înalte de S02 pot altera funcțiile respiratorii pentru copii și adulții bolnavi de astm. Expunerea îndelungată la S02 asociată cu un nivel ridicat de particule în suspensie poate altera funcțiile plămânilor ș1 agrava bolile cardiovasculare existente.

Emisiile de 802 constituie un precursor major al ploilor acide care contribuie la rândul lor la acidificarea solului, apelor, accelerează coroziunea clădirilor și monumentelor și reduc vizibilitatea atmosferică.

OXIZII DE AZOT

Mai mult de jumătate din emisiile de oxizi de azot se datorează traficului rutier, restul fiind datorat instalațiilor de încalzire și industriei.

Dioxidul de azot este recunoscut pentru impactul negativ asupra sănătății prin afectarea căilor respiratorii. Efectele asupra faunei sau florei nu sunt identificate cu claritate. Oxizii de azot intervin însă la formarea ozonului de suprafață, fenomen mai important în mediul interurban.

Oxizii de azot contribuie de asemenea la formarea ploilor acide, la acidificarea apelor dulci și a celor costiere și la creșterea nivelului de toxine din corpul peștilor și a altor viețuitoare acvatice.

PARTICULE ÎN SUSPENSIE

Termenul de particule este utilizat pentru un amestec de particule solide și picături lichide care se găsesc în suspensie în atmosferă. O serie de particule sunt de dimensiuni mari sau au culoare închisă ca să fie observate ca funingine sau fum. Altele sunt atât de mici că pot fi detectate numai cu un microscop electronic. Particulele "fine" au dimensiuni mai mici de 2,5 µm (PM2,5) și ele au ca origine arderea în motoarele autovehiculelor, instalațiile energetice, instalațiile industriale precum și instalațiile de incălzit casnice. Particulele cu dimensiuni mai mici de 1 O µm (PM10) sunt generate de traficul pe străzi nepavate, la manipularea unor materiale, la operațiile de sfărâmare și măcinare precum și de antrenarea prafului de vânt. Anumite particule sunt emise direct de la sursă, coșuri sau eșapamentul autovehiculelor. În alte cazuri, gazele cum ar fi oxidul de sulf, S02, NOx și compușii organici volatili, interacționează cu alți compuși aflați în aer și formează particule fine. Compoziția chimică și fizică a particulelor variază în funcție de locația geografică, anotimp și vreme. [4]

OZONUL (O3)

Ozonul de suprafață este un poluant secundar care se formează prin reacțiile dintre NOx și compușii organici volatili în prezența căldurii și radiației solare. Oxizii de azot sunt emiși de către autovehicule, instalații energetice și alte surse de ardere iar compușii organici volatili au drept sursă emitentă autovehiculele, fabricile chimice, rafinăriile, fabricile, produse comerciale și alte surse industriale.

Expunerea pe termen lung la nivele moderate de ozon poate produce schimbări ireversibile la nivelul plămânilor care pot determina apariția prematură a bolilor cronice de plămân. [4]

MONOXIDUL DE CARBON (CO)

Monoxidul de carbon (CO) este un gaz incolor și inodor cu un grad înalt de nocivitate și este generat prin arderea incompletă a combustibilului în motoarele autovehiculelor, instalațiile energetice și instalațiile de incălzire casnice.

Traficul rutier este una din principalele surse de emisii de CO și poate participa cu mai mult de 60°/o la poluarea globală cu CO. În orașe, aproximativ 95°/o

din emisiile de CO sunt datorate autovehiculelor. Vârfurile concentratiilor de CO în atmosferă se întâlnesc în lunile reci ale anului când emisiile de CO ale autovehiculelor sunt mai mari. [4]

BENZENUL (C6H6)

Benzenul este un constituent de origine al produselor petroliere ș1 se regăsește atât în benzinele cât și în motorinele utilizate la alimentarea motoarelor autovehiculelor.

Analiza gazelor de evacuare arată prezența benzenului chiar în cazul în care combustibilul nu a conținut benzen, ceea ce demonstrează formarea lui în timpul proceselor ce au loc în motor.

Populația expusă la emisiile de benzen de o anumită concentrație și timp de expunere au șanse mărite de a se îmbolnăvi de cancer. Alte efecte asupra sănătății pot fi: distrugerea sistemului imunitar, neurologic și reproductiv, efecte care se dezvoltă încet în timp, după luni și ani de la expunerea inițială.

HIDROCARBURILE AROMATICE POLICICLICE

Această categorie de hidrocarburi grupează substanțe constituite din 2 până la 6 cicluri aromatice juxtapuse. Dacă numărul de cicluri este până la 3, hidrocarburile aromatice policiclice sunt considerate ușoare, dacă numărul ciclurilor este mai mare de 4 atunci ele sunt considerate grele, ele prezentând caracteristici fizico-chimice și toxicologice diferite. [4]

O mare parte din substanțele din această categorie au un puternic caracter cancerigen.

PLUMBUL (Pb)

În trecut, traficul rutier constituia principala sursă de emisii de plumb. La ora actuală, datorită eforturilor de eliminare din benzină a adițiunilor pe bază de plumb, concentrațiile medii anuale ale emisiilor de Pb se situează sub cifra de 0.5 µg I m3, fixată de normele europene. Concentrații ridicate de Pb se găsesc în apropierea turnătoriilor de metale feroase și neferoase și a producătorilor de baterii.

Expunerea la plumb poate avea loc în principal în inhalarea lui din aer, prin ingerarea alimentelor cu plumb sau, prin praf, apă și sol. Plumbul se acumulează în sânge, oase și țesuturi. El poate afecta în principal ficatul, sistemul nervos și alte organe. Expunerea excesivă la plumb poate determina deteriorări neurologice ca : acces, retardare mentală, tulburări comportamentale. [4]

PLOILE ACIDE

Prin ploi acide sau depuneri acide se înțeleg căderile de compuși cu caracter acid rezultați din reacțiile atmosferice ale dioxidului de sulf (S02) și oxizilor de azot (NOx) cu apa, oxigenul și compușii oxidanți. Acești compuși cad pe Pământ sau ape sub formă uscată (gaze sau particule) sau sub formă umedă (ploaie, zăpadă sau ceață). Acești compuși se formează și sunt transportați de curenții de aer la mari depărtări de locul de emisie al precursorilor ploilor acide.

Ploile acide determină creșterea nivelului de aciditate al solului (deteriorând vegetația) și apelor (apa devine un mediu ostil față de o serie de pești și animale acvatice). De asemenea, ploile acide contribuie la distrugerea rapidă a clădirilor, statuilor și monumentelor care fac parte din patrimoniul fecărei națiuni. [4]

REGULAMENT ANTIPOLUARE

Prima legislație de mediu a C.E. a vizat produsele periculoase: substanțe chimice periculoase, detergenți și vehicule cu motor. Legislația care a urmat și care viza industria și produsele în conexiune cu mediul s-a bazat pe Art. 100 al Tratatului care stipula armonizarea legilor statelor membre și pe Art. 235, care făcea referire la măsurile necesare obiectivului de mediu în comunitate.

Problemele de mediu au fost dezbătute la Conferința de la Stockholm (1972) în urma căreia Comunitatea a adoptat (1973) primul program de acțiune în domeniul mediului ambiant (1973-1977).

Principiile primelor două programe de acțiune în domeniul mediului (1973 -1977; 1977 – 1983) au rămas valabile în toate programele ulterioare, fiind enunțate astfel:

1. Prevenirea este mai bună decât remedierea;

2. Evaluarea impactului asupra mediului trebuie să se realizeze și să se ia în considerare cu mult înainte de luarea deciziei;

3. Trebuie să se evite toate formele de exploatare a resurselor naturale care provoacă daune sensibile echilibrului ecologic;

4. Nivelul de cunoștiințe științifice trebuie îmbunătățit pentru a permite o acțiune eficientă în acest domeniu;

5. Principiul "poluatorul plătește" trebuie să elimine factorii de risc;

6. Activitățile întreprinderilor unui stat nu trebuie să antreneze degradarea mediu-lui într-un alt stat;

7. Politica susținută de statele membre ale Comunității trebuie să țină seama de interesele statelor în dezvoltare;

8. Comunitatea și statele membre trebuie să promoveze politica de protecție a mediului la nivel internațional și planetar prin intermediul organismelor internaționale;

9. Protecția mediului este o problemă pentru toți, în consecință este necesar un efort de educație;

10. Principiul subsidiarității – măsurile de protecție a mediului trebuie luate la cel mai potrivit nivel, luând în considerare tipul de poluare, acțiunile ce se impun precum și zona geografică ce trebuie protejată.

11. Programele naționale în domeniul mediului înconjurător trebuie să fie coordonate între statele membre pe baza unui concept pe termen lung iar politicile naționale trebuie să fie armonizate în interiorul comunității.

Al treilea program de acțiune în domeniul mediului (1983 – 1987) a fost adoptat în anul 1983 și viza elaborarea unei strategii globale pentru protecția mediului și a resurselor naturale ale Comunității Europene. Prin acest program s-a mutat accentul de la controlul poluării la prevenirea poluării iar conceptul de protecție a mediului a fost lărgit pentru a include:

Planificarea utilizării terenurilor;

Intrarea în vigoare la 1 iulie 1987 a Actului Unic European a dat pentru prima dată o putere reală Comunității să acționeze pentru protecția mediului înconjurător.

NORMELE EUROPENE DE LIMITARE A EMISIILOR

Astfel, în Europa, producătorii de autovehicule sunt obligați să controleze emisiile modelelor lor printr-un set de reglementări pe care aceștia trebuie să le respecte dacă doresc să-și comercializeze vehiculele pe aceasta piață.

Din 1990, tehnologia sistemelor de control al emisiilor s-a dezvoltat în permanență în Europa ca reacție la directivele europene de mediu cunoscute și ca directive EURO. Aceste directive sunt menite să controleze nivelurile de emisii de gaze poluante și de zgomot ale tuturor vehiculelor vândute în Comunitatea Europeană. Aceste directive stabilesc de asemenea nivelurile maxime de emisii admise la centrele MOT în cadrul testelor periodice la care sunt supuse toate vehiculele conduse în Europa.

Implementarea acestor directive a presupus schimbări tehnologice importante la vehicule odată cu trecerea anilor, în special dezvoltarea de motoare mai eficiente și mai curate prin utilizarea unor sisteme de control al emisiilor mai sofisticate. Datorită acestui fapt, în ultimele două decenii a avut loc o evoluție tehnică semnificativă a sistemelor de control al emisiilor pentru autoturisme și vehicule comerciale, ceea ce a determinat o avansare tehnologică semnificativă la aceste sisteme.

Fig. 1.3. Evolutia normelor europene de reducere a emisiilor poluante. [11]

Euro I (1992)

• 2 sau trei amortizoare de zgomot

• Principalele funcții sunt de a menține contrapresiunea și de a reduce zgomotul motorului

Euro II (1996)

• Introducerea convertoarelor catalitice cu oxidare pentru a reduce emisiile CO

Euro III (2000)

• O reducere mai mare de CO prin separarea valorilor de oxizi de azot (NOx) și hidrocarburi nearse (HC)

• Reducerea emisiilor de particule solide în atmosferă

• Gazele sunt măsurate imediat, nu la 40 de secunde de la pornirea motorului

• Apar primele sonde Lambda

Euro IV (2005)

• Se reduc mai mult nivelurile de CO, HC nearse și particulele solide

• Introducerea sistemelor EOBDII

• Sondele Lambda cu sisteme de monitorizare a randamentului catalizatorului

• Al doilea senzor Lambda pentru randamentul convertorului catalitic.

Euro V (2009)

• FPD (Filtru de particule diesel) pentru a reduce semnificativ particulele solide în gazele de evacuare

! Majoritatea producătorilor montau deja filtre FPD înainte de 2009. PSA/Peugeot a fost primul în 2002 cu Peugeot 607.

Euro VI (2014) :

• Se pune accentul pe reducerea oxizilor de azot dăunători (care provoacă ploaia acidă)

• Introducerea de sisteme RCS (Reducere catalitică selectivă) denumită „RCS cu reductor”. Sistemul transformă moleculele de oxid de azot în produse care nu sunt periculoase pentru mediu: apă (H2O) și azot (N2). Agentul reductor utilizat reprezintă o soluție apoasă cu uree (34% uree și 66% apă).

• Ca exemplu, menționăm soluția „AdBlue”.

• Deja este implementat în prezent de majoritatea producătorilor de vehicule, chiar dacă Euro VI va fi valabil numai după 2014.

Această evoluție a însemnat totodată o creștere semnificativă a prețurilor datorită dificultății reparării unor astfel de sisteme, ceea ce scoate în evidență nevoia de instruire tehnică permanentă de calitate pentru a garanta întreținerea corespunzătoare a acestei tehnologii. [11]

MIJLOACE ACTIVE DE REDUCERE A EMISIILOR POLUANTE LA M.A.I.

Studiile care vizează îmbunătățirea parametrilor energetici și ecologici ai motoarelor cu aprindere prin scânteie privesc procesele de schimb de gaze, formare a amestecului de arderea și urmărindu-se următoarele direcții:

* intensificarea turbionării amestecului în camera de ardere prin intervenții asupra sistemului de admisie și camerei de ardere;

* îmbunătățirea pulverizării combustibilului și asigurarea dozajului dorit de toate regimurile de funcționare inclusiv la regimurile tranzitorii și la mersul în gol forțat (amestec stoichiometric pentru a se asigura tratarea eficientă a gazelor);

* mărirea temperaturii pereților camerei de ardere și micșorarea suprafeței acesteia pentru a reduce volumul de amestec din stratul limită unde flacăra se stinge;

* reducerea volumului interstițiilor care rețin amestec carburant și în care flacăra nu pătrunde;

* controlul temperaturii maxime de ardere la motoarele cu amestec omogen printr-un unghi optim de aprindere, recircularea gazelor arse pentru a frâna procesele de formare a poluanților;

* mărirea duratei și puterii scânteii electrice în vederea lărgirii domeniilor de funcționare ale motorului cu amestecuri sărace;

* organizarea formării stratificate a amestecului aer-combustibil pentru a permite funcționarea stabilă a motorului utilizând amestecuri sărace;

Primele trei norme sunt îndeplinite de producători, aceștia adoptând sisteme antipoluare la eșapament, deși în ultima vreme nu sunt suficiente sau sunt prea scumpe pentru a respecta în continuare normativele.

Fig. 1.4.Sisteme de tratare a gazelor. Sonda LAMBDA. Calatalizator

Scumpirea acestor sisteme nu se datorează doar componentelor care se folosesc la eșapament, ci și influentei sistemelor care trebuie instalate în restul motorului, cum ar fi de exemplu utilizarea sistemelor cu admisie variabilă și generare de turbulente.

Fig. 1.5. Sistem de admisie variabila Vw Golf V – FSI

Procesul de schimb al gazelor influenteaza procesele din cilindrii motorului ceea ce afectează parametrii energetici și procesele de formare a poluanților atât la motoarele cu aspiratie naturală cât și la cele supraalimentate. [8]

Îmbunătățirea umplerii cilindrilor se poate realiza prin următoarele tehnologii:

Utilizarea unor colectoare de admisie care sa utilizeze supraalimentarea sonica – prin unde de presiune

Utilizarea mai multor supape pe cilindru.

Utilizarea distributiei variabile.

SISTEME DE ADMISIE VARIABILE

Colectorul de admisie rezonant poate avea lungimea fixă și rn acest caz el este "acordat" la motor numai pentru un regim de turație (regimul puterii maxime) sau poate avea lungime variabilă. Modificarea lungimii colector1Ului de admisie se realizează prin intermediul unei clapete. în acest caz, colectorul de admisie este acordat cu motorul la regimul de turație al cuplului maxim și la regimul de turație al puterii maxime. Pentru motoarele cu două supape de admisie pe cilindru se pot utiliza două colectoare de admisie rezonante acordate pentru regimuri de turatie diferite.

Pentru îmbunătățirea procesului de formare a amestecului se poate Intensifica turbionarea acestuia prin amplasarea pe peretele canalulul de admisie a unei clapete comandate funcție de parametrii de funcționare ai motorului.

Fig. 1.6. Sisteme de admisie variabila.

SISTEME DE DISTRIBUTIE VARIABILE

Mărirea secțiunii de trecere a gazelor se poate realiza prim mărirea numărului de supape atât pentru încărcătura proaspetă cât și pentru gazele arse. Configurația utilizată este: două supape de admisie și două supape de evacuare pe cilindru.

Fig. 1.7. Sisteme de distributie variabila.

Ajungând să ne gândim chiar la dispariția arborilor cu came și la utilizarea supapelor de admisie și evacuare acționate electric.

Fig. 1.8. Sisteme de distributie variabila. Supape actionate electric.

La rândul lor, sistemele de control ale motorului trebuie să fie tot mai rapide și complexe, ceea ce crește eficiența acestora și reduce consumul. . [8]

RECIRCULAREA GAZELOR DE EȘAPAMENT (EGR)

Recircularea gazelor de eșapament (EGR) se realizează printr-un sistem eficient și rentabil pentru reducere a NOx. Bucla EGR, unde există presiune înaltă, colectează o parte din gazele de eșapament de la ieșirea din chiulasă și le reinjectează în galeria de admisie. Avantajul principal este acela că se reduc NOx de la sursă prin limitarea cantității produse în timpul procesului de ardere și nu prin tratarea ulterioară a gazelor de eșapament.

Funcționarea corectă a EGR este necesară pentru un proces de combustie mai curat și pentru respectarea legislației.

Fig. 1.9. Foto: Sistemul de admisie și evacuare al unui motor termic. 1 – compresor; 2- turbină; 3- sondă lambda; 4 – supapă EGR cu comandă electro-pneumatică; 5 – obturator admisie; 6 – galerie admsie; 7 – galerie evacuare; 8 – injector; Sursa: Bosch.

Recircularea gazelor arse în galeria de admisie nu se face continuu în timpul funcționării motorului. Unitatea de control electronică (ECU) comandă supapa EGR (4) pentru a permite gazelor arse să intre în admisie. Pe motoarele supraalimentate controlul debitului de gaze arse se face și cu ajutorul obturatorului(5) care, prin închidere, scade presiunea în galeria de admisie și facilitează curgerea gazelor dinspre galeria de evacuare.

Astăzi, aproape toate motoarele diesel europene sunt echipate cu sisteme EGR.

Performanțele și funcțiile de control al supapei EGR au evoluat odată cu cerințele privind reducerea poluării, potrivit nivelurilor ulterioare ale standardului Euro. . [8]

Euro 2 and 3: Pneumatic EGR valve

Primele sisteme EGR erau controlate cu ajutorul unui sistem pneumatic, în care un actuator cu membrană acționa asupra supapei cu disc.

Fig. 1.10. Supapa EGR pneumatică – Exemple.

Euro 4: Supapa EGR electronică

Apariția ECU (Engine Control Unit) la vehiculele mai moderne a modificat procesul de control al sistemelor EGR. Pozițiile supapelor care definesc debitul de gaz de eșapament sunt acum controlate electronic.

Fig. 1.11. Supapă EGR cu control electronic

Euro 5: modulele integrate EGR

Datorită complexității din ce în ce mai mari și cerințelor impuse de motoare, producătorii de mașini au integrat componentele individuale în sisteme EGR complete. Aceste module noi integrate permit tuturor componentelor să interacționeze perfect și cu o eficiență sporită.

Fig. 1.12. Modul EGR cu supapă EGR, radiator și supapă de bypass

Radiatorul EGR reduce temperatura gazelor de eșapament recirculate, pentru a evita atingerea unei temperaturi excesive la admisie. Aerul care urmează a fi recirculat se răcește în contact cu lichidul de răcire din bucla de răcire a motorului. Radiatorul poate fi ocolit printr-o supapă pneumatică, care permite creșterea temperaturii gazelor din admisie, ceea ce este favorabil reducerii HC și CO. [12]

SISTEME DE TRATARE A GAZELOR DE ESAPAMENT UTILIZATE LA MAS.

Catalizatorul cu trei cai (sau trifunctional)

Rolul sau este de a asigura transformarea gazelor poluante în gaze inofensive:

Oxidarea CO si HC.

Reducerea NOx.

Fig. 1.13. Catalizatorul cu trei cai

Convertizorul catalitic este compus dintr-o carcasa din otel inoxidabil care este de obicei echipat si cu ecrane termice pentru a proteja sasiul de caldura produsa de reactiile chimice din interiorul catalizatorului. Carcasa contine de obicei doua blocuri ceramice în loc de unul singur care ar fi mai fragil datorita lungimii mai mari. Aceste blocuri ceramice trebuie sa stea bine fixate în interiorul carcasei datorita proprietatilor casante ale ceramicii.

O sita metalica este montata între blocurile ceramice si carcasa pentru a le mentine corect pe pozitie si pentru a evita vibratiile excesive ale blocurilor.

Structura alveolara este echivalenta cu o suprafata de contact a gazului de 2,8 m2 .Din punct de vedere al proprietatilor materialului, suprafata tratata este de 2 000 à 5 000 m2 pe bloc ceramic. Ea este acoperita cu un strat subtire de metale pretioase (Platina, Rohdiu, Paladiu). Acestea amorseaza si/sau cresc viteza reactiilor chimice de oxidare si reducere.

Acest tip de catalizator permite, datorita reglajului stoichiometric al îmbogatirii, convertirea simultana a trei poluanti (CO, HC, NOx) într-un singur element, de unde vine si numele : Catalizator.

Functionarea catalizatorului.

Reactiile chimice care au loc în catalizator sunt posibile în anumite conditii de temperatura (amorsarea catalizatorului), amestec perfect stoichiometric si prezenta metalelor pretioase care activeaza reactiile de oxidare si reducere.

În fuctionarea în bucla închisa amestecul este alaternativ bogat si sarac.

La functionarea cu amestec sarac – Catalizatorul oxideaza particulele nearse si stocheaza excesul de oxigen.

La functionarea cu amestec bogat: Catalizatorul reduce NO2 si utilizeaza oxigenul stocat pentru a oxida impuritatile.

Fig. 1.14. Imbogatirea amestecului la M.A.S.

Temperatura de functionare. – Eficacitatea depinde de temperatura de functionare. Amorsarea se face în jur de 250 °C iar eficacitatea maxima o are la temperaturi mai mari de 450 °C.

Convertizoarele catalitice îsi pot pierde eficacitatea mai rapid daca functioneaza la o temperatura mai ridicata mult timp. Creste temperatura de amorsare iar coeficientul de convertire scade.

Procentul de convertire a celor trei poluanti în functie de îmbogatire.

Efectele asupra catalizatorului. Un convertor este un element destul de fragil, si poate fi cu usurinta distrus de:

Efecte mecanice.

Efecte temice.

Colmatare.

Efecte mecanice. Spargerea carcasei cauzata de miscarile coloanei de esapament, socuri si oboseala termica, variatii brutale de temperatura la amorsare sau în deceleratie, împroscarea cu apa, care poate duce la spargerea blocurilor ceramice

Efecte termice. Topirea datorata temperaturii excesive (T° > 1 000 °C) ca urmare a tratarii unei cantitati prea mare de poluanti,. Evolutia substantelor active la temperaturi înalte prin migrarea metalului activ în interiorul suportului metalic. Sublimarea metalului activ la temperatura înalta. Vitrificarea substantei active.

Colmatarea. Suprafata activa a convertorului poate fi partial sau total colmatata, adica acoperita de plumbul care se gaseste în benzina. Acest lucru provoaca neutralizarea catalizatorului decoarece gazele nu mai ajung în contact cu metalul activ depus pe suprafata ceramica. Acelasi efect ca si plumbul îl pot avea uleiurile, fosforul si sulfurul.

Remarca : O pana de combustibil poate produce supraîncalzirea catalizatorului si distrugerea sa deoarece un ameste foarte sarac provoaca o ardere lenta cu o crestere importanta a temperaturii gazelor de esapament .

La fel o cantitate pre mare de HC de tratat (datorata rateurilor de aprindere) pot duce la distrugerea catalizatorului.

Diagnosticul catalizatorului.

Diagnosticul functional al catalizatorului trebuie sa permita detectarea unei disfunctiuni care ar putea duce la depasirea pragului de poluare.

Fig. 1.15. Principiul diagnosticarii catalizatorului.

Capacitatea de stocare a oxigenului de catre catalizator este indicatorul starii sale. Atunci când catalizatorul îmbatrâneste, capacitatea sa de stocare a oxigenului scade ca si capacitatea sa de a depolua.

Principiul consta în creerea de variatii importante ale îmbogatirii, în scopul umplerii cu oxigen a catalizatorului.

Daca catalizatorul este bun, va absorbi oxigenul iar tensiunea furnizata de sonda de oxigen aval va ramâne constanta.

Daca este uzat, oxigenul nu va mai putea fi stocat, iar acest lucru va antrena o variatie a tensiunii în sonda de oxigen aval.Cu cât catalizatorul este mai uzat cu atât oscilatia va fi mai importanta. [8]

Catalizator-acumulator de NOx specific motoarelor cu injectie directa.

În poziție de catalizator principal, realizează simultan două funcții: lucrează ca un catalizator standard cu 3 căi și, suplimentar, reține NOx.

In cadrul modurilor de operare cu amestecuri sărace, cu catalizatoare cu trei căi, nu se poate efectua conversia oxizilor de azot; din acest motiv aceștia sunt stocați în acumulatorul de NOx.

Fig. 1.16. Catalizator-acumulator de NOx

Din punct de vedere constructiv, aceasta funcție suplimentara de acumulate de NOx a catalizatorului a fost posibilă prin adăugarea de materiale nobile (platină, rodiu, paladiu) la materialele tradiționale de ceramică ale oxidului de bariu (BaO).

Domeniul de temperatura optim este cuprins intre 250 și 500°C, pentru ca acumulatorul de NOx să poată stoca cantitatea maximă de oxizi de azot.

Pentru a favoriza această stocare s-au adaptat soluții pentru linia de eșapament în sensul reducerii temperaturii gazelor și cu acestea a temperaturii acumulatorului de NOx (ex: răcirea colectoarelor sau a tubului de eșapament la diferite debite).

Dacă temperatura acumulatorului de NOx trece de 850°C, acesta își pierde capacitatea de acumulare.

Acumularea: – Când motorul funcționează cu un amestec sărac, NOx se oxidează, transformându-se în dioxid de azot. Reacția are drept catalizator stratul de platină depus pe monolitului ceramic. Acesta reacționează cu stratul de oxid de bariu, acumulându-se în acesta sub formă de nitrat de bariu.

Fig. 1.17. Reactiile chimice in catalizatorul NoX – Acumulare

In modul stratificat, care este modul de operare cel mai sărac, acumulatorul de NOx poate acumula oxizi de azot o durată de aproximativ maxim 90 secunde. Pentru a evita saturarea acumulatorului, acesta trebuie să fie regenerat în mod regulat.

Regenerarea: – se realizează aproape din minut în minut timp de câteva secunde, prin trecerea la modul omogen și prin ușoara îmbogățire a amestecului.

Aceasta operație face sa crească cantitatea de CO, care începe sa reacționeze cu nitratul de bariu acumulat, care este redus în cele din urmă până la dioxid de carbon și azot. Acumulatorul se regenerează.

Fig. 1.18. Reactiile chimice in catalizatorul NoX – Reducere (Regenerare).

Deși normele europene au restrâns treptat utilizarea acesteia și deja exista benzină fără sulf (<10 ppm sau mg/kg), majoritatea varietăților de benzină conține încă cantități însemnate de sulf. Aceasta este o problemă importantă pentru acumulatoarele de NOx.

Datorită marii asemănări chimice cu oxizii de azot, și sulful (S) reacționează cu stratul de oxid de bariu și se acumulează sub formă de sulfat Apare deci o diminuare a eficienței catalizatorului-acumulator.

Când unitatea de comanda a injecției detectează că se scurtează din ce în ce mai mult capacitatea de acumulare de NOx a catalizatorului-acumulator, celulele de retenție nu mai pot absorbi oxizi de azot pentru că sunt pline de sulf.

Pentru a soluționa aceasta problema se efectuează desulfurarea acumulatorului de NOx. Sulfatul este mult mai stabil chimic decât nitratul de bariu și nu se elimină printr-o regenerare simplă.

Pentru a se elimina sulful, temperatura din catalizatorul-acumulator trebuie să se ridice la peste 650°C.

La sarcini înalte, catalizatorul-acumulator de NOx se desulfureaza automat pentru că ajunge la temperatura necesară.

în schimb, când autovehiculul funcționează în moduri de operare cu amestecuri sărace, unitatea de comandă trebuie să forțeze regenerarea. în acest caz, se inițiază un proces care durează 2 minute și în timpul căruia se trece la modul omogen și se întârzie avansul la aprindere (ardere „împinsă" în evacuare).

Fig. 1.19. Schema de functionarea a desulfurarii comandate.

Odată depășită temperatura de 650°C, sulfatul din acumulator reacționează și se transformă în dioxid de sulf (S02). Acumulatorul se regenerează. [8]

SISTEME DE TRATARE A GAZELOR DE ESAPAMENT UTILIZATE LA MAC

Motoarele diesel, comparativ cu motoarele pe benzină, datorită specificului arderii amestecului aer-combustibil, produc emisii mai mari de oxizi de azot și de particule. Acestea sunt emisii poluante cu efect nociv asupra mediului înconjurător și a omului.

Normele de poluare au scopul de a reduce emisiile poluante ale autovehiculelor. În Uniunea Europeană norma de poluare Euro 6 va intra în vigoare de la 1 Ianuarie 2015, pentru noile modele de automobile.

Fig. 1.20. Foto: Limita de emisii de NOx pentru automobile cu motoare diesel (g/km)

O caracteristică importantă a normei de poluare Euro 6 pentru motoare diesel de automobile este reducerea limitei de NOx de la 0.18 la 0.08 g/km. Pentru a îndeplini această normă motoarele diesel curente de automobile au nevoie de sisteme adiționale de post-tratare a gazelor de evacuare.

Momentan sunt identificate două tehnologii care pot fi aplicate motoarelor diesel Euro 6:

catalizator/filtru de NOx (en: NOx trap)

sistem de injecție de uree în evacuare (AdBlue)

Prima metodă, catalizatorul de NOx, se aplică în general motoarelor diesel de cilindree mică și medie, cu capacitatea cilindrică mai mică de 2 litri. Mai departe vom discuta despre sistemul de injecție de uree în circuitul de evacuare (AdBlue). Acest sistem se poate utiliza pe orice motor diesel, dar fiind mai costisitor, se pretează mai mult la motoarele cu cilindree mare. De reținut că acestă tehnologie se utilizează deja în industria autovehiculelor de transport.

Procesul de reducere a oxizilor de azot din gazele de evacuare, utilizând o soluție pe bază de uree, se numește reducere catalitică selectivă. Denumirea consacrată a sistemul de injecție de AdBlue este SCR – Selective Catalityc Reduction.

Într-un sistem de injecție de uree (SCR) amoniacul este utilizat pentru reducerea oxizilor de azot (NOx). În stare liberă amoniacul (NH3) este toxic. Din acest motiv se utilizează o soluție pe bază de apă și uree (CO(NH2)2), conținutul de uree fiind de aproximativ 32.5%. Acestă soluție este stabilă din punct de vedere chimic, punctul de îngheț fiind la -11 °C. Denumirea comercială, în Europa, a acestei soluții cu uree esteAdBlue Ureea CO(NH2)2 se obține prin procedee industriale, prin combinarea bioxidului de carbon (CO2) și a amoniacului (NH3) la temperaturi și presiuni îmalte (150 °C, 50 bari). Substanța rezultată, ureea, este solidă, sub formă de cristale incolore, solubile în apă (H2O).

Sistemul de injecție cu uree este relativ complex și implică costuri adiționale relativ mari. Acest sistem conține un rezervor de uree, sistem de alimentare cu pompă electrică, modul electronic de control (calculator), injector și catalizator. Adițional sistemul mai poate fi prevăzut și cu un senzor de oxizi de azot după catalizator, care măsoară rata de conversie a catalizatorului.

Fig. 1.21. Foto: Componentele principale ale sistemului de injecție de AdBlue (SCR)
1 – injector uree; 2 – catalizator SCR; 3 – modul electronic de control (calculator); 4 – rezervor de uree. Sursa: Mazda.

Rezervorul de uree este prevăzut cu un senzor de nivel pentru a alerta conducătorul auto în privința necesității alimentării cu uree. De asemenea, datorită temperaturii de înghețare a soluției AdBlue (aprox. -11 °C) rezervorul mai este prevăzut și cu o rezistență de încălzire. Comanda rezistenței de încălzire se face de către modului electronic de control pe baza informației primite de la senzorul de temperatură din rezervor.

Fig. 1.22. Foto: Denoxtronic – sistem de tratare a emisiilor de NOx prin injecție de AdBlue
Sursa: Bosch

Bosch comercializează către producătorii de automobile sisteme complete de injecție de AdBlue numite Denoxtronic.

sistem de alimentare (pompă AdBlue)

rezervor AdBlue

filtru

senzori de temperatură: AdBlue / gaze de evacuare

senzor de nivel soluție AdBlue

modul electronic de control (DCU)

ieșiri modul electronic de control (comandă injector, activare rezistență de încălzire, etc.)

intrări modul electronic de control (senzor de temperatură, nivel AdBlue, senzori temperatură gaze de evacuare, senzor de NOx, etc.)

comunicare protocol CAN

diagnoză protocol CAN

injector AdBlue

senzor de NOx

catalizator de oxidare (DOC)

catalizator de reducere NOx (SCR)

catalizator de oxidare (neutralizare amoniac)

Modulul electronic de control (DCU) comunică prin intermediul magistralei CAN cu restul calculatoarelor de pe automobil (injecție, ABS/ESP, BCM, etc.). In funcție de punctul de funcționare al motorului termic și pe baza informațiilor primite de la senzori, modulul electronic de control (DCU) comandă injecția de AdBlue în sistemul de evacuare.

Utilizând amoniacul (NH3) ca agent de reducere, sistemele SCR reduc semnificativ oxizii de azot din gazele de evacuare. În general, un motor diesel Euro 6 pentru a putea atinge limitele impuse emisiilor poluante, conține următoarele sistemel de post-tratare a gazelor de evacuare:

catalizator de oxidare (reducere CO, HC, NO, conversie NO)

filtru de particule (reducere PM)

catalizator SCR (reducere NO, NO2)

catalizator de oxidare amoniac (reducere NH3 rezidual)

Fig. 1.23. Foto: Reacțiile chimice complete ale unui sistem de injecție AdBlue (SCR)

În figura de mai sus filtrul de particule este omis deoarece, din punct de vedere chimic, nu are impact asupra componenței gazelor de evacuare.

În catalizatorul de oxidare (DOC) au loc reacțiile de reducere a hidrocarburilor (HC), monoxidului de carbon (CO) și a oxizilor de azot (NO).

După catalizatorul de oxidare are loc injecția de Adblue (uree). După injector, gazele și soluția AdBlue trec printr-un mixer (sită metalică care are rolul de a omogeniza amestecul) și intră în catalizatorul de hidroliză. Acesta are rolul de a extrage amoniacul (NH3) din soluția AdBlue.

Amoniacul (NH3) se obține prin două reacții, una de piroliză și a doua de hidroliză:

Catalizatorul SCR conține metale, în special cupru (Cu) și fier (Fe), în prezența cărora au loc reacțiile de reducere a oxizilor de azot (NO și NO2), cu ajutorul amoniacului (NH3). În urma reacțiilor produsele rezultante sunt apa (H2O) și azotul (N2).

8NH3 + 6NO2 → 7N2 + 12H2O (1)
4NH3 + 4NO + O2 → 4N2 + 6H2O (2)
2NH3 + NO + NO2 → 2N2 + 3H2O (3)

Reacția (2) are loc la temperaturi joase, sub 300 °C iar reacțiile (1) și (2) la temperaturi mai înalte, de peste  550 °C.

Catalizatorul de oxidare a amoniacului are rolul de a neutraliza, prin oxidare, amoniacul (NH3) care nu a reacționat în interiorul catalizatorului SCR. Altfel acesta ar fi fost eliberat în atmosferă cu impact toxic asupra mediului înconjurător.

Avantajul injecție de AdBlue pentru tratarea oxizilor de azot este rata de conversie foarte mare, de aproximativ 95%. Dezavantajul acestui sistem este complexitatea și costul ridicat. Din acest motiv, pentru îndeplinirea normelor de poluare Euro 6, constructori vor echipa automobilele cu preț de fabricație mai mic doar cu motoare pe benzină. O altă soluție mai ieftină, comparativ cu sistemul SCR, este utilizarea catalizatoarelor/filtrelor de NOx (en: NOx trap), dar despre acestea într-un articol viitor.

De asemenea, se adaptează diferite sisteme automate de oprire și pornire, cu scopul de a reduce emisiile la oprirea vehiculului (de exemplu la semafoare), chiar dacă aceasta implică probleme de alimentare electrică și de implementare a noi elemente. [14]

ALTERNATIVE LA UTILIZAREA COMBUSTIBILILOR FOSILI.

Prin urmare, trebuie căutate alternative în vederea scăderii dependenței de petrol și î vederea reducerii nivelului emisiilor de C02, aceasta fiind principala problemă cu care se confruntă producătorii.

Spre deosebire de combustibilii fosili, sursele de energie regenerabilă sunt abundente, distribuite pe largi suprafețe și disponibile la nivel local. Acestea provin direct sau indirect de la soare și cuprind lumina căldura și vântul.

Folosirea surselor regenerabile presupune emisii reduse sau egale cu zero. Introducerea surselor de energie regenerabilă poate asigura o soluție pe termen lung și sustenabilă pentru a întruni cererea de energie care va lăsa generațiilor următoare o lume cu mai puțină poluare și mai multe resurse.

Fig. 1.24. Solutii Pentru reducerea consumului de combustibili fosili, si reducerea poluarii.[8]

UTILIZAREA HIDROGENULUI

Folosirea hidrogenului pe post de combustibil nu este o noutate, în 1978 de exemplu, BMW începe să lucreze la un asemenea sistem, deși nu este prevăzută comercializarea sa în serie până în 2014; până atunci, putem întâlni modelul 750hl, care poate funcționa fie cu benzină, fie cu hidrogen, alimentat la o temperatură scăzută (-253° C), tipul de combustibil care se utilizează fiind selectat cu ajutorul unui buton.

Fig. 1.25. BMW cu motor pe hidrogen.

Deși, ceea ce pare mai fezabil este folosirea pilelor sau a celulelor de combustibil.

Fig. 1.26. Utilitara Citroen Berlingo alimentata cu pile de combustie pe hidrogen.

Acestea produc energie printr-un efect contrar electrolizei (separă apa în hidrogen și oxigen cu ajutorul unei energii), prin urmare este nevoie, pe de o parte de hidrogen și pe de altă parte de oxigen, care atunci când vor fi puse împreuna vor elibera energie.

Fig. 1.27. Exemplu de sasiu alimentat cu pile de combustie.

Problema apare la depozitarea și transportul hidrogenului, deoarece acestea se realizează la temperaturi mai mici de -200 grade centigrade sau la presiuni mai mari de 700 de bari, astfel trebuie schimbată infrastructura în benzinării. Acesta nu poate fi depozitat pe perioade lungi de timp și în caz de scăpări există pericol de explozie (hidrogenul reacționând cu oxigenul din aer ceea ce ar duce la o eliberare de energie).

Fig. 1.28. Alimentarea cu hidrogen.

În ciuda tuturor acestor probleme, aceasta pare a fi alternativa reală la carburanții pe bază de petrol după ce vor fi depășite problemele actuale. Folosirea acestei alternative este prevăzută începând cu anul 2030. . [8]

UTILIZAREA HIDROGENULUI ÎN MOTOARELE CU ARDERE INTERNĂ CU PISTON.

Motoarele cu ardere internă pe bază de hidrogen cu aplicabilitate în domeniul auto sunt destinate vehiculelor de putere și trebuie să îndeplinească câteva condiții: să ofere un nivel echivalent de manevrabilitate și o rază de acțiune și de siguranță că vehiculele cu combustibil convențional.

Primele lucrări și încercări legate de crearea motorului cu hidrogen, datează din anul 1820 când reverendul Wiliam Cecil profesor al Universității Cambridge, a prezentat în fața Cambridge Philosophical Society într-un document intitulat "Folosirea hidrogenului la producerea de energie pentru instalatii mecanice." Motorul prezentat funcționa pe principiul vacuumului, unde puterea este produsă cu ajutorul presiunii atmosferice, care împinge un piston în direcția vacuumului. Vacuumul parțial este creat prin arderea unui amestec hidrogen/aer, care se destinde și apoi este răcit. Cu toate că motorul funcționează satisfăcător, motoarele cu vacuum nu sunt suficient de practice.

Alte cercetări semnificative aparțin germanului Nikolaus August Otto (1832- 1891), considerat inventatorul motorului cu ardere internă în patru timpi (“Otto engine”). Se presupune că a folosit un combustibil gazos sintetic având un conținut de peste 50% hidrogen. Otto a făcut experimente și cu benzină, dar a considerat-o periculoasă. Descoperirea carburatorului a marcat începutul folosirii sigure a benzinei, și începutul declinului interesului pentru alți combustibili.

Cercetările lui Otto au fost continuate și perfecționate de inginerul german Wilhelm Maybach (1846-1929). Un alt aspect alt preocupărilor privind folosirea hidrogenului, a fost legată de ideea de a-l folosi drept combustibil în motoarele propulsoare ale dirijabilelor.

O altă personalitate cu preocupări în combustia cu hidrogen a fost inginerul german Rudolf Erren, (“Erren engine”) care a avut cercetări finalizate cu patente înregistrate în Marea Britanie, în 1930 și în USA, 1939, cu privire la motorul folosind hidrogenul. El anticipa că hidrogenul se va folosi pentru propulsia autovehiculelor, dar și a submarinelor.

Fig. 1.29. 1965 Cobra Replica cu motor care functioneaza pe baza de hidrogen.

Până în prezent, hidrogenul a fost folosit mai mult în programele spațiale, datorită celui mai favorabil raport energie/greutate comparativ cu ceilalți combustibili.

După anul 1970, s-au intensificat cercetările cu privire la utilizarea hidrogenului în transporturi, conștientizându-se perspectiva epuizării rezervelor de petrol. Ulterior, în anii ’80 din diferite segmente ale societății, numeroase voci au cerut măsuri urgente de a se limita poluarea aerului, fenomen în care un rol major îl au motoarele pe bază de combustibili lichizi, una dintre direcțiile de urmat fiind trecerea pe combustibili alternativi.

Problemele care se ridică la utilizarea hidrogenului în transportul rutier deservit de motoarele cu ardere internă sunt: capacitatea motoarelor termice de a funcționa cu hidrogen, efectele noului combustibil asupra performanțelor motoarelor și modul de stocare la bordul vehiculului.

În ceea ce privește motorul cu aprindere prin comprimare, se poate spune că perspectiva funcționării sale cu hidrogen este nesigură. Afirmația se sprijină pe faptul că în stadiul actul de dezvoltare a instalațiilor de alimentare, hidrogenul se pretează mai puțin la formarea interioară a amestecului. Injecția sa în cilindru în fază lichidă este foarte dificilă din cauza temperaturii de fierbere extrem de coborâte.

La valorile ridicate ale rapoartelor de comprimare specifice motoarelor diesel și la regimul termic ridicat al acestor motoare, alimentarea prin formarea exterioară a amestecului este legată de riscul unei aprinderi prea timpurii, necorespunzătoare dezvoltării normale a ciclului motor.

MOTORUL CU HIDROGEN PUR

Încercările de adaptare a motorului cu aprindere prin scânteie la funcționarea cu hidrogen, începute încă din deceniul al III-lea al secolului nostru de Ricardo, Broustell și Erren, nu au căpătat extindere decât după 1970. Materialul documentar acumulat în acest domeniu dispune de date suficiente pentru clarificarea aproape integrală a tuturor aspectelor problemei, cu unele rezerve privitoare la stocaj și distribuție. Pornind de la premisa că hidrogenul va constitui combustibilul exclusiv al viitorului, primele încercări au fost organizate pentru a se studia comportamentul motoarelor termice care folosesc hidrogen pur. Abia în al VIII-lea au fost dezvoltate lucrări ample în care hidrogenul a fost privit ca un aditiv menit a prelungi existența actualelor resurse petroliere și pentru a îmbunătăți caracteristicile de poluare. Ulterior s-a constatat că intervenția acestui combustibil în combinație cu benzina poate aduce și ameliorarea randamentului termic la sarcini parțiale.

Datorită domeniului de inflamabilitate relativ larg care a permis adoptarea calitativă a reglajului de sarcină, majoritatea studiilor au fost întreprinse pe motoare fără laminarea admisiunii, alimentarea cu combustibil în cantități variabile făcându-se, de regulă, în afara cilindrilor fie prin injecție, fie folosind carburatoare.

Randamentul efectiv al motorului cu aprindere prin scânteie funcționând cu hidrogen este superior cu circa 35% celui obținut la funcționarea cu benzina și se obține pentru amestecuri mult mai sărace.

După unele informații, la motorul cu hidrogen puterea și presiunea medie sunt cu 20-25% mai mici decât cele întâlnite la funcționarea cu benzină, dar probabil că scăderea este ceva mai mică (18-20%) ținând seama și de îmbunătățirea arderii.

Motorul cu aprindere prin scânteie se comporta diferit la funcționarea cu hidrogen și în ceea ce privește solicitările mecanice, exprimate prin presiunea maximă de ardere și gradientul de presiune.

Experimentările efectuate pe un motor standard pentru determinarea cifrei octanice IT-9/2 au relevat că, modificând coeficientul de dozaj intre limitele 1,0-3,4 gradientul de presiune a scăzut de la 0,45 Mpa/°RAC la 0,05 Mpa /°RAC atingându-se astfel valori mult inferioare celor atinse uzual în motorul cu aprindere prin scânteie și mai ales în motorul diesel. Frânarea arderii se poate realiza prin injecția de apă în amestecul aer-hidrogen, așa cum a relevat experimentul Daimler-Benz în 1984; deasemenea, la prototipurile "Pontiac Grande Ville" și "Dodge", în 1976, hidrogenul era amestecat cu aerul într-un dispozitiv separat, iar carburatorul motorului era folosit pentru pulverizarea de apă în galeria de admisie.

Un ultim aspect care se cere analizat este rezistența la detonație a motorului cu aprindere prin scânteie care utilizează hidrogen. În unele lucrări mai timpurii se releva slaba rezistență la detonația motorului cu aprindere prin scânteie la funcționarea cu hidrogen.

O altă observație în privința motorului cu hidrogen vizează lubrificația. Cercetările efectuate în Japonia au arătat că hidrogenul nu influențează negativ lubrificația. În acest studiu, arată că, consumul de ulei este echivalent cu cel al motorului cu benzină, dacă regimul termic și presiunile inferioare din cilindru sunt aceleeași.

Consumul de ulei crește când crește sarcina și depresiunea din colectorul de admisie precum și odată cu mărirea vâscozității. O cantitate de circa 10% din uleiul consumat se regăsește sub formă de hidrocarburi în gazele de evacuare. La motoarele uzate, scăpările de hidrogen în carter nu deteriorează caracteristicile lubrifianților.

Putem formula următoarele concluzii privitoare la utilizarea hidrogenului pur în motorul cu aprindere prin scânteie:

a)      Procesele termodinamice din motorul cu hidrogen sunt stabile într-o plaja largă de variație a coeficientului de dozaj în cazul în care alimentarea se face pulsatoriu în galeria de admisie;

b)      La amestecuri apropiate de dozajul stoichiometric funcționarea motorului cu hidrogen este mai dură decât a celui cu benzina;

c)       Puterea motorului este inferioară celui cu benzină cu 18-20% dar prin formarea interioară amestecului puterea poate fi mărită;

d)      Din punct de vedere al randamentului indicat, al consumului specific și al emisiei de NOx, valoarea optimă a coeficientului de dozaj se situează intre limitele 2,5-2,8;

e)       Funcționarea motorului cu hidrogen la sarcini reduse și relanti este mai economică decât cea a motorului cu benzina.

MOTORUL CU AMESTEC HIDROGEN- BENZINA

Față de motorul cu benzină cel cu hidrogen funcționează mai economic la sarcini inferioare dar creează o diminuare a puterii maxime. Aceasta a dus la ideea folosirii hidrogenului în amestec cu benzină; prin modificarea corespunzătoare a raportului hidrogen- benzină și a coeficientului de dozaj, se pot îmbina avantajele economicității oferite de hidrogen la sarcini parțiale cu obținerea celor mai înalte densități de energie de care este capabilă benzina.

Formarea amestecului în acest caz s-a realizat atât prin injecție cât și prin carburație, reglajul se poate efectua după 3 metode : păstrarea constantă a cantității de hidrogen la toate regimurile funcționale ale motorului; menținerea neschimbată a cantității procentuale de H2 raportată la cantitatea de benzină; variația permanentă a cantității procentuale de hidrogen în raport invers proporțional cu sarcina în limitele 0-100%.

Primul procedeu este mai simplu și nu necesită dispozitive de reglare complicate schimbarea sarcinii făcându-se ca la sistemele clasice numai prin variația debitului de benzină.

Deoarece cantitățile de hidrogen și benzină se modifica permanent, sistemul de alimentare devine mai complicat iar controlul său exact impune intervenția electronicii care favorizează astfel folosirea sistemelor de injecție.

Încercările pe standul cu role după ciclul urban au relevat că, consumul de combustibil este inferior cu 30-35% față de cel realizat când se utilizează numai benzină. Aceasta înseamnă că în cazul folosirii amestecului hidrogen-benzina, se realizează o economie de combustibil hidrocarbonat de 70-75% în raport cu motorul cu benzina.

Sisteme de stocare a hidrogenului si dezvoltarea motoarelor cu hidrogen

Sistemul de stocare a hidrogenului comprimat în butelii, exprimat în procente din masa totală a autovehiculului, ar reprezenta 71% pentru un autoturism de cilindreea mică, 60% pentru un autoturism de cilindree medie și circa 23% pentru autobuze. Acest dezavantaj, asociat coeficientului mărit de risc privind securitatea funcționarii, exclude utilizarea acestui sistem de stocare pentru autovehicule.

Fig. 1.30. Rezervoare de hidrogen.

Hidrogenul poate fi stocat în 3 tipuri de rezervoare: rezervoare pentru hidrogen comprimat, rezervoare pentru hidrogen lichid și rezervoare cu hidruri metalice.

Rezervoarele pentru hidrogen comprimat sunt cele mai utilizate. Acestea nu necesită o izolare termică și o răcire suplimentară ca și cele pentru hidrogen lichid. Spre deosebire de recipientele de stocare folosite pentru gazele naturale comprimate, cele pentru hidrogen trebuie să fie etanșe din cauza densității scăzute a hidrogenului. În plus, rezervoarele de stocare de hidrogen trebuie să fie realizate din materiale mai ușoare, cum ar fi de aluminiu sau carbon / compuși grafit.

Rezervoare de hidrogen la presiune înaltă. Rezervoarele de hidrogen lichid au o structură specială pentru ca temperatura hidrogenului să fie menținută foarte scăzută, deoarece starea lichida este atinsă la -253°C. Izolarea acestor rezervoare este reprezentată de un strat izolate termic, chiar și vid, asemenea termosurilor. Rezervoarele nu necesită o presurizare la fel de mare ca în cazul celor precedente, deși trebuie să fie rezistente pentru utilizarea lor la autovehicule.

Sistemul de stocare la bordul autovehiculelor este complicat și costisitor, datorită performanțelor tehnice ale rezervorului și echipamentelor auxiliare (schimbătoare de căldură, pompe criogenice), dificultăților de realizare a izolației (în vederea reducerii la minimum a pierderilor inevitabile datorate temperaturii foarte scăzute a hidrogenului) și dispozitivelor de control, comandă și siguranța care trebuie instalate pe autovehicul. În cadrul cercetărilor privind alimentarea cu hidrogen lichid au fost experimentate diferite variante de stocare: recipiente de laborator de tip Dewar, recipiente de gaz natural lichefiat și rezervoare proiectate în mod special pentru autovehicule.

Fig. 1.31. Rezervor de hidrogen lichid.

Rezervoarele cu hidruri metalice sunt posibil viitoarele tipuri de rezervoare de hidrogen. Hidrurile metalice sunt compuși solizi între hidrogen și un metal (Fe, Ni, Cu, Mg, Mn, La, Ți, Zn, V, Pa) sau a aliajelor acestuia, având proprietatea de a dizolva, la anumite temperaturi, hidrogenul, în cantități foarte mari (Fe – de 19 ori propriul său volum, Pa – de 875 de ori). Această proprietate constituie baza principiului de stocare a hidrogenului în compuși metalici, în vederea utilizării sale drept carburant sau în procese industriale. În cazul utilizării hidrurilor metalice drept sistem de stocare a hidrogenului pentru alimentarea motoarelor de autovehicul, desorbția gazului nu implica utilizarea unei energii suplimentare, căldura necesară desorbției fiind furnizată de motorul cu ardere internă. Din acest punct de vedere pot fi utilizate atât hidrurile de temperaturi joase (agentul termic fiind fluidul de răcire al motorului), cât și hidrurile de temperaturi înalte, desorbția hidrogenului realizându-se cu ajutorul gazelor evacuate de motor.

Condiția principală impusă rezervorului de hidruri metalice pentru echiparea unui autovehicul este furnizarea unor anumite debite de hidrogen, la presiuni determinate, în conformitate cu regimurile de funcționare a motorului.

Fig. 1.32. Rezervor cu hidruri metalice.

STAREA ACTUALĂ DE DEZVOLTARE A MOTOARELOR CU HIDROGEN

Principalele două tipuri de autovehicule care funcționează pe baza de hidrogen sunt: H2ICE – H2 Internal Combustion Engine (vehicule cu motor cu combustie internă de hidrogen) și PEM Fuel Cell (motor electric alimentat de o pila electrică). În ultima perioadă, cercetarea și dezvoltarea din domeniul hidrogenului (ca și combustibil), s-au axat în special pe tehnologia PEM Fuel Cell.

Hidrogenul, ca și combustibil, se găsește sub două forme: hidrogen lichid și hidrogen gazos. Cu mici modificări, motoarele cu ardere internă pot fi adaptate pentru a utiliza hidrogen lichid drept combustibil.

Hidrogenul lichid este stocat în containere destul de mari (de obicei deasupra autobuzului) și propulsează autovehiculul alimentând un motor cu ardere internă. Hidrogenul lichid poate fi folosit în amestec cu gaz natural comprimat (CNG). Deși energia stocată în hidrogenul lichid este mai mare, și exista avantajul alimentării cu o cantitate mai mare de combustibil, hidrogenul lichid se confruntă cu principalul dezavantaj, și anume că este foarte inflamabil, și este stocat și transportat sub presiune foarte mare, existând un risc semnificativ de accidente; probleme pot apărea atât în fabricile și depozitele de hidrogen, cât și în vehiculele care îl folosesc și stațiile de alimentare.

Hidrogenul în stare gazoasă, poate fi utilizat atât în motoare cu ardere internă, cât și pentru alimentarea unui motor electric, în sistem PEM Fuel Cell (celula de combustibil).

Un exemplu de autovehicul produs de firma BMW este BMW H2R ("Hydrogen Record Car") cu o putere de 210 kW (286 CP) a atins 300 km/h. Hydrogen 7 al aceleiași firme este construit cu un motor de 260 kW, 229 km/h, acest vehicul a ajuns la 100 km/h in doar 9.5 sec. Cu posibilitate dublă de alimentare benzină și hidrogen. Acest lucru s-a realizat prin montarea unui rezervor de hidrogen lichid ceea ce a redus capacitatea compartimentului de bagaje de la 500 la 250 l. Hidrogenul înmagazinat permite o autonomie de 200 km, dar la neutilizare în decurs de 9 zile se reduce la o cantitate suficientă pentru parcurgerea a 20 km.

Fig. 1.33. Autovehicule BMW H2R – BMW Hydrogen 7

Firma Mazda a echipat modelul său RX-8 cu motor Wankel (piston rotativ) ce funcționează cu combustibil hibrid benzină sau hidrogen dezvoltând 184 kW (250 CP).

Fig. 1.34. Autovehicul Mazda RX-8 Hydrogen RE

Mazda a expus în premieră la Salonul Auto de la Tokyo noua generație a motorului rotativ RENESIS pe benzină, care echipează modelul concept Taiki, motorul rotativ cu alimentare alternativă hidrogen – benzină aflat în dotarea noii Mazda 5 Hydrogen RE Hybrid.

Constructorul japonez a demarat procesul de dezvoltare a motorului rotativ cu injecție directă 16X, cu o capacitate de 1600cc, care marchează evoluția structurii de bază a acestui tip de motor. Acestă nouă generație este prima cu alimentare pe benzină care folosește injecția directă. Deși dimensiunile motorului au crescut, acesta a rămas la fel de compact și de ușor ca și generația actuală, fiind și mai economic. Pentru noul motor s-a utilizat și aluminiul, reducându-se astfel greutatea automobilului pe care este montat.

Fig. 1.35. Mazda 5Hydrogen RE Hybrid.

Mazda 5Hydrogen RE Hybrid reprezintă o abordare nouă pentru motorul rotativ. Acest model beneficiază de un motor rotativ cu alimentare combinată pe hidrogen și benzină, dispus transversal, ce dezvoltă cu aproximativ 40% mai multă putere decât cel ce echipează modelul RX-8 Hydrogen RE, rezultând astfel o performanță mai bună la accelerare. Noul motor pe hidrogen a necesitat și dezvoltarea unui nou sistem hibrid care să-i faciliteze funcționarea. Motorul rotativ pe hidrogen convențional prezenta un cuplu mic și o eficiență scăzută la turații mici. Noul sistem depășeșete aceste neajunsuri și extinde autonomia pentru alimentarea cu hidrogen la aproximativ 200 km, de două ori mai bună decât pentru modelul RX-8.

Componentele principale ale unui sistem hibrid sunt motorul rotativ cu hidrogen, un generator, un invertor, un motor electric și o baterie. Generarea de putere, încărcarea și descărcarea sunt optimizate în concordanță cu condițiile de mers. . [8]

Fig. 1.36. Motorul rotativ cu alimentare pe hidrogen și benzină mazda 5 Hydrogen RE Hybrid.

REDUCEREA EMISIILOR DE GAZE PRIN INTERMEDIUL PROPULSIILOR HIBRIDE

Solutia cu efecte radicale asupra reducerii emisiilor de gaze, concomitent cu diminuarea consumului de combustibil, o reprezintă schimbarea profundă a sistemelor termice, clasice, de propulsie cu sisteme hibride de propulsie a autovehiculelor urbane, considerate de constructorii de autovehicule ca soluții de viitor.

În prezent, numărul de autovehicule rutiere este din ce în ce mai mare, în mod special în mediul urban, iar cantitatea emisiilor de gaze, care pune în pericol viața oamenilor și calitățile mediului, este în continuă creștere. Deocamdată, nu se poate vorbi de reducerea numărului de autovehicule rutiere. Pe de altă parte, se știe că resursele de combustibili fosili sunt limitate și neregenerabile și că, în acest secol, ele se vor epuiza.

Pe plan mondial, preocuparea constructorilor de autovehicule pentru reducerea consumului de combustibil și reducerea emisiilor poluante s-a materializat, in ultimul deceniu, prin dezvoltarea de vehicule puțin poluante și cu consum redus de combustibil . Din categoria acestora, pe lângă cele care utilizează gazul natural lichefiat, metanolul sau energia electrică, fac parte și vehiculele hibride.

Mașinile HIBRIDE reușesc să reducă consumul de combustbil clasic prin utilizarea energiei electrice pe care o produc în mers. Deși consumul este mai mic, la baza propulsării mașinilor hibride este tot un combustibil fosil – resursă neregenerabilă care se epuizează. În cazul hibridelor plug-in, care își încarcă bateriile și de la priză, poluarea ar putea veni și de la curentul electric necesar alimentării. Dar chiar și dacă energia electrică este produsă dintr-o sursă regenerabilă (hidro,solar,eolian etc), în cazul mașinilor hibride, rămâne problema utilizării combustibililor fosili.

Din această perspectivă, sistemul hibrid integral de la Toyota, Hybrid Synergy Drive, reprezintă soluția ideală. Este un sistem de propulsie revoluționar, care reușește un aparent paradox: să ofere o eficiență maximă în exploatare (consum redus de combustibil, emisii reduse – atât CO2, dar, spre deosebire de Diesel, și NOx și particule PM), în condițiile unor performanțe dinamice de excepție. În plus, mașinile oferă un confort sporit prin gradul înalt de silențiozitate, dar și prin nivelul superior de echipare. . [8]

Fig. 2.1. Tehnologia Hybrid Synergy Drive de la Toyota.

Eficienta energiei

Motoarele pe benzina sunt ineficiente si consuma mult petrol care trebuie importat si care se adauga la energia folosita. Masinile hibrid si cele electrice sunt realizate pentru a folosi mai putina energie decat motoarele traditionale , pe benzina. Modelul anului 2010, Toyota Prius, este cel mai eficient cu pana la 21,68 kilometri per litru. Aparitia unor noi tehnologii, precum hibridul ce se incarca electric, are drept scop consumul si mai mic de benzina.

Emisiile

Masinile reprezinta sursa majora de dioxid de carbon si de alte emisii. Hibridul electric este de fapt, o masina electrica care nu produce emisii de gaz. Arderea combustibililor elibereaza dioxid de carbon si noxe. Tehnologia auto se indreapta spre combustibilul cu hidrogen sau spre electricitate pentru a reduce emisiile toxice.

Toate emisiile reglementate sunt semnificativ reduse la un automobil hibrid (benzină), în comparație cu un vehicul convențional pe benzină. Acestea includ reduceri a monoxidului de carbon, a hidrocarburilor și NOx de la 70% la 90%.

Cei mai mulți hibrizi reduc efectul de seră cu cel puțin 25%, comparativ cu un motor echivalent pe benzină. De exemplu, noul Toyota Prius emite doar 89 g/km de CO2 – având un nivel al emisiilor de NOx și de particule cu peste un sfert mai puțin decât cele pentru o mașină medie pe benzină, din aceeași clasă. Chiar dacă emisiile de NOx și particule sunt neglijabile, atunci când se utilizează mașina, ele sunt mai mari în timpul procesului de fabricație – chiar și așa, uzinele producătoare de automobile tind să fie amplasate cât mai departe de orașe.

Spre deosebire de alte mașini verzi, viitorul hibrizilor nu este amenințat de consumul redus și de îmbunătățirea performanței emisiilor viitoarelor mașini, cu motoare convenționale. Acest lucru se datorează faptului că un motor hibrid va depăși întotdeauna un motor non-hibrid. Al doilea motiv și cel mai important, este că toate motoarele convenționale vor trebui să fie hibridizate, dacă vor intra în vigoare norme mai stricte de poluare a aerului. Cu alte cuvinte, viitoarele mașini convenționale și hibride ar putea fi una și aceeași.

Flexibilitatea energiei

Tehnologia auto avansata poate folosi o multitudine de surse de carburant. Hibridul electric, vehiculele pe diferiti combustibili si cele care functioneaza pe baza de hidrogen sau bio-diesel pot reduce dependenta de surse straine de petrol. Acest lucru ofera sanse noi pentru antreprenorii interni de energie.

Conceptul Volvo V60 Plug-In Hybrid

Volvo a pregatit primul diesel plug-in hibrid din lume, pe baza lui V60. Aceasta masina este considerata un concept, dar conform celor de la Volvo agregatul este aproape un model de serie, ce vine cu emisii de dioxid de carbon sub 50 g/km. V60 Plug-In Hybrid va fi lansat pe piata in 2012 de catre Volvo Cars in colaborare cu Vattenfall, un furnizor suedez de energie electrica.

Acest concept ofera soferului un cumul de calitati ce se regasesc la masinile electrice si la cele cu motor diesel: un consum scazut, emisii mici, o autonomie mare si performante bune.

Printr-o simpla apasare de buton, soferul poate sa aleaga modul de propulsie al masinii. In modul electric, aceasta are o autonomie de 51 km. In mod de functionare hibrid, emisiile de noxe sint de numai 49 g/km. Per total, masina poate oferi o putere combinata de 215 + 70 CP (diesel + motor electric), un cuplu total de 440 + 200 Nm si o acceleratie de la 0 la 100 km/h realizabila in 6,9 secunde.

Motorul turbo diesel cu 5 cilindri de 2,4 litri ( D5) invirteste rotile de pe puntea fata. Rotile din spate sint propulsate prin intermediul ERAD (Electric Rear Axle Drive), un motor electric ce este alimentat de la un pachet de baterii litiu-ion de 12 kWh. Masina este echipata cu o transmisie automata cu 6 viteze.

Pentru a detalia putin tipurile de functionare, soferul poate sa aleaga modul preferat de a conduce prin intermediul a trei butoane: Pure, Hybrid si Power. Indiferent de mod, interactiunea dintre motorul diesel si cel electric este controlata de un sistem computerizat.

In modul Pure, masina este propulsata doar de motorul electric. Bateria se poate incarca de la o sursa de energie Vattenfall, ofera o autonomie de 51 km si, evident, zero emisii de dioxid de carbon. Asa cum era de asteptat, autonomia poate varia in functie de relief, clima si stilul de condus.

Hybrid este modul in care masina intra automat in momentul in care este pornita. In acest mod, propulsorul diesel si cel electric conlucreaza pentru a oferi performante cit mai bune, un consum cat mai scazut si emisii cat mai mici. In acest mod, masina scoate dioxid de carbon in valoare de 49 g/km, iar masina are o autonomie de 1.200 km.

Stadiul actual și tendințe

Încălzirea globală, epuizarea resurselor minerale și poluarea în aglomerațiile urbane constitue probleme care trebuie soluționate în noul secol, impunându-se, totodată, noi standarde pentru sistemele de propulsie ale automobilelor. Prin reducerea consumului de combustibil la automobile se realizează, în aceeași măsură, reducerea emisiei de CO2 ca element important al efectului de seră. Constructorii europeni de automobile, grupați în ACEA (European Automobile Manufacturers' Association – Asociatia Europeana a constructorilor de automobile), au acceptat o reducere cu 25 % a emisiei de CO2 până în 2008, față de nivelul din 1990, adică până la 140 g/km. Acestuia îi corespunde un consum de benzină de 5,8l/100 km și de 5,2 1/100 km de motorină, în ciclul european de testare (NEDC – New European Driving Cycle). Până în anul 2012 urmează să se mai facă un pas și nivelul să fie redus până la 120 g/km de CO2, acestuia corespunzându-i un consum de benzină de 51/100 km și 4,51/100 km de motorină [3]. În același timp, posesorii de automobile pretind siguranță și confort mai mari, cu toate că îndeplinirea acestor cerințe implică masă mai mare și cu aceasta consum de combustibil crescut. În plus, se pretind performanțe dinamice mai mari fără creșteri suplimentare de preț.

Este foarte important să se precizeze faptul că nu este suficient că un motor cu ardere internă poate funcționa pe stand, la anumite regimuri, cu consum de combustibil și poluare reduse, ci ar fi de dorit ca acesta să poată funcționa pe automobil la regimurile economice, indiferent de viteza de deplasare. Se apreciază că funcționarea eficientă a motorului cu ardere internă pe automobil ar fi posibilă numai dacă automobilul ar fi prevăzut și cu un sistem electric de propulsie, care să furnizeze puterea necesara la roată, pe intervale scurte de timp, la deplasarea în zonele aglomerate sau în orașe. Într-o astfel de configurație (motor cu ardere internă, transmisie adaptivă, generator/motor electric) motorul cu ardere internă ar funcționa numai la regimul economic, sau în preajma acestuia, iar în rest ar fi oprit sau ar funcționa la ralanti.

Fig. 2.2. Arhitecturile fundamentale ale sistemelor de propulsie hibride pentru autovehicule

Protectia mediului si performantele de putere

Automobilele viitorului trebuie să se îndrepte atît spre ramura ce vizeaza protecția mediului cît și pentru a asigura o protecție mare pasagerilor, în timp ce performanțele ce țin de motor și timp de accelerare să fie la un nivel ridicat. Pentru a obține performanțe superioare modul în care este conceput un vehicul este următorul: împins către ideea de mărire a puterii și cuplului prin mărirea cilindreii motorului sau prin supraalimetarea acestuia, totodată acest mod de a aborda, a condus către un consum de combustibil precum și o poluare din ce în ce mai accentuată a mediului înconjurător. În alte cuvinte puterea și consumul de combustibil sunt direct proporționale. Prin folosirea sistemelor hibride această relație între cele două valori poate fi dusă chiar în domeniul unei inverse proportionalități. Prin definiție scopul sistemelor hibride este acela de a realiza vehicule cu puteri considerabile în timp ce consumul de combustibil scade iar mediul înconjurător este protejat cît mai bine posibil.

Vehiculele hibride serie-paralel conțin în structura fluxului de putere un mecanism ce împarte puterea în două părți. Pe o cale puterea de la motorul cu ardere internă este transmisă direct la roți iar pe cealaltă cale (cea electrica) puterea de la motor este convertită în curent electric de un generator care acționează un motor electric care încarca bateria. Această configurație unică asigură oprirea motorului cu ardere internă în timp ce vehiculul rulează, iar continuarea rulării acestuia fără motor este asigurată de motorul electric fără folosirea unui ambreiaj. Pentru obținerea unor performanțe mai mari, la aceste sisteme hibride se folosește o unitate electrică de management al puterii furnizate de cele două surse.

Modelele hibride folosesc un circuit electric de voltaj ridicat între un motor și un generator pentru a reduce pierderile de energie. Vehiculul hibrid încearcă să folosească cît mai mult puterea furnizată de motorul electric în condiții cînd motorul clasic cu ardere internă nu face față condițiilor impuse de trafic. În aceste situații motorul cu ardere internă este oprit, vehiculul funcționînd cu putere elecrică.

Aceste vehicule pe lângă performanțele de consum apreciabile reușesc să folosească o parte din energia recuperată din timpul decelerărilor și frînărilor. De la aceste vehicule așteptările sunt mari, totodată ele caută să fie în conformitate cu regulile ATPZEV (Advanced tehnology Partial Zero Emission Vehicle). . [8]

SISTEME DE PROPULSIE HIBRIDE

STRUCTURA SISTEMELOR HIBRIDE

Un vehicul hibrid este cel care utilizează două tehnologii diferite de funcționare. Totuși, toți producătorii știu că una dintre cele două trebuie să fie un motor electric, deoarece au un randament de peste 80% (motoarele cu combustie nu ajung la 40%).

Deoarece această energie electrică nu are încă o bună autonomie este nevoie de ceva care să i-o poată da, aici intrând conceptul de hibrid, această a doua tehnologie care să poată deplasa vehiculul când nu are energie electrică sau când nu o poate genera.

Așadar, aceasta este prima diferență între vehiculele hibride, conectarea lor în serie, în paralel sau combinată.

Când vehiculul rulează la o viteză constantă sau ascendentă, generatorul încarcă bateria dar în caz de decelerare sau frânare motorul care poate să transmită cuplu direct roților este cel care se transformă în generator.

Fig. 3.1. Vehicul hibrid Toyota Prius.

Deși vehiculele hibride își încarcă bateria în mod autonom, se începe să se ia în calcul posibilitatea de a o încărca extern cu energie renovabila.

Avantajul acestor sisteme este că motorul termic funcționează doar la rotații constante, prelungindu-și durata de viață și având, de asemenea, nivele scăzute de poluare. Așadar vom începe să vedem inclusiv motoare de doi cilindri la autoturisme.

La o conexiune în paralel motorul termic ar genera tracțiune în mod normal, în timp ce cel electric ar servi drept sistem auxiliar, transformându-se în generator la decelerări și frânări.

Această configurație este cea mai folosită datorită simplității și economiei, deoarece producătorul nu trebuie să facă schimbări mari la liniile de montare și în cazul în care apare vreo problemă, vehiculul funcționează în mod tradițional.

În cazul vehiculelor cu cilindree sau dimensiune mare acest sistem le ajută să îndeplinească normele antipoluare iar în cazul celor mici, motorul le furnizează cuplul de care au nevoie la turații mici.

Vehiculele hibride conectate în paralel pot fi clasificate în două grupe, cele la care motorul electric servește doar ca sistem auxiliar și cele la care motorul electric poate pune în mișcare vehiculul cu motorul termic oprit.

În cazul unei conexiuni combinate, motorul termic desfășoară ambele funcții, de tracțiune și de încărcare a bateriei pentru funcționarea electrică.

În aceste sisteme întotdeauna vom găsi încă un generator pe lângă motorul generator pe care l-am văzut până acum.

Producătorul care s-a bazat cel mai mult pe acest sistem este Toyota, deoarece permite creșterea performanțelor și reducerea greutății (sistemul nu dispune de o cutie de viteze separată), câștigându-se astfel autonomie și reducându-se emisiile.

În viitor vehiculele vor putea să dispună de diverse surse de alimentare, majoritatea dintre ele renovabile. Vom continua oare să numim „hibride" aceste vehicule? . [8]

UTILIZAREA SI CLASIFICAREA CONSTRUCTIILOR HIBRIDE

Combinația dintre motorul cu combustie și unitatea electrică oferă o mai bună autonomie și disponibilitate decât un vehicul numai cu acționare electrică. Capacitatea motorul electric de a fi capabil să ajungă la cuplul maxim chiar și la viteze reduse deschide posibilitatea unui supliment interesant motorului cu combustie convențional (Fig. 3.1).

Chiar și la standarde de performanță reduse, cuplul electromotor poate fi relativ mare. Odata cu creșterea vitezei, crește și performanța aproximativ liniar până când "viteza de vârf", punctul de performanță maximă, este atinsă. Dincolo de această viteză de vârf, cuplul electromotor scade după o hiperbolă a puterii.

În acest interval de viteză, curbele de cuplu si putere ale motorului cu ardere internă ajung de obicei, la valorile cele mai înalte ale lor, ceea ce înseamnă că din combinarea motorului electric cu cel cu ardere internă, pot rezulta condiții avantajoase de funcționare:

conducere pur electric fără zgomot temporar și fără emisii de gaze (de exemplu, în zonele urbane aglomerate);

pornire și manevrare electrice fără motor cu ardere internă;

recuperarea energiei cinetice în timpul frânării prin încărcarea acumulatorului de energie electrică în timpul funcționării ca generator a motorului electric (recuperare);

sprijinul cuplului motorului cu ardere internă asigurat de motorul electric (accelerație mai puternică);

pornirea/oprirea motorului cu ardere internă în timpul blocajelor din trafic sau atunci când se oprește la un semafor;

asigurarea unui supliment la cerințele de putere ale vehiculului prin funcționarea ca generator a motorului electric (elimină nevoia unui alternator).

Fig. 3.2. Curbele caracteristice de cuplu și putere pentru motoarele electrice și motoarele cu combustie internă

Cu toate acestea, vehiculele cu propulsie hibridă au un dezavantaj de greutate în comparație cu cele cu un singur tip de sistem de propulsie, deoarece, pe lângă a doua unitate, ele necesită, de asemenea un al doilea acumulator de energie.

Mai mici în greutate și cu cerințe de spațiu de instalare redus, motoarele trifazate de curent alternativ au avantajul unei densități de putere mare, ceea ce le face ideale pentru utilizarea în vehiculele cu propulsie electrică sau hibridă. În acest context, în principal două diferite tehnologii de motoare trifazate de curent alternativ sunt în uz:

mașini asincrone (ASM);

mașini sincrone cu magneți permanenți (PSM).

Pe lângă acestea, tipuri speciale de motoare electrice utilizate de asemenea sunt:

Mașini cu magneți permanenți cu flux transversal (TFM);

Mașini cu rezistență magnetică inversată (SRM).

Ca mașini cu propulsie de înaltă performanță, motoarele de curent continuu abia mai sunt în uz la vehiculele cu motor de astăzi.

Noile condiții de operare descrise mai sus pot fi deduse pentru structura funcțională a propulsiei unui vehicul în funcție de datele referitoare la performanțele unității de antrenare electrice (motor electric și acumulator de energie electrică) și nivelul de tensiune asociat. Aceste condiții sunt potențial avantajoase nu numai pentru reducerea consumului de carburant și a emisiilor, dar de asemenea cu privire la alte criterii cum ar fi de conducerea dinamică și confortul.

Discuția despre propulsia hibridă cu motoare cu ardere internă și motoare electrice implică distincția între aceste concepte:

sistem de propulsie hibridă în serie, Figura 2.10.

fără cuplare mecanică a motorului cu ardere internă cu roțile;

cutia de viteze mecanică nu este obligatorie;

un motor cu combustie internă împreună cu un generator funcționează numai ca un producător de energie electrică;

două mașini electrice de înaltă performanță (generator + generator/motor electric).

sistem de propulsie hibridă în paralel, Figura 2.12:

ambele unități pot fi combinate;

cutie de viteze mecanică necesară;

singură mașină electrică este necesară.

Când motorul cu ardere internă este utilizat, acesta poate rula la o eficiență aproape de optim. Dacă puterea specifică de ieșire a motorului este mai mare decât cea necesară depășirii rezistenței de rulare, excesul de putere poate fi folosit pentru a încărca bateria. În cazul în care puterea specifică de ieșire a motorului cu ardere internă este mai mică decât cea necesară depășirii rezistenței de rulare, motorul electric poate oferi sprijin, atâta timp cât starea de încărcare a acumulatorului de energie electrică permite acest lucru. Cu toate acestea: pierderile de conversie trebuie să fie luate în considerare.

sistem de propulsie hibridă cu divizare de putere, Figura 2.14:

divizarea puterii motorului cu ardere internă în putere mecanică și electrică;

mecanisme cu roți planetare necesare divizării și însumării energiei electrice și mecanice. Acest variator electric permite o conversie continuă a cuplului și vitezei;

cel puțin două mașini electrice de înaltă performanță sunt necesare. Cu toate acestea, din cauza alimentării reciproce cu putere, ele nu pot furniza întreaga lor putere nominală pentru procesele de amplificare a accelerației sau de recuperare a energiei de frânare.

Micro hibrizii și cei medii sunt în general construiți ca hibrizi în paralel. Distincția dintre hibrizii în serie, paralel și cu divizare de putere se referă la hibrizii totali.

CONSTRUCȚIA ȘI FUNCȚIONAREA TRANSMISIILOR HIBRIDE

SISTEME HIBRIDE IN SERIE

Fig. 3.3. Schema fluxului de putere la un sistem hibrid in serie.

Motorul cu ardere internă antrenează un generator, iar un motor electric folosește curentul electric generat pentru antrenarea roților vehiculului. Acest model este numit sistem hibrid în serie deoarece fluxul de putere către roțile vehiculului acționează ca un sistem înseriat. Un sistem hibrid în serie poate fi folosit în cazul unui motor electric ce poate fi menținut cu ușurintă in domeniul stabil al funcționării acestuia, și totodată acest sistem este capabil să furnizeze un surplus de energie electrică motorului electric care, la rîndul lui poate sa încarce bateria. Acest tip de sistem hibrid are doua “ motoare” :

un generator (care are aceeași structură ca un motor electric);

un motor electric.

Puterea transimisa de la motorul cu ardere interna trebuie sa treaca prin generator si motorul electric, astfel fiindu-i redusa eficienta. Fiecare transformare rezulta cu o pierdere de energie. Eficienta motor – transmisie este de aproximativ 70% – 80% mai mica decat a unui ambreiaj mecanic conventional care are o eficienta de 98%. In timpul distantelor lungi pe autostrada, motorul cu ardere interna trebuie sa suplineasca majoritatea energiei, astfel in cat sistemul hibrid serie este cu 20% – 30% mai putin eficient decat cel paralel.

Fig. 3.4. Structura vehiculului hibrid serie.

Utilizarea cate unui motor in fiecare roata duce la eliminarea elementelor de transmisie mecanica conventionala ( cutie de viteze, diferential) si poate cateodata elimina cuplajele flexibile. Avantajul motoarelor in fiecare roata include un control al tractiuni mai simplificat, o angrenare in toate rotiile, si permit podele mai joase care sunt de ajutor in cazut autobuzelor. Unele vehicule militare 8×8 folosesc motoare individuale in roti. Locomotivele Diesel – electrice folosesc acest concept de peste 60 de ani.

SISTEMUL HIBRID PARALEL.

La sistemul hibrid în paralel atît motorul cu ardere interna cît și motorul electric transmit putere la roți, iar această putere poate fi furnizata de cele două motoare concomitent iar acest sistem se poate acomoda ușor unor situatii tipice predestinate. Acest tip este cunoscut sub numele de sistem paralel pentru că fluxul de putere “curge” către roți in mod paralel. La acest sistem bateria este incărcată prin comutarea motorului electric pentru a funcționa ca un generator, iar curentul electric din baterii este folosit ca putere efectivă pentru a antrena roțile vehiculului. Deși are o structură simplă sistemul hibrid paralel nu poate antrena roțile vehiculului cu puterea furnizată de motorul electric în timp ce acesta, simultan, încarcă și bateria.

Pentru a pastra putere, este folosit un pachet de baterii cu un voltaj mai mare decat cele normale de 12 V. Accesorii precum servodirectia si aerul conditionat sunt actionate de catre motorul elecctric, nu mai sunt atasate motorului cu ardere interna. Acest lucru permite functionarea acestor accesorii la viteze constante, fiind neinfluentate de turatia motorului MAI.

Fig. 3.5. Schema fluxului de putere la un sistem hibrid in paralel.

Hibridele in paralel pot fi categorisite de modul in care sunt cuplate mecanic cele doua surse de putere. Daca ele sunt cuplate pe o axa in paralel, viteza trebuie sa fie identica. Cand numai una din cele doua surse de propulsie este folosita, cealalta trebuie sa se invarta intr-o viteza de relati sau sa fie conectata la un ambreiaj. La vehiculele, modul cel mai frecvent de a cupla cele doua sursa este printr-un diferential .

Fig. 3.6. Structura vehiculului hibrid electric paralel

SISTEMUL HIBRID SERIE – PARALEL

Fig. 3.7. Schema fluxului de putere la un sistem hibrid serie- paralel

Acest tip de sistem hibrid combină avantajele sistemului serie cu cele în paralel în vederea maximizării avantajelor celor două sisteme. Are două motoare și în funcție de condițiile rulării folosește doar motorul electric pentru antrenarea roților, sau puterea furnizată roților poate fi data atît de motorul electric cît și de motorul cu ardere internă pentru a atinge un nivel maxim de eficiență. Mai mult, cănd este necesar, sistemul antrenează roțile în timp ce simultan generează curent electric folosind un generator. Un astfel tip de hibrid echipează autovehiculul produs de firma TOYOTA sub numele de PRIUS.

Numele acestei tehnologii folosit de brandul Toyota este „Hybrid Synergy Drive”, si este folosita pe Prius, Camry si Highlander. Un calculator prevede operatiunile intregului sistem, determinand care parte trebuie sa fie folosita, daca trebuie folosita amandoua, sau daca trebuie oprit motorul MAI cand motorul electric este suficient pentru a produce puterea necesara. . [8]

Fig. 3.8. Principalele componente ale sistemului Full Hybrid

Fig. 3.9. Sisteme de propulsie hibridă: a) în serie; b) în paralel; c) cu divizare de putere

TEHNOLOGIA HIBRIDA APLICATII ALE PRODUCATORILOR.

În această secțiune vom vedea felul în care unii producători de automobile abordează tema vehiculelor hibride și care sunt primele lor modele pe piață.

Fig. 3.10. Diferite marci producatoare de autovehicule hibrid.

Tehnologia hibrida a inceput sa fie de succes in anii 1990 prin aparitia modelelor Honda Insight si Toyota Prius.

Toyota Prius a fost bine vânduta inca din 2004. Designul a fost reusit si a fost cel mai ieftin vehicul hibrid realizat, atingand performante egale cu alte vehicule conventionale reducand consumul de combustibil cu pana la 40%. Modeleul Honda Civic Hybrid arata exact ca si versiunea non-hibrida dar are un consum de doar 4.7 L/100km. Modelul de Toyota Prius din 2004 a adus imbunatatiri atat ca aspect cat si ca confort si putere, marind eficienta energetica si reducand emisiile. Honda Insight a fost scoasa din productie in 2006, neputand egala performantele Prius-ului. In 2004 Honda a lansat o versiune hibrida a modelului Accord dar si aceasta a fost oprita in 2007 realizand vanzari dezamagitoare.

In 2005 a fost produs primul vehicul hibrid SUV de Ford cu modelul Escape Hybris.

In 2007 Lexus a lansat o versiune hibrid electrica a modelului GS450s cu o putere de 335 CP.

HONDA CIVIC IMA

Sistemul hibrid Civic se bazează pe un motor electric situat între motor și intrarea schimbătorului, care asistă cu un cuplu suplimentar, reducându-se astfel substanțial nivelele de poluare ale vehiculului.

Fig. 3.11. Honda Civic IMA.

Motorul termic este pornit de către motorul electric, acesta fiind momentul în care, în funcție de condițiile de încărcare a bateriei și de necesitatea de a furniza cuplu, acest motor electric îl asistă într-o mai mare sau mai mică măsură pe cel termic.

Fig. 3.12. Componentele sistemului – Honda Civic IMA.

Motorul electric funcționează la 158 de volți de curent alternativ trifazic, fiind utilizat și pentru pornirea motorului termic și ca generator pentru încărcarea bateriei.

La decelerare motorul electric se transforma in generator si utilizeaza energia mecanica pentru a incaraca bateria – in functie de stadiul acesteia.

Bateria este de 158 de volți, fiind compusă din 20 de module cu 6 celule fiecare, conectate în serie (fiecare celulă este de 1.32 volți).

Încărcarea bateriei de 12 volți se realizează cu ajutorul unui convertor situat lângă invertor a cărui răcire se face printr-un electroventilator. La unele modele se dispune de un alternator pentru funcționare în caz de avarie.

Fig. 3.13. Sectiune motorul electric Honda Civic IMA.

Pentru sistemul de ventilatie – climatizare se dispune de o pompă electrică de apă auxiliară și în sistemul de aer condiționat se încorporează un compresor care poate fi acționat fie electric, fie prin cureaua de serviciu.

Prin aceasta este disponibil, chiar și cu motorul oprit, controlul temperaturii în habitaclu.

HONDA INSIGHIT

Pe baza sistemului utilizat de Civic, Honda a relansat Insighit, acesta fiind un restyling al primului vehicul hibrid vândut de această marcă.

Fig. 3.14. Sistem hibrid – Honda Insight

LEXUS RX 450 H

Lexus RX 450 h este primul vehicul SUV fabricat în serie cu tehnologie hibridă.

Fig. 3.15. Unitate de putere fata – Lexus RX 450 h

Fig. 3.16. Modul de lucru al sistemului hibrid – Lexus RX 450 h

Ceea ce se remarcă cel mai mult la acest vehicul este faptul că dispune de tracțiune integrală fără comunicare mecanică între osii, datorită grupului diferențial de pe spate care este acționat direct de un motor electric.

Fig. 3.17. Grupul de putere spate. Motor electric – diferential.

LEXUS LS 600 H

Vehiculul LS 600 h este emblema mărcii Lexus, dotat cu tehnologie superioară, în unele cazuri, comparativ cu cea a concurentiei.

Fig. 3.18. Autoturism 4×4 Lexus LS 600 h

Cutia de viteze este asemănătoare cu cea a modelului GS, dar cu o cutie de transfer pentru repartizarea puterii pe ambele osii (datorită unui diferențial torsen de a doua generație).

Fig. 3.19. Cutia de viteze si diferential interaxial Torsen. Lexus LS 600 h.

PORSCHE CAYENNE

Sistemul hibrid al Cayenne combină un motor pe benzina de 3.6 litri cu unul electric trifazic, reducându-se astfel consumul cu 31% și cu emisii de C02 de 215g/km.

Fig. 3.20. Sistem hibrid Porsche Cayene.

Bateria de înaltă tensiune este situată sub compartimentul portbagajului. Este compusă din 240 de celule, cu un voltaj total de 288V și o putere de 38KW.

Motorul electric este situat în apropierea kitului de ambreiaj (acest vehicul utilizează o cutie de viteze manuală).

Trebuie menționată în mod special adoptarea unui compresor de aer condiționat elicoidal, care este acționat de un motor electric cu curent alternativ trifazic.

MERCEDES S400 HYBRID

Mercedes S400 blue-hybrid este primul model hibrid pe care această marcă îl scoate pe piață.

Fig. 3.21. Mercedes S400 blue-hybrid.

Ceea ce se remarcă cel mai mult la acest model este bateria de litiu (asemănătoare cu cea a telefoanelor mobile), fiind prima de acest fel instalată la un vehicul în serie. Pentru a putea menține corect această baterie se menține între 15 și 35 de grade datorită circuitului de climatizare al vehiculului și cu o sarcină de 55%. . [12]

BMW ACTIVEHYBRID

Fig. 3.22. Sistemul hibrid patentat de BMW.

CITROEN C4 HYBRID

Citroen are un prototip hibrid care, deși nu se va fabrica în serie, va servi drept bază pentru viitoare modele care vor fi puse în vânzare.

Ceea ce se remarcă cel mai mult de la aceasta versiune este folosirea unui motor diesel combinat cu unul electric, având în vedere ca PSA se bazează, pentru Europa, pe acest tip de mecanică.

Bateria este situată în spațiul pentru roata de rezervă și, prin urmare, nu diminuează volumul portbagajului. Este o baterie de nichel și hidrură metalică cu 240 de celule, care poate genera o putere de până la 23 kW și are o capacitate de 6.5 Ah. Are un sistem de ventilare forțată cu aer pe care îl ia din habitaclu atunci când este nevoie. [11,12]

Fig. 3.23. Prototip C4 hybrid fabricat de grupul PSA. [11]

ISTORIA AUTOVEHICULULUI HIBRID

In 1901, Ferdinand Porsche a proiectat vehiculul hibrid numit „Mixte” (Fig. 2.1). Mixte a doborat numeroase recorduri de viteza, si a castigat raliul Excelberg in 1901, pilotata de Ferdinand Porsche. Mixte foloseste un motor cu aprindere prin scanteie care antreneaza un generator, care la randul sau antreneaza motoarele elctrice pozitionate in rotile vehicului. Avea si un mic pachet de baterii pentru sustinere. A atins o viteza de 50 km/h si o putere de 5.22 kW.

Fig. 4.1. Vehiculul „Mixte” – 1901.

In 1905, H. Piper a aplicat pentru un patent US pentru vehicule hibride.

In 1915, producatorul de vehicule electrice Woods Motor Vehicle a realizat vehicolul „Dual Power” , cu un MAI si un motor electric. La viteze mai mici de 25 km/h, vehicolul era antrenat numai de un motor electric actionat de pun pachet de baterii, iar la viteze de peste 25 km/h intra in functiune motorul cu ardere interna care propulsa vehiculul cu o viteza de pana la 55 km/h. Pana in 1918 au fost vandute aproximativ 600 de astfel de vehicule.

In 1931, Erich Gaichen a inventat un vehicul a carui caracteristici au fost folosite mai tarziu in proiectare de vehicule hibride. Bateriile vehiculului era incarcate de motorul electric cand masina cobora pante. Putere aditionala pentru incarcarea bateriilor era produsa de un cilindru cu aer comprimat care era reincarcat de pompe mici de aer activate de vibratiile sasiului si de frane.

Sistemul de franare regenerativa, conceptul cheie a majoritatea producatorilor de hibride, a fost dezvoltat de David Arthur in anii 1978 pe un Opel GT.

In 1989, Audi a produs primul vehicul hibrid prin vehiculul experimental Audi Duo. Acest vehicul avea un motor electric Siemens de 12,6 kW care acționa rotile din spate ale vehiculului. Un pachet de baterii Nichel-Cadmiu era amplasat in portbagaj pentru acționarea motorului electric. Rotile din fata erau acționate de un motor de 2300 cmc in 5 cilindrii care dezvolta o putere de 136 CP. Ideea era de a produce un vehicul care sa circule propulsat numai de motorul electric in interiorul orașelor, si de MAI in exteriorul acestora. Modul de operare putea fi ales de conducător. Doar 10 de astfel de vehicule au fost create, deoarece mașina era mult îngreunata de sistemul electric.

Vehiculele erau mult mai puțin eficiente când erau propulsate de motorul cu combustie decât modele standard Audi 100 echipate cu același motor. [13]

SOLUTII ACTUALE DE AUTOVEHICULE HIBRIDE

Toyota Prius este primul vehicul hibrid fabricat în serie. Este lansat în 1997 în Japonia și SUA, deși în Europa nu începe să se comercializeze până în anul 2000. în prezent se comercializează a treia generație.

Fig. 5.1. Toyota Prius I.

Bazele care susțin tehnologia hibridă a modelului Prius sunt:

Fig. 5.2. Hybrid Synergy Drive – tehnologia Toyota.

PRIMA GENERAȚIE

Prima generație s-a comercializat între anii 1997 și 2004, deși în Europa a fost pusă în vânzare începând cu anul 2000. Cu acest model, marca japoneză ajunge în fruntea producătorilor de automobile ecologice, devenind cunoscută în toată lumea și vânzările crescându-i progresiv. în ultimii ani ajunge să fie cel mai mare producător de vehicule din lume.

Fig. 5.3. Toyota Prius I.

Această versiune are o baterie HV de 274 de volți. Și motoarele generatoare funcționează la același voltaj, dar cu curent alternativ trifazic.

Fig. 5.4. componentele sistemului hibrid Toyota Prius.

A 2-A GENERAȚIE

A doua generație s-a comercializat între anii 2004-2009, trecând de la patru la cinci portiere.

în ceea ce privește interiorul, modificarea cea mai importantă a fost realizată în partea centrală a bordului, unde este așezat noul schimbător de viteze și este instalat un ecran multifuncțional mai mare, care iese în relief.

Pe acest ecran multifuncțional, pe lângă vizualizarea modurilor de funcționare și a energiei, apar funcțiile legate de confort (radio, climă, navigator…) datorită faptului că este un ecran tactil.

Unul dintre cele mai remarcabile accesorii ale acestei generații este inovatorul sistem „IPA" sau „Asistare Inteligentă la Parcare" care, cu ajutorul unei camere aflate în spatele mașinii, șoferul poate marca pe ecranul multifuncțional locul în care dorește să parcheze mașina și aceasta selectează viteza și rotește volanul, efectuând manevra.

Fig. 5.5. Motorul si transmisia generatia I si generatia a II-a.

Deși motorul este practic același, transmisia și grupul invertor au fost practic modificate, în parte pentru că motoarele generatoare lucrează la voltaje diferite.

In iunie 2004 a fost prezentat modelul Prius GT care deși nu se comercializa încă, demonstrează că un hibrid se poate prezenta la concurs cu câteva modificări și cu un consum și emisii reduse. în acest model este instalat același tip de motor ca la modelul Yaris T de 1,5 litri și putere de 99CV care, împreună cu o creștere a voltajului motoarelor generatoare (550 Vca) devine de 145CV.

A 3-A GENERAȚIE

A treia generație a Toyota Prius a început să fie comercializată în al doilea semestru al anului 2009 și, deși la partea exterioară nu au fost aduse modificări semnificative, atât interiorul cât și partea mecanică au suferit schimbări substanțiale. Se comercializează cu trei nivele de echipament (la modelul anterior există doar unul).

Fig. 5.6. Toyota Prius III.

In partea interioară se remarcă modificarea poziției schimbătorului de viteze (deși are aceleași poziții) și vizualizarea modurilor de funcționare în tabloul de bord. De asemenea, se pot alege trei tipuri de rulare.

În ceea ce privește ecologia, nu numai că au fost reduse emisiile de gaze și consumul, ci, chiar din fabricație, acest model se remarcă din punct de vedere ecologic

Motorul termic utilizat este tot din ciclul Atkinson, deși cilindreea sa creste la 1.798 ce.

Ca noutate, conține injecție directă de combustibil și sistem de recirculare cu răcire a gazelor de eșapament.

Acest lucru face ca vehiculul să aibă o putere de 136 CV, cu un consum mediu de 3,91/100km.

Fig. 5.7. Grupul motopropulsor Toyota Prius III

Emisiile de C02 în atmosferă sunt de 89g/km.

Cutia de viteze a fost modificată, adăugându-se un grup de reducere a rotațiilor MG2. Motoarele generatoare funcționează la 650 Vca.

Acest lucru a dus la necesitatea adaptării invertorului la noile tensiuni de lucru. Rezultatul a fost optimizarea consumului de energie, ceea ce a dus la o creștere a autonomiei. Bateria HV continuă să fie situată în același loc, dar așezată invers, cablajul trecând prin partea opusă a caroseriei. Aceasta continuă să aibă aceleași caracteristici ca și modelul anterior, dar cu un nou sistem de răcire. [9]

Fig. 5.8. amplasarea bateriei HV – Toyota Prius III.

COMPONENTELE SISTEMULUI

SISTEMUL MECANIC.

Fig. 5.9. Componentele grupului motopropulsor.

Sistemul mecanic este alcătuit din:

Motorul termic. Normal este oprit, porneste doar in anumite conditii de tractiune, de incaracare a bateriei HV, si anumite condiții de temperatura.

Transmisia, care este alcatuita din:

Angrenajul planetar – transmite miscarea de la motorul termic si motorul electric catre rotile din fata ale masinii.

Generatorul sau MG1 – actioneaza ca o frana electrica / generator. Este utilizat pentru a incarca bacteria HV, si realizaeaza franarea electrica a masinii la nevoie. Are si functia de demaror pentru motorul termic.

Motorul electric – pune masina in miscare, si poate functiona singur pana la viteze de 50 km/h.

SISTEMUL DE INALTA TENSIUNE.

Bateria de inalta tensiune

Invertorul – transforma curentul continuu in curent alternativ, transform a230V – 550V, si invers, Controleaza functionarea sistemului.

Compresolrul de aer conditionat – functioneaza la 230V.

Fig. 5.10. Componentele sistemului de inalta tensiune.

BATERIA HV

Toyota Prius utilizează o baterie de 201,6V, care este situată în partea din față a portbagajului.

Una dintre caracteristicile principale ale acestei baterii sunt pierderile scăzute din cauza curenților statici, ceea ce face ca o baterie de acest tip să se poată menține încărcată (baterie încărcată complet) timp de 60 de zile.

Fig. 5.11. Baterie inalta tensiune.

Fabricată de PANASONIC, pe bază de hidrură metalică de nichel (Ni-MH), cu un electrolit gel compus din hidroxizi de potasiu (KOH) și de sodiu (NaOH). Greutatea sa este de 41 Kg.

Pentru a se putea deconecta manual tensiunea înaltă, se dispune de un conector de serviciu, în orice caz, trebuie să se aștepte cel puțin cinci minute înainte de manipularea sistemului.

Unitatea bateriei poate activa sau dezactiva trei relee de control al alimentărilor, două dintre ele fiind conectate la partea pozitivă și unul la partea negativă (aceste relee se numesc SMR).

Fig. 5.12. Conector de inalta tensiune amplasat pe bateria de inalta tensiune.

Există un sistem de ventilare care evită ca bateria să se încălzească excesiv, ceea ce ar genera o reducere a randamentului și ar scurta viața acesteia. Aceast sistem de ventilație ia aerul din habitaclu și îl canalizează în mod variabil datorită unui electroventilator, lăsându-l să iasă la exterior prin bara de protecție din spate.

Fig. 5.13. Sistemul de ventilatie al bateriei HV, bateria de 12V.

Pe lângă bateria HV există atât o baterie de 12V, cât și o unitate auxiliară de furnizare a energiei, pentru sistemele de siguranță

Bateria de 12V are o capacitate de 28 sau 36 Ah, în special pentru modelul Prius (produce puțin hidrogen în timpul încărcării) și nu necesită întreținere. Se utilizează pentru a alimenta unități, lumini, radio și accesorii.

In caz de descărcare totală a acestei baterii se vor trece 12V la terminalul pozitiv situat în cutia de siguranțe a compartimentului motor, deoarece accesul direct la aceasta este complicat, ea fiind situată în portbagaj și având deschidere electrică. . [9]

ANSAMBLU INVERTOR

Pentru a face să funcționeze motoarele electrice, crește tensiunea maximă a bateriei HV de la 201,6Vcc la 500Vcc și o transformă în 500Vca

Este situat chiar pe cutia de viteze pentru a fi astfel cât mai aproape posibil de motoarele generatoare.

Este format din IPM (modul de alimentare integrat) de creștere a tensiunii cu două IGBT incorporate (tranzistor bipolar cu poarta izolata) care realizează controlul comutării, și reactorul care stochează energia. Cu ajutorul acestor componente convertorul crește tensiunea

Fig. 5.14. Invertor.

Acționarea compresorului de aer condiționat se realizează cu ajutorul inversorului, care transformă curentul continuu al bateriei în curent alternativ, fără niciun fel de amplificare.

Tot invertorul are funcția de a încărca bateria de 12V, transformând cei 201,6V ai bateriei HV în cei 12V necesari.

Pentru a evita excesele de temperatură, invertorul dispune de un sistem de răcire cu apă, independent de cel folosit de motor

FUNCȚII:

– Convertor transformă tensiunea de 201,6V a bateriei în 500V pentru motoare și invers.

– Invertor transformă curentul continuu în alternativ și invers

UNITATEA DE CONTROL SI COMANDA E-SHIFT.

Toyota Prius utilizează un sistem de schimbător de viteze „by Wire" (fără îmbinare mecanică) numit E-Shift, de aici situarea și dimensiunea sa

Fig. 5.15. Maneta de comanda E-Shift.

Pozitiile de functionare.

POZIȚIE "D" Poziția "D" sau "Drive", este modul de funcționare normală, înainte. Se obține deplasarea schimbătorului printr-o mișcare la stânga urmată de una în jos. În această poziție acesta funcționează cu motorul termic, cu motorul electric sau combinat. încărcarea bateriei se realizează cu motorul în funcțiune și frâna pusă.

POZIȚIE "N" Poziția "N" sau "Neutral" este poziția de punct mort. Se obține prin deplasarea schimbătorului spre stânga. În aceasta poziție vehiculul funcționează cu motor termic sau cu motor electric, încărcarea bateriei nu se realizează cu motorul în mers.

POZIȚIE "R" Poziția "R" sau "Reverse" reprezintă modul de funcționare în marșarier. Se obține prin deplasarea schimbătorului printr-o mișcare la stânga, urmată de altă mișcare în sus.

În această poziție motorul funcționează de obicei în mod electric.

POZIȚIA "B" Încărcarea bateriei se realizează cu poziția "B" – este o funcționare înainte cu solicitare de încărcare maximă a bateriei. Se obține deplasându-se schimbătorul printr-o mișcare în jos. Se recomandă folosirea sa la coborârea pantelor, deoarece se dispune de o reținere mai mare și se produce o încărcare mai mare a bateriei pentru folosire ulterioară.

POZIȚIA "P" Poziția "P" sau "Parking" este poziția neutră cu blocare de diferențial. Se obține prin apăsarea butonului P situat imediat deasupra schimbătorului, poziția acestuia fiind indicată de iluminarea unui led. Bateria se încarcă în această poziție cu motorul în mers. în cazul apăsării butonului cu vehiculul în mișcare se rămâne în punctul mort. . . [9]

MOTORUL TERMIC 1NZ-FXE

Motorul dezvoltat de Toyota pentru Toyota Prius este 1NZ-FXE, cu ciclu Atkinson, cu raport de înaltă expansiune, WT și ETCS-i. Prin aceasta se obține un randament ridicat, un nivel scăzut al zgomotului, economisire de combustibil și nivel redus al emisiilor. Respectă normele EURO IV referitoare la emisii.

Fig. 5.17. Motorul Toyota Prius 1NZ-FXE.

Fig. 5.18. Ciclul de functionare al motorului 1NZ-FXE.

Diferența principală față de ciclul Otto constă în întârzierea închiderii supapei de admisie, la mai mult de jumătate de cursă ascendentă în compresie, închiderea supapei de admisie determină cantitatea de gaze care rămâne în cilindru (reflux). Valoarea minimă de umplere a cilindrului se compensează cu un raport mai mare de comprimare (13:1) fără a produce detonare (5 timpi). . . [8]

Fig. 5.19. Componentele electrice ale motorului termic.

Fig. 5.20. Elementele sistemului de depoluare.

SISTEMUL DE RĂCIRE

Este de o constructie speciala datorita necesitatii racirii atat motorului termic, cat si a invertorului si unitatilor MG1 si MG2. Radiatorul motorului și radiatorul invertorului au fost integrate. S-a optat pentru antigel de lungă durată Toyota SLLC (organic). Capacitate 5,3L, Schimb după 150.000 km prima dată, Apoi, la 80.000 km.

Fig. 5.21 Radiatorul de racire – combinat.

TRANSMISIA – PARTI COMPONENTE, FUNCTIONARE.

Transmisia, numită P112, funcționează ca un variator continuu (CVT), dar fără a utiliza curele.

în locul acestuia, conține un angrenaj planetar simplu, la care se cuplează atât cele două motoare electrice cât și motorul termic.

Principiul de funcționare al unui tren de angrenaje planetare:

Când unuia dintre cele trei elemente componente i se dă o transmisie de cuplu și celălalt este frânat, al treilea element va transmite un cuplu în funcție de demultiplicarea pe pinioane și forța de frânare a celui de-al doilea element.

Fig. 5.22. Componentele transmisiei.

Nefiind nevoie de intervenția unui separator de transmisie a cuplului între motor și cutia de viteze (ambreiaj sau convertor de cuplu), în acest vehicul este încorporat un amortizator care este înșurubat de volanul de inerție al motorului și angrenează axul de intrare al cutiei de viteze (nu uitați că acest ax angrenează de asemenea portsatelitul angrenajului planetar).

Motorul termic este conectat la portsatelitul acestui ansamblu. Motorul MG1 generator conectat la satelit. Motorul generator MG1 este situat în cutia de viteze, în partea motorului și are ca funcții principale:

Pornirea motorul termic.

Generarea de curent pentru a acționa MG2.

Generarea de curent pentru încărcarea bateriei HV.

Controlarea demultiplicărilor trenului de planetare.

Motorul electric MG2 o face cu coroana cu dantură interioară. MG2 este situat în partea din spate a cutiei de viteze, funcțiile sale fiind:

Acționarea vehiculului în mod electric.

Realizarea funcției de frână regenerativă.

Sprijinirea funcționării motorului termic.

Coroana pe care o antrenează MG2 este conectată la grupul diferențial printr-un lanț, între aceste două elemente existând doi arbori de reducere a vitezei.

Fig. 5.23. Functionarea angrenajului planetar.

Fiecare motor generator dispune de un senzor de viteză care captează rotirile fiecărui stator. Este format din trei bobinaje așezate la 90 de grade (rămânând un spațiu liber) și deoarece rotorul are formă ovală, rotirea acestuia se detectează cu ușurință.

Lângă MG2 este situat un senzor de temperatură de tipul NTC, cu ajutorul căruia unitatea HV calculează temperatura motoarelor generatoare și controlează sistemul de răcire al ansamblului invertor și al cutiei de viteze.

Pompa de ulei este situată în partea din spate a transmisiei, fiind din angrenaje. Pentru a o verifica se poate conecta un ceas de presiune care să marcheze cel puțin 9,8 Kpa (0,1 kgf/cm2) la 1200 RPM. Uleiul utilizat este ATF WS cu o capacitate de 3.8L

Pentru blocarea în poziția „P" se utilizează un motor electric, susținând rotirea arborelui intermediar care antrenează grupul diferențial. Nu uitați că pe această poziție se poate comuta manual, cu ajutorul unui întrerupător din bord sau automat, la staționare. . . [8]

Fig. 5.24. Amplasarea componentelor transmisiei hibrid Toyota Prius.

SISTEMUL DE FRANARE

Doar aruncând o privire asupra circuitului hidraulic ne dăm seama ca Toyota nu are un sistem de frânare normal.

Acest lucru se datorează utilizării celor două forme de frânare de care dispune vehiculul, una hidraulică (folosită de toate vehiculele) și alta electrică (numită frânare regenerativa) Astfel, unitatea de frânare decide ce procentaj trebuie să aloce fiecărui sistem de frânare în funcție de cerere.

Fig. 5.25. Circuitul hidraulic de franate – Toyota Prius.

Calculul de frânare se împarte în 2:

Un calcul merge la ECU al HV care comandă generarea de cuplu negativ MG2 pentru frâna regenerativă.

Celălalt se folosește la ECU al frânelor pentru a activa supapa solenoidului, reglând presiunea hidraulică a pompelor.

O frână hidraulică utilizează o energie (comprimarea arcurilor de frână) pentru a contracara energia transmisă vehiculului la accelerare și inerțiile acesteia . . [8]

FRÂNA REGENERATIVA

În funcție de semnalul electric produs în pedala de frâna, direct proporțional cu presiunea aplicată asupra acesteia (solicitare de frânare) și în funcție de condițiile de rulare ale vehiculului, sistemul ECB decide procentajul aplicat de frâna regenerativa și frâna hidraulică.

În plus, printr-un simulator de cursă a pedalei, stabilește un efect rezistent similar cu cel produs de frânele tradiționale. în schimb, frâna electrică va folosi energia cinetică a vehiculului la decelerări pentru a o transforma în electricitate, care va fi stocată în baterie

Singura problemă a frânei electrice apare în cazul acționării sistemului ABS (antiblocare roți), din cauză că acesta funcționează independent pentru fiecare roată, frâna regenerativa nu se poate folosi, ceea ce face ca unitatea centrală să o deconecteze la viteză mică (de obicei la 5 km/h) în cazul decelerărilor bruște.

În circuitul hidraulic apar mai multe componente decât la alte vehicule, observându-se un simulator al presiunii de frânare exercitate de șofer.

Fig. 5.26. Sistemul de franare.

Acest simulator de cursă constă dintr-o supapă de siguranță (în cazul în care sistemul nu funcționează corect, deschide trecerea directă către modulatorul de frâne, acționând ca un sistem de frânare convențional) și un amortizor de presiune calibrat căruia i se adaugă un senzor pentru a controla forța de frânare exercitată de șofer.

Funcționare ECB – Electronic Braking System.

ș Solicitarea șoferului.

Frânare regenerativa + frânare hidraulică.

Presiunea hidraulică generată de șofer nu acționează direct asupra frânelor

Calculul de frânare se împarte în 2: Un calcul merge la ECU al HV care comandă generarea de cuplu negativ MG2 pentru frâna regenerativă. Celălalt se folosește la ECU al frânelor pentru a activa supapa solenoidului, reglând presiunea hidraulică a pompelor.

Actuatorul sau modulatorul hidraulic nu diferă de altele, luând circuitul acumulatorului care este dominat de două relee pentru a se ajusta la două presiuni diferite. Sistemul de franare este prevazut cu un sistem de redundanta in cazul in care scade tensiunea de 12 V. Unitate suplimentară la alimentarea cu curent. – Furnizează curent electric sistemului de frâne dacă scade tensiunea principală de alimentare. Este o funcție de siguranță în caz de defecțiuni mecanice.

Frâne hidraulice convenționale functioneaza fără asistentă dar doar la frânele din fată.

MODURI DE FUNCȚIONARE

Toyota Prius poate funcționa complet în mod electric sau în mod combinat cu un motor termic, fără intervenția șoferului, acest lucru realizându-se complet automat fără reducerea confortului de mers.

Fig. 5.27. Modurile de functionare Toyota Prius.

1 Mișcare de punere în funcțiune sau de rulare cu mai puțin de 50Km/h și cu bateria în stare bună.

2 în modul de conducere normal, motorul termic transmite cuplu roților și sarcina generată de MG1 este folosită ca suport al mișcării, fiind transferată la MG2. în unele situații sarcina generată este utilizată pentru reîncărcarea bateriei

3 Când se solicită o accelerare puternică și bateria furnizează energie către MG2

4 La decelerare și frânare MG2 se transformă în generator și reîncarcă bateria.

5 In mod normal, în aceste situații, motorul termic se oprește.

PRICIPIUL DE FUNCTIONARE – PRINCIPALELE SITUATII DE LUCRU.

LA VITEZA MICA

Pana la o anumita viteza (mica) puterea este furnizata de catre motorul electric alimentat de la baterii.

Fig. 5.27. Functionarea la viteza mica

ACCELERARE PUTERNICA

Puterea este furnizata in mod hibrid din ambele surse, adica se foloseste atat de motorul electric alimentat din baterii si generator cat si cel pe combustibil.

Fig. 5.28. Functionarea la accelerare puternica

PE AUTOSTRADA

In conditii de performanta maxima sursa de putere va fi exclusiv furnizata de catre motorul pe combustibil.

Fig. 5.29. Functionarea la deplasarea pe autostrada

FRANA SAU DECELERARE

In timpul franarii sau decelerarii energia de miscare se recuperaza, motorul electric functionand in regim de dinam, incarcand bateriile.

Fig. 5.30. Functionarea in regim de franare

LA STOP (FARA MISCARE)

Motorul pe combustibil este oprit in mod automat pentru economisire, iar motorul electric este in “standby” urmand a fi pus in functionare foarte rapid cand se accelereaza.

Fig. 5.31. Functionarea la stop

Pentru a creste gradul de siguranta al vehiculelor sale, compania Toyota actioneaza simultan pe doua fronturi: siguranta active si siguranta pasiva.

Conceptul de Siguranta Activa are ca obiectiv principal prevenirea accidentelor rutiere. Masurile de siguranta activa joaca si vor continua sa joace un rol din ce în ce mai important. Prin intermediul sistemelor electronice, sistemele de siguranta precum ABS, Controlul Tractiunii,

Asistenta la Frânare sau sistemul de Control al Stabilitatii Vehiculului ofera soferului un grad sporit de asistenta în cea mai mare parte a situatiilor si conditiilor de drum întâlnite. [9]

CONCLUZII – VIITORUL MASINILOR CU PROPULSIE HIBRIDA. APRECIERI ALE REDUCERII EMISIILOR POLUANTE PENTRU TOYOTA PRIUS

CONCLUZII

Mașinile hibride (Hybrid cars) se referă la autovehicule care funcționează cu două tipuri de motoare, unul electric, și unul clasic, cu combustie internă. Folosirea celor două motoare alternează, și este aleasă automat de către computerul de bord. Toyota și Honda sunt doi dintre cei mai cunoscuți producători de hibride din lume.

În cazul Toyota, la pornirea mașinii intră în acțiune motorul pe combustie internă, care se oprește destul de repede (după ce se încălzește), lăsând loc motorului electric. Mașina funcționează pe curent electric dacă se pleacă ușor de pe loc (fără accelerari bruște), și poate continua să funcționeze doar pe curent electric chiar și până la viteza de 45km/h dacă se accelereaza lent. Astfel, la viteze mici, se poate considera că ești la volanul unei mașini 100% electrice. Atunci când viteza crește peste această limită, sau mașina are nevoie de mai multă putere, intră în acțiune motorul pe benzină.

În cazul hibridelor Honda, o dată pornită mașina, motorul pe combustie internă funcționeaza până la prima decelerare/oprire(de exemplu primul semafor), moment în care se oprește, astfel la fiecare frânare a mașinii, se economisește benzină, mașina funcționând doar pe curent electric până în momentul în care se ridică piciorul de pe pedala de frână, sau se accelerează pentru plecarea de pe loc; în funcție de cât de puternic este apăsată pedala de accelerație, computerul de bord alege câtă putere să utilizeze din motorul pe combustie, și câtă din cel electric.

La mașinile hibride, motorul pe benzină asigură mișcarea roților, cât și alimentarea bateriilor cu energie electrică; de asemenea, printr-un sistem denumit Regenerative Braking, energia cinetică din timpul frânării, în loc să se piardă sub formă de caldură(cum se întâmplă în cazul mașinilor obișnuite), este convertită în energie electrică și stocată în bateriile care alimentează motorul electric. Computerul de bord monitorizează în permanență nivelul de încărcare al bateriilor, astfel încât nu exsită posibilitatea să rămâi fără curent; bateriile nu sunt lăsate niciodată să se descarce sub 40% din capacitate, dar nici să se încarce peste 60%; producatorii de hibride care folosesc aceasta tehnologie, susțin că în acest fel bateriile vor avea o viață de aproximativ două sute de mii de kilometri.

Eficacitatea folosirii combustibilului

Este nevoie de o folosire inteligenta a motorului electric si a celui cu ardere interna pentru a profita de atributele cheie ale celor doua surse de putere pentru a ne asigura ca masina foloseste cu eficacitate combustibilul.

La pornirea masinii respectiv la viteze mici, sistemul hibrid foloseste doar motorul electric, deoarece motorul classic nu este asa eficient;

Oricum motorul cu ardere interna este mult mai eficient pentru rulare. Puterea produsa de motorul clasic e folosita pentru propulsie si totodata pentru a genera energie pentru a incarca bateria;

La decelerare sau franare, sistemul hibrid foloseste energia cinetica, asa ca de la roti se transmite energia catre generatorul electric si astfel se regenereaza energia si se incarca bateria.

Analiza comparativa

Avantajele mașinilor hybrid

mașinile hibride trebuie alimentate doar cu combusibil, nu și curent electric;

curentul electric pe care îl folosesc este produs în mers, de motorul pe combustie și de asemenea din energia frânării;

atunci când pui frana, bateria se alimentează cu energie electrică;

computerul calculează când să alimenteze bateriile cu energie, și când să folosească energia din baterii pentru a alimenta motorul electric;

mașinile hibride au un ecran (display) pe bord care pe lângă faptul că arată în permanență, și în timp real, ce consumă mașina (benzina sau curent electric), te poate ajuta să conduci în așa fel încât să consumi cât mai puțină benzină;

Toyota Prius este unul din modelele hibride cu un astfel de monitor, care îți arată exact cum reacționează mașina, la modul tău de a conduce (acelerare, decelerare, franare etc);

computerul de bord calculează automat când să folosească ambele motoare, când să folosească doar motorul pe combustie internă, și când să utilizeze motorul electric pentru a economisi benzină, astfel, se pot obține performanțe foarte mari legate de consumul de combustibil la suta de kilometri;

fac zgomot mai puțin decât o mașină clasică;

mașinile hibrid nu necesită o infrastructură specială (stații de alimentare speciale), putand fi folosite oriunde există pompe de benzină obișnuite;

atunci când mașina este oprită, de exemplu la semafor, poate funcționa doar pe energie electrică, fără consum de benzină, și deci fără poluare;

alimentarea motoarelor electrice din mașinile hibride se poate face prin mai multe surse: de către motorul cu ardere internă, din energia frânării (sistemul regenerative braking), prin convertirea energiei solare (panouri solare pe mașina) și prin alimentare de la rețeaua de curent pentru modelele Plug-In (priză obișnuită sau o statie de încărcare rapidă);

deși motoarele pe combustie internă folosite nu sunt foarte puternice, datorită existenței motorului electric care intervine atunci când este nevoie, mașinile hibride au performanțe comparabile cu o mașină clasică (în ceea ce privește accelerație, putere etc);

modul în care este condusă o mașina hibrid poate contribui foarte mult la consumul de carburant, putându-se ajunge chiar la performanțe de sub 3.5l benzină/100km.

Dezavantajele mașinilor hybrid

în primul sfert de ora de la pornire consumul este mai mare dacă afară este frig;

faptul că mașinile sunt foarte silențioase la viteze mici, mai ales când utilizează doar motorul electric, pot fi periculoase în orașe, din cauza faptului că nu sunt sesizate ușor de către pietoni, persoane cu probleme de vedere, bicicliști etc., iar pentru a rezolva această problemă, modelul Chevrolet Volt are un sistem electronic de avetizare sonoră;

mașinile hibride nu rezolvă problema utilizării combustibililor fosili, ele se bazează tot pe benzină, contribuind astfel la epuizarea acestor resurse neregenerabile;

arderea benzinei într-un motor cu combustie înseamna poluare, deși în cazul mașinilor hibride poluarea atmosferică este mai mică decât la mașinile clasice, aceasta încă există.

BIBLIOGRAFIE:

Cofaru C., „Autovehiculul si mediul”, Editura Universitatii Transilvania, Brasov 1999

Maria Claudia SURUGIU, Elena MAGHIARI, „Emissions monitoring and trafic management system, 8th International Conference on technology and quality for sustained development”, TQSD 2008, pag.221 – 227;

Andreescu, Cristian, Cruceru, Dragoș, „Recuperarea energiei cinetice a autovehiculelor”, Revista AutoTest, nr. 115, mai 2006.

Bosch „Automotive Handbook”, 4-th edition.

Untaru M. ș.a., „Calculul și construcția automobilelor”, editura Didactică și Pedagogică, București, 1982.

Roman Baican, Valeriu Enache, „Automobilul modern”, Editura Universitatii Transilvania, Brasov 2008.

Oprean, I.M., „Automobilul modern. Cerințe, Restricții, Soluții.”, editura Academiei Române, București, 2003.

Curs Toyota Prius – Eina Digital; Scoala pentru mecanici AD AUTOTOTAL 2011

http://www.toyota.ro/cars/new_cars/prius/index.aspx

http://www.topgear.ro/tag-toyota-prius-2746.html

http://www.eurecar.org/t/ro/node/737

http://en.wikipedia.org/wiki/Hybrid_electric_vehicle

Homepage

http://www.eco-style.ro/2011/04/masini-hibride/