يمكن أن يستمر تطوير النظام الذي بلغ حده على مستوى النظام الفائق. بعد استنفاد موارد تطويره ، يتحد النظام مع نظام آخر ، مشكلاً نظامًا جديدًا أكثر تعقيدًا.
أساسيات نظرية تطوير النظم الفنية.
تختلف السيارات الكهربائية عن السيارات التقليدية ليس فقط في بساطة التصميم. وفقًا لقانون تطوير النظام ، يعني الانتقال إلى مصدر طاقة جديد تلقائيًا مراجعة تصميم النظام بأكمله. في الوقت الحالي ، لم تفقد السيارات الكهربائية تشابهها الخارجي مع السيارات التقليدية. لا توجد أسباب تصميم فقط في هذا ، ولكن أيضًا نفسية تمامًا.
هل تشتري سيارة بشكل جذري على عكس السيارات العادية؟ والأهم من ذلك - كيف تعتاد على حقيقة أن بقية الديناميكيات وإمكانية التحكم في المستقبل ستتخلف عن السيارات الأولى مثل الحصان؟
يمكن الحكم على المرحلة الأولية من "إعادة هيكلة" جهاز نظام السيارة الكهربائية من خلال التغيير في موقف الديناميكا الهوائية والحفاظ على الحرارة وإنتاجها.
في المقالات السابقة ،
نظام تبريد الفرامل السائل وتبريد الفرامل السائل. خيارات تطوير النظام تحدثت بشكل رئيسي عن استخدام أنظمة التبريد السائلة للسيارات العادية والسيارات الهجينة الكهربائية. ستتمحور هذه المقالة حول تطوير نظام مماثل في السيارة الكهربائية حيث سيتم استخدام عجلات السيارات.
إن السيارة الكهربائية ذات العجلات الحركية هي بالضبط مستقبل هذا النوع من النقل ، والذي يتوقعه العديد من الخبراء. الموقع "الكلاسيكي" للمحرك خارج العجلة لا يسمح بالاستخدام الكامل للتعافي ، ويغير بشكل تعسفي شكل السيارة. في هذه الحالة ، حتى في النظرية البحتة ، فإن مثل "عبور العجلة والمحرك" يعطي كفاءة أعلى مقارنة بالمخطط بعنصر نقل وسيط.
لماذا ، مع كل مزايا عجلات السيارات ، لا تستخدمها؟ كل شيء يرجع إلى العيوب الحتمية لهذا التصميم.
الأول ، وربما الواضح للجميع ، هو الحمل الحراري للهيكل. ثلاثة عناصر محتملة الحمل ومولدة للحرارة قريبة جدًا من بعضها البعض!
1. محمل العجلة (حيث أن العجلة لديها كتلة أكبر من التسخين العادي أثناء التشغيل أعلاه).
2. آلية الفرامل ، التي تخضع في الواقع لتسخين قوي ، ومع هذا الوضع الكثيف ، يتم تبريد الهواء في أسوأ الظروف.
3. المحرك الكهربائي - من المحتمل ، عند التحميل الزائد ، أن يسخن ليس فقط نفسه ، ولكن أيضًا "الجيران".
... وما هو الحل في مثل هذه المشاكل؟
أولاً - لتقسيم العناصر المحملة بالحرارة
2 - بارد مع السائل
يوضح المخطط موقع مثل هذا التبريد.
علاوة على ذلك ، سيكون هناك شرح بالصيغ ، والتي آمل أن تكون قد أوضحت قدر الإمكان لمجموعة واسعة من القراء.
ممتص الصدمات هو جهاز لتخميد الاهتزازات (التخميد) وامتصاص الصدمات وصدمات العناصر المتحركة (التعليق ، العجلات) ، وكذلك جسم السيارة نفسها ،
عن طريق تحويل الطاقة الميكانيكية للحركة (الاهتزازات) إلى حرارة.بناءً على التعريف ، ليس من الصعب تخمين ما هي المشكلة الرئيسية لامتصاص الصدمات في الحساب. في المتوسط ، يتم تعيين درجة الحرارة القصوى لمعظم امتصاص الصدمات عند ما لا يزيد عن 100 درجة. العمل مع تجاوز هذا الحد أو بالقرب من هذا الحد يحدد إلى حد كبير مورد هذه الوحدة (من الجدير بالذكر أن درجة الحرارة هذه يتم تحديدها إلى حد كبير من خلال متانة أضعف حلقة في التعليق - الأختام قضيب مطاطي ، المسؤولة عن ضيق النظام).
استنادًا إلى الحساب ، من السهل أن نفهم أنه ، نظرًا لعدم وجود بديل آخر غير تبريد الهواء ، من الضروري وضع احتياطيات معينة لقوة المادة وسعتها الحرارية. هذا الوزن الزائد هو ضمان التشغيل المستقر في الظروف القاسية. ولكن حتى هذا "الاحتياطي" كقاعدة عامة لا يوفر في ظروف الصقيع والأحمال الحرارية الشديدة. تتغير خصائص التخميد بسبب التغيرات في لزوجة السائل ، وإذا تم تجاوز المعلمات المحسوبة ، فإن ممتص الصدمات يفشل ببساطة. علاوة على ذلك ، يتميز الطقس البارد بزيادة التآكل إذا لم "تمتص الصدمات" قبل القيادة بسرعات منخفضة (هذه توصية شائعة للسائقين عند القيادة في فصل الشتاء ، بالإضافة إلى زيادة التآكل ، تنخفض أيضًا خصائص ممتص الصدمات ، مما يقلل فعاليتها إلى "الإحماء") .
كل هذا يقودنا إلى "شوكة" معينة من الحلول.
الأول (الذي تم تنفيذه في الوقت الحالي) ، زيادة استقرار درجة حرارة مصدر امتصاص الصدمات بسبب المواد الجديدة ، واستخدام الخزانات العازلة (ممتصات الصدمات مع "الغاز" وغيرها).
الحل الثاني ، الذي ينبثق من منطق المقالة ، هو إنشاء "قميص" مائي حول ممتص الصدمات ، مع تقليله بناءً على تبديد حرارة أكثر إحكاما. وبالتالي ، لن يتم حل مشكلة الوزن فقط ، ولكن أيضًا وقت التبريد والتسخين لوحدة التعليق هذه.
حتى في تصميم ممتصات الصدمات ، كقاعدة عامة ، هناك صمامات انضغاطية ومرتدة تساعد على تهدئة التذبذبات عالية التردد ، وتعمل أيضًا على تهدئة التذبذبات في حالة زيادة لزوجة مائع التخميد في درجة حرارة منخفضة (أي أنها تؤدي وظيفة مماثلة مع الحرارة - فهي تعمل للتسخين السريع - السوائل والحفاظ على استقرار الآلية).
أفهم أن مثل هذا الاقتراح يمكن أن يسبب سخطًا كبيرًا بين الزملاء في صناعة السيارات ، وهذا ليس مفاجئًا. إن التفكير بالعظام هنا يعتمد في المقام الأول على وتيرة تطور الصناعة ، أي لا يمكن مقارنة صناعة السيارات بتطوير معالجات لأجهزة الكمبيوتر (وإلا ، كما قالوا في إحدى المقارنات المعروفة ، "كانت السيارات ستستهلك الحد الأدنى من الوقود وتطير بالفعل").
الآن دعنا ننتقل إلى
محمل العجلة.
لنبدأ بقصص الرعب
لسوء الحظ ، هذا البيان ليس محاولة للترهيب ، بل الحقيقة المبتذلة للحياة. على الرغم من حقيقة أن جودة المحامل قد زادت في بعض الأحيان إمكانية "إسفين" بسرعة ، لم يقم أحد بإلغاء (وبالنظر إلى فئات الدقة التي يتم استخدامها الآن في تصنيع المحامل ، فإن حدة التشغيل وتضخم العجلة أعلى من ذي قبل).
يشير التصوير باستخدام جهاز تصوير حراري بشكل مباشر إلى أهم بقعة على العجلة (باستثناء درجة حرارة أقراص الفرامل).
يبدو الحساب الحراري لمحمل العجلة كما يلي:
مما ورد أعلاه ، فإن نقاط الضعف في المحمل ، هي درجة الحرارة في حالة العمل. يتم الآن حل مشكلة مقاومة التآكل بشكل جيد عن طريق حماية المحمل من التلوث ، والمزيد من السبائك المقاومة للتآكل في المحمل نفسه (تؤثر دقة التصنيع أيضًا ، ولكن ليس كثيرًا ، ولا يضع أحد المحامل الدقيقة في المحور ، على الرغم من أن هذا يمكن أن يزيد من الكفاءة نظريًا).
جيد بشكل خاص في الوقت الحالي هو مشكلة التشحيم. تجاوزت مواد التشحيم الحديثة لمقاومة الحرارة والمتانة لفترة طويلة نظائرها في زمن الاتحاد السوفييتي.
لماذا لم يحل أحد حتى الآن مشكلة تبريد المحمل؟ ولكن لأنها في الحقيقة كانت غائبة عمليا ، ولم تقف بحماس شديد.
ذهب تحمل الحرارة بشكل مثالي في اتجاهات مختلفة على طول العناصر المعدنية للتعليق. هنا يمكننا إعطاء مثال من محرك الاحتراق الداخلي ، حيث كانت هناك أيضًا محامل لم يتم تبريدها بالزيت ، ولكنها عملت بشكل مثالي. هذه الأمثلة مفهومة ، ولكن في حالة وجود عجلة محرك ، فإن محاولة تجاهل خطر السخونة المفرطة يمكن أن يكون مكلفًا للغاية! في حادث ، لا تفقد العجلة فحسب ، بل تفقد المحرك أيضًا (وهو أعلى بعدة مرات من بقية المكونات)!
كيف يبرد المحمل ، وفي الوقت نفسه لا يزيد من كتلة عجلة المحرك؟تجدر الإشارة إلى أنه في عصرنا ، تم بالفعل التنافس على المعادن في التعليق بنجاح من قبل مركبات مختلفة. لذلك ، تحتاج فقط إلى أخذ محمل العجلة ، أو بالأحرى موقع التركيب (السكن) ، وجعله من مركب بقنوات داخلية للمبرد. هذا لا يحل مشكلة تحمل الحرارة الزائدة فحسب ، بل يعمل أيضًا على استقرار نظام درجة حرارة المركب نفسه ، حيث أن أضعف نقطة من البلاستيك هي التسخين إلى درجات حرارة عالية.
وسيكون المنافس التالي ، وربما "المورد" الرئيسي للسوائل ذات درجة الحرارة المرتفعة ،
فرامل أسطوانة عادية. تصميمه بسيط ومباشر ، وقد تم وصف مظهر نظام تبريد السوائل الخاص به في مقالة سابقة. الآن ، بعد ما سبق ، آمل أن يتضح من أين سيأتي مصدر حرارة آخر في الأسطوانة.
سيبدو حساب الحرارة لآليات الفرامل على النحو التالي:
سيعطي العنصر الرئيسي
لعجلة المحرك - محرك كهربائي مبرد بالسائل - حرارة معينة. في حبري هناك أيضًا مادة مثيرة للاهتمام حول
التطورات المحلية في هذا الاتجاه. وحدي ، ألاحظ أنه مع الزيادة الحتمية في قوة المحرك ، سيزداد توليد الحرارة أيضًا.
كل ما سبق يمكن أن يحمل وظيفة مفيدة أخرى - التشخيص. إن قياس معلمات التشغيل للمكونات والتجميعات المهمة في الوقت الفعلي هو تقريبًا مثل مراقبة تشغيل محرك الاحتراق الداخلي من خلال سلسلة من أجهزة الاستشعار على المحرك للحصول على أقصى أداء للنظام.من الواضح أن السؤال الذي يطرح نفسه - لماذا نحتاج إلى تسخين تبريد محمل العجلات وامتصاص الصدمات على سيارة كهربائية؟ لماذا هذه التدفقات الحرارية الضعيفة ، حتى مع الأخذ في الاعتبار أن السيارة الكهربائية تحتاج إلى الحرارة؟
الجواب معقد ولكنه منطقي تمامًا. في الوقت الحالي ، تحتوي السيارة الكهربائية التقليدية على دفع بالعجلات من خلال مفصل سرعة ثابت على عجلة. خيار مثالي لمركبة كهربائية في المستقبل ، العديد من الخبراء يطلقون على عجلة القيادة. مع وجود محرك الأقراص مباشرة في العجلة ، هناك فرص إضافية للتعافي ، وتزداد موثوقية النظام بشكل عام.
قياسا على الدراجات والدراجات النارية الكهربائية ، من السهل أن نفهم أن مخطط العجلة الحركية ليس بمستقبل بعيد ، ولكن الحاضر القريب.
حتى بالنظر إلى الاستنتاجات
هنا ، يمكنك أن ترى كيف يرون مستقبل هذه العجلات.
تم عرض نموذج أولي حقيقي يجمع بين أقصى خصائص المعالجة والديناميكيات في عام 2008!
المحرك هنا كهربائي ، ويتم تبريده بواسطة سائل ،
والفرامل كهربائية بالكامل ! على سبيل المثال كل شيء تمامًا كما وصفته في المقالة السابقة.
يتوفر اختبار قيادة سيارة بمثل هذه العجلات في
هذه المقالة وبمزيد من التفاصيل
هنا.كما ترى ، يستنتج من ذلك أن تبريد المحرك الكهربائي سيكون سائلاً بالتأكيد. نظرًا للعدد الكبير من العناصر ، يصبح النظام معقدًا ، ولا يمكن ببساطة لتبريد الهواء التقليدي التعامل مع توليد الحرارة القوي لجميع نقاط توليد الحرارة. سيكون العيب الأكثر وضوحًا هنا هو الموثوقية المنخفضة لبعض العناصر ، وهي الفرامل ومحامل العجلات وامتصاص الصدمات. ستزداد الأحمال في العجلة ، وسيحتاج توازن الحرارة إلى الاستقرار أثناء التشغيل لزيادة متانة جميع العناصر.
هناك مشكلة أخرى مع عجلات السيارات - وزن المجموعة بأكملها في العجلة. يتم تسوية هذا العيب مع أساليب التكنولوجيا الفائقة جزئيا فقط. الشيء الأكثر منطقية هنا هو إزالة العنصر الأكثر مرونة "من" الكتل غير المرنة في النظام - ممتصات الصدمات مع الينابيع. طريقة "الإزالة" هي النقل من العجلة إلى الجانب ، باستخدام نظام الجر لهذا العنصر.
يمكنك القيام بذلك على 2CV ...
ولكن يمكنك أن تحب بعض السيارات الرياضية.
عامل إضافي في توفير وزن العجلة ممكن عند استخدام المركبات.لذا في الوقت الحالي ، يمكن أن يكون المركب:
الينابيع
الينابيع تعليق
دوامة الألياف الزجاجية (GFRP) .
منذ عام 2015 ، تم تثبيتها على تعديل أودي A6 أفانت الترا بمحرك ديزل 190 حصان.
الإطار الفرعي
إطار فرعي مركب لفورد (قيد الاختبار حاليًا).
الرافعة المالية
رافعة مركبة "ليفت". تقنية تجريبية تتضمن استبدال 3 عناصر تعليق دفعة واحدة (ممتص الصدمات ، ذراع ، نوابض).
منصة ويليامز للسيارات الكهربائية - تتضمن FX-EXV تكنولوجيا التعليق البلاستيكية.
أقراص الفرامل (وفي حالتنا ، سيكون من الجيد تطبيق تكنولوجيا الكربون على فرامل الأسطوانة)
أقراص الفرامل "الكربونية". العيب الرئيسي لهذه الفرامل هو الحاجة إلى التدفئة ، ويتم حل هذه المشكلة في بعض الأحيان حتى جزئيًا عن طريق التسخين الكهربائي للقرص! إن عملية مماثلة ستكون أكثر اقتصادا في البرميل.
أقراص مركبة
عجلات بلاستيكية أودي. النموذج الأولي لعام 2007. تم اختباره على مساحة 250000 كم. (ألمنيوم غير مطلي). يتم اختبار تصميم مماثل بواسطة VW. التكنولوجيا بالفعل في مرحلة التنفيذ في الإنتاج الضخم.
يعمل استخدام التقنيات المركبة في التعليق على تبسيط مهمة تثبيت عجلات المحرك ، ولكنه لا يحل مشكلة التدفئة. التبريد - يؤدي التسخين السوائل للمحامل والفرامل وامتصاص الصدمات إلى زيادة الموارد ، والأهم من ذلك ، أن موثوقية جميع هذه العناصر مستقلة عن ظروف درجة الحرارة الخارجية.
قد يبدو نظام التدفئة والتبريد هذا معقدًا للوهلة الأولى. يمكن أن تكون الحرارة المتولدة من مصادر مساعدة صغيرة جدًا ، ولكن في السيارة الكهربائية أرى فرصًا كبيرة لتوفير الحرارة (المزيد عن هذا في المقالات التالية).
لذلك ، ما قد لا يكون ضروريًا للسيارة ذات محرك الاحتراق الداخلي ، بالنسبة للسيارة الكهربائية يمكن أن يوفر وفورات ملموسة.
يُعد تحسين موثوقية نظام التعليق مفيدًا للغاية للسيارات التي تعمل في مجال مشاركة السيارات أو تأجيرها لفترة طويلة ، وكذلك السيارات الآلية التي تعمل في ظروف صعبة.
لحظة حرجة
- لماذا تعقد التعليق؟
من السهل فهم مضاعفات التبريد عن طريق القياس في التاريخ. في وقت الانتقال من الهواء إلى التبريد السائل ، اعتقدت شركة ICE أيضًا أن هذا لن يخلق سوى مشاكل إضافية. نتيجة للانتقال ، هل يحلم أي شخص بإخراج المبرد وأجزاء أخرى من نظام التبريد من محركه؟ لا يوجد شيء من هذا القبيل ... ولكن هناك مزايا في شكل تحسين موثوقية الأجزاء المبردة.
يمكنك بالتأكيد التفكير في سبب كل هذه التحسينات من أجل "الخلود" ، وهنا أود أن أعطي مثالا على
سيارة بورش FLA كونسبت .
إذا قمت بنقل الفكرة إلى السيارات الكهربائية ، فيمكن زيادة مشكلة المتانة بعامل. علاوة على ذلك ، يبدو حل مشكلة زيادة عمر "المواد الاستهلاكية" ، على خلفية حياة المكونات الكهربائية ، منطقيًا تمامًا.
PS - نتيجة لجميع التحولات الموصوفة ، يمكن الحصول على تعليق خفيف بعجلات محرك ، باستخدام جميع الإمكانات الحرارية لآليات الحركة. في هذه الحالة ، يمكن مقارنة مستوى بساطة وموثوقية المحرك الكهربائي مع متانة التعليق المطلوبة على المدى الطويل. هناك بالفعل علم نفس نقي ، أي أن الرغبة في امتلاك سيارة أفضل وأكثر متانة من النموذج السابق ، بالإضافة إلى عامل بيئي (كلما طالت الآلية ، قل حجم النفايات التي ستنتجها ، والتكاليف بشكل رئيسي للتخلص من السوائل واستبدال الأجزاء الصغيرة).