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F1有沒有壹個叫curse的系統?

動能回收系統是FIA在F1賽車上使用的壹項新技術,英文縮寫KERS

KERS是動能回收系統(Kinetic Energy Recovery Systems)的英文縮寫。其基礎原理是:通過技術手段將車身制動能量存儲起來,並在賽車加速過程中將其作為輔助動力釋放利用!具體的使用方法可能模仿A1的加速按鈕來實現。

兩種技術原理的KERS系統及其優缺點(本文重點)

在FIA寬松的規則框架下,現在存在兩種技術原理的KERS系統正在研發當中:飛輪動能回收系統和電池-電機動能回收系統。下面,我們將從研發背景、技術原理、參數指標、技術難點和方案優缺點五個方面對其進行詳細介紹。首先講已經面世的“飛輪動能回收系統”。

A,研發背景

這是雷諾將采用的技術方案,威廉姆斯打算購買!2007年年初,受到雷諾汽車公司的支持,雷諾F1車隊的兩位工程師喬恩-希爾頓和道格-克羅斯離開總部恩斯托(enstone)專門在銀石組建了壹家名叫“Flybrid Systems LLP”的公司。在這裏,Flybrid是兩個英語單詞飛輪(flywheel)和混合動力(hybrid)的組合詞,我們將其譯為“飛輪混合動力系統公司”註:下文統壹簡稱為FB公司。該公司在2007年年中開發出了壹套高效率的飛輪動能回收系統(見上圖)。

飛輪動能回收系統的原理其實非常簡單。兒時玩過回力玩具車的朋友知道,當我們通過向後滾動車輪讓蓄能結構(壹般為彈簧或橡皮筋結構)積蓄勢能後,再將車放在地上,積蓄的勢能便能讓車快速行駛起來。FB公司的動能回收方案,正是采用的這種基礎原理註意:是基礎原理,即從動能->勢能—>動能的轉化過程。但其具體的工作過程肯定要復雜許多,要知道這是時速超過300公裏的F1賽車。下面讓我們壹起看其實際構造:

如上圖所示:這是FB公司提供的系統原理圖(右下為CAD三維效果圖)。它總***由:壹套高轉速飛輪、兩套固定傳動比齒輪組、壹臺CVT(無級變速箱)和壹套離合器構成(離合器2),其中無級變速箱由技術合作夥伴Torotrak公司提供,另壹家公司Xtrac負責傳動系統制造。系統工作過程如下:

當賽車在制動的過程中,車身動能會通過無級變速箱傳入飛輪,此時處於真空盒中的飛輪被驅動、高速旋轉積蓄能量。而當賽車在出彎時,飛輪積蓄的能量則通過無級變速箱反向釋放註:這裏指的反向指能量的流向,而非飛輪旋轉方向,並在主變速箱的輸出端和引擎動力匯合後,作為推動力傳遞給後軸。整套系統結構簡單緊湊,由寫入SECU(標準ECU)的配套程序進行控制。在外形上,可根據用戶需求,做針對性調整。也就是說可以具有不同的外形選擇!

C,技術難點

眾所周知,對於F1賽車來講每壹公斤的質量都是有用的。為了達到盡可能高的能量密度比(註:飛輪動能回收系統的這項指標已經很高),使系統對賽車的配重影響降至最低,采用飛輪動能回收方案需要將蓄能主體飛輪做的盡可能的小,但這又如何滿足能量存儲指標呢?

FB公司采用的解決方案是提高轉速。目前,他們試制品飛輪轉速已達到64500轉/分,這是壹個近乎瘋狂的數字。但此時新問題又出現了,因為高轉速意味著系統會產生巨大的熱量和面臨巨大的風阻損耗。

希爾頓和克羅斯最終決定將飛輪包裝在壹個真空盒內部,按照該公司的說法,內部氣壓可達1x10-7帕。這到底是壹個怎樣的概念呢?喬恩-希爾頓表示,這相當於壹個氣體分子需要運行45KM才能和另外壹個相遇。不過想的到還得做得到,將飛輪置身真空盒的確可以解決生熱和風阻損耗的問題,但如何防止軸承在(向飛輪)輸入和輸出動力的過程中,氣密性不被破壞呢?新的難題再次誕生!在現有技術下,電轉換是種可選方案,但能量損失太嚴重。結果這兩位工程師還是找到了解決之道,他們發明了創新的軸密封技術,現已申請專利。

現在,第壹個商業化的產品已在開發中,Xtrac獲得了Torotrak的專利授權,將利用後者的圓環曲面傳動方案,開發高效、緊湊、速比連續可變的傳動裝置,在F1賽車上實現動能回收的設想。而且我們也很容易預見,它會出現在普通的道路車輛上。

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