Как работает, рассмотрим на примере Touareg, с гибридным силовым агрегатом.

Что означает понятие «техника гибридного привода»?

Термин «гибрид» берет свое начало от латинского слова hybrida, и означает нечто скрещенное, или смешанное. В технике гибридом называют систему, в которой комбинируются друг с другом две разных технологии. В связи с концепциями привода термин технология гибридного привода применяется для обозначения двух направлений: бивалентный (или двухтопливный) силовой агрегат гибридный силовой агрегат

В случае гибридной технологии привода речь идет о комбинации из двух разных силовых агрегатов, работа которых основана на разных принципах действия. В настоящее время под технологией гибридного привода подразумевают комбинацию двигателя внутреннего сгорания и электродвигателягенератора (электромашины). Эта электромашина может использоваться как генератор для выработки электрической энергии, тяговый электродвигатель для движения автомобиля, и стартер для запуска двигателя внутреннего сгорания. В зависимости от исполнения основной конструкции различают три вида гибридного силового агрегата: т.н. «микрогибридный» силовой агрегат, т.н. «среднегибридный» силовой агрегат, т.н. «полногибридный» силовой агрегат.

"Микрогибридный" силовой агрегат

В этой концепции привода электрический компонент (стартер/генератор) служит исключительно для реализации функции Стартстоп. Часть кинетической энергии можно снова использовать в качестве электрической энергии (рекуперация). Привод только от электрической тяги не предусмотрен. Параметры 12 вольтной АКБ со стекловолоконным наполнителем адаптированы к частым запускам двигателя.

«Среднегибридный» привод

Электрический привод поддерживает работу двигателя внутреннего сгорания. Движение автомобиля только на электрической тяге невозможно. У «среднегибридного» привода большая часть кинетической энергии при торможении регенерируется, и в виде электрической энергии накапливается в высоковольтной батарее. Высоковольтная батарея, а также электрические компоненты сконструированы для более высокого электрического напряжения и, таким образом, более высокой мощности. Благодаря поддержке электродвигателягенератора режим работы теплового двигателя может быть смещен в область максимальной эффективности. Это обозначается как смещение точки нагрузки.

«Полногибридный» силовой агрегат

Мощный электродвигательгенератор комбинируется с двигателем внутреннего сгорания. Возможно движение только на электрической тяге. Электродвигательгенератор, если только позволяют условия, поддерживает работу двигателя внутреннего сгорания. Движение с малой скоростью осуществляется только на электрической тяге. Реализована функция Стартстоп для двигателя внутреннего сгорания. Рекуперация используется для зарядки высоковольтной батареи. Благодаря разделительному сцеплению между двигателем внутреннего сгорания и электродвигателемгенератором можно обеспечить разъединение обеих систем. Двигатель внутреннего сгорания подключается в работу только при необходимости.

Основы гибридной техники

Системы полного гибридных силовых агрегатов делятся на три подгруппы: параллельный гибридный силовой агрегат, раздельный силовой агрегат (с разделёнными потоками мощности), последовательный гибридный силовой агрегат.

Параллельный гибридный силовой агрегат

Параллельное исполнение гибридного силового агрегата отличается простотой. Он используется в случае, когда необходимо «гибридизировать» существующий автомобиль. Двигатель внутреннего сгорания, электромоторгенератор и коробка передач располагаются на одной оси. Обычно в системе параллельного гибридного силового агрегата используется один электродвигатель генератор. Сумма единичной мощности двигателя внутреннего сгорания и мощности электродвигателягенератора соответствует полной мощности. Эта концепция обеспечивает высокую степень заимствования узлов и деталей прежнего автомобиля. У полноприводных автомобилей со схемой параллельного гибридного силового агрегата привод всех четырех колёс реализован с помощью дифференциала Torsen и раздаточной коробки.

Раздельный гибридный привод

В системе раздельного гибридного привода помимо двигателя внутреннего сгорания имеется электродвигательгенератор. Оба двигателя располагаются под капотом. Крутящий момент двигателя внутреннего сгорания, также как и от электродвигателягенератора, через планетарную передачу подаётся на коробку передач автомобиля. В противоположность параллельному гибридному приводу, снять таким образом сумму отдельных мощностей для привода колёс невозможно. Вырабатываемая мощность частично тратится на приведение автомобиля в движение, частично, в виде электрической энергии, накапливается в высоковольтной батарее.

Последовательный гибридный силовой агрегат

Автомобиль оборудован двигателем внутреннего сгорания, генератором и электродвигателем генератором. Однако в отличие от обеих описанных ранее концепций, двигатель внутреннего сгорания не имеет возможности самостоятельно приводить автомобиль в движение валом, или через коробку передач. Мощность от двигателя внутреннего сгорания на колеса не передаётся. Основной привод автомобиля осуществляет электродвигатель генератор. Если ёмкость высоковольтной батареи слишком низкая, запускается двигатель внутреннего сгорания. Через генератор двигатель внутреннего сгорания заряжает высоковольтную батарею. Электродвигательгенератор снова может получать энергию от высоковольтной батареи.

Раздельный последовательный гибридный силовой агрегат

Раздельный последовательный гибридный силовой агрегат представляет собой смешанную форму двух описанных выше гибридных приводов. Автомобиль оборудован одним двигателем внутреннего сгорания и двумя электродвигателями генераторами. Двигатель внутреннего сгорания и первый электродвигательгенератор размещены под капотом. Второй электродвигательгенератор расположен на задней оси. Эта концепция используется для полноприводных автомобилей. Двигатель внутреннего сгорания и первый электродвигательгенератор через планетарную передачу могут приводить коробку передач автомобиля. И в этом случае действует правило, согласно которому одиночные мощности привода не могут отбираться для привода колёс в виде суммарной мощности. Второй электродвигатель генератор на задней оси активируется при необходимости. В связи с таким конструктивным исполнением привода высоковольтная батарея располагается между обеими осями автомобиля.

Другие термины и определения Здесь будут кратко разъяснены другие термины и определения, часто используемые в связи с технологией гибридного привода.

Рекуперация. В общем случае этот термин в технике означает способ возврата энергии. При рекуперации имеющаяся энергия одного вида преобразуется в другой, используемый в последующем вид энергии. Потенциальная химическая энергия топлива преобразуется в трансмиссии в кинетическую энергию. Если автомобиль затормаживается обычным тормозом, то избыточная кинетическая энергия посредством трения тормозов превращается в тепловую энергию. Возникающее тепло рассеивается в окружающем пространстве, и поэтому использовать его в дальнейшем невозможно.

Если же напротив, как при использовании технологии гибридного привода, дополнительно к классическим тормозам генератор используется в качестве моторного тормоза, то часть кинетической энергии преобразуется в электрическую энергию, и таким образом становится доступной для последующего использования. Энергетический баланс автомобиля улучшается. Этот вид регенеративного торможения называют рекуперативным тормозом.

Как только в режиме принудительного холостого хода скорость автомобиля снижается путем торможения нажатием педали тормоза или автомобиль движется накатом или автомобиль движется под уклон cистема гибридного привода включает электродвигатель - генератор, и использует его в режиме генератора.

В этом случае он заряжает высоковольтную батарею. Таким образом в режиме принудительного холостого
хода появляется возможность «заправлять» автомобили с электрическим гибридным приводом электроэнергией.
При движении автомобиля накатом электродвигатель генератор, работающий в режиме генератора,
преобразует из энергии движения в электрическую энергию только такое количество энергии, которое
требуется для работы 12 вольтной бортовой сети.

Электродвигатель-генератор (электромашина)

Термин электродвигатель-генератор, или электромашина, используется вместо терминов генератор, электродвигатель и стартер. В принципе, любой электродвигатель можно применять и в качестве генератора. Если вал электродвигателя приводится от внешнего привода, то электродвигатель, подобно генератору, вырабатывает электрическую энергию. Если к электромашине подводится электрическая энергия, то она работает как электродвигатель. Таким образом, электродвигательгенератор автомобилей с электрическим гибридным приводом заменяет обычный стартер двигателя внутреннего сгорания, а также обычный генератор (осветительный генератор).

Электрический ускоритель (E-boost)

По аналогии с функцией Kickdown двигателей внутреннего сгорания, которая делает доступной максимальную мощность двигателя, гибридный привод располагает функцией электрического ускорителя E-Boost. При использовании функции электродвигатель-генератор и двигатель внутреннего сгорания выдают свои максимальные индивидуальные мощности, которые складываются в более высокое значение суммарной мощности. Сумма индивидуальных мощностей обоих видов двигателей соответствует суммарной мощности трансмиссии.

Вследствие потерь мощности в электродвигателе-генераторе, его мощность в режиме генератора ниже, чем в режиме тягового электродвигателя. Мощность электродвигателя-генератора в режиме двигателя составляет 34 кВт. Мощность электродвигателя-генератора в режиме генератора равна 31 кВт. У Touareg с гибридным приводом двигатель внутреннего сгорания имеет мощность 245 кВт, а электродвигатель-генератор мощность 31 кВт. В режиме тягового электродвигателя электродвигатель-генератор выдаёт мощность 34 кВт. Вместе двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель-генератор в режиме тягового электродвигателя развивают суммарную мощность 279 кВт.

Функция Старт-стоп

Аргументы в пользу гибридной техники

Почему мы комбинируем электродвигатель-генератор с двигателем внутреннего сгорания? Для отбора крутящего момента частота вращения двигателя внутреннего сгорания должна быть не ниже частоты вращения холостого хода. При остановке двигатель не может отдавать крутящий момент. При увеличении частоты вращения двигателя внутреннего сгорания его крутящий момент увеличивается. Электромоторгенератор с первыми оборотами выдает максимальный крутящий момент. Для него не существует частоты вращения холостого хода. При увеличении частоты вращения его крутящий моментуменьшается. Благодаря работе электродвигателя-генератора у двигателя внутреннего сгорания исключен наиболее сложный режим работы: в диапазоне ниже оборотов холостого хода. Благодаря поддержке электродвигателягенератора двигатель внутреннего сгорания может эксплуатироваться в более эффективных режимах. Это смещение точки нагрузки повышает КПД силового агрегата.

Почему применяется полный гибридный силовой агрегат (привод)?

Полный гибридный агрегат, в отличие от остальных вариантов гибридного привода, объединяет функцию встроенной системы Стартстоп, систему E-Boost, функцию рекуперации и возможность движения только на электродвигателе (режим электрической тяги).

Электродвигатель-генератор

Электродвигатель-генератор размещён между двигателем внутреннего сгорания и АКП. Он представляет собой синхронный двигатель трехфазного тока. С помощью силового электронного модуля постоянное напряжение 288 В преобразуется в трёхфазное переменное напряжение. Три фазы напряжение создают в электродвигателегенераторе трёхфазное электромагнитное поле.

Высоковольтная батарея

Доступ к высоковольтной батарее обеспечивается через напольное покрытие багажного отсека. Она выполнена в виде модуля и включает различные компоненты высоковольтной системы Touareg. Модуль высоковольтной батареи имеет массу 85 кг и может заменятьсятолько в сборе.

Высоковольтную батарею нельзя сравнивать с обычной аккумуляторной батареей с напряжением 12 В. В нормальном режиме эксплуатации высоковольтная батарея задействуется в свободном диапазоне уровня зарядки от 20% до 85%. Переносить такие нагрузки в течение длительного времени обычная 12 вольтная АКБ неспособна. Поэтому высоковольтную батарею следует рассматривать как оперативное устройство накопления энергии для электрического привода. Подобно конденсатору она может накапливать и снова отдавать электрическую энергию. В принципе, рекуперацию, регенерацию энергии, можно рассматривать как возможность заправки автомобиля энергией во время движения. Применение высоковольтной батареи в автомобиле с гибридным приводом отличается чередование циклов зарядки (рекуперация) и разрядки (движение на электрическом приводе) высоковольтной батареи.

Пример: Если сравнить энергию высоковольтной батареи с энергией, образующейся при сжигании топлива, то количество энергии, которую может выработать батарея, будет соответствовать примерно 200 мл топлива. Этот пример демонстрирует, что на пути к созданию электромобилей, аккумуляторные батареи, с точки зрения способности накапливать энергию, должны быть существенно модернизированы.

Генератор - это устройство, которое производит продукт, вырабатывает электроэнергию либо создает электромагнитные, электрические, звуковые, световые колебания и импульсы. В зависимости от функций их можно разделить на виды, которые мы рассмотрим далее.

Генератор постоянного тока

Для того чтобы понять принцип работы генератора постоянного тока, нужно выяснить его основные характеристики, а именно зависимости главных величин, которые и определяют работу устройства в применяемой схеме возбуждения.

Основной величиной является напряжение, на которое влияет скорость вращения генератора, токовозбуждения и нагрузки.

Основной принцип работы генератора постоянного тока зависит от воздействия раздела энергии на магнитный поток основного полюса и, соответственно, от получаемого с коллектора напряжения при неизменном положении щеток на нем. У аппаратов, которые оснащены добавочными полюсами, элементы располагаются таким образом, чтобы токораздел полностью совпадал с геометрической нейтральностью. Благодаря этому, он будет смещаться по линии вращения якоря в положение оптимальной коммутации с последующим закреплением щеткодержателей в таком положении.

Генератор переменного тока

Принцип работы генератора переменного тока основан на превращении механической в электроэнергию благодаря вращению проволочной катушки в созданном магнитном поле. Это приспособление состоит из неподвижного магнита и проволочной рамки. Каждый из ее концов соединяется между собой при помощи контактного кольца, которое скользит по электропроводной угольной щетке. За счет такой схемы электрический индуцированный ток начинает переходить к внутреннему контактному кольцу в тот момент, когда половина рамки, соединяющаяся с ним, проходит мимо северного полюса магнита и, наоборот, к внешнему кольцу в тот момент, когда другая часть проходит мимо северного полюса.

Самый экономичный способ, на котором основывается принцип работы генератора переменного тока, является сильная выработка. Это явление получается за счет использования одного магнита, который вращается относительно нескольких обмоток. Если его вставить в проволочную катушку, он начнет индуцировать электрический ток, таким образом будет заставлять стрелку гальванометра отклонятся в сторону от положения «0». После того как магнит будет вынут из кольца, ток поменяет свое направление, а стрелка прибора начнет отклоняться в другую сторону.

Автомобильный генератор

Чаще всего его можно отыскать на передней части двигателя, основная часть работы заключается во вращении коленчатого вала. Новые машины могут похвастаться гибридным типом, который также выполняет и роль стартера.

Принцип работы автомобильного генератора заключается во включении зажигания, при котором ток движется по контактным кольцам и направляется к щелочному узлу, а после переходит на перемотку возбуждения. В результате такого действия будет образовано магнитное поле.

Совместно с коленчатым валом начинает свою работу ротор, который и создает волны, пронизывающие обмотку статора. Переменный ток начинает появляться на выходе перемотки. При работе генератора в режиме самовозбуждения частота вращения увеличивается до определенного значения, затем в выпрямительном блоке начинает меняться переменное напряжение на постоянное. В конечном итоге устройство будет обеспечивать потребителей необходимым электричеством, а аккумулятор - током.

Принцип работы автомобильного генератора состоит в изменении скорости коленчатого вала либо смены нагрузки, при которой включается регулятор напряжения, он управляет временем при включении перемотки возбуждения. В момент уменьшения внешних нагрузок либо увеличения вращения ротора период включения обмотки возбуждения значительно сокращается. В тот момент, когда ток увеличивается настолько, что генератор прекращает справляться, приступает к работе АКБ.

У современных автомобилей на панели приборов находится контрольная лампочка, которая и оповещает водителя про возможные отклонения в генераторе.

Электрический генератор

Принцип работы электрического генератора заключается в переработке энергии механической на электрическое поле. Основными источниками такой силы могут быть вода, пар, ветер, двигатель внутреннего сгорания. Принцип работы генератора основывается на совместном взаимодействии магнитного поля и проводника, а именно в момент вращения рамки ее начинают пересекать линии магнитной индукции, и в это время появляется электродвижущая сила. Она заставляет ток протекать по рамке при помощи контактных колец и вливаться во внешнюю цепь.

Инвентарные генераторы

На сегодняшний день становится очень популярным инверторный генератор, принцип работы которого заключается в создании автономного источника питания, производящего высококачественную электроэнергию. Такие приборы применяют как временные, а также постоянные источники питания. Чаще всего они используются в больницах, школах и иных учреждениях, где не должны присутствовать даже малейшие скачки напряжения. Всего этого можно добиться, используя инверторный генератор, принцип работы которого основан на постоянстве и проходит по такой схеме:

1. Выработка высокочастотного переменного тока.
2. Благодаря выпрямителю преобразуется полученный ток в постоянный.
3. Затем образуется накопление тока в аккумуляторах и стабилизируется колебания электроволн.
4. При помощи инвертора постоянная энергия меняется на переменный ток нужного напряжения и частоты, а затем поступает к пользователю.

Дизельный генератор

Принцип работы дизель-генератора заключается в преобразовании энергии топлива в электроэнергию, основные действия которого заключаются в следующем:

• при попадании в дизель топлива оно начинает сгорать, после чего трансформируется из химической в тепловую энергию;
• благодаря наличию кривошипно-шатунного механизма тепловая сила преобразуется в механическую, это все происходит в коленчатом вале;
• полученная энергия при помощи ротора превращается в электрическую, которая и необходима на выходе.

Синхронный генератор

Принцип работы синхронного генератора основан на одинаковой чистоте вращения магнитного поля статора и ротора, который и создает вместе с полюсами магнитное поле, и оно пересекает обмотку статора. В этом агрегате ротор - постоянный электромагнит, число полюсов которого может начинаться от 2-х и выше, но кратным они должны быть 2-м.

При запуске генератора ротор создает слабое поле, но после увеличения оборотов начинает появляться большая сила в обмотке возбуждения. Получаемое напряжение через автоматический блок регулировки поступает на устройство и контролирует выходное напряжение за счет изменений в магнитном поле. Основной принцип работы генератора заключается в высокой стабильности исходящего напряжения, а недостатком является существенная возможность перегрузок по току. Еще к негативным качествам можно добавить присутствие щеточного узла, который все равно в определенное время придется обслуживать, а это само собой влечет дополнительные финансовые затраты.

Асинхронный генератор

Принцип работы генератора заключается в постоянном нахождении в режиме торможения с ротором, который вращается с опережением, но все-таки в той же ориентации, что и магнитное поле у статора.

В зависимости от используемого типа обмотки ротор может быть фазным или короткозамкнутым. Созданное при помощи вспомогательной обмотки вращающееся магнитное поле начинает индуцировать его на роторе, которое и вращается вместе с ним. Частота и напряжение на выходе напрямую зависит от количества оборотов, так как магнитное поле не регулируется и остается неизменным.

Электрохимический генератор

Также существует электрохимический генератор, устройство и принцип работы которого заключаются в выработке из водорода электрической энергии в автомобиле для его движения и питания всех электроприборов. Этот аппарат является химическим так как он производит энергию за счет прохождения реакции кислорода и водорода, который для выработки топлива используется в газообразном состоянии.

Генератор акустических помех

Принцип работы генератора акустических помех заключается в защите организаций и физических лиц от прослушивания переговоров и различного рода мероприятий. За ними можно проследить через оконные стекла, стены, системы вентиляции, отопительные трубы, радиомикрофоны, проводные микрофоны и устройства лазерного съема полученной акустической информации с окон.

Поэтому фирмы очень часто для защиты своей конфиденциальной информации используют генератор, устройство и принцип работы которого заключается в настройке аппарата на заданную частоту, если она известна, либо на определенный диапазон. Затем создается универсальная помеха в виде шумового сигнала. Для этого в самом аппарате находится генератор шума нужной мощности.

Также существуют и генераторы, которые находятся в шумовом диапазоне, благодаря которым можно замаскировать полезный звуковой сигнал. В этот комплект входит блок, который и формирует шум, а также его усиления и акустические излучатели. Основным недостатком использования таких устройств являются помехи, которые появляются при проведении переговоров. Для того чтобы аппарат справлялся полностью со своей работой, переговоры стоит проводить всего лишь в течение 15 минут.

Регулятор напряжения

Основной принцип работы регулятора напряжения основывается на поддерживании энергии бортовой сети во всех режимах работы при разнообразном изменении частоты поворотов ротора генератора, температуры внешней среды и электрической нагрузки. Этот прибор также может выполнять и второстепенные функции, а именно защищать части генераторной установки от возможного аварийного режима установки и перегрузки, автоматически подключать в бортовую систему цепь обмотки возбуждения либо сигнализацию аварийной работы устройства.

Все такие приборы работают по одному принципу. Напряжение в генераторе определяется несколькими факторами - силой тока, частотой вращения ротора и величиной магнитного потока. Чем меньше нагрузка на генератор и выше частота вращения, тем будет больше напряжение устройства. Благодаря большему току в обмотке возбуждения начинает увеличиваться магнитный поток, а с ним и напряжение в генераторе, а после того, как уменьшается ток, становится меньшим и напряжение.

Независимо от производителя таких генераторов, все они нормализуют напряжение изменением тока возбуждения одинаково. При возрастании либо уменьшении напряжения начинает увеличиваться либо уменьшаться ток возбуждения и проводить напряжение в необходимые пределы.

В повседневной жизни использование генераторов очень помогает человеку в решении множества возникающих вопросов.

Варианты систем «двигатель внутреннего сгорания - генератор»

Такие системы применяются на транспортных средствах с тяговым электроприводом. В последнее время на транспорте, кроме тягового электропривода постоянного тока, широко применяются тяговые асинхронные, синхронные и вентильные электроприводы. Использование вращающегося преобразователя энергии - генератора, в частности, в составе автотранспортных средств обусловлено тем, что статические преобразователи непригодны для отбора механической мощности с вала двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

В качестве примера на рис. 1.23 представлена принципиальная схема системы «генератор постоянного тока независимого возбуждения - двигатель постоянного тока последовательного возбуждения».

На валу ДВС расположен генератор Г и возбудитель В, вырабатывающий ток возбуждения генератора. Валы электродвигателя М и исполнительного механизма ИМ соединены механически. Якорные цепи генератора и электродвигателя - электрически. Переключатель К меняет соединение ОВД на обратное, тем самым обеспечивая изменение направление вращения (реверс) электродвигателя М.

Величины токов возбуждения и, соответственно, магнитных потоков электрических машин регулируются сопротивлениями Я рвг и Л швд. Выходное напряжение генератора Г зависит как от угловой скорости его вращения со г, так и от величины тока возбуждения 1 вг. Семейство механических характеристик системы «генератор - двигатель» имеет две зоны (рис. 1.24).

В первой зоне сопротивление Я швд равно бесконечности. Электродвигатель работает при максимальном магнитном потоке Ф дв. Регулирование происходит за счет изменения выходного напряжения генератора и, от нуля до номинального значения. Во второй зоне система работает при номинальном значении выходного напряжения

Рис. 1.23.

тока последовательного возбуждения:

ИМ - исполнительный механизм; ДВС - двигатель внутреннего сгорания; Г - генератор; ОВГ - обмотка возбуждения генератора; Н. рвг - добавочное сопротивление в цепи возбуждения генератора, Ом; М - двигатель постоянного тока; ОВД - обмотка возбуждения двигателя; Я швд - шунтирующее сопротивление обмотки возбуждения двигателя, Ом; В - возбудитель; К - переключатель обмотки возбуждения двигателя; 1 Я - ток якоря, А; 1 вд - ток возбуждения двигателя, А;

1 Ш - ток шунта, А; 1 вг - ток возбуждения генератора, А

Д-я зона Фд = У а2

> и г =у а2

Рис. 1.24. Семейство механических характеристик «генератор - двигатель»

и г = и гн. Регулирование скорости происходит за счет изменения магнитного потока электродвигателя Ф дв.

Уравнение механической характеристики для этой системы имеет следующий вид:

/ к овд -К-швд р, р 4

К яд + К яг

У^-ОВД +К-ШВД

• (кФдв) 2
• (1.60)

где Е - электродвижущая сила генератора, В;

М - момент двигателя, Нм;

Я 0 вд - сопротивление обмотки возбуждения двигателя, Ом;

К яд - сопротивление якоря двигателя, Ом;

Я яг - сопротивление якоря генератора, Ом.

Общий диапазон регулирования скорости в разомкнутой системе «генератор - двигатель» не превышает значения О = 16:1.

Принципиальная электрическая схема, представленная на рис. 1.25, дает общее представление о работе системы «генератор - двигатель». Во всех учебниках по электроприводу генератор приводится в движение асинхронным двигателем, включенным в трехфазную сеть переменного тока. При современном уровне полупроводниковой техники достаточно включить между сетью питания и асинхронным двигателем преобразователь частоты - напряжения, чтобы получить требуемые механические характеристики электропривода. Систему «генератор - двигатель» можно исключить. Однако существует перспективная область применения системы «генератор - двигатель» в автотранспортных средствах с тяговым электроприводом, где генератор приводится от двигателя внутреннего сгорания, который входит в состав общей схемы регулирования. В них применяется объединенное регулирование двигателя внутреннего сгорания и тягового электропривода. Рассмотрим некоторые из подобных систем.

Установки «двигатель внутреннего сгорания - генератор» являются основным источником питания автотранспортного средства с тяговым электроприводом. Основной вид двигателя внутреннего сгорания - дизели.

Основные требования к регулированию системы «двигатель внутреннего сгорания - генератор»: полное использование максимальной мощности двигателя внутреннего сгорания независимо от включения - выключения вспомогательных нагрузок, изменения температуры и давления окружающего воздуха и других факторов; отсутствие перегрузки двигателя внутреннего сгорания в статических и динамических режимах; возможность получения частичных режимов по мощности; экономичность работы двигателя внутреннего сгорания во всех режимах; минимум дымления и вредных выбросов; работа в благоприятных для двигателя внутреннего сгорания зонах; снижение уровня шума на частичных режимах.

Регулирование при работе генератора с постоянной скоростью

Как правило двигатель внутреннего сгорания работает с постоянной скоростью на автотранспортном средстве с резко переменной нагрузкой (тракторы с тяговым электроприводом, танки, грейдеры, скреперы). Возможны варианты использования двигателя внутреннего сгорания - генератора в качестве электростанции в системе дополнительной энергетики на сверхтяжелых автотранспортных средствах.

Функциональная схема регулирования «двигатель внутреннего сгорания - генератор» с постоянной скоростью представлена на рис. 1.25.

Блок управления возбуждением представляет собой многоканальное устройство сравнения. Сравниваются мощность, ток, напряжение, скорость вращения. На основании соотношений вырабатывается сигнал управления дельта (А).

Увеличение мощности сопровождается небольшим снижением скорости, и наоборот. Резкое увеличение нагрузки приводит к добавлению инерционной составляющей и увеличению суммарного крутящего момента двигателя внутреннего сгорания.

Величина тока ограничивается значением 1 зад, мощность - Р зад и напряжение - и зад.

На рис. 1.26 представлены выходные характеристики синхронного генератора при различных токах возбуждения.

Регулирование осуществляется по принципу:

пусть Р зад Т; Р зад - Рос >0; Л>0; 1 ВСГ Т, Р 0С Т-

Если увеличилась Р ос, то картина противоположна. Канал регулирования мощности является основным, другие каналы работают как ограничительные по заданным току, напряжению, скорости. Пусть Рзад = const, оказалось, что 1 ос больше, чем 1 зад. Дельта становится меньше нуля, 1 всг уменьшается, Р ос уменьшается. Отсечка по напряжению реализуется аналогично. Пусть Р зад = const, оказалось что п ос

Рис. 1.25.

ОВВГ - обмотка возбуждения вспомогательного генератора; ТД - тепловой двигатель; ДЧВ - датчик частоты вращения; ВГ - вспомогательный генератор; СГ - синхронный генератор; УВ - управляемый выпрямитель; ВИ - датчик напряжения; ВА - датчик тока; УМ - умножитель; БУВ - блок управления возбуждением; ПХ - педаль хода; ТЭД - тяговый электродвигатель; Р зад - мощность задания, Вт; 1 зад - ток задания А; и зад - напряжение задания. В; Р ос - мощность обратной связи, Вт; 1 ос - ток обратной связи, A; U oc - напряжение обратной связи, В; 1 всг - ток возбуждения синхронного генератора, А; п ос - скорость обратной связи, об/мин

Рис. 1.26.

Достоинства системы: схема всегда готова к приему максимальной мощности; просто реализована защита от перегрузки дизеля при изменении внешних условий:

]^шах = +Р /т

где ДМ ном - потери на привод вспомогательных механизмов;

ДТ^ен - мощность собственных нужд двигателя внутреннего сгорания;

Р г - мощность генератора.

Высокая приемистость автотранспортного средства; малое дымление при приеме также являются достоинствами.

Недостатки: высокий расход топлива на частичных режимах, снижение долговечности двигателя; высокий уровень шума на частичных режимах.

Регулирование при работе генератора

с переменной скоростью

Регулирование угловой скорости может вестись плавно и ступенчато. Задача регулирования в том, чтобы на частичных режимах мощность и скорость вращения теплового двигателя соответствовали возможно меньшему удельному расходу топлива.

На основании данных об удельном расходе топлива строят линию наибольшей экономичности (ЛНЭ). Эта линия проходит через точку максимальной мощности и через зоны наименьшего расхода топлива.

Функциональная схема системы регулирования при работе двигателя внутреннего сгорания с переменной угловой скоростью представлена на рис. 1.27.

Обозначения в схеме такие же, как для рис. 1.25.

ФП - функциональный преобразователь, формирует сигнал управления в соответствии с ЛНЭ.

Семейство выходных характеристик генератора при различных уровнях мощности, напряжения и тока представлены на рис. 1.28.

Работа каналов происходит аналогично ранее рассмотренной.

Достоинства системы: реализовано регулирование по линии наибольшей экономичности; обеспечена защита от перегрузки двигателя внутреннего сгорания; снижен уровень шума на частичных режимах; повышенная долговечность двигателя внутреннего сгорания.

Рис. 1.27.

Рис. 1.28.

Недостатки системы: величина Р зад не учитывает изменение собственных нужд двигателя внутреннего сгорания, и мощность не всегда отбирается полностью; повышенный расход топлива и дымление при увеличении нагрузки.

Объединенное регулирование двигателя внутреннего сгорания и генератора

На рис. 1.29 представлена функциональная схема объединенного регулирования двигателя внутреннего сгорания и генератора.

При перемещении рейки топливного насоса высокого давления меняется индуктивность обмотки и появляется сигнал Я ос.

Для наиболее точного определения состояния двигателя, то есть возможности отдачи максимальной мощности и получения экономичной работы, устанавливается соответствие между скоростью вращения и подачей топлива. Данное соответствие реализуется ФП1. ФП2 реализует связь между п ос и заданной мощностью.

Рис. 1.29. Функциональная схема объединенного регулирования ДВС и тягового

генератора:

ТНВД - топливный насос высокого давления; ИД - индуктивный датчик в составе топливного насоса высокого давления (индуктивный датчик связан механически с рейкой топливного насоса высокого давления); ФП - функциональные преобразователи; q 3 - заданная подача топлива; ч ос - текущая подача топлива; Дq - разностный сигнал по подаче топлива; Ви - датчик напряжения

В системе используются два задающих сигнала. Задание топливного расхода и задание мощности. Основным задающим сигналом является Р 3 . Он определяет быстродействие системы и динамическую ошибку. Регулирование по Р 3 ведется по ранее рассмотренному принципу. Сигнал Дц является корректирующим. Если при данной Р 3 ц ос оказывается избыточной, то Р 3 уменьшается. Если ц ос оказалась недостаточным, то Р 3 , увеличивается. Таким образом, электрическая мощность генератора увязывается с подачей топлива в дизель. Этот способ регулирования называется объединенным.

Достоинства системы: возможность точной реализации полной мощности дизеля независимо от изменения в окружающей среде и изменения нагрузки; точная отработка линий наибольшей экономичности.

Недостатки системы проявляются в переходных режимах.

Если в установившемся режиме обеспечивается требуемое соответствие подачи топлива и воздуха, то в переходных режимах оно резко уменьшается, для автотранспортного средства количество переходных режимов занимает значительную долю времени и составляет 20-30 %. Переходные режимы вызываются изменением управляющего воздействия водителем (перемещение педали топлива) и нагрузки (ухудшение дорожных условий и уклонов).

Наибольшие неприятности связаны с переходным режимом при увеличении скорости И МОЩНОСТИ.

Автоматическое регулирование

вспомогательного генератора

Вспомогательный генератор предназначен для обеспечения питания вспомогательных потребителей и обмотки возбуждения генератора. Если нагрузкой вспомогательного генератора является только обмотка возбуждения, то его называют возбудителем. Вспомогательный генератор применяют на тяжелых автопоездах и тяжелых шасси. Возбудители используются на карьерных самосвалах. На выходе вспомогательного генератора поддерживается постоянное напряжение в рабочем диапазоне скоростей двигателя внутреннего сгорания. Функциональная схема регулирования вспомогательного генератора представлена на рис. 1.30.

Работа схемы в статических режимах. Для заданного а поддерживается равновесие между п ос и п езад.

Рис. 1.30. Функциональная схема системы объединенного регулирования вспомогательного генератора:

ДЧВ - датчик частоты вращения; ВГ - вспомогательный генератор; СГ - силовой генератор; УМ - умножитель; ФП - функциональный преобразователь, определяет зависимость п сзад = Да), соответствующую линии наибольшей экономичности; а - угол поворота дроссельной заслонки; БДК - блок динамической коррекции; РМ - регулятор мощности

Пусть п ос > п езад, тогда дельта больше нуля, что приводит к увеличению 1 в силового генератора. Соответственно увеличивается Р ос, п ос і. При обратном сочетании все наоборот - Р ос і, п 0С Т. Блок динамической коррекции включается в работу при п езад Т. Пусть а возрастает резко (открытие заслонки), п езад Т, п езад » п ос. В этом случае блок динамической коррекции вырабатывает сигнал ДР, т. е. сигнал коррекции большой величины, тем самым уменьшая п езад І в і, двигатель - генератор разгоняется без нагрузки. По завершении разгона подается заданная нагрузка.

При аі блок динамической коррекции в работе не участвует.

Подобная схема используется на четырехосном ЗИЛе и на ЛАЗе.

Электрическая схема вспомогательного генератора представлена на рис. 1.31.

Рис. 1.31. Электрическая схема регулирования вспомогательного генератора:

ВГ - трехфазная обмотка генератора; ОВВГ - обмотка возбуждения вспомогательного генератора; АБ - аккумуляторная батарея; УБ1 -УБЗ - управляемый выпрямитель; НВ - неуправляемый выпрямитель нагрузки; Ю1 - обратный диод; Б - кнопка запуска генератора; Я - токоограничивающее сопротивление;

ТК - транзисторный ключ; Т)2 - защитный диод

Работа схемы. Генератор предварительно приводится во вращение. Включается Б (без фиксации), появляется 1 в по цепи: АБ, ОВВГ, масса. Появляется и г.

Размыкаем 5. Открывается транзисторный ключ, появляется 1 в, по цепи: ВГ, ОВВГ, У8. Получаем режим самовозбуждения генератора. Поддерживание нужного уровня напряжения осуществляется включением, выключением транзисторного ключа.

Один из вариантов электронной схемы системы автоматического регулирования вспомогательного генератора представлен на рис. 1.32.

Диодный оптрон разделяет схему на две части. Первая включает устройство сравнения - формирования на операционном усилителе ДА и усилитель на транзисторе УТЗ. Вторая часть является исполнительной и представляет собой транзисторный ключ ТК.

УЭ позволяет получить потенциальную развязку между высоковольтными и низковольтными частями схемы. Блок уравнивает два сигнала по разности (и ос - и он).

Величина опорного напряжения устанавливается при настройке с помощью Я 2 .

Рис. 1.32. Электронная схема системы регулирования вспомогательного генератора: Т) - диодный оптрон; ДА - операционный усилитель; ДН - датчик напряжения (трансформатор с выпрямителем); ТП - тиристорный трехфазный преобразователь (выпрямитель); и ос - напряжение обратной связи; и оп - опорное напряжение 15 В

Изобретение относится к области транспорта и электроэнергетики и предназначено для работы в качестве источника электрического тока. Оно позволит повысить экономичность и улучшить экологические характеристики энергетической установки. Генератор внутреннего сгорания содержит корпус с цилиндром, в котором перемещается поршень. Поршень установлен на стержне, на котором закреплен постоянный магнит (якорь). Поршень, стержень и якорь представляют собой узел, совершающий возвратно-поступательные движения в корпусе. Якорь перемещается в соответствии с поршнем в катушке провода (статор), установленной в корпусе. Поршень, стержень и якорь связаны с корпусом упругим элементом (например, пружиной или упругой диафрагмой). Статор состоит из нескольких катушек с возможностью объединения в одну катушку. Объем камеры сгорания разделен от рабочего объема цилиндра, при этом камера сгорания сообщается с цилиндром с помощью впускного клапана. 1 ил.

Изобретение относится к области транспорта и электроэнергетики и предназначено для работы в качестве источника электрического тока. Заявителю известен ближайший аналог (прототип) заявленного изобретения как наиболее близкий ему по совокупности существенных признаков. Данный аналог представляет собой свободнопоршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с цилиндром, в котором перемещается поршень. Поршень установлен на стержне, на котором закреплен постоянный магнит (якорь). Поршень, стержень и якорь представляют собой узел, совершающий возвратно-поступательные движения в корпусе. Якорь перемещается в соответствии с поршнем в катушке провода (статор), установленной в корпусе (авторское свидетельство на полезную модель N 95103064/20, 1995 г.). Данный двигатель имеет следующие недостатки: а) свободнопоршневой двигатель внутреннего сгорания может содержать в себе четыре цилиндра при четырехтактном рабочем цикле и два цилиндра при двухтактном, может иметь и большее количество, но только четное; б) поршень в свободнопоршневом двигателе внутреннего сгорания не имеет верхней и нижней мертвой точки; в) свободнопоршневой двигатель не имеет системы пуска. Задачей, на решение которой направлено изобретение, является устранение недостатков свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания, повышение экологии и экономии двигателя. Техническим результатом изобретения является: создание системы запуска; прохождение поршня через мертвые точки; реализация одноцилиндровой схемы двигателя, а также с нечетным количеством цилиндров; уменьшение вредных выбросов в отработавших газах. Упомянутые задачи достигаются тем, что генератор внутреннего сгорания содержит корпус с цилиндром, в котором перемещается поршень. Поршень установлен на стержне, на котором закреплен постоянный магнит (якорь). Поршень, стержень и якорь представляют собой узел, совершающий возвратно-поступательные движения в корпусе. Якорь перемещается в соответствии с поршнем в катушке провода (статор), установленной в корпусе. Поршень, стержень и якорь связаны с корпусом упругим элементом (например, пружиной или упругой диафрагмой). Статор состоит из нескольких обмоток (минимум из двух частей) с возможностью электрического соединения в одну обмотку. Камера сгорания представляет собой полость с формой, которая обеспечивает наилучшее сгорание топлива. Объем камеры сгорания разделен от рабочего объема цилиндра, при этом камера сгорания сообщается с цилиндром с помощью впускного клапана (клапанов). Получение технического результата изобретения возможно потому, что: а) поршень, стержень и якорь связаны с корпусом посредством упругого элемента, который при сжатии (растяжении) не позволяет выходить за пределы мертвых точек. Благодаря упругому элементу поршень, а соответственно, стержень и якорь совершают гармонические колебания, что позволяет получать "синусоидальный" электрический ток. б) статор состоит из нескольких обмоток. При запуске в некоторые обмотки статора подается электрический ток. В них возникает магнитное поле, которое толкает либо притягивает якорь. Электрический ток подается так, чтобы воздействие магнитного поля попало в резонанс с колебаниями якоря, и когда поршень начинает достигать мертвые точки, в камеру сгорания подаются топливо и воздух. После запуска все обмотки статора могут быть электрически соединены в одну обмотку. в) объем камеры сгорания отделен от рабочего объема цилиндра, и камера сгорания сообщается с цилиндром с помощью впускного клапана. Двухтактный цикл проходит по следующим процессам. Первый такт - выпуск. В камере сгорания происходят такие процессы, как впуск сжатого воздуха, впрыск топлива, сгорание рабочей смеси, а в цилиндре - выпуск сгоревшей смеси. Поршень поднимается вверх от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке, выпускной клапан открыт, впускной закрыт, отработавшие газы удаляются из цилиндра в атмосферу. В камеру сгорания подаются топливо и воздух. В ней происходит воспламенение, которое заканчивается, когда поршень достигает верхней мертвой точки. Второй такт - рабочий. Происходят процессы расширения рабочего газа, продувка камеры сгорания и цилиндра. Поршень движется от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке, закрыт выпускной клапан, открыт впускной клапан, соединяющий камеру сгорания и цилиндр. Сгоревшая рабочая смесь проникает из камеры в надпоршневое пространство цилиндра и давит на поршень, поэтому он движется от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке. Таким образом совершается полезная работа. При подходе поршня к нижней мертвой точке открывается выпускной клапан и отработавшие газы, имеющие избыточное давление, начинают выходить из цилиндра в атмосферу, а в камеру сгорания подается воздух, он вытесняет из камеры в цилиндр, а затем в атмосферу отработавшие газы и охлаждает камеру сгорания. Когда поршень достигает нижней мертвой точки, впускной клапан закрывается. На чертеже представлена схема одноцилиндрового генератора внутреннего сгорания в разрезе. Генератор содержит корпус 1, размещенные в корпусе цилиндр 2 и камеру сгорания 3. Сгоревшая смесь проникает в цилиндр из камеры сгорания через клапан 4, давит на поршень 5 и выходит через выпускной клапан 6. Поршень установлен на стержне 7, на котором закреплен якорь 8, перемещающийся в статоре 9, упругий элемент, в данном случае пружины 10 и 11, связывают поршень, стержень и якорь с корпусом.

Формула изобретения

Генератор внутреннего сгорания, содержащий корпус и размещенные в корпусе цилиндр, поршень, установленный на стержне, на стержне закреплен постоянный магнит, перемещающийся в катушке провода, отличающийся тем, что поршень, магнит и стержень связаны с корпусом посредством упругого элемента, катушка провода состоит минимум из двух частей, объем камеры сгорания отделен от рабочего объема цилиндра и камера сгорания сообщается с цилиндром с помощью клапана.

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению и предназначается для преобразования кинетической энергии поршня, в частности поршня ДВС, в электроэнергию с помощью пьезоэлектрика и обратного преобразования электроэнергии в кинетическую энергию поршня

Принято считать, и это буквально навязывается нашему сознанию, что русский язык содержит множество непристойных слов, так что можно выделить даже особую речь – русский матерный, на которой якобы разговаривает половина населения нашей страны. Русским приписывают необычайную грубость в высказываниях, без которой, дескать, не обходятся у нас ни армия, ни медицина, ни строительство. Причем и сами себе мы представляемся изощренными ругателями, в отличие от цивилизованных и культурных народов, к которым причисляем всех, кроме себя.

Однако особая грубость и тяга к непристойностям у русского народа – это навязанное извне заблуждение, а совсем не наша национальная черта, поскольку необходимость в словесном оскорблении существует у всех народов и людей, и это есть отражение и воплощение общечеловеческой потребности отмщать обидчику, совершать возмездие врагу, наказывать при помощи оскорбительной речи. Каждый народ выработал свои собственные формы словесного отмщения и наказания, хотя они подчас не кажутся нам, русским, чем-то действительно обидным.

Так, к примеру, японцы, в языке которых оскорбительных, с нашей точки зрения, слов практически нет, наносят обиды своим врагам, намеренно не употребляя грамматическую категорию вежливости, так свойственную японскому языку. По-русски это звучало бы так. Вместо вежливой просьбы: «Будьте добры, откройте пожалуйста, окно», - мы бы просто приказали: «открой окно», человеку, к которому нам нельзя обращаться на ты или мало нам знакомому. Индусы и казахи сохранили особый способ оскорбить родственника: они в намерении обидеть, называют его просто по имени, а не по родственному статусу – невестка, деверь, шурин, сноха. Это все равно, как если бы мы пожилого, уважаемого нами человека, которого все величают по имени отчеству «Василий Иванович», вдруг обозвали Васькой. Для немцев крайне оскорбительны обвинения в нечистоте, неряшливости. Они существуют и у нас, когда мы обзываем кого-нибудь свиньей или свинтусом, но для русских это обвинение не слишком обидно. Получается, что словесное оскорбление есть опровержение того, что народу особенно дорого и важно: для японца важна дистанция между людьми и они держат ее с помощью грамматической категории вежливости. Для индуса или казаха дороги семейные отношения, и разрушение их наносит им обиду. Немцы – блюстители чистоты и порядка, и их оскорбляют обвинения в неряшестве. Но все это нам не представляется особо обидным или срамным. Наши русские формы оскорбления кажутся нам гораздо более непристойными и обидными. И это все потому, что русским причиняет скорбь, то есть горе, а именно таково значение слова оскорблять – причинять скорбь, болезненную обиду, горе человеку, - нам действительно причиняют скорбь совсем иные слова, которые задевают струны нашей национальной души и заставляют их дрожать и плакать. Эти слова именно в нас, русских, вызывают чувства страха, срама и стыда, потому что для нас дороги и святы понятия, которые пятнает оскорбление.

Что такое «ругаться в Бога-Мать»

Самое страшное оскорбление для русских – богохульство, хула на Бога, оскорбление Божьей Матери и святых, то что называлось «ругаться в Бога-Мать». Даже у неверующих людей это вызывало чувство внутреннего содрогания, инстинктивного страха Божия и действовало на человека как сильнейший удар, вызывало нравственную боль и потрясение. Богохульство жестоко наказывалось на Руси. В первой статье соборного Уложения Царя Алексея Михайловича за богохульство полагалась казнь через сожжение.

Считается, что благодаря таким жестоким мерам, богохульство практически исчезло из русской речи. Но это не так. Оно обрело особые формы, которые выражены словом «чертыхаться». Богохульством по-русски является поклонение дьяволу, а в живом языке чаще в этом значении употребляется слово чёрт. Чёрт подери, иди к чёрту, чёрт его знает, чёрте что, - всё это намеренные замены Имени Божьего именем врага рода человеческого, которого верующие люди остерегались и остерегаются поминать. В старину подобные богохульства употреблялись редко. Они вызывали тот же ужас, что и прямая хула на Господа, ибо поминание имени дьявола в представлении русского народа, как и любого народа, имеющего в душе веру в Бога, призывало в помощь нечистую силу точно так же, как поминание имени Божьего призывало к действию и к помощи Господа и ангелов его. Вот почему чертыханье было запрещено среди благочестивых людей, оно вызывало потрясение души, как и прямое поругание Бога.

Но в современном русском мире, где почти отсутствует подлинная религиозность, поминание чёрта перестало быть ругательством. Поскольку Бог и Божья Матерь для большинства народа уже не святыня, то и богохульство в виде чертыханья, а по сути поклонения дьяволу и нечистой силе, воплощенной в образах чёрта, лешего, «чёртовой матери» и «чёртовой бабушки», стало обычной фигурой речи, выражающей наши раздражение и досаду.

Насколько мы потеряли страх поминания дьявольского имени, видно в вошедшем в обычай богохульном обращении к чёрту в выражении «чёрте, что?». А ведь перед нами вопрос, которым человек, отрекаясь от Бога, ищет ответа и помощи у дьявола. Эта фраза по сути своей противопоставлена выражению «помоги, Господи», «дай, Боже», «спаси, Господь». В ней присутствует обращение в древнем звательном падеже «черте» и вопросительное местоимение «что», поставленное здесь в ожидании ответа на призыв нечистой силы. Так что, оказывается, что мы, полагая чертыханье простым выплеском раздражения, на самом деле богохульствуем, призывая себе в помощь и поспешение не Бога и его благие силы, а дьявола и бесов, под разными именами пробравшихся в наш язык. Вслед за «черте, что?» множим мы, безумствуя, иные вопросы к бесам: «чёрте, как?» и «чёрте, сколько?», «чёрте, кто?» и «чёрте, зачем?»… А ведь все это формы общения с нечистой силой, или, иными словами, богохульства.

Ругань «на чем свет стоит»

Еще один страшный вид оскорбления – матерщина, которую в древности называли «матерная лая», уподобляя матерные слова и выражения собачьему лаю. Матерщина имеет истоки в древнем поклонении русского человека Матери Сырой Земле, которая, согласно исконным представлениям нашим, нас родила, носит на себе, кормит-поит, одевает, согревает и после смерти дает последний приют нашему телу. Вот почему и существует выражение «ругаться на чем свет стоит», ведь свет стоит и мир держится на Матери Земле. Мать Земля – древняя святыня, которой в старину надлежало касаться рукой прежде, чем человек вставал ото сна, так у Земли испрашивалось разрешение встать на нее ногами. У Земли предписывалось просить разрешения на пахоту и сев, иначе она, матушка, не даст хорошего урожая. Ею приносили клятву, съедая горсть земли, который в случае лжи или нарушения присяги вставал комом в горле. Вот отчего мы порой, сами не понимая с какой целью, говорим, уверяя собеседника в необходимом нам деле: «Хочешь, буду землю есть». До сей поры так необходимая в человеческих отношениях клятва связана именно с землей. Из-за этого мы говорим, давая обещание «провалиться мне сквозь землю», то есть в случае нарушения слова или заведомой лжи, обрекаем себя не упокоиться в сырой земле, а провалиться в тартарары, в преисподнюю, в ад. Такого же смысла и проклятие «чтобы тебе сквозь землю провалиться!», некогда вызывавшее праведный страх.

Мать Земля в русской картине мира сходна с родной матерью в заботе о своих детях, потому и матерная брань как оскорбление адресуется к матери оскорбляемого человека и одновременно к земле, которая его носит на себе. Поношение матери в наших представлениях есть осквернение чрева, выносившего его, и родной земли, вскормившей его, и подобные слова, если оскорбляемый почитает и любит родную мать, вызывают тот же ужас, что и поминание чёрта у человека, глубоко религиозного и искренне верующего в Бога. И хотя мы давно позабыли древние ритуалы поклонения Матери Сырой Земле, но в большинстве своем по-прежнему любим своих матерей, и потому наша душа при матерщине трепещет и возмущается, захлестывается чувством обиды.

Богохульство и матерщина являются оскорблением двух высших чувств в человеческой природе – чувства святого как осознания нами святости нашего Творца во всех Его испостасях, и чувства священного как понимания места нашего творения, материала, из которого мы созданы, это священное и есть родная мать и ее прообраз - Мать Земля. Господь, по убеждению всех религиозных народов, создал нас из Земли (в слове создать корень зд - означает землю или глину). Земля есть место силы, ею человек живет и питается в физическом смысле слова и ее непременно сравнивает в глубине души с родной матерью, которая для нас священна в той же степени. Она нас рождает, растит и питает, и заботится о нас до конца наших дней. Священное, как и святое обязывает нас к почитанию, благоговению, сбережению от всякого поругания и осквернения. И когда скверными устами произносится матерное слово, обвиняющее родную мать оскорбляемого в нецеломудрии или в блуде, то он переживает чувство стыда и ужаса, что является неизбежным при поругании и осквернении всего священного. В Полесье до сих пор сохранилось поверье, что у тех, кто ругается матом, земля три года под ногами горит.

Почитание священной Матери Земли было сильнейшей стороной языческой картины мира. Наши предки благоговели перед источниками, священными рощами, святыми горами. Они приветствовали просыпающуюся весной землю, просили у нее разрешения на пахоту и сев, благодарили за урожай. Женщины катались по скошенному жнивью, приговаривая: «Нивка, нивка, дай мне силку»… Христианство эту традицию не развивало, но и не препятствовало крестьянину почитать Мать Землю как кормилицу и благодетельницу. Священное отношение к земле разрушалось в городах, где люди совсем не зависели от природы и полагались только на Господа и на себя самого. А последние сто лет гонений на крестьянство окончательно искоренили сословие, которое почитало Мать Землю священной. И тогда матерщина перестала для многих быть оскорблением. Она стала грязной речью грубых людей.

Итак, богохульство вызывало у человека сильнейший страх. То был страх перед неизбежным отмщением за поругание Божьего Имени и за призывание бесов и чертей. Матерщина же вводила человека в шок, вызывая в нем чувство ужасного стыда. Стыд же, как известно, имеющий тот же корень что и слова студить, стужа, а в древности это слово звучало как студ, являл собой образ сильнейшего озноба, человек, охваченный стыдом, сам себе представлялся незащищенным, одиноким и оголенным, поскольку его лишили главных исконных защитников - Матери Сырой Земли и родной матери.

Скверна плоти и духа

Есть еще один вид сильного оскорбления по-русски - сквернословие, использование так называемых скверных слов, обозначающих нечистоты, экскременты, органы человека ниже пояса и его физические отправления. Такое восприятие сквернословия основывалось на древней установке, через язык вводящей в нашу картину мира понятия добра и зла: верх в этом случае обозначал добро, низ - зло, и в этой системе тело человека разделялось на добрую и злую половины границей пояса.

Органы человека ниже пояса представлялись да и сейчас представляются нечистыми. И говорили мудрецы так: «все мы наполовину люди, наполовину скоты».

Человек, которого оскорбляют скверными словами, обзывая нечистотами или детородным органом, задней частью тела, то есть срамными, похабными, пошлыми словами, испытывает чувство, которое в русском языке называется словом срам. Срам возникает при словесном или физическом обнажении человека перед людьми, этимологически оно означает чувство жути, которое охватывает при обнажении запретного. Не случайно, о том, кто срамит кого-то или срамится сам, говорят – он наглый, он издевается и изгаляется. И тем самым язык наш подчеркивает, что скверна плоти обнажена, освобождена от покрова и выставлена во всей нечистоте на всеобщее обозрение. Однако сегодня сквернословие далеко не всеми воспринимается как срамословие. Люди, потерявшие представление о чистом и нечистом собственной плоти, утрачивают и брезгливое отношение к нечистому слову, поистине скверна плоти рождает и скверну духа, и речь русского человека все больше наполняется нечистотами.

Так что оскорбление по-русски включало в себя три вида слов, вызывавших своего рода паралич души, сильнейший шок, оторопь и обиду - это богохульство, матерщина и сквернословие. Богохульство влекло за собой чувство страха, матерщина вызывала стыд, а сквернословие порождало срам в человеке. Именно про эти словесные оскорбления говорилось, что словом можно убить. Ибо такие оскорбляющие слова заставляли человека как бы обмереть, испытав скорбь, а по сути этого слова - паралич души, так как скорбь происходит от понятия скоробиться, то есть скорчиться и застыть в скорченном состоянии. Именно об оскорблении гласит русская пословица: «Слово не стрела, а пуще разит».

Нельзя сказать, что люди сегодня этого совсем не понимают. Но сквернословцы и матерщинники настолько приросли душой к грязной речи, что и в приличном окружении находят им эквиваленты, прямо отсылающие окружающих к нечистому смыслу – многочисленные ёлки-палки, ёшкины коты, японские городовые, блины, помянуть которые ныне не стесняются культурные с виду дамы и джентельмены, и даже дети не чураются их, - никого из окружающих не вводят в заблуждение. Они являются отвратительным явлением не только грязной речи, но и свидетельствуют о грязном образе мысли произносящих подобные эвфемизмы.

Брань – словесная оборона

Однако помимо слов оскорбительных, ведущих к параличу души, в русском языке есть слова бранные, которые служат человеку на пользу. Ведь и само слово брань означает нашу словесную оборону, в стремлении избежать физического столкновения с противником и обойтись при выражении своей агрессии одними лишь словами. Как говорили исстари, «береза не угроза, где стоит, там и шумит». Действительно, уж лучше обругать недруга бранным словом, нежели раскроить ему вгорячах череп. Так действовало предостережение: «Браниться – бранись, а рукам воли не давай».

Бранные слова или словесная оборона весьма отличаются от оскорбительных слов. Брань искони использовалась как форма предупреждения противника в том, что он будет атакован, если не смирится и не сдастся. Таков обычай русского народа. Мы не нападаем на неприятеля сзади, как это делают степные народы. Мы не кидаемся на врага внезапно, без предупреждения, как это принято у наших соседей-горцев. Русские имеют обыкновение предупреждать недруга о нападении и в это предупреждение мы, как правило, вкладываем ритуальные слова поношения врага – ту самую русскую брань. Знаменитое послание князя Святослава «Иду на вы», так удивлявшее его противников, является примером русского предупреждения супостатов о грядущей схватке. Великодушие воина-славянина здесь сопровождалось обыкновенно ритуальными угрозами врагу, которые не столько деморализовали неприятеля, сколько подбадривали самого бранящегося.

Действительно, использование словесной брани ведет свое начало из древнего воинского обряда уничижения своего врага перед схваткой. Подобные обряды укрепляли в бойцах чувство собственного превосходства над противником. Ритуал брани был настолько обязателен в русской бытовой культуре, что на этот счет существует известная поговорка, исходящая от лица заинтересованных схваткой зрителей: «Полно браниться, не пора ль и подраться».

Самым важным в таких ритуалах является переименование врага из человека в животное, причем в такое животное, победить которое легко. Нестрашные, неопасные звери и скоты – козел, баран, осел, свинья, лиса, собака, - становились именованием противников русского воина. Их употребляли в зависимости от того, что побольнее заденет недруга – неряшливость свиньи, тупость барана, упрямство осла или вредность козла… Но в брани никогда не использовались имена хищников – волка и медведя, противостояние с которыми не сулило легкой победы. Поминали в оборонной брани животных в собирательном смысле: тварь или скотина – тоже универсальные переименования перед схваткой. С возгласом «Ах ты, скотина!» или «Ух ты, тварь!» у нас принято кидаться в рукопашную.

Переименование человека в скота было важно для русского еще и потому, что русич, добрый по своей природе, не был готов убивать себе подобных даже и в открытом бою. Ему требовалось не только переименовать своего противника в животное, но и убедить самого себя, что он видит перед собой врага не в человеческом облике, а в обличье зверя. Ибо, как писал Владимир Высоцкий, «бить человека по лицу я с детства не могу». И вот, чтобы не бить человека по лицу, это лицо по-русски переименовывали в звериную образину: так родились бранные угрозы – набить морду, дать в рыло, начистить рожу, порвать пасть, врезать в харю, разбить мурло. Все перечисленные здесь слова суть именования звериной морды – нечеловеческого обличья. Уничижая таким образом противника своей угрозой, приготовившийся к бою или драке человек и себя освобождал от угрызений совести, что он поднял руку на человека. Противник для него становился как бы зверем.

Есть в словесной обороне и иной способ переименования врага перед схваткой. Чтобы оправдать свою агрессию, боец называл противника именем чужака, человека чужого, враждебного нам рода-племени. Русская история накопила немало таких прозвищ, запечатленных в памяти языка благодаря множеству нашествий и войн. Из тюркских языков пришли к нам балбес (из татарского билмас – «он не знает»), болван (татарское богатырь), балда и бадма. Это память о монголо-татарском иге и последующем враждебном соседстве со степняками. Война с Наполеоном отразилась в словах шаромыжник (франц. шер ами – «милый друг») и шваль (франц. шевалье). Слова эти пережили сложную историю. Они возникли в результате наложения друг на друга старинных русских корней и французских заимствований. Именно с опорой на русский корень в слове шушваль (клочок, обрывок, лоскут) произошло переосмысление слова шевалье, обозначавшего недруга-француза. Так возникла шваль – название всякого никчемного, ни на что не годного человека. Французское шер ами – милый друг тоже было переосмыслено в нашем языке с помощью русского корня – шара (пустота, дармовщина), шаром, на шару, (даром) в соединении с суффиксом -ыг-, известном в словах сквалыга, забулдыга, прощелыга. Шаромыга, шаромыжник, таким образом, стали ироническими прозваниями попрошайки и ничтожества. Кстати, слово забулдыга имеет подобное же образование. Здесь использован татарский корень булды («хватит»), а забулдыга означает пьяницу, у которого нет понятия «хватит», то есть способности вовремя остановиться в хмельном питии. Вспомним здесь также и шалопая: заимствованное из французского языка chenapan (негодяй) преобразовалось в слово шалопай под влиянием русского шалун, шалый, и стало означать обыкновенного бездельника.

Более новые ругательства, обозначающие чужаков, - греческое идиот (особенный, непохожий на других, чужой) и французское кретин (глупый). Они для нашего языка – тоже знак неполноценности человека, его чуждости родному сообществу, что позволяет использовать эти слова в словесной обороне, выводя идиота и кретина из круга своих.

Назовем еще одну стратегию словесной обороны, которую использовал русский воин и всякий изготовившийся к драке русич. В этой стратегии очень важно предупредить своего противника, что он будет повержен и уничтожен. Именно для этого используются слова, обозначающие падаль и мертвечину. Таковы слова падла и стерва, мразь и мерзавец, сволочь и зараза. Каждое из них выражает идею мёртвого особенным образом. Если падла - это то, что мёртвым пало на землю, обычная падаль, то стерва – растерзанное существо. Не случайно медведь в говорах называется стервецом, что означает терзающий добычу. Памятен и стервятник – хищная птица, питающаяся падалью, терзающая ее на части. Мразью именуют противника, сравнивая его с замерзшим до смерти существом, таков же и мерзавец. В слове сволочь прослеживается сравнение со сволоченной в кучу мертвой листвой, ни к чему не годным мусором, так полагал Владимир Даль. А слово зараза происходит от глагола заразить (то есть поразить, убить), и обозначает зараза убитого в бою.

Итак, словесная брань – это самая настоящая стратегия защиты, предупреждение врага о нападении, уничижение противника и одновременно укрепление самого бойца перед схваткой. Такова история происхождения бранных слов. Но и сегодня брань допустима и порой даже необходима в речи. Ведь ею можно сполна выплеснуть обиду на неприятеля, одной лишь перебранкой исчерпать конфликт и избежать рукоприкладства.

Ругань - выяснение отношений с ближними

Оскорбительными и бранными словами русский запас обидных речений не исчерпывается. Важнейшей частью национального быта является ругань – словесное уничижение наших ближних при выражении недовольства ими и при так называемом «выяснении отношений».

В русской традиции общения, которая складывалась на протяжении тысяч лет, особо ценилась искренность, открытость человека в взаимодействии со своими ближними. Именно поэтому мы считаем идеалом общения разговор по душам, без которого русский человек скукоживается в собственном коконе и иссыхает душой. Но и оборотную сторону разговора по душам – искреннее выражение недовольства своими ближними - мы тоже очень ценим, называя его «выяснением отношений». Такое общение – это разговор по душам наизнанку, это накопленные обиды, выплеснутые в лицо, это злоба, сконцентрированная в ругательном слове, которым мы обзываем провинившегося перед нами родственника или друга. В русских пословицах подобные ругатели метко сравниваются с собакой, что переменчива нравом, от свирепости до ласковости: «Полай, полай, собака, да и оближись».

Ругательные слова, какими в нашем языке «выясняют отношения», очень разнообразны и красочны, поскольку человек, ругаясь, стремится высказаться как можно ярче, но при этом не оскорбить, не сразить, не облить грязью. В подборе выражений ругатель, как правило, исходит из установки, что его раздражитель – как бы не человек вовсе, он некое пустое место, не имеющее главного признака человека – живой души.

Таково, к примеру, слово дурак, этимология которого основывается на понятии дыра – пустое место. Причем, ругаясь, мы любим подчеркнуть, что дурак – безумный, безголовый, бестолковый. И к дураку добавляем бестолочь, утверждаем, что у дурака крыша съехала, чердак без верху. Дураков величают на разные лады, новизной формы освежая силу ругательства: здесь и ласковое дуралей, и раздраженное дурандас, и добродушное дурачина, и гневное дуролом, и просто банальные дурень с дурилой, а также дурошлеп и дурында. Звонкости добавляют устойчивые определения дурака – дурак бывает круглый, набитый, отпетый. А если дурак не совсем дурак или притворяется таковым, то есть и для этого свои названия – полудурок и придурок.

Другое ругательное именование ближнего бездушным предметом обозначает разные виды дерева – тут и чурка, часто она выглядит как «чурка с глазами» или «чурка с ушами», и чурбан, и полено, и бревно, и дуб с дубиной и дуболомом, причем для яркости дубина именуется стоеросовой, то есть не лежачей, а стоячей, подобно человеку. Высокого и тупого человека назовут еще и орясиной – длинной жердью или хворостиной. Так ругают добрых молодцев. Вспомним и пень, к которому добавляют, что он старый или замшелый, так укоряют стариков. Сходно с представлением о человеке-деревяшке и слово остолоп, оно исстари обозначало деревянный столб и имеет тот же корень. Еще один деревянный предмет, переосмысленный в ругательство, - оглобля. Современный язык добавляет к этому списку бамбук и баобаб, а еще, постучав по деревяшке, мы произносим с чувством собственного превосходства над тупицей «здравствуй, дерево!».

Занимательны и ругательства с называнием ближних обувью. Тем самым мы подчеркиваем, что перед нами не человек, а лишь его оболочка без содержания – то есть опять-таки без души. И обувь в таких выражениях мы подбираем, соответствующую социальному статусу ругаемого нами человека. Сапог – скажем о тупоголовом военном, лаптем и валенком обзовем простофилю - деревенского жителя, тапком жена отчихвостит собственного безвольного мужа, а тот тапочкой – свою бестолковую жену, но в любом случае, мы высказываемся в том смысле, что перед нами голимая пустота, бессодержательный объект.

Мысль о своей никчемности, ненужности обидна для человека, и ругатели этим с удовольствием пользуются. Русский язык накопил коллекцию никчемностей, используемую в ругани. Здесь и обычная дрянь с фигней в придачу, и более конкретные отрепье – рваная одежда, и ошметок - старая обувь, а также отребье – ненужный хлам и мусор. Есть в подобной ругани забавные редкости, но тоже никчемные - ошурок (засохшая сопля), шушваль (обрывок, лоскуток). Особняком здесь стоит слово обормот, оно тоже обозначает никчемного оборванца, и звуковое сходство обормота с оборванцем вроде бы прослеживается. Однако в обормоте состоялось русское переосмысление немецкого Ubermut (хулиган, кривляка, шалун). Совпадение звучаний обормота с оборванцем и мотом дало импульс развитию иного значения – никчемного гуляки, промотавшегося до последней рвани. Точно так в конце XIX века сформировалось слово охламон, изначально оно соотносилось с греческим охлос (народ) и буквально означало «человек из народа». Но яркое совпадение звучания этого слова с корнем хлам породило новый смысл – плохо одетый, неряха.

Ругани, адресованной близким, свойственны и наименования их животными, прежде всего отличающимися глупостью, вредностью или никчемностью. Жену муж может обозвать овцой, козой или курицей, а она его в отместку - козлом или бараном. Вредного и капризного старика величают старым хрычом (слово грич сохранилось в чешском языке и означает старый пес), а ворчливую старуху прозывают старой каргой (слово карга сохранилось в санскрите в значении ворона).

Важной приметой внутрисемейной ругани являлись именования своих ближних именами чуждого происхождения – дундук (никчемный, тупой) происходит от тюркского личного имени, олух (глупый, неряшливый) ведет свое происхождение от финского личного имени Oliska, пентюх (неуклюжий, туповатый) возник в результате переосмысления греческого имени (Пантелей – Пантюха – пентюх) при совпадении звучаний с выразительным пень.

Обратим внимание, сколь велико число таких вот ругательств – безобидных, ибо они не являются оскорбительными, как богохульство, мат и сквернословие, и никому не угрожают, как словесная брань. В такой повседневной ругани каждый из нас сбрасывает нервное напряжение, раздражение, которое вызывают обычно трудные обстоятельства жизни или усталость в труде – «не выругавшись, дела не сделаешь», «без шуму и брага не закиснет». Вот оно – истинное назначение русской ругани – «поругаться – душу отвести», а значит, вернуться в спокойное состояние и с толком довести дело до конца.

Когда же мы ругаемся на собственную родню и друзей, то и тут в подобной ругани есть большие достоинства. Психологическая разрядка наступает, когда человек пользуется всеми этими смешными именами – олухами, дундуками, орясинами и ошурками, ошметками и валенками. К примеру, назовешь своего ленивца-сына телепнем и сам пустишься в хохот, представив его в виде неповоротливого увальня, телепающегося туда-сюда без толку. Или жена в сердцах крикнет мужу: «Ну, что встал, как остолоп!», а он ей в ответ: «Совсем, овца, потерялась!» И смешно это, и не обидно, но поучительно. Почему и говорят на Руси: «Больше бранятся, смирнее живут», «при счастье бранятся, при беде мирятся», «свои собаки грызутся, чужая не приставай».

Психологи изучили потребность людей в словесной разрядке и установили, что когда человек постоянно из страха, или в силу хорошего воспитания, или еще по какой причине не имеет возможности высказать свои негативные чувства, у него затемняется рассудок, он начинает тихо ненавидеть окружающих, и может не только сойти с ума, но и совершить преступление или самоубийство. Это состояние называется по-русски: «зла не хватает». «Зла» в словесной ругани должно хватать сполна, потому что это наиболее безобидная форма наказания или возмездия раздражающему нас ближнему. После чего для обоих наступает мир и успокоение. Потому все мы и знаем: «брань не дым, глаза не ест», «брань на вороту не виснет», и, главное, «не побив кума, не пить и пива».

Так зачем же, спрашивается, мы позабыли многое множество таких метких, звонких, точных ругательных слов, а вместо них, как обухом по голове, кроем наших ближних и дальних отборным матом, чертыхаемся на них и сквернословим, потеряв при этом страх и стыд и выставляя напоказ собственный срам?

Может, это происходит потому, что мы уже давно живем в обществе, где люди перестали поклоняться Богу и Его Пречистой Матери? И потому хулить Их – ругаться «в Бога-Мать» не является для многих чем-то страшным? Может быть, чертыханье в ходу потому, что все эти сто лет, а то и больше дьявола перестали считать врагом рода человеческого? А значит входить с ним в открытое общение, чертыхаясь, также стало не страшно? И ведь эти же сто лет, за какие мы так стремительно забыли Бога и познали чёрта, люди в нашей стране перестали поклоняться Матери Земле и пренебрегли святостью материнства вообще. Вот и матерная брань не стала вызывать стыд сначала перед лицом родной земли, потом перед лицом родной матери, и, наконец, в глазах собственных детей. Что до сквернословия, то его нечистоты уже не воспринимаются как срам, ибо люди привыкли не только грязно говорить, но и грязно думать. Все дело именно в том, что мы в большинстве народа привыкаем грязно думать, а то и не думать вовсе, используем сквернословие и матерщину как рефлекс недовольства и негодования.. При провалах в мыслях и в памяти, как установлено нейролингвистами, люди как раз и заполняют пробелы речи матерщиной, чертыханием и сквернословием. Есть даже психическое заболевание, при котором у человека полностью отсутствует речь, но чтобы привлечь к себе внимание окружающих, больной изрыгает сквернословие и матерщину. Так что беспричинно матерящиеся и привычно сквернословящие люди сродни душевнобольным и должны таковыми восприниматься в обществе.

Итак, навязанное сегодня в России убеждение, что русские – какие-то особо изощренные сквернословцы, которые без мата не пьют, не едят и вообще не живут на свете, - это лукавство или заблуждение. Богохульство, мат и сквернословие еще сто лет назад считались недопустимыми не только в образованной среде, но и в простом народе. Слова эти несли открытое зло, были опасны для общества и человека, их избегали, за них жестко наказывали. Другое дело - бранные слова и ругань, что оказывались подспорьем в искреннем общении с ближними и способом предотвращения рукоприкладства. Здесь меткое русское слово служит полезную службу и по сей день. Это не значит, конечно, что мы вправе костерить родню и друзей с утра до ночи, но это значит, что мы должны беречь себя и всех окружающих нас от оскорблений и сквернословия.

Татьяна Миронова