Устройство гибридного автомобиля

Что такое «гибридный двигатель»

Многие сейчас интересуются — что же такое «гибридный двигатели» или как работает гибридный автомобиль? Откуда взялась приставка «Hybrid» на двери багажника некоторых автомобилей и что она значит в теоретическом и практическом плане? Наконец, многих привлекает низкий паспортный расход топлива подобных автомобилей (как обычного класса, так и крупных внедорожников) — стоит ли обращать внимание (и немало переплачивать при покупке, к слову) на призывы «зеленых» или просто купить экономичный классический автомобиль. На эти и другие (весьма многочисленные) вопросы отвечает как данная статья, так и весь специально для этого созданный сайт — All-Hybrids.ru

Итак, если очень коротко, то «гибридный автомобиль» — это транспортное средство, способное крутить свои колеса более чем от одного источника энергии. Проще говоря, в обычном автомобиле ДВС (бензиновый или дизельный — не имеет значения) генерирует вращение, передаёт крутящий момент на коробку передач, которая в свою очередь через трансмиссию приводит в движение (вращение) колеса. Если в конструкции автомобиля вдруг появляется еще один источник крутящего момента для колес (чаще всего сейчас это электродвигатель) — то такая конструкция уже будет считаться гибридной.

Гибридные автомобили (или как их еще называют «автомобили с гибридным двигателем») могут быть разных конструкций, не всегда «вторым номером» будет выступать электромотор, а сферы применения гибридных систем сейчас самые разнообразные: для города — малолитражки, хетчбэки, универсалы, седаны и прочие, для города и легкого бездорожья — кроссоверы (SUV), для полного бездорожья — внедорожники. Это коротко перечислен транспорт общего пользования, а есть еще гибридный коммерческий транспорт (автобусы), гибридные грузовики и прочие.

Сразу обратим внимание: среди конструкций автомобиля встречается также «электромеханическая трансмиссия» (тепловозы, некоторые модели карьерных самосвалов, тракторы и танки), которые при общей визуальной схожести конструкции (мотор передаёт крутящий момент через электрогенератор или электромотор) назвать честными гибридами нельзя.

Зачем придумали гибридные силовые агрегаты?

Первичной идеей создания данного тандема мотор-электромотор послужила необходимость усовершенствования работы тяжелонагруженных систем на железнодорожном транспорте и в очень больших карьерных самосвалах — один (или не один) мотор просто не справлялся с необходимыми нагрузками этих сфер применения в первую очередь из-за сложности передачи крутящего момента от двигателя к коробке и дальше к колесам (большие расстояния). ДВС обладают оптимальной нагрузочной характеристикой лишь в относительно узком наборе частот вращения коленвала, коробки передач трансформируют получаемую энергию (теряя её по пути из-за низкого КПД), выдавая не такие уж и интересные цифры на выходе. Дополнительная сложность классической схемы на большегрузных автомобилях — коленвал двигателя просто не умеет вращаться в другую сторону для простого включения включения заднего хода.

Электромотор довольно легко дополнил и устранил большинство проблем — у него нет холостого хода (отпадает нужда в механизме сцепления), он обеспечивает нагрузочные характеристики почти во всём диапазоне частот, может крутиться в другую сторону и имеет явно лучший КПД. Однако для электродвигателя нужна электроэнергия, которая обычно запасается в больших и тяжелых аккумуляторах, а это уже другая сторона медали. Итог разработок многочисленных инженеров по всему миру — система из ДВС, вращающего электрогенератор, который вырабатывает электричество для электромотора (или моторов).

Уходя от процесса создания гибридных автомобилей к уже давно их использованию в современном мире стоит отметить: гибридные автомобили 2015 или 2016 модельного года стали значительно интереснее, экономичнее и производительнее своих более старых аналогов, а число «гибридов» в мире с каждым годом только растет.

Гибридный автомобиль: что нужно знать!

Еще в 1997 году компания Toyota представила миру гибридный легковой автомобиль Prius, чуть позже (спустя 2 года) Honda выпустила Insight – переднеприводный гибридный хэтчбек. В наши дни гибридные автомобили становятся все более популярными и более распространенными.

Многие считают, что гибриды – это будущее автомобильного мира, а другие – просто не признают автомобиль, который может использовать в качестве топлива что-то другое, кроме дизеля или бензина. Мы решили подготовить для вас материал, в котором постараемся указать все плюсы и минусы владения гибридным автомобилем. Итак, давайте приступать.

Читайте также:  Самодельный шиномонтажный станок своими руками 1

Сколько существует типов гибридных автомобилей?

Начнем с того, что слово «гибрид» происходит из латинского языка и означает нечто, имеющее смешанное происхождение или сочетающее разнородные элементы. Говоря об автомобилях то здесь это означает автомобиль с двумя типами силового агрегата (двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель).

Виды гибридных авто:

  • мягкий;
  • последовательный;
  • параллельный;
  • полный;
  • аккумуляторный.

Мягкий гибридный автомобиль

Мягкий. Здесь стартер и генератор полностью заменены на электродвигатель, который используется для запуска двигателя и его поддержки. Таким образом динамика автомобиля увеличивается, при этом снижается потребление топлива примерно на 15%. Типичными примерами мягких гибридных автомобилей являются Suzuki Swift SHVS и Honda CRZ

Мягкие гибридные автомобили используют небольшой электрический двигатель, который заменяет стартер и генератор переменного тока (так называемое «динамо»). Таким образом, он помогает бензиновому двигателю и выполняет электрические функции автомобиля при отсутствии нагрузки на двигатель.

Наряду с системой start-stop , которая идет в комплекте, мягкая гибридная система значительно снижает потребление, но ни в коем случае она не приближается к уровням полного гибрида.

Полностью гибридные автомобили

В полностью гибридных системах автомобиль может приводиться в движение электромотором на любом этапе движения. И при ускорении, и в движении со стабильно небольшой скоростью. Например, в городок цикле автомобиль может использовать один только электродвигатель. Для понимания, полным гибридом является автомобиль BMW X6 ActiveHybrid.

Система полного гибрида массивная и ее гораздо сложнее установить, чем в случае с «мягким» гибридом. Тем не менее, они могут значительно улучшить динамику автомобиля. Кроме того, использование только электроэнергии при движении в городе может снизить расход топлива на 20%.

Подзаряжаемый гибрид

Подзаряжаемый гибрид – это автомобиль, который имеет двигатель внутреннего сгорания, электромотор, гибридный модуль, аккумуляторную батарею с возможностью ее подзарядки от розетки. Его главная особенность в том, что аккумулятор здесь средних размеров: меньше, чем в электромобиле, и больше, чем у обычного гибрида.

Преимущества гибридных автомобилей

Рассмотрим положительные стороны автомобилей гибридов:

  • Экологичность. Модели таких авто работают на экологически чистых источниках. Электродвигатель и бензиновый двигатель при совместной работе снижают расход топлива, экономя ваш бюджет.
  • Экономичный. Очевидным преимуществом является низкий расход топлива. Здесь, даже если батареи разряжены, есть старый, хороший двигатель внутреннего сгорания, а если у него кончится топливо, вы будете заправляться на первой найденной бензоколонке, не беспокоясь о точке зарядки. Удобно.
  • Меньшая зависимость от ископаемого топлива. С помощью электродвигателя гибридное транспортное средство нуждается в меньшем количестве ископаемого топлива, что приводит к снижению выбросов и снижению зависимости от ископаемого топлива. Из-за этого также можно ожидать снижение цен на бензин.
  • Лучшая производительность. Производительность также весомая причина купить машину гибрид. Электрический двигатель вполне можно рассматривать как своего рода нагнетатель без дополнительного топлива, необходимого для турбины или компрессора.

Недостатки гибридных автомобилей

Меньше мощности. Автомобили гибриды используют два независимых двигателя, причем бензиновый двигатель выступает в качестве основного источника энергии. Два двигателя в автомобиле означают, что ни бензиновый двигатель, ни электродвигатель не будут такими же мощными, как в обычных бензиновых или электрических транспортных средствах. и это вполне логично.

Дорогая покупка. Высокая цена, стоимость которых в среднем на пять-десять тысяч долларов больше, чем у обычных автомобилей. Хотя, это одноразовая инвестиция, которая оправдает себя.

Высокие эксплуатационные расходы. Ремонт и техническое обслуживание этих автомобилей может оказаться громоздким из-за двойных двигателей, непрерывного развития технологий и высоких затрат на техническое обслуживание.

Батареи под высоким напряжением. В случае аварии высокое напряжение, содержащееся в батареях, может оказаться смертельным.

Читайте также:  Настройка брелка Старлайн А91 как прописать, программирование, сброс настроек

Проверка и обслуживание гибридных автомобилей

Батареи, как правило, требуют замены через 15-20 лет, для электродвигателя не исключено наличие пожизненной гарантии. Обслуживание гибридных автомобилей рекомендуется проводить только в официальных сервисных центрах, которые оснащены специальным оборудованием и где работают специалисты, обученные принципам сервиса автомобилей этого вида. Проверка гибридного авто включает в себя:

  • диагностические коды ошибок;
  • гибридная батарея;
  • изоляция батареи;
  • работоспособность системы;
  • система охлаждения.

Гибридный двигатель: что это такое?

Гибридный автомобиль (hybrid) представляет собой транспорт, который оснащается не привычным двигателем внутреннего сгорания, а так называемым гибридным силовым агрегатом. Главным отличием гибридных автомобилей является то, что транспортные средства данного типа приводятся в движение посредством использования нескольких источников энергии: тепловой и электрической. Другими словами, гибридная машина имеет на борту несколько типов двигателей, которые приводят в движение автомобиль.

Что касается самого понятия гибридного двигателя, то данный термин многими ошибочно понимается как особая силовая установка. На самом деле под «гибридом» следует понимать несколько двигателей разного типа, которые объединены в комплексную единую систему по преобразованию различных источников энергии в полезную работу. В современном автомобилестроении машины гибриды оснащаются двумя типами силовых агрегатов: электродвигатель работает в паре с двигателем внутреннего сгорания.

Основные преимущества и недостатки гибридных авто

Главным плюсом от использования тандема ДВС и электромотора стало заметное снижение расхода горючего. Показатель расхода топлива у современных гибридных машин до 30 % меньше по сравнению с обычными авто. Сжигание меньшего количества бензина или солярки одновременно позволило снизить уровень токсичности гибридов. Получается, гибридные авто являются более экономичными и дружелюбными к окружающей среде сравнительно с традиционными аналогами, которые оснащаются только ДВС. Также гибриды производят меньше шума в процессе работы.

Что касается электромобилей, гибридные решения сравнительно с электрокарами имеют больший запас хода, а также являются «универсальными» с точки зрения повседневной эксплуатации. Гибрид не требует обязательной зарядки от электросети и заправляется простым бензином. После сжигания топлива часть энергии накапливается в аккумуляторе, от которого приводится в действие электродвигатель. Дополнительным источником питания для заряда аккумулятора выступает рекуперация торможения, то есть преобразование кинетической энергии движущегося авто в электричество.

К недостаткам гибридов эксперты относят высокую начальную стоимость, а также определенные сложности в процессе ремонта и обслуживания подобных машин. Еще одним минусом является возможный критический разряд аккумулятора гибрида и быстрый выход из строя данного элемента в условиях значительных колебаний температур.

Стоит добавить, что хотя гибридные машины демонстрируют высокие показатели экономичности в городском потоке (постоянные остановки, работа в режиме холостого хода, движение на малых скоростях), на трассе эффективность гибридной силовой установки не так заметна. Дело в том, что в основе работы гибридов лежит определенное распределение нагрузок между агрегатом на электротяге и двигателем на углеводородах. Для поддержания высокой скорости основная нагрузка ложится именно на ДВС, в результате чего расход топлива закономерно возрастает.

Как взаимодействует ДВС и электромотор в гибридах

Одной из первых разработок была схема, в которой каждая из силовых установок задействуется при определенных условиях. Если машина простаивает или движение происходит на малой скорости, тогда колеса крутит электродвигатель. Для ускорения и дальнейшего поддержания скорости подключается бензиновый двигатель. Последующее развитие технологии привело к тому, что на гибридах встречается несколько вариантов реализации взаимодействия привычного двигателя и электрического мотора. Такое взаимодействие может быть:

  • последовательным;
  • параллельным;
  • последовательно-параллельным;

Последовательное взаимодействие

Последовательная схема напоминает электромобили, так как движение транспортного средства реализуется посредством работы электромотора. ДВС в такой конструкции подключается к генератору, от генератора питание поступает на сам электродвигатель, а также параллельно происходит заряд аккумуляторной батареи. На одном заряде литий-ионного аккумулятора с увеличенной емкостью зачастую можно пройти около 50 км. пути, после чего задействуется ДВС, который продлевает указанный отрезок до 10 раз (около 500 км.)

Читайте также:  ДВС 1jz ge характеристики

Параллельное взаимодействие

Гибриды с параллельным взаимодействием установок предполагают возможность как отдельной работы ДВС и электромотора, так и одновременное функционирование. Данная конструкция реализуется путем объединения при помощи специальных муфт электрического агрегата, двигателя внутреннего сгорания и трансмиссии. Подобные автомобили гибридного типа получают маломощный электродвигатель, который не только движет автомобиль, но и отдает мощность при разгоне. Зачастую такой электромотор является стартером и автомобильным генератором, конструктивно занимая промежуточное положение между ДВС и КПП.

Последовательно-параллельное взаимодействие

В указанной конструкции двигатель внутреннего сгорания и электромотор соединяются посредством планетарного редуктора. Особенностью данной схемы реализации является то, что каждая силовая установка может задействоваться и отключаться, отдавая при этом минимум или максимум мощности на колеса. Более того, указанная мощность отдается отдельно или одновременно. В устройстве такой схемы присутствует генератор, который питает электромотор гибрида.

Лидером на рынке гибридных автомобилей сегодня является корпорация Toyota, которая использует последовательно-параллельную реализацию под названием Hybrid Synergy Drive.

Электрический двигатель, ДВС и генератор объединены в общую систему посредством планетарного редуктора. Двигатель внутреннего сгорания отдает минимум мощности на «низах» (цикл Аткинсона), позволяя экономить топливо. Гибридный автомобиль с такой схемой взаимодействия предполагает:

  1. Экономичный режим движения только на электротяге с отключенным ДВС, во время которого электромотор питается от аккумулятора.
  2. Поддержание заданной скорости путем распределения мощности ДВС на колеса и генератор, от которого питается параллельно работающий электродвигатель. Также осуществляется дозарядка аккумулятора.
  3. Режим интенсивного ускорения и серьезных нагрузок, когда ДВС и электромотор работают параллельно. В данном режиме электрический двигатель питается от батареи, без отбора мощности у генератора.

Эксплуатация гибридов: разрушаем мифы

  • Гибридные авто являются новинкой, которая до конца не усовершенствована и имеет множество недоработок. Это миф, так как бренд Тойота занимается полномасштабным серийным производством гибридных моделей почти 20 лет.
  • В гибридах разряжаются аккумуляторы, что приводит к проблемам. Это правда, но только частично. На начальных этапах развития технологии подобные случаи встречались, но сегодня высокоточная электроника не допускает глубокого разряда батареи.
  • Гибридные авто чаще ломаются, их дорого и сложно ремонтировать. Это миф, так как гибридные автомобили не менее надежны в эксплуатации по сравнению с обычными дизельными и бензиновыми ДВС. Большинство СТО комплексно обслуживают гибриды наравне с обычными авто. Более того, КПП в гибридах исключает наличие фрикционов, что делает такую трансмиссию простой и надежной, чего не скажешь о различных типах АКПП. Что касается ДВС, мотор на гибридах чаще работает на низких оборотах, не выходит на пиковые нагрузки. Если также учесть цикл Аткинсона, тогда моторесурс двигателя на гибриде намного больше обычного мотора.
  • ДВС гибрида имеет меньшую мощность, такие авто теряют в динамике сравнительно с аналогами. Да, мощность ДВС на гибридах меньше, но за счет добавления электромотора суммарная мощность установок значительно превосходит мощность обычных аналогов с одним бензиновым мотором.
  • Расход гибридной машины на практике не сильно отличается от обычного авто. Частично это правда, так как показатель расхода гибридных автомобилей напрямую зависит от режимов езды. Для достижения максимальной экономичности необходимо изменить стиль вождения на медленный, спокойный и плавный, избегая разгонов, активного дросселирования и т.д. Другими словами, сильные нажатия на педаль газа будут давать команду системе управления к тому, что необходимо завести ДВС.
  • Аккумулятор для гибрида трудно найти в свободной продаже, а также батарея занимает много места в багажнике автомобиля. Это миф, так как аккумуляторы для гибридов всегда доступны к заказу в авто магазинах, а также представлен широкий выбор на различных Интернет-ресурсах. Что касается свободного места, батарея практически не занимает полезное пространство в багажном отсеке.
  • На гибридную машину нельзя поставить газ. Это миф, так как мировые производители ГБО производят оборудование, совместимое с электронным блоком управления гибридным авто.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector