Pikap24.ru

Автомобильный журнал
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое гибритный двигатель

Что такое гибридный автомобиль: характеристики, плюсы и минусы

Количество гибридных автомобилей в автосалонах и на улицах растет ежегодно, но большое количество потребителей все еще имеет об их сущности лишь приблизительное представление. Авто24 попытается «на пальцах» объяснить главные вещи о гибридах.

Автомобиль-гибрид – это автомобиль с силовой установкой, которая сочетает в себе источники механической энергии нескольких типов. В Украине (и в мире в целом) в продаже есть только серийные гибридные автомобили с сочетанием бензинового (иногда – дизельного – Mercedes и BMW) и электрического двигателей. Но между ними есть разница: ДВС и электромотор могут активироваться по-разному.

Большинство современных гибридов построены на базе классических авто, но есть исключения – прежде всего, это несколько поколений Toyota Prius.

Что такое гибридный автомобиль

Авто с гибридным двигателем работает не от одного источника энергии. Двигатель внутреннего сгорания и электромотор дополняют особенности друг друга, что позволяет одновременно снизить нагрузку и повысить эффективность транспортного средства.

Несмотря на то, что тренд на экологичность транспорта только возрастает вместе с количеством автомобилей исключительно на электротяге, hybrid машина остается популярным вариантом для тех, кто заботиться о природе и ценит свой комфорт.

Автомобили с гибридным двигателем состоят из таких основных элементов конструкции:

двигателя внутреннего сгорания (ДВС)

Следует понимать, что автомобиль гибрид ‒ это универсальный вариант транспорта. Он отлично подойдет тем людям, которые желают воспользоваться новыми наработками автомобилестроения, однако в их регионе еще недостаточно зарядных станций для электрокаров.

Конструктивные особенности гибридного автомобиля

Прежде чем узнать, как работают гибридные автомобили, следует разобраться с конструктивными особенностями данного транспорта, чтобы лучше понимать его принцип работы.

Машины с гибридным двигателем отличаются такими особенностями:

ДВС устанавливается меньшего веса и мощности в гибридное авто, это позволяет снизить нагрузку и вредные выбросы, а также значительно уменьшить расход топлива.

Электромотор может размещаться внутри силовой установки или отдельно. Установленный электрический двигатель в гибридные автомобили, принцип работы которого может отличаться, дополнительно вырабатывает энергию для аккумуляторной батареи. Это также уменьшает расход заряда.

Трансмиссия ‒ эта часть конструкции гибрида практически ничем не отличается от обычного у транспорта на ДВС. Используются как механические, так и автоматические коробки передач. Дополнительно можно выделить гибридные коробки передач, которые напрямую соединяются с электродвигателем.

Топливный бак размещается в задней части автомобиля. Необходим для корректной работы ДВС.

Аккумулятор выполняет для электромотора ту же роль, что и топливный бак для двигателя внутреннего сгорания, то есть служит источником энергии. В гибридах используются два вида аккумулятора: высоковольтный ‒ для питания электромотора, обычный ‒ для питания бортовой сети (электроники) машины.

Инвертор преобразовывает постоянный ток в переменный для корректной работы электромотора.

Генератор авто гибрид, принцип работы которого идентичен с электродвигателем, вырабатывает электроэнергию в процессе движения, а не использует ее.

Как видите, гибридные автомобили ‒ это транспорт, который отличается усложненной конструкцией и принципом работы.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ПОЛНОГО ПРИВОДА

ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

В гибридном автомобиле с подзарядкой от электросети сочетается работа двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя, что оптимизирует ходовые характеристики и обеспечивает эффективное использование топлива.

ВЫСОКОВОЛЬТНАЯ АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ

Гибридный автомобиль с подзарядкой от электросети оснащается высоковольтной аккумуляторной батареей, которую можно заряжать от внешнего источника питания. Она накапливает достаточно энергии для совершения поездки только на электрической тяге, а также задействуется в гибридном режиме, в котором одновременно активны электродвигатель и ДВС.

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ / СИЛОВОЙ АГРЕГАТ

Электродвигатель преобразует энергию из аккумуляторной батареи, обеспечивая быструю передачу крутящего момента на все колеса. Кроме того, он может подзаряжать батарею посредством рекуперативного торможения.

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ

Гибридные автомобили с подзарядкой от электросети обладают небольшим запасом хода в полностью электрическом режиме и позволяют совершать поездки по городу, не расходуя топливо. Автомобиль определяет, как расходовать топливо наиболее эффективно, в соответствии с дорожными условиями. Если требуется больше мощности, можно активировать гибридную систему полного привода, и тогда двигатель внутреннего сгорания будет работать совместно с электродвигателем.

Электрическая система полного привода доступна на Range Rover и Range Rover Sport.

Современные показатели

Toyota лидирует по количеству гибридов и активно выпускает эти автомобили с 1997 года, причём в модификациях как обычных автомобилей серии Prius, кроссоверов серии Lexus RX400h, так и автомобилей люкс-класса — Lexus LS 600h.

По итогам 2006 года во всём мире было продано более полумиллиона только модели Prius. Технологию гибридного привода Toyota HSD лицензировали Ford(Escape Hybrid), Nissan (Altima Hybrid).

Читать еще:  Ваз мигает лампа неисправность двигателя

Массовое производство гибридных автомобилей сдерживается дефицитом никель-металлогидридных аккумуляторов.

В 2006 году в Японии было продано 90410 гибридных автомобилей, что на 47,6 % больше, чем в 2005 году.

В 2007 году продажи гибридных автомобилей в США выросли на 38 % в сравнении с 2006 годом. Гибридные автомобили в США занимают 2,15 % рынка новых легковых автомобилей. Всего за 2007 год в США было продано около 350000 гибридных автомобилей (без учёта продаж корпорации GM).

Всего с 1999 года до конца 2007 года в США было продано 1 002 000 гибридных автомобилей.

ТЕХНОЛОГИЯ

Заряжаемые гибриды PEUGEOT способны рекуперировать энергию во время торможения и замедления с помощью системы торможения двигателем. Благодаря рекуперативному торможению аккумуляторная батарея Вашего гибрида будет частично перезаряжена, а дальность пробега увеличена.

Двигатель заряжаемого гибрида снижает выбросы CO2 до уровня 29 г/км ( WLTP ). В электрическом режиме, выбросы CO2 не превышают уровня 29 г/км ( WLTP ). В электрическом режиме CO2 не выделяется во время движения.

Средний расход топлива гибрида колеблется между 1,3 л/100 км и 1,6 л/100 км ( WLTP ), что обеспечивает экономию в 40% по сравнению с бензиновыми двигателями.

Параллельный гибрид

В большинстве современных гибридов используется более универсальная параллельная схема. В ней и двигатель внутреннего сгорания, и электромотор(ы) связаны с колёсами, работая как по отдельности, так и совместно (параллельно).

Первые параллельные гибриды были довольно примитивными. В 1999 году, в ответ на тойотовский Prius (о нём — ниже) Honda внедрила гибридную систему Integrated Motor Assist (IMA) в модели Insight, затем — в Civic, Accord, Fit/Jazz, CR-Z и других. Электромотор в ней был электрическим помощником, а не полноценной силовой установкой: ездить на чистой электротяге такие гибриды не могли, как и заряжать батарею от двигателя во время движения. Электрические киловатты просто добавлялись к бензиновым лошадиным силам, позволяя меньше крутить двигатель и немного экономить топливо. А батарея заряжалась в основном от рекуперации при торможении.

Современные параллельные гибриды ушли далеко вперёд, а некоторые даже научились «перевоплощаться» прямо на ходу. Та же Honda активно внедряет в новые модели силовую установку i-MMD (Intelligent Multi-Mode Drive), которая в городском режиме работает по последовательной гибридной схеме. На небольших скоростях бензиновый двигатель отключен от ведущих колёс, и автомобиль движется только за счёт электромотора. С ростом скорости машина вновь превращается в параллельный гибрид, подключая двигатель внутреннего сгорания автоматическим сцеплением. Такая система уже используется на новых поколениях Odyssey, Accord и CR-V для некоторых рынков. По похожему пути пошли и в Mitsubishi со своим гибридным кроссовером Outlander PHEV.

Последовательно-параллельный гибрид (Toyota HSD)

Формально Toyota Prius можно отнести к гибридам параллельного типа. Но при его разработке инженеры «Тойоты» действовали столь новаторски и внедрили такое количество смелых решений, что получившийся результат пришлось выделить в отдельный тип. «Приус» называют последовательно-параллельным гибридом или гибридом смешанного (комбинированного) типа.

В большинстве параллельных гибридов есть привычная коробка передач (чаще всего — бесступенчатый вариатор), а электромотор является промежуточным звеном между КПП и двигателем внутреннего сгорания, своего рода надстройкой. У «Тойоты» же бензиновый двигатель, электромотор и ведущие колёса связаны между собой планетарным механизмом, без коробки передач и сцепления. Это делает всю силовую установку единым целым, позволяя управляющей электронике распределять мощность между узлами в любых соотношениях. Эффективность такой системы очень высока.

Свою конструкцию в Toyota назвали Hybrid Synergy Drive (HSD) — гибридным синергетическим приводом. Во всех современных гибридах Toyota и Lexus используется именно она, также по лицензии HSD ставили на несколько моделей Nissan и Ford. Toyota планирует постепенно перевести на синергетический привод всю линейку автомобилей. Для некоторых моделей на внутреннем JDM-рынке альтернативы HSD уже нет: например, Toyota Camry в Японии последние несколько лет предлагается только с гибридной силовой установкой.

Подзаряжаемый Plug-in гибрид (PHV/PHEV)

Даже самый современный гибрид проигрывает в экономичности полностью электрической машине, ведь та не расходует бензин вовсе. Да, какое-то время гибрид может ехать только на электротяге, но в таком режиме батарея быстро сядет, а для зарядки придётся задействовать ДВС и тратить топливо. Но почему не восполнять запасы энергии от внешней электросети, как делают электрические машины? В этом и состоит идея подзаряжаемого гибрида PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle) — гибридного автомобиля с возможностью подключения к внешней зарядке.

Читать еще:  Двигатель 491qe какое масло лить

Как и традиционный гибрид, PHEV может заряжать тяговую батарею прямо на ходу: от работы двигателя внутреннего сгорания и с помощью рекуперации — преобразования энергии торможения. Но приехав домой или на работу, плагин-гибрид (Plug-in Hybrid) можно поставить на зарядку от стационарной электросети, как любой электрокар, и затем ехать уже с полной батареей. Это намного выгоднее, чем самозаряд во время движения.

В сравнении с полностью электрической машиной у PHEV-гибрида также есть ощутимые плюсы:

  • Большой запас хода. Даже топовые электрокары пока не проезжают более 500 км на одном заряде батареи, а бюджетным городским электромобилям и скромные 200 км даются с трудом, особенно зимой. Подзаряжаемый гибрид же на полном баке топлива проедет более 800 км.
  • Независимость от внешних источников электричества — то, чего так не хватает электромобилям. Если не зарядить электрокар вовремя, он просто выключится. А PHEV имеет под капотом классический ДВС, и зарядка от внешней сети для него — приятная опция, а не необходимость. Пока в баке есть топливо, он будет ехать, причём весьма экономично. Этот фактор критически важен в поездках между городами: обычных бензиновых АЗС на дорогах в разы больше, чем электрических зарядных станций.

Подключаемые гибриды — главный автомобильный тренд последних лет. На рынке их уже немало, причём подзаряжаемым может быть гибрид любой конструкции: и последовательный, и параллельный, и гибрид смешанного типа — тяговая батарея ведь есть у всех. Примеры: Toyota Prius PHV и Prius Prime, Mitsubishi Outlander PHEV, Ford Fusion Energi, Hyundai Ioniq, Chevrolet Volt, Volvo V60, Audi e-tron, Chrysler Pacifica, Range Rover PHEV и другие. Даже китайские автопроизводители уже делают свои версии Plug-in-гибридов. Дело не только в экономии топлива и экологичности: производителям машин важно быть в авангарде современных технологий.

В будущем PHEV-гибриды, как и электрокары, избавятся от зарядных проводов. Уже сейчас есть мелкосерийные автомобили, способные заряжать батарею силовой установки на специальных индукционных парковочных местах, по аналогии с беспроводной зарядкой смартфонов. Вот только инфраструктура городов пока не поспевает за прогрессом транспорта.

Умеренный «мягкий» гибрид (Mild Hybrid)

Наверняка вы встречали автомобили в комплектации Mild Hybrid — в народе их нарекли мягким гибридом, хотя правильнее назвать такую силовую установку «умеренным гибридом». Что же такое Mild Hybrid, и насколько он «мягок»?

Mild Hybrid — это «зародыш» гибрида: стандартный автомобиль, озеленённый энергосберегающими технологиями. За красивым гибридным термином скрывается знакомая многим система «Старт-стоп», глушащая двигатель во время остановок, но чуть более продвинутая. ДВС Mild-гибрида снабжен специальным мотор-генератором; во время движения он работает как стандартный генератор, вырабатывая ток. Когда машина останавливается и система Start-Stop глушит двигатель, мотор-генератор вступает в дело, обеспечивая работу всех систем автомобиля: электрики, отопителя, кондиционера… Водитель даже не замечает, что двигатель заглушен. При нажатии на газ двигатель моментально заводится непосредственно от мотор-генератора и автомобиль трогается.

Реализации «мягкого» гибрида у каждого производителя своя. Иногда мотор-генератор может вырабатывать энергию при торможении, запасая её в отдельной батарее. 48-вольтовый мотор-генератор Audi MHEV даже умеет помогать двигателю на разгоне. Но о полноценной гибридной силовой установке с возможностью ехать на электротяге речь не идёт. Mild-гибрид — это просто помощник для ДВС, а не отдельный тяговый электромотор.

Особенности эксплуатации гибрида

Чем отличается гибрид от обычного автомобиля в повседневной эксплуатации? Ведь далеко не все водители — ярые энтузиасты новых технологий; многим просто нужно надёжное и хорошо работающее решение без лишних сложностей. И гибрид вполне подходит под это описание.

Сильная сторона гибрида — отсутствие каких-то специальных требований и процедур, как у электромобилей или машин с газобаллонным оборудованием. Работой гибридной системы полностью заведует умная электроника без вмешательства водителя. Периодическое обслуживание и замена расходников не требует специального «гибридного» автосервиса: с типовыми работами справится любая квалифицированная СТО. А некоторые особенности зимней эксплуатации гибридов не идут ни в какое сравнение с зимними проблемами электромобилей, запас хода которых на морозе падает почти вдвое.

ДВС большинства гибридов работают по экономичному циклу Аткинсона, который позволяет выровнять нагрузку на силовую установку, убрав опасные пики. В двигателях обычных машин он не используется из-за падения мощности, но у гибридов это падение компенсирует электромотор. В итоге получается оптимальный баланс качеств: мощности, экономичности, надёжности и низкой токсичности выхлопа.

Читать еще:  Что такое двигатель acv

Помимо прямой экономии топлива, гибрид снижает траты на некоторые запчасти. Например, тормозные колодки почти не изнашиваются из-за рекуперативного торможения. У большинства гибридов отсутствуют привычные стартер и генератор — в этом гибридная силовая установка даже проще классической. А в тойотовских гибридах нет даже коробки передач — её роль выполняет «планетарка».

Минусов и гибридов ровно два: высокая цена и постепенный износ тяговой высоковольтной батареи (ВВБ). Причём эти минусы исключают друг друга: у нового (и дорогого) гибрида нет проблем с батареей, ну а машину с изношенной ВВБ можно купить с хорошей скидкой на её замену.

Технологии идут вперёд невероятно быстро. Ещё недавно гибридные автомобили казались чем-то инопланетным, а сегодня на фоне полностью электрических машин они выглядят даже слегка устаревшими. Но отсутствие развитой инфраструктуры для зарядки электрокаров и их малый запас хода ещё долго будут аргументами в пользу гибридов.

Преимущества

Если проанализировать цены на гибриды, то можно заметить, что они дороже привычных машин. Стоит ли бояться «кусающихся» сумм? Необходимо, прежде всего, проанализировать, что же вы получаете в итоге при покупке такого варианта. И только после этого решать, готовы ли к вложению капитала (даже если это покупка в кредит), который в итоге превратится в ежедневную экономию. И чем сильнее будут повышаться цены на бензин, тем больше станет ваш чистый доход.

Но начнём немного с другого. Авто с гибридным двигателем способствует уменьшению выбросов углекислого газа в атмосферу, которые снижаются в десять раз. Как результат, жизнь в городе становится более комфортной и вы вносите свой вклад в оздоровление планеты. Вдобавок экономите на штрафах за превышение выбросов в атмосферу.

Батареи подзаряжаются от бортовой энергетической установки, в итоге не нужен внешний источник для постоянной зарядки, как в электродвигателях. По сути, вы приобретаете дополнительный источник энергии, что повышает эффективность двигателя внутреннего сгорания.

Благодаря разработкам опытных специалистов масса бензинового двигателя значительно снижается, как результат, — и общий вес автомобиля. Каждый автолюбитель знает, что это значит. Расход бензина на 100 км «Оки» никак нельзя сравнить с Toyota Auris. И это зависит прежде всего от массы. В результате идёт комплексная экономия за счёт заправки и использования электроэнергии.

Для изготовления всех деталей, в том числе и кузова, применяют лёгкие материалы. При этом они прочные и надёжные: из металлов (алюминиевые сплавы, магний), а также углепластик. Для общей информации: всего 56 кг весит двигатель Insight объёмом 1 л, при этом мощность достаточно приличная (67 лошадиных сил) и обороты в минуту (5 700). «Помощь» электродвигателя на старте позволяет обеспечить разгон с 0 вплоть до 100 км/ч.

В таких авто отпала необходимость в коробке передач. Происходит автоматическое изменение силы тяги ведущих колёс, которое обеспечивает электродвигатель.

Благодаря постоянным разработкам дизайнеров повышается аэродинамика. Это то, за что борются все конструкторы. Именно сопротивление силе воздуха и ветра не позволяет «съедать» значительные ресурсы внутреннего «сердца», помноженное на помощь параллельной системы энергии.

Ещё одним из ресурсов экономии является установка специальных, более жёстких, в сравнении с обычными, шин. Они накачиваются под относительно высоким давлением. Это способствует снижению сопротивляемости дорожному покрытию.

Перспективы развития этого направления машиностроения возможны только при комплексном подходе: разработка облегчённых кузовов, ёмких, но в то же время компактных аккумуляторов (чтобы они не занимали много места под капотом); усовершенствование более простой, быстрой и доступной зарядки аккумуляторных батарей; улучшение системы «повторного» использования энергии.

Рассмотрев все особенности авто с гибридным двигателем, можно прийти к выводу: конечно же, это не вечный двигатель, о котором мечтают любой автомобилист и борцы за чистоту окружающей среды. Скорее, это очередной шаг по пути модернизации моторов, борьба за экономию истощающихся природных ресурсов. Но они помогают значительно экономить средства на каждой заправке. Поэтому, если вы стоите перед выбором нового автомобиля, подумайте о том, что покупка такой модели в итоге подарит значительные бонусы: по сути, каждые сто километров поездки будут «откладывать» в ваш кошелёк дополнительные деньги в сравнении с двигателями внутреннего сгорания.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector