Меню Закрыть

Гибридный двигатель принцип работы: Принцип работы бензиново-электрических гибридных автомобилей

Содержание

Принцип работы бензиново-электрических гибридных автомобилей

Как работает гибридный автомобиль? Какие процессы происходят под его капотом во время движения? В этой статье мы поможем вам понять принцип работы гибридной силовой установки.

Любое транспортное средство, использующее в своей работе два или более источника энергии, является гибридом. Огромная часть выпускаемых в наше время автомобилей являются бензиново-электрическими гибридами, силовая установка которых сочетает двигатель внутреннего сгорания и электромотор.

Бензиново-электрические гибридные автомобили — это своеобразный симбиоз автомобилей с бензиновыми двигателями и электромобилей. Различие, как известно, между бензиновыми и электрическими автомобилями заключается в источнике и механизме их питания. В бензиновом автомобиле топливо поступает к двигателю с топливного бака, в электромобиле же электрический мотор обеспечивают электроэнергией аккумуляторные батареи. Можно сказать, что гибридный автомобиль является своеобразным компромиссным вариантом между этими двумя автомобильными механизмами.

Для того, чтобы автомобиль был комфортным для пользователя в процессе эксплуатации, он должен отвечать определенным требованиям. Необходимо чтобы автомобиль был в состоянии:

— обеспечивать большой пробег до момента дозаправки/подзарядки;

— заправлялся быстро и легко.

Бензиновые автомобили отвечают вышеизложенным требованиям, но являются источником значительного загрязнения окружающей среды. Электрические же автомобили в процессе своей работы практически не образуют загрязняющих веществ, однако их пробег на одном заряде аккумуляторных батарей, как правило, не превышает 80-160 км. Главным недостатком электрических автомобилей является довольно продолжительный процесс их подзарядки.

Бензиново-электрические гибридные автомобили сочетают в себе преимущества как электрических, так и бензиновых машин, позволяя объединить в одной системе бензиновое топливо и электроэнергию. Совместное использование двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя позволяет значительно повысить топливную эффективность силовой установки транспортного средства, обеспечить быстрое достижение необходимого показателя скорости движения путем практически моментальной подачи энергии, снизить объемы образуемых вредных выхлопов, а также увеличить пробег автомобиля благодаря эффективному функционированию системы рекуперативного торможения, позволяющей преобразовывать кинетическую энергию движения в электроэнергию. К тому же, применение гибридной силовой установки в автомобиле создает возможность уменьшения его суммарного вес по сравнению с бензиновым аналогом.

Широкое использование гибридные автомобилей на дорогах способствует значительному снижению выбросок оксида азота в атмосферу (на 50%), а также сажи и углекислого газа.

Термин «гибридный автомобиль», чаще всего применяется к средствам передвижения, сочетающим в своей конструкции двигатель внутреннего сгорании и один или несколько электродвигателей. Однако, не исключена возможность использования в гибридных автомобилях и иных источников питания, помимо бензина и электроэнергии. В последнее время ряды гибридных автомобилей начали пополняться гибридными моделями, механизм работы которых предполагает сочетание ДВС и двигателя, работающего на сжатом воздухе, или же электромотора и двигателя, использующего в своей работе энергию солнца, ветра, биологического топлива.

Гибридные автомобили делятся на два вида: умеренные и полные. Движение умеренных гибридов обеспечивается преимущественно работой двигателя внутреннего сгорания, а электромотор при этом используется только в качестве дополнительного тягового механизма (яркий пример — Honda Insight). Полным же гибридам свойственна возможность перемещения исключительно только на одной электротяге, независимо от ДВС.

Наиболее популярными в мире гибридные автомобили — Toyota Prius, Shevrolet Volt, Honda Insight. В модели Toyota Prius реализован следующий механизм: движения автомобиля на низкой скорости (до 40 км/ч) происходит благодаря работе электродвигателя, питаемого литий-ионной аккумуляторной батареей, но при большем разгоне активизируется двигатель внутреннего сгорания, который обеспечивает тягу на высокой скорости. При этом электроника регулирует работу моторов и генератора.

Противоположный механизм работы реализован в гибриде Shevrolet Volt. Передвижение этого автомобиля происходит благодаря электродвигателю, функции же ДВС сводятся только к подзарядке его аккумуляторных батарей.

Для гибридных автомобилей свойствен механизм рекуперации энергии при торможении – электрический двигатель переходит в режим генератора, преобразующего кинетическую энергию в электрическую, которая способствует восполнению заряда аккумуляторных батареи.

Схемы подключения двигателей гибридного автомобиля:

— Последовательная схема – маломощный ДВС соединен только с генератором электроэнергии, а электрический двигатель — с колесами. ДВС приводит в движение небольшой генератор электрического тока, вырабатываемая электроэнергия от которого поступает к аккумуляторным батареям, обеспечивающим питание электрического мотора. При такой схеме подключения, ДВС никогда непосредственно не приводит транспортное средство в движение, и главным силовым механизмом является электромотор. Конструкция подобных гибридных автомобилей предполагает использование аккумуляторов увеличенной емкости. Данная схема подключения двигателей была использована в первых гибридных автомобилях, сконструированных Фердинандом Порше. На сегодняшний день представителями Plug-in Hybrid являются модели Chevrolet Volt, Opel Ampera.

— Параллельная схема – ДВС, электрический двигатель и коробка передач соединяются с помощью автоматических муфт. Данная схема свойственна практически для всех умеренных гибридов и для ряда полных (например, Audi Duo). Для гибридный автомобилей с параллельной схемой характерна возможность как одновременного, так и раздельного использования возможностей ДВС и электродвигателя для движения колес. Электрический мотор способствует быстрому разгону транспортного средства, а также обеспечивает выполнение функции рекуперативного торможения. Гибриды с параллельной схемой — Hyundai Elantra Hybrid, Civic Hybrid, BMW Active Hybrid 7, Volkswagen Touareg Hybrid.

— Последовательно-параллельная схема (смешанная) – планетарный редуктор обеспечивает связь ДВС, электрогенератора и электрического двигателя. Яркими примером гибридных автомобилей с последовательно-параллельной схемой (Full Hybrid ) является Toyota Prius, Ford Escape Hybrid, Lexus RX 450h.

Последовательная схема подключения двигателей гибридного автомобиля

 

Параллельная схема подключения двигателей гибридного автомобиля (слева)

Последовательно-параллельная схема подключения двигателей гибридного автомобиля (справа)

Гибридную силовую установку автомобиля могут образовывать следующие компоненты:

Двигатель внутреннего сгорания. В гибридных автомобилях также, как и в традиционных – бензиновых, используется ДВС, однако он значительно меньше и более усовершенствован в направлении сокращения уровня вредных выбросов в атмосферу и увеличения работоспособности.

Топливный бак. Топливный бак в гибридах является устройством хранения бензинового топлива для работы ДВС.

Электрический двигатель. Современные автомобилестроительные технологии позволяют использовать электродвигатель как в качестве силового двигателя, так и генератора энергии при торможении, тоесть электромотор способен ускорять автомобиль, питаясь от аккумуляторных батарей, или же может работать в генеративном режиме при спусках автомобиля по склону и торможении, обеспечивая восполнение энергии батарей.

Генератор. По механизму своей работы генератор схож с силовым электродвигателем, однако в ряде гибридном автомобиле он используется только для производства электрической энергии.

Аккумуляторные батареи – устройства хранения энергии для работы электродвигателя гибридного автомобиля. В то время, когда для бензинового двигателя свойственно только черпание бензина из топливного бака, электрический двигатель гибридного автомобиля может как использовать энергию батарей, так и восполнять её посредством механизма рекуперативного торможения.

В гибридных автомобилях, как правило, применяются более компактные и легкие аккумуляторные батареи, нежели в электромобилях.

Коробка переключения передач выполняет в гибридном автомобиле ту же функцию, что и бензиновом, с тем только различием, что контролирует работу как ДВС, так и электрического двигателей.

Для контроля потока энергии между генератором, батареей и электромотором используется блок управления энергией и полупроводниковое устройство переключения.

Ряд приемов позволяет увеличить эффективность использования бензинового топлива и энергии аккумуляторных батарей в гибридном автомобиле. Итак, в гибридном автомобиле с этой целью:

— Восполняется энергия, запасаемая в батареях, благодаря функции рекуперативного торможения электродвигателя.

— Приостанавливается работа ДВС. Гибридному автомобилю не нужно все время полагаться на бензиновый двигатель, поскольку в нем, как правило, есть полноценный тяговой электромотор.

— Используется развитая аэродинамика с целью уменьшения лобового сопротивления.

— Применяются легкие материалы. Снижение общего веса автомобиля является простым способом увеличения его пробега. Более легкий автомобиль потребляет значительно меньше энергии при ускорении и подъемах вверх по холмам. Композитные материалы, такие как углеродное волокно или же легкие металлы (алюминий, магний) могут использоваться для снижения веса общей конструкции гибридного транспорта.

— Используются специальные шины с пониженным сопротивлением качению.

Существует несколько эффективных методов обеспечения максимального пробега гибридного автомобиля:

 

— Поездки на небольших скоростях – аэродинамическое сопротивление резко возрастает при увеличении скорости.

— Поддержание стабильной скорости – при изменении скорости автомобиля, значительная часть энергии тратится впустую; поддержание скорости позволяет более эффективно использовать топливо.

— Предотвращение резких остановок – если транспортное средство будет останавливаться более длительный промежуток времени, электродвигатель сможет сгенерировать больше энергии.

Принцип работы гибридных автомобилей

Несмотря на то, что гибридный транспорт или HEV (гибридное электрическое транспортное средство) сейчас – объект пристального внимания, а количество таких транспортных средств стремительно растет, не все понимают что значит гибридный автомобиль. Гибридный автомобиль – это транспортное средство, которое оснащено гибридным двигателем. Он представляет собой комбинацию двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и электромотора. Работать ДВС и электромотор могут вместе и автономного (по отдельности в независимых циклах).
Многие считают, что появление гибрида произошло в 21-м веке, но на самом деле гибриды существуют с самого начала машиностроения. Ещё в начале 20-го века гибридные авто сконструировали инженеры Генри Пайперу, Фердинанд Порше. Конструкция была очень перспективная, но дорогостоящая. В силу того, что в это же время Генри Форд поставил на конвейерный поток выпуск машин с топливным баком, интерес на рынке к машинам с гибридным мотором было сложно поддержать.
На некоторое время интерес к конструкции был утерян, но в начале 70-х годов интерес к гибридам снова возвратился. Стимулом стало повышение требований к экологическим характеристикам транспорта. Особенно активно над конструированием, выпуском автомобилей с гибридной установкой стали думать в Германии, Японии. 
И первый массовый выпуск автомобилей c агрегатом, который сейчас и принято называть устройством гибрида, был сделан в Японии. Но произошло это не в семидесятых, а уже в девяностых годах прошлого века. Первым транспортным средством, представляющим автомобили с гибридным двигателем, стала легковая машина Toyota Prius.  Определённая аудитория с настороженностью отнеслась к тому, что бензиновый двигатель транспортного средства имел ограниченный диапазон оборотов. Однако по факту проблемой это не стало. Ведь при необходимости автомобилист получил возможность подключать электродвигатель для тяги. А вот батареи с низкой ёмкостью оказались проблемой, впрочем, как  и стимулом для дальнейшего развития. Теперь, когда на рынке авто присутствует уже 4 поколения гибридных авто, те же Toyota Prius с гибридной установкой оснащаются емкими эффективными никель-металлогидридными батареями.

Устройство и принцип работы

Стандартный гибрид составляют:
  • ДВС. Его вес и объём традиционно меньше, чем у классических авто с топливной системой. Дефорсирована (уменьшена) и мощность. Большинство моделей работает не по традиционному циклу Отто, а по мягкому циклу Аткинсона или Миллера. У ДВС с мягким циклом эффективно сжигается топливо, улучшен газообмен в цилиндрах, уменьшено детонационное сгорание в режиме полной нагрузки, уменьшено разрежение (соответственно, меньше насосные потери). Цикл Миллера популярен у двигателей Volkswagen.  Цикл Аткинсона активно используют концерн Toyota, Mazda, Lexus. Если  в цикле Отто впускной клапан закрывается почти сразу, то в мягких циклах Аткинсона и Миллера клапан закрывается на половине пути при направлении к верхней мертвой точке. Сжатие происходит значительно позже нежели чем при цикле Отто у традиционных ДВС. Это благоприятно сказывается на экологических нормах.  Казалось бы, почему тогда мягкий цикл не хотят использовать не на гибридах. Дело в том, что  этот цикл плохо подходит при работе двигателя на малых оборотах. ДВС может элементарно заглохнуть. Для обычного – не гибридного транспортного средства это недопустимо. Но у гибридов два мотора. И легко подстраховаться.
  • Электромотор. Не просто способен запустить машину, а открывает возможности для того, чтобы получить электроэнергию, которая будет использоваться для подзарядки АКБ. Может быть выполнен встроенным в силовую установку или размещаться автономно.
  • Трансмиссия. Передает крутящий момент от двигателя к ведущим колесам.  Компоненты такие же,  как у иного автомобиля: главная и карданная передачи, полуоси, дифференциал для распределения крутящего момента, сцепление, коробка передач. Конкретное количество элементов трансмиссии зависит от схемы гибридной установки. Например, у решения с последовательной схемой не полностью отсутствует сцепление и коробка передач. Если же  коробка передач – в наличии, то в  трансмиссии  гибрида может быть механического, автоматического, гибридного исполнения. Последний вариант распространен, например, у машин Toyota. В этом случае есть полное разветвление потоков мощности. Благодаря трансмиссии с такой коробкой нагрузки на двигатель снижаются, расход топлива ДВС – меньше. Если вам нужен практический опыт по работе с трансмиссией, то на базе LCMS есть специальный полезный модуль “Анализ ситуации: гибридная и электрическая трансмиссия”.
  • Топливный бак . На небольших легковых гибридах стоят баки с объёмом до 50 л, на кроссоверах и бизнес-седанах – 60- 70 мл.
  • Аккумулятор. На транспортное средство монтируется высоковольтная и обычная батарея на 12 (В) для питания бортовой сети. До запуска всех систем транспортного средства питание идет от 12-Вой батареи, и только потом в работу включается высоковольтная батарея (она может функционировать только при создании условий полного охлаждения).
  • Генератор. Вырабатывает электроэнергию. Минимизируя нагрузку на ДВС.
  • Инвертор. Плавно изменяет величину напряжения.  Используется для распределения энергии, для выработки высоковольтной батареей трехфазного тока.
  • Принцип работы гибридного автомобиля

    При отсутствии бензина машина способна работать только от электромотора, при разрядке – от ДВС, но в обычном режиме задействованы оба двигателя. Работа осуществляется за счет синхронной работы бензинового и электрического двигателей. При совместной работе топливный двигатель выполняет основную работу по созданию вращательного момента, выработке энергии для аккумуляторной батареи, а электромотор снимает с ДВС нагрузки, минимизирует резкие колебания, снижает количество вредных выхлопов, увеличивают запас хода. При одновременной работе ДВС и электромотор помогают работать друг другу.  ДВС заставляет двигаться генератор, за счёт этого электромотор получает дополнительную энергию. Электромотор, в свою очередь, снижает разгонные нагрузки ДВС, позволяя работать без резких разгонных нагрузок.

    Особенности гибридных автомобилей

    Одна из главных особенностей гибридов – компромиссность. Автомобилисты отмечают эффективное объединение преимуществ автомобилей с ДВС и транспортных средств с мотором. Транспортные средства помогают сэкономить на топливе. Сильно экономия ощутима при езде в условиях интенсивного городского трафика, наличия пробок. Особенно это заметно у транспортных средств с системой рекуперации.  А она есть у большинства современных гибридов. С помощью системы рекуперации можно возвращать энергию. Например, когда авто постоянно тормозит, мотор выполняет функцию генератора, осуществляет зарядку батареи. Пользователи, испытывающие опасение из-за оснащённости транспортного средства высоковольтными батареями, приобретая современные гибридные автомобили могут быть уверены в безопасности: производители оснащают машины многоуровневыми автоматическими системами защиты (от поражения электротоком). Силовые конструкции, крепления транспортных средств делают из композитных материалов (углеродное волокно, карбон), лёгких металлов (магний, алюминий). Снижение общего веса машины благоприятно сказывается на его технических характеристиках, создаются лучшие условия для движения. При ускорении на подъемах затрачивается меньше энергии. Максимальная длина пробега достигается при езде на небольших и постоянных скоростях. В этом случае – наименьшее аэродинамическое сопротивление и наибольшая эффективность расхода топлива.

    Типы гибридных агрегатов

    • «Умеренные» или мягкие. Постоянно работает ДВС. Электромотор дополняет, поддерживает его. Главная цель – усилить мощность и эффективность двигателя. Примеры – Mercedes S 400 HYBRID, Honda-IMA.
    • «Полные». Приводятся в движение электромотором на любом этапе движения: при поддержании стабильной скорости, при ускорении. На электрической тяге транспортное средство способно двигаться на достаточно большое расстояние. Аккумуляторную батарею от сети подзарядить нельзя. Пример – BMW X6 ActiveHybrid.
    • Plug-in, передвигается как комбинированно: от ДВС + электротяги, так и только электричества. Только на батареях могут ездить, преимущественно, на средние расстояния. Как заряжать гибридный автомобиль такого типа, вопросов не возникает: авто легко подзарядить от розетки, как электрокар, а бензин из топливного бака у Plug-in  активно преобразуется в электричество и сохраняется в батареях. Примеры — Toyota Prius PHV, Mitsubishi Outlander PHEV, Chevrolet Volt, Opel Ampera.
    Отдельный тип составляют E-REVS (Extended-Range Electric Vehicles). Это промежуточный вариант между сугубо гибридом и электрокаром. У них есть ДВС и электромотор. Но ДВС используется не для движения, а именно для зарядки. Расход гибридного автомобиля E-REVS наиболее минимальный. Иногда гибриды делят просто на HEV (гибридное электрическое транспортное средство) и PHEV (подключаемое гибридное транспортное средство). Второй вариант от первого отличается наличием дополнительной батареи в первоначальном варианте такого автомобиля. То есть за PHEV стоят гибриды, которые в первой типологии называются  Plug-in, а за термином HEV стоят «умеренные» и «полные» гибриды.

    Схемы взаимодействия работы электродвигателя и ДВС

    Взаимодействие электромотора и двигателя внутреннего сгорания может быть налажено по последовательной, параллельной и последовательно-параллельной схемам.

    Последовательная схема

    • Крутящий момент от ДВС передается генератору.
    • Генератор вырабатывает электричество и заряжает аккумуляторы.
    • Транспортное средство движется на электротяге.
    ДВС работает только на генератор, электрический мотор установлен таким способом, что он является главной силой, которая приводит в движение ведущую колёсную пару. Авто с последовательной схемой – это, главным образом, транспортные средства с портом подключения к электросетям.

    Коробка передач у транспортных средств с последовательной схемой отсутствует. Батареи ставятся чаще всего никель-металлогидридные. При отключении ДВС авто хватает мощности и заряда для движения самостоятельно.

    Схема хорошо подходит для техники, которая требует небольшой скорости передвижения, частого торможения. Это, например, городской транспорт, спецтехника в логистических комплексах. Схема хорошо совместима с  технологией Kinetic energy recovery system (KERS) — системой восстановления кинетической энергии. Во время торможения транспортного средства она накапливается, при необходимости ускорения объекта — расходуется на эту цель. Последовательная схема популярна и у производителей карьерных самосвалов. Для них не принципиальна высокая скорость, но крайне важный большой крутящий момент.
    Последовательная схема обеспечивает возможность ДВС стабильно работать на неизменяемых оборотах, не требует от автопроизводителя установки коробки передач и сцепления. Ограничение использования последовательных схем на практике обусловлено тем, что в процессе преобразования – достаточно большие потери энергии. Компоновка создаёт необходимость устанавливать аккумуляторную батарею большой емкости, а аккумуляторные батареи достаточно крупногабаритные и высокие по стоимости. Для легковых автомобилей – это не самое удачное решение. Поэтому в данный момент последовательная схема наиболее интересна производителям большегрузного коммерческого транспорта. Впрочем, у некоторых легковых компактных авто такую схему также можно встретить. Характерный пример — Chevrolet Volt.

    Параллельная схема

    Эта схема характерна для гибридов, которые ездят с использованием и ДВС, и электромотора (то есть используется на «умеренных» или мягких гибридах). Основную работу выполняет двигатель внутреннего сгорания, электромотор же подключается, когда нужна дополнительная мощность (то есть когда ДВС трудно справляться с нагрузкой). Электромотор способен работать в качестве генератора. Блок управления распределяет крутящий момент, поступающий от ДВС и мотора гибрида.


    Компоновка исключает необходимость устанавливать аккумуляторную батарею большой емкости. ДВС напрямую связан с ведущими колесами, и потери энергии небольшие. Топливная экономичность решения незначительная (в сравнении с транспортными средствами с последовательной и параллельно-последовательной схемой). Когда транспортное средство начинает тормозить, сохраненная энергия торможения запасается в аккумуляторной  батарее. При ускорении энергия аккумулятора уходит на раскрутку электромотора,  при этом расход топлива уменьшается на столько, сколько энергии удаётся аккумулировать  при предыдущих торможениях. Недостаток схемы – отсутствие возможности одновременно осуществлять подзарядку АКБ и приводить в движение колёса посредством мотора с электроприводом. Параллельная схема удачна для транспортных средств, активно движущихся по трассе с малым количеством остановок.
    Параллельная схема любима такими производителями как Honda, Hyundai, BMW, Volkswagen.
    Взаимодействие электромотора и двигателя внутреннего сгорания может быть налажено по последовательной, параллельной и последовательно-параллельной схемам.

    Последовательно-параллельная схема

    Если использована последовательно-параллельная (комбинированная) схема, автомобиль при старте и на малых скоростях движется только на электрической тяге. Как и при последовательной схеме ДВС в этом случае работает на генератор. При сильных разгонах, большой скорости крутящий момент на ведущие колеса передается одновременно от электромотора и ДВС. При подъеме транспортного средства электромотор получает от АКБ дополнительное питание и минимизирует генератор от сверхнагрузок.


    Часть крутящего момента от ДВС благодаря планетарному механизму передается на колёса. Подачу мощности от ДВС и электромотора регулирует ЭБУ.
    Последовательно-параллельная схема обеспечивает отличную топливную экономичность.
    Функционально последовательно-параллельная схема одна из наиболее практичных. Но её берут в помощь далеко не все производители (хотя Ford, Nissan, Toyota Prius, Lexus прибегают к этой схеме весьма активно).
    Не самая большая популярность к схеме при её отличных достоинствах связана с тем, что при выпуске транспортных средств требуется устанавливать дополнительный генератор. Требуется ёмкая аккумуляторная АКБ. Сложности есть и в электронике (особенно сложен электронный блок управления).

    Преимущества использования гибридных автомобилей

    Плюсы гибридных автомобилей:
    • Независимость. Есть возможность ездить от топлива или электротяги.
    • Существенное снижение расхода топлива даже в комбинированном режиме работы мотора.
    • Существенно меньше вpeдныx выбpocoв в атмосферу по сравнению с машинами, оснащенными только ДВС.
    • Возможность подстраховаться, если электромотор невозможно подзарядить от сети. Машина начинает ездить как обычное транспортное средство, заправленное топливом.
    • Высокая эффективность при paбoтe нa xoлocтoм xoду и экономичность. Особенно это ощутимо при передвижении в условиях плотного трафика по городу (при правильном выборе гибрида под эти условия).
    • Малошумность. Наиболее низкий уровень шума достигается во время движения на электрической тяге при езде на средней скорости.
    • В холодное время года гибридный автомобиль (в отличие от  транспортных средств, которые работают на дизтопливе) при корректном режиме эксплуатации (подробнее о нём — чуть ниже) нечувствительны к температуре окружающей среды.
    • Недостатки владения гибридными авто

      Одна из ключевых проблем – зависимость от АКБ и регулярные нагрузки на неё. Необходимо постоянно помнить о том, что батарея может paзpяжaтьcя дo кpитичecкoгo cocтoяния. Рынок АКБ развивается, но большинство батарей располагает небольшим диапазоном рабочих температур. 
      Часто можно услышать, что гибридный автомобиль сложнее в сервисе и ремонте по сравнению с традиционным в обслуживании. Ведь, чтобы  его обслужить нужны знания и автомеханики, и автоэлектрики. С кадрами по обслуживанию гибридов, увы, пока часто возникают проблемы. Впрочем, на практике ряд гибридов благодаря их конструктивным особенностям (например, многокомпонентной  трансмиссии)  сервис может оказаться даже дешевле нежели сервис авто с ДВC

      Обслуживание и эксплуатация гибрида

      Неприятных сюрпризов для автовладельца не будет, если они обратятся на сервис, который специализируется именно на СТО, где гибриды – не случайные, а постоянные объекты обслуживания. Такие станции техобслуживания целенаправленно оснащаются их сканерами, тестерами, газоанализаторами, максимально подходящими для гибридов, проводят обучение персонала, в том числе посредством симуляторов типичных неисправностей.
      Распространенные проблемы, с которыми на СТО обращаются владельцы гибрида:
      • Автомобиль плохо или вообще не заводится.
      • Есть проблемы с разгоном.
      • Ощутимы плавающие обороты, «троение» двигателя.
      • Растёт расход топлива.
      • Замечено превышение уровня СО.
      • Сломаны рулевые рейки.
      • Вышли из строя турбины.
      • Для поддержания гибридного авто в полном порядке рекомендуется выполнять техническое обслуживание. Экспресс-диагностика гибрида включает:
        • Проверку состояния высоковольтной батареи.
        • Проверку параметров ДВС.
        • Выявление ошибок посредством компьютерной диагностики.
        При этом даже если неисправностей нет через определённый промежуток эксплуатации рекомендованы следующие замены:
        • циркуляционный насос системы охлаждения инвертора (помпы) — каждые 120 тыс. км пробега;
        • антифриз — каждые 2 года.
        Регулярно требуется визуальный осмотр радиатора охлаждения инвертора. В случае его засорения требуется немедленная чистка, так как это достаточно уязвимая деталь. Если авто долго простаивает, периодически необходимо производить запуск мотора. Хотя бы на 15 минут 1 раз в месяц.
        Стоимость ремонта зависит от объёма работ. Наиболее дорогостоящий ремонт получается, если из строя выходит электроника. Наиболее дорогостоящая запасная часть — аккумуляторная батарея. Отдельного внимания заслуживает эксплуатация гибрида автовладельцами в зимний период. Использование авто в холода не запрещено, но нужна подготовка: перед зимним сезоном обязательно продиагностируйте батарею. Во время эксплуатации поддерживайте зарядку АКБ на уровне не менее 70 процентов.

        Каковы перспективы HEV и PHEV?

        Развитие гибридных электромобилей – как HEV и PHEV  в настоящий момент нацелено на:
        • Снижения веса батареи и автомобиля. Решение вопроса с батареей некоторые производители видят в переходе от  никель-металл-гидридных и биполярных никель-водородных аккумуляторов.
        • Увеличение  пробега при работе на электротяге.
        • Улучшение уровня поглощения ударных нагрузок.
        При этом для автопрома наиболее дешёвый вариант – классический HEV, PHEV  более сложен в производстве. Классический HEV – это гораздо более дешевое решение для производства, чем гибридный автомобиль со штепсельным соединением. Он позволяет очень эффективно снизить расход топлива во время ежедневного вождения, особенно в городских условиях. Эффективность HEV зависит от условий, в которых водитель едет. При обсуждении различий между этими типами автомобилей также важно, как они функционируют в сознании потребителя и как различия в дизайне выражаются в отношении потребителей к этим решениям. Среди производителей, которые активно сосредоточили свои силы на HEV и PHEV  —  Toyota Hyundai, Ford, Subaru, Lexus, Ford, Volvo.
        Развитие гибридов, а особенно PHEV, как и электрокаров связано с развитием инфраструктуры. Особенно развитие гибридов и электрокаров актуально для мегаполисов, и курортных районов, где наиболее остра проблема городского шума и требованиям к уровню загазованности.

    Как работает гибридный двигатель: принцип работы

    Главный силовой агрегат современных машин – двигатель внутреннего сгорания. Но в условиях истощения залежей нефти, роста требований к экологической чистоте топлива инженеры прибегают к новым технологиям. Полный отказ от углеводородного топлива или снижение его расхода обеспечивают электрический мотор или гибридный машинный двигатель. Последнюю деталь устанавливают на современных авто.

    История гибридных двигателей

    Гибридный автомобильный двигатель – это система из бензинового мотора внутреннего сгорания и электродвигателя. Впервые выпуском подобного транспорта занялся бренд Parisienne des Voitures Electriques в 1897 году. Американская компания General Electric приступила к производству гибридов с 1900 году. Инженеры корпорации создали машину с четырехцилиндровым двигателем на бензине. Абсолютно новый вид транспорта был экономически нецелесообразным по причинам низкой мощности и дешевизны топлива.

    Интересно знать! Грузовики-гибриды несерийно выпускались в Чикаго до 1940-х годов.

    Ввиду ухудшения экологической обстановки, подорожания топлива для ДВС идея создания смешанных силовых агрегатов стала актуальной в наше время. Серийное производство гибридов практически первыми наладил бренд Тойота. Авто Toyota Prius liftback были выпущены в 1997 году. В 1999 Хонда презентовала модель Insight. На 2014 год количество гибридов составило более 7 млн.

    Принцип работы и устройство гибридных двигателей

    Современные инженеры подробно объясняют, что же такое мотор-гибрид в машине. Двигатель представляет собой систему из бензиновой (дизельной) и электрической силовых установок. Для полноценной работы цепи задействуются другие узлы с компьютерным управлением.

    Полная конструкция гибрида

    Понять, как же работает современный гибридный автомобильный двигатель, поможет описание его устройства. Мотор состоит из:

    • двигателя внутреннего сгорания. Конструкция детали разрабатывалась так, чтобы облегчить вес, минимизировать затраты топлива и количество вредных выбросов;
    • электрического двигателя. Он сгенерирован с топливным баком и может вырабатывать энергию для заряда АКБ. Деталь встраивается в силовую систему или располагается отдельно. Есть модели с двумя вариантами размещения;
    • трансмиссии. В зависимости от типа гибрида существуют интегрированные коробки передач, КПП с механикой или автоматическим управлением. Некоторые детали работают по принципу плавной нагрузки;
    • топливного бака. Обеспечивает подачу топлива в ДВС;
    • аккумуляторы. В гибридных машинах устанавливаются две батареи – высоковольтная для работы мотора и на 12 В для запитки бортовой системы. Системы запускаются от аккумулятора стандартного типа – высоковольтный и инвертор функционируют только при постоянном охлаждении;
    • инвертор. Нужен для преобразования тока, идущего от высоковольтного аккумулятора в переменный трехфазный для электромотора, регулировки распределения энергии;
    • генератор. Работает по принципу электрического агрегата, производит электроэнергию.

    Функционирование двигателя-гибрида

    Принцип бесперебойной работы современного гибридного двигателя основывается на отдельном или одновременном функционировании ДВС и электромотора. Для управления системой применяется бортовой компьютер. Прибор по режиму движения определяет вид активного силового агрегата:

    • на городских дорогах требуется электродвигатель с небольшой мощностью;
    • при езде на загородном шоссе задействуется топливный мотор;
    • в смешанном режиме (периодические остановки и ускорения) агрегаты работают вместе.

    Важно! В процессе работы ДВС происходит зарядка электрического мотора.

    Схемы взаимодействия мотора и ДВС

    Развитие технологии гибридных двигателей привело к реализации нескольких вариантов взаимодействия электроагрегата и стандартного мотора.

    Последовательная схема

    В схеме series hybrid ДВС активирует генератор, вырабатывающий энергию для запитки электрического двигателя, вращающего колеса. Последовательный автомобиль-гибрид задействует маломощный ДВС, но только в условиях максимального КПД. Модели-малолитражки выпускаются с большой АКБ.

    Параллельная схема

    Оснащение машины системой parallel hybrid обеспечивает вращение колес от бензинового и электрического мотора. Электрическая установка также выполняет функции стартера и генератора, располагается между коробкой передач и ДВС. Дополнительная мощность создается электродвигателем в зависимости от режима езды. Аккумуляторные батареи отличаются компактностью, заряжаются при движении машины.

    Подробное описание параллельной схемы для гибридной силовой моторной установки современного автомобиля отмечает ее недостаток. Электрический двигатель не выполняет одновременное вращение колеса и зарядку батареи.

    Последовательно-параллельная схема

    Смешанный гибрид совмещает последовательную и параллельную схему работы. Электрические агрегаты работают как генератор, создавая электроэнергию и как мотор, создавая тягу. Для объединения двигателей используется планетарный редуктор. ДВС вырабатывает минимум мощности при цикле Аткинсона, что обеспечивает экономию топлива. Устройство параллельно-последовательной схемы и принцип для работы смешанного гибридного двигателя предполагают:

    • работу в эконом-режиме. На электрической тяге ДВС выключен, запитка электромотора происходит от аккумулятора;
    • поддержку скорости движения. Мощность ДВС распределяется по колесной системе и генератору. В это время выполняется одновременная запитка параллельного электроагрегата и дозарядка АКБ;
    • интенсивное ускорение. При высоких нагрузках ДВС и электрическая часть функционируют параллельно. Электромотор подпитывается от батареи без утраты мощности генератором.

    Важно! Наиболее эффективно принцип комбинированной тяги реализован у бренда Тойота и называется Hybrid Synergy Drive.

    Преимущества и недостатки гибридных авто

    Транспорт с гибридной силовой установкой расходует на 30 % меньше топлива по сравнению со стандартными моделями. На этом преимущества использования гибридного автомобильного двигателя не заканчиваются:

    • минимальное количество вредных выбросов за счет технологий рекуперативного торможения, наличия емкой АКБ;
    • согласованность функций ДВС и электромотора;
    • полезные инновации – опции стоп-старта, рециркуляции отработанных газовых смесей (подогревают тосол), изменение фазы распределения газов;
    • наличие водяного насоса с электроприводом, системы климат-контроля и усиления руля, улучшенного качения покрышек;
    • эффективность при работе на холостом ходу в городских условиях;
    • возможность продолжительной поездки без дозарядки аккумулятора – заправляется бак;
    • поддержка выбранного режима за счет компьютерного управления;
    • низкий уровень шума работающего мотора.

    К недостаткам моделей с гибридными установками относятся:

    • необходимость регулярной нагрузки на АКБ;
    • батарея может разряжаться до критического состояния при низкой температуре;
    • проблемы с самостоятельным ремонтом машины;
    • дорогая цена запчастей, которые не всегда есть в наличии в сервисных центрах.

    Минусом для некоторых пользователей является высокая цена транспорта – даже недорогие японские гибридные автомобили Toyota Yaris стоят около 18 тыс. евро.

    Типы гибридных агрегатов

    Гибридный современный двигатель – экономичный и экологичный агрегат, но полностью разобраться, что же это такое, поможет обзор вариантов исполнения основной конструкции:

    • микрогибридный силовой агрегат. Электрическим компонентом привода является стартер или генератор, отвечающий за функции старта и стопа. Кинетическая энергия используется по принципу рекуперации, то есть переходит в электрическую. Привода исключительно для электротяги нет. АКБ с наполнителем из стекловолокна – на 12 Вольт, адаптирована к частым стартам;
    • среднегибридный силовой агрегат. Что значит в этом случае гибридный машинный двигатель? Деталь поддерживает функции ДВС, но транспорт не ездит на электротяге. Средние гибриды могут регенерировать часть кинетической энергии при торможении. Она переходит в электрическую и накапливается в АКБ. Батарея и электроузлы работают на высокой мощности. В режиме смещения точки нагрузки при помощи электрического генератора у теплового мотора повышается эффективность;
    • полногибридный силовой агрегат. Высокомощный генератор интегрируется с ДВС. Есть функция движения при электрической тяге при маленькой скорости авто. Электрогенератор запитывает двигатель внутреннего сгорания с функцией старт-стоп в рабочем режиме. Высоковольтный аккумулятор заряжается в процессе рекуперации. Разделительное сцепление ДВС и электромотора обеспечивает быстрое отсоединение одной системы от другой.

    Классификация по степени электрификации

    В зависимости от электрификации существует несколько видов гибридных машин.

    Микрогибрид

    У моделей есть функции рекуперации энергии во время торможения, автоматика типа стоп-старт. Микрогибриды подразделяются на три типа:

    • машины с системой старт-стоп;
    • транспорт со старт-стопом и рекуперативным торможением;
    • модели, объединяющие две технологии, со свинцово-кислотным AGMаккумулятором и объединенным блоком стартера/генератора.

    При экономичности топлива и экологичности, электрического воздействия на привод не происходит.

    Важно! Данный транспорт нельзя назвать гибридными машинами на 100 %.

    Мягкий гибрид

    Что же такое мягкий двигатель типа гибрид? Электрическая силовая установка обеспечивает поддержку ДВС, работа в режиме чистого электричества не осуществляется. Рекуперация происходит только при торможении. Конструкция моделей не предусматривает маховика, на его месте находится стартер-генератор. Мягкие гибриды отличаются небольшой мощностью, которая компенсируется электрической частью только при ускорении или разгоне.

    Интересно знать! Система Kinetic Energy Recovery мягкогибридных машин также используется в Формуле-1.

    Полный гибрид

    Электрическая часть задействуется в режиме поездок по городу, на высоких скоростях работает стандартный ДВС. Схема соединения электромотора с двигателем внутреннего сгорания реализуется последовательным, комбинированным или разветвленным способом.

    Транспортное средство не заряжается от сети, а только в процессе рекуперации. При разрядке литий-ионного аккумулятора можно переключиться на ДВС.

    Гибриды-плагины

    Что такое plug-in и надежный ли это гибридный автомобильный двигатель? Электрическая часть осуществляет сбор энергии для заряда батареи, совместно с двигателем внутреннего сгорания обеспечивает вращение колес.

    Инновационные модели двигаются при задействовании усилий двух моторов, отличаются объемной мощной батарей (от 70 до 100 лошадей). Рядом с люком бензобака расположен порт для зарядки от розетки. Особенность плагинов – преодоление расстояния до 50 км только на электрической тяге.

    Привод дополнительных аксессуаров в автомобилях с полным гибридным приводом

    Конструкционные доработки привода дополнительных агрегатов заключались в том, чтобы компоненты работали не от ДВС, а от электричества. Приводная часть полногибридных моделей включает следующие элементы:

    • вакуумный насос электрического типа. Деталь служит для понижения давления усилителя тормоза и поддерживает подачу низкого давления при старте и остановке;
    • электрогидравлический усилитель управления рулем. Используется, чтобы во время автоматической остановки двигателя рассоединить ДВС и усилитель. Технология позволяет оптимизировать топливные затраты;
    • компрессорный кондиционер с электрическим приводом. Отвечает за охлаждение салона при автоостановке. Деталь обеспечивает отсоединение компрессорного привода кондиционера и ДВС. Электрокомпрессор всасывает, сжимает фреоновый газ и направляет его в систему для прокачки;
    • электроблок управления кондиционером. Регулирует температуру испарения от 800 до 9000 мин.

    Перспективы автомобилей-гибридов

    Новизна технологии совмещенного мотора приводит к неполному пониманию автолюбителями, что же такое и как работает гибридный двигатель на подобном автомобиле. С учетом 20-летних разработок бренда Тойота у гибридов есть множество перспектив развития. Машины с облегченным кузовом, емкими и компактными аккумуляторами, простой и быстрой зарядкой, усовершенствованным режимом рекуперации в ближайшем будущем завоюют рынок.

    У гибридных авто ДВС не подвергается критическим нагрузкам, а с учетом цикла Аткинсона его моторесурс выше, чем у стандартного двигателя. Для сокращения расходов на топливо машины оснащаются ГБО, совместимыми с электронными блоками управления. При внешней схожести с бензиновой техникой автовладельцы сталкиваются со сложностью обслуживания и огромным разбегом стоимости. Даже при отсутствии поломок и значительном пробеге цена машины окупиться через 5 лет. Но минимальные затраты на горючее стоят таких вложений.

    Однако, будущее гибридного транспорта – только за моделями plug-in, которые реально экономят топливо. Плагины привлекательны бесшумным плавным электродвигателем, динамикой бензинового мотора, обеспеченной массивным электрическим бустом. Чтобы использовать машину полноценно, необходимо развитие зарядной инфраструктуры – установка специальных розеток на АЗС.

    Прототип автомобиля с гибридным двигателем появился еще в конце 19 столетия. Сегодня он представляет собой транспортное средство, способное при небольшой скорости не использовать топливо, а осуществлять движение за счет электрической энергии.

    Гибридный двигатель – это система, состоящая из электрического и топливного двигателей. При этом, в период работы каждый может быть задействован как по отдельности, так и оба в независимых циклах.

    Устройство и принцип работы

    Самый распространенный режим работы гибридного двигателя заключается в том, что при движении авто на небольшой скорости, например, в черте города, используется его электрический блок. При движении машины по трассе – в работу включается двигатель внутреннего сгорания (ДВС). В случае большой нагрузки, например, при резких подъемах в гору, в работу включаются оба двигателя.

    Безусловно, к плюсам такого устройства можно отнести то, что при использовании электрического двигателя, значительно сокращается расход топлива, так как он работает от постоянно восполняемой энергии аккумулятора.

    Возможность, хотя бы отчасти, снизить количество выбрасываемых вредных веществ в воздух – еще один плюс гибридной системы автомобиля.

    Гибриды характеризуются малой мощностью, которую помогает компенсировать ДВС.

    Двигатели в гибридах могут быть как бензиновые, так и дизельные. Более того, производители газобаллонного оборудования (ГБО) разработали системы способные работать на этих автомобилях.

    Пример конструкции гибрида

    Устройство гибрида включает в себя:

    — Двигатель внутреннего сгорания. Его устройство и размеры сконструированы таким образом, что позволяет снизить вес, вредные выбросы и расход топлива.

    — Электродвигатель разработан с учетом особенностей гибрида. Его сделали не только сгенерировано работающим с топливным блоком, но и уделили особое внимание показателям мощности. Параллельно он вырабатывает энергию для подзарядки АКБ автомобиля. Может быть выполнен встроенным в силовую установку или размещаться отдельно от неё, в некоторых моделях используются сразу оба варианта.

    — Трансмиссия. Работа трансмиссии гибрида фактически совпадает с ее устройством на обычных автомобилях. Но, в зависимости от вида гибридного двигателя, они могут отличаться. Коробки передач в них бывают, как гибридные с интегрированным электродвигателем, так и обычные механического и автоматического исполнения. Например, трансмиссия автомобиля Toyota устроена с разветвлением потоков мощности. Двигатель такого типа работает в режиме плавных нагрузок, что помогает значительно экономить расход топлива.

    — Топливный бак. Необходим для питания топливом ДВС. Для наглядности того, что топливная система имеет ряд преимуществ, хотелось бы привести один факт в пользу этого: энергия, получаемая при сгорании 1 литра бензина сопоставима с энергией, вырабатываемой аккумулятором весом около 450 кг.

    — Аккумулятор. Его главная функция – выработка достаточного уровня энергии для работы электродвигателя. В авто используется две батареи, высоковольтная и обычная на 12 (В) для питания бортовой сети. Изначально до запуска всех систем питание идет только от стандартного аккумулятора, так как для работы высоковольтной батареи и инвертора необходимо постоянное охлаждение.

    -Инвертер преобразует постоянный ток высоковольтной батареи в переменный трехфазный для электродвигателя и наоборот. Также регулирует распределение энергии и управляет электродвигателем.

    — Генератор. Его принцип работы такой же как у электродвигателя, но направлен на вырабатывание электрической энергии.

    3 типа гибридных агрегатов

    Как было уже отмечено ранее, гибридная система автомобиля представляет собой комбинирование моторов, своего рода, две разных скрещенных технологии. Технику гибридного привода характеризуют в двух направлениях – это двухтопливный или бивалентный и гибридный силовой агрегат.

    Данное разделение на две комбинации силовых агрегатов определено для их классификации по разному принципу работы.

    Устройство гибридного силового агрегата включает в себя двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель-генератор. Таким образом, электродвигатель это и генератор энергии, и тяговый электродвигатель, и стартер для пуска ДВС.

    Существует три типа гибридного силового агрегата. Главным критерием для классификации служит исполнение основной конструкции. Следовательно, выделяют: микрогибридный силовой агрегат, среднегибридный силовой агрегат и полногибридный силовой агрегат.

    Микрогибридный силовой агрегат

    Концептуальная особенность данного типа привода заключается в его электрической части, которая необходима только для выполнения функции «старт-стоп». При этом, часть выработанной кинетической энергии повторно используется как электроэнергия (процесс рекуперации).


    Привод исключительно за счет работы электрической тяги не возможен. Рабочие характеристики 12-вольтного аккумулятора гибрида с наполнителем из стекловолокна приспособлены к частым пускам двигателя. Также для накопления энергии от рекуперации может использоваться накопитель в виде электрохимического конденсатора.

    Микрогибрид от компании Mazda

    Среднегибридный силовой агрегат

    Электрический привод помогает работе двигателя внутреннего сгорания. При этом, движение гибрида лишь за счет электротяги не осуществляется. У данного типа гибридного мотора электрическая энергия регенерируется при торможении, а затем накапливается в высоковольтной аккумуляторной батарее.


    Устройство высоковольтной АКБ гибрида и всех его электрических частей отвечает необходимому уровню напряжения, что позволяет вырабатывать достаточно высокую мощность. В итоге, благодаря поддержке ДВС электродвигателем, его работа характеризуется максимальной эффективностью.

    Полногибридный силовой агрегат

    Работа двух моторов: электродвигателя и двигателя внутреннего сгорания, в данном типе комбинируется между собой. Полногибридный тип позволяет машине двигаться только за счет электрической тяги и достаточно большое расстояние. При определенных условиях силовой агрегат функционирует как среднегибридный.


    В этих автомобилях устанавливаются достаточно мощный электродвигатель и высоковольтные АКБ большего объема, что и позволяет им выдавать такие характеристики. Основой подзарядки батареи выступает также процесс рекуперации энергии.

    Функция «старт-стоп» реализована для двигателя внутреннего сгорания, который запускается только при необходимости. А разъединение ДВС с электродвигателем осуществляется за счет установленного сцепления между ними, поэтому они могут функционировать независимо друг от друга.

    Схемы взаимодействия работы электродвигателя и ДВС

    Автомобили-гибриды сконструированы по трем схемам взаимодействия двигателей. Рассмотрим каждую из них.

    Последовательная схема взаимодействия

    Данный принцип устройства представляет собой самый простой вариант автомобильного двигателя-гибрида. Его схема работы такая: крутящий момент от двигателя внутреннего сгорания идет к генератору. Затем генератор вырабатывает необходимое для работы электричество и передает его в аккумулятор. Дополнительно подзаряд аккумулятора осуществляется и путем процесса рекуперации кинетической энергии. В этой схеме движение автомобиля осуществляется лишь за счет электрической тяги.


    Данная схема характеризуется последовательным преобразованием энергии, т.е. энергия, поступающая от сгораемого топлива в двигателе внутреннего сгорания, превращается в механическую, далее трансформируется в электрическую за счет генератора, и затем вновь преобразуется в механическую энергию.

    Положительные стороны последовательной схемы:

    1. Работа двигателя внутреннего сгорания осуществляется на неизменных оборотах.
    2. Не возникает необходимости в двигателе с большой мощностью и потреблением топлива.
    3. Коробка передач, как и сцепление здесь не нужны.
    4. Электрическая энергия высоковольтной АКБ гибрида позволяет двигаться автомобилю с заглушенным ДВС.

    Отрицательные стороны последовательной схемы:

    1. На этапах преобразования энергии происходит ее потеря.
    2. Габариты и стоимость АКБ достаточно высокие.

    Самый яркий представитель гибридного автомобиля с последовательной схемой взаимодействия Chevrolet Volt

    Если говорить о самом подходящем варианте движения автомобиля с последовательной схемой взаимодействия, то это городской трафик с частыми остановками, когда постоянно в работу включается система рекуперации энергии.

    Параллельная схема взаимодействия

    Такое название эта схема получила потому что, двигатели авто работают постоянно вместе. Принцип работы данного типа взаимодействия двух модулей происходит за счет электроники авто, электродвигателя и ДВС. Оба двигателя соединены с коробкой передач по средствам планетарной передачи.


    Чисто на электрической энергии такие гибриды способны ехать не продолжительное время, при этом ДВС отключается от трансмиссии сцеплением.

    Блок управления распределяет крутящий момент от обоих двигателей в зависимости от режима движения автомобиля. Двигателю внутреннего сгорания отведена более важная роль, а электродвигатель запускается при необходимости дополнительной тяги, например, когда авто резко ускоряется. При торможении или плавном движении электромотор работает как генератор электроэнергии.

    Электромотор внедрен в коробку передач BMW 530E iPerformance

    Существуют модификации с электродвигателем отдельно от ДВС, они представляют собой сложную систему, но в тоже время эффективную. Этот модуль состоит из двух электромоторов, тягового соединенного через планетарную передачу со вторым, который служит генератором и стартером.

    В такой схеме ДВС не связан напрямую с колесами, что позволяет постоянно передавать часть момента генератору и подзаряжать батарею.

    Силовая установка параллельного гибрида с независимыми электромоторами

    Положительные стороны параллельной схемы:

    Так как основная работа отведена ДВС, то не возникает необходимости в установке мощной высоковольтной батареи. Двигатель внутреннего сгорания напрямую связан с ведущими колесами, поэтому потери энергии значительно меньше.

    Отрицательные стороны параллельной схемы:

    Самый главный минус данной схемы – это больший расход топлива в сравнении с другими схемами взаимодействия двигателей. Получается, что сэкономить на городском трафике не получится, наиболее удачным вариантом будет движение по трассе.

    Последовательно-параллельная схема взаимодействия

    Уже само название этой схемы указывает на то, что данный тип – это вариант совмещения двух ранее рассмотренных схем: последовательной и параллельной. Движение автомобиля на низкой скорости и его старт с места осуществляется только за счет силы электрической части. ДВС поддерживает работу генератора авто, как при последовательной схеме взаимодействия. Передача крутящего момента от ДВС на колеса происходит при движении на большой скорости.

    При высоких нагрузках, требующих повышенной мощности, генератор автомобиля может не выдать нужное количество энергии, и в таком случае электродвигатель питается дополнительно от аккумулятора, как при параллельной схеме взаимодействия.

    В данной схеме предусмотрен дополнительный генератор, он подзаряжает АКБ. Электродвигатель необходим только для привода ведущих колес и для обеспечения рекуперативного торможения.

    Часть крутящего момента, переходящая от двигателя внутреннего сгорания, уходит на ведущие колеса, а некоторая его часть – для работы генератора, который в свою очередь питает электродвигатель и заряжает АКБ.

    За направление крутящего момента на колеса, генератор или электродвигатель и его соотношении отвечает планетарный механизм – распределитель мощности. Регулировкой подачи мощности из генератора и батареи занимается электронный блок управления автомобиля.

    Также эта технология применяется и на гибридных полноприводных авто. На передней оси установлен ДВС с электродвигателем по параллельной схеме, а на задней только электродвигатель имеющий связь с ДВС по последовательной схеме.

    Полноприводный гибрид от компании Mitsubishi

    Положительные стороны последовательно-параллельной схемы:

    Не сложно догадаться, что неоспоримым плюсом данной схемы гибрида является его большая экономичность топлива в сочетании с хорошими мощностными характеристиками. Ценители природы оценят ее экологичность.

    Отрицательные стороны последовательно-параллельной схемы:

    Среди отрицательного – это более сложная конструкция по сравнению с предыдущими схемами, и как следствие, большая цена. Поскольку необходим дополнительный генератор, емкая АКБ и сложная электронная схема управления.

    Заключение

    Мы рассмотрели все типы гибридов и схемы их взаимодействия, но в целом существует множество видов, которые сложно отнести к одной из них, поскольку с течением времени технологии все больше смешиваются и дорабатываются.

    На одних используют гидромуфты с редуктором вместо планетарной передачи, на других экспериментируют с задним расположением ДВС или вообще разносят по двум осям ДВС и электродвигатель. Конструкторы не останавливаются на достигнутом и все больше развивают это направление.

    Появление гибридных автомобилей стало вынужденной мерой автопроизводителей в переходный период от двигателей внутреннего сгорания (ДВС) на углеводородном топливе к более чистым силовым установкам. Технологии ещё не позволяли создать полноценный электромобиль, машину на топливных элементах или какой-нибудь ещё из большого списка, теоретически возможных направлений развития автономного транспорта, а потребность уже созрела.

    Правительства начали сильно зажимать автопром экологическими требованиями, а потребителям хотелось увидеть качественный шаг вперёд, а не очередные микроскопические улучшения известного не первое столетие мотора на одном из продуктов переработки нефти.

    Какой автомобиль называют «гибридом»

    Силовой агрегат промежуточного этапа стал представлять собой комбинацию из уже отработанной конструкции ДВС и одного или нескольких электромоторов.

    Электрическая часть тяговой установки получает питание от генераторов, связанных механически с бензомотором или дизелем, аккумуляторных батарей и системы рекуперации, возвращающих в накопитель энергию, выделяющуюся при торможении автомобиля.

    Все многочисленные схемы практической реализации идеи получили название гибридов.

    Иногда производители вводят в заблуждение клиентов, называя гибридами системы, где электропривод используется лишь для запуска основного мотора в режиме «старт-стоп».

    Поскольку связи электродвигателей с колёсами и возможности движения на электротяге здесь нет, то такие машины к гибридным относить некорректно.

    Принцип работы гибридных двигателей

    При всём разнообразии конструкций у подобных машин есть и общие черты. Но отличия настолько велики с технической точки зрения, что фактически это разные автомобили со своими преимуществами и недостатками.

    Устройство

    В состав любого гибрида входят:

    • двигатель внутреннего сгорания со своей трансмиссией, бортовой низковольтной сетью питания и топливным баком;
    • тяговые электродвигатели;
    • накопительные аккумуляторные батареи, чаще всего достаточно высоковольтные, состоящие из последовательно и параллельно соединённых аккумуляторов;
    • силовая электропроводка с высоковольтной коммутацией;
    • электронные блоки управления и бортовые компьютеры.

    Обеспечение всех режимов работы комплексной механической и электрической трансмиссии обычно происходит автоматически, на водителя возложено только общее управление движением.

    Схемы работы

    Соединить между собой электрическую и механическую составляющие можно разными способами, со временем выделились устоявшиеся конкретные, часто применяемые схемы.

    Это не относится к позже появившейся классификации привода по удельной доли электротяги в общем энергетическом балансе.

    Последовательная

    Самая первая схема, наиболее логичная, но сейчас мало используемая в легковых автомобилях.

    Основной её задачей стала работа в тяжёлой технике, где компактные электрические узлы успешно заменили громоздкую механическую трансмиссию, которой к тому же очень трудно управлять. Двигатель, как правило это дизель, нагружен исключительно на электрогенератор и с колёсами прямо не связан.

    Вырабатываемый генератором ток может использоваться для заряда тяговой батареи, а там, где она не предусмотрена, отправляется непосредственно к электромоторам.

    Их может быть один или несколько, вплоть до установки на каждое колесо автомобиля по принципу так называемых мотор-колёс. Величину тяги регулирует силовой электрический блок, а ДВС может постоянно работать в самом оптимальном режиме.

    Параллельная

    Эта схема сейчас наиболее распространена. В ней электромотор и ДВС работают на общую трансмиссию, а электроника регулирует оптимальное соотношение расхода энергии каждым из приводов. Связь с колёсами имеют оба двигателя.

    Поддерживается режим рекуперации, когда при торможении электромотор превращается в генератор и подзаряжает накопительную батарею. Некоторое время автомобиль может двигаться только на её заряде, основной ДВС заглушен.

    В ряде случаев используется батарея значительной ёмкости, снабженная возможностью внешнего заряда от бытовой сети переменного тока или специализированной зарядной станции.

    В целом роль аккумуляторов тут невелика. Зато упрощается их коммутация, здесь не нужны цепи опасного высокого напряжения, а масса батареи значительно меньше, чем у электромобилей.

    Смешанная

    В результате развития техники электропривода и ёмкости накопителей роль электромоторов в создании тягового усилия увеличилась, что привело к появлению наиболее продвинутых систем последовательно-параллельной схемы.

    Здесь старт с места и движение на небольших скоростях производятся на электрической тяге, а ДВС подключается лишь, когда потребуется высокая отдача и при исчерпании аккумуляторов.

    Оба мотора могут работать в режиме привода, а продуманный электронный блок сам выбирает куда и как направлять энергетические потоки. Водитель может следить за этим на графическом информационном дисплее.

    Применяется дополнительный генератор, как в последовательной схеме, который может давать энергию электромоторам или заряжать аккумулятор. Рекуперация тормозной энергии происходит через реверс тягового электродвигателя.

    Так устроены многие современный гибриды, в частности один из самых первых и известных – Toyota Prius

    Как работает гибридный мотор на примере Тойота Приус

    Этот автомобиль выпускается уже в третьем поколении и достиг определённой степени совершенства, хотя конкурирующие гибриды продолжают наращивать сложность и эффективность конструкций.

    Основой привода здесь является принцип синергии, по которому в создании крутящего момента на колёсах могут в любом сочетании участвовать ДВС и электромотор. Параллельность их работы обеспечивает сложный механизм планетарного типа, где потоки мощности смешиваются и через дифференциал передаются на ведущие колёса.

    Трогание с места и стартовое ускорение выполняет электромотор. Если электроника определяет, что его возможностей недостаточно, подключается экономичный бензиновый двигатель, работающий по циклу Аткинсона.

    В обычных автомобилях с моторами Отто такой термический цикл применять нельзя из-за переходных режимов. Но тут их обеспечивает электродвигатель.

    Исключён режим холостого хода, если у Toyota Prius автоматически запускается ДВС, то для него сразу же находится работа, помогать в разгоне, заряжать батарею или обеспечивать климатическую установку.

    Постоянно имея нагрузку и работая на оптимальных оборотах он минимизирует расход бензина, находясь в самой выгодной точке своей внешней скоростной характеристики.

    Традиционный стартер отсутствует, поскольку такой мотор можно запустить только раскрутив его до значительных оборотов, что и делает реверсируемый генератор.

    Аккумуляторы имеют разную ёмкость и напряжение, в наиболее сложной подзаряжаемой версии PHV это уже вполне обычные для электромобилей 350 вольт при 25 А*ч.

    Достоинства и недостатки гибридов

    Как и всякий компромисс, гибриды уступают чистым электромобилям и привычным классическим на нефтяном топливе.

    Но при этом дают выигрыш по ряду свойств, для кого-то выступающих главными:

    • упрощение средств, применяемых для борьбы с вредными выбросами ДВС;
    • достижение некоторой экономии топлива, как бы это ни оспаривалось;
    • возможность передвижения на чистой электротяге там, где применение ДВС запрещено;
    • достаточно простое наращивание заявленной мощности;
    • невозможность, в отличие от электромобиля, остаться без энергии вдали от электрической сети.

    Все недостатки связаны с усложнением техники:

    • потребность в грамотном персонале, специально обученном работе с гибридами;
    • увеличение массы транспортного средства, на что тоже тратится топливо;
    • более высокая цена автомобиля;
    • проигрыш электромобилям из-за сохранения ДВС и всего, что с ним связано;
    • пока ещё недостаточно отработанные технологии и отсутствие единого подхода к конструированию;
    • плохая экологичность в производстве батарей и их утилизации.

    Вполне возможно, что производство гибридов сохранится и после полного исчезновения классических автомобилей.

    Но произойдёт это только если будет создан единый компактный, экономичный и хорошо управляемый двигатель на углеводородном топливе, который станет хорошим дополнением к электрическому автомобилю будущего, существенно повысив его пока недостаточную автономность.

    Источник Источник Источник Источник Источник http://nahybride.ru/baza-znanij/kak-rabotaet-gibridnyj-dvigatel-avtomobilya
    Источник Источник http://autoleek.ru/dvigatel/gibridnaja-silovaja-ustanovka/ustrojstvo-gibridnogo-avtomobilya.html
    Источник Источник http://autovogdenie.ru/kak-rabotaet-gibridnyj-dvigatel.html

    Тип двигателя гибрид что. История создания и принцип работы. Гибридный двигатель. Устройство

    Всё больше, в последнее время, человек задумывается об экологии. Не исключением становится и автоиндустрия. С каждым годом повышаются экологические стандарты, а с этим модернизируются и усовершенствуются двигатели транспортных средств. Гибридный двигатель – одно из решений улучшения экологичности использования автомобиля.

    Что такое гибридный двигатель

    Что же такое гибридный двигатель и его устройство? Само слово «гибрид» переводится с латыни, как «помесь». По факту – это помесь классического варианта силового агрегата и электромотора. Так, привод ведущих колёс ведётся путём вращения при помощи обычного двигателя внутреннего сгорания или электромотором.

    Каждый из силовых агрегатов выполняет в движение определённую функцию. Так, когда транспортное средство стоит в городских пробках, то движение осуществляется при помощи электромотора, а вот на трассе в работу вступает бензиновая силовая установка.

    Плюсы «гибрида»

    Пожалуй, самым большим плюсом в использовании гибридного силового агрегата является его экономичность. Как правило, такой мотор потребляет на 25-30% меньше горючего, от стандартных бензиновых двигателей.

    Вторым позитивным моментом является – высокая экологическая норма. Поскольку уменьшается расход топлива, то в экосистему идёт меньше выбросов отработанных выхлопных газов.

    Третьим плюсом становится то, что батареи для электромотора заряжаются от бензинового двигателя и если они сядут, то всегда можно переключиться на бензин. Сюда же можно отнести одинаковые технические характеристики. По мощностным характеристикам «гибрид» ничем не уступает обычному мотору.

    Лучше всего «гибридный» двигатель чувствует себя в городском цикле использования, где есть частые остановки. В таком случае, в основном, работает сам электромотор. Во многих странах на «гибридных» автомобилях ездит городская полиция.

    Минусы использования «гибрида»

    Первым минусом, который стоит отметить, является дорогой ремонт гибридных моторов. Производители «гибрида» объясняют это тем, что силовой агрегат является конструктивно сложным, что в обслуживании, так и в восстановлении.

    Аккумуляторные батареи гибридного движка, достаточно чувствительные к перепадам и снижению температуры, из-за чего при падении ниже -15 градусов Цельсия, они быстро разряжаются, и эксплуатация проводится в основном на бензине.

    Высокая стоимость самого транспортного средства с гибридным мотором. Не каждый автолюбитель способен позволить себе машину, которая стоит 20 000 $. Несмотря на это, ряд стран ввели льготные налоги на растаможивание, регистрацию и использование гибридных движков, чтобы стимулировать покупателей к покупке данных автомобилей. На территории стран СНГ это пока не сделалось.

    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).

    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.

    Вывод

    Как показывает современная тенденция, всё больше автомобилистов начинает предпочитать гибридные силовые агрегаты. Они более экономичные, бесшумные и экологичные. Недостатком использования является дорогой ремонт, и чувствительность батарей к перепаду температуры.

    Увеличение числа автотранспорта в мире и ряд экологических проблем, с которыми столкнулось человечество последние пару десятилетий, привело к серьезным изменениям в сфере автомобильной промышленности.

    Продиктованы они, в первую очередь, существенно ужесточившимися экологическими нормами и возросшей ценой топлива, в связи с чем автопроизводители вынуждены искать способы снизить количество токсических выбросов и общий расход топлива в автомобилях.

    При этом, несмотря на появление электромобилей, разработок транспортных средств с топливными элементами, единственным действенным способом на сегодня оказалось создание машин с гибридными двигателями – наиболее простой путь «вписаться» в эконормы и предложить потребителю удобный в использовании продукт.

    О том, что представляет собой рынок машин «гибридов» сегодня, мы и постараемся рассказать в данном материале, ведь сегодня многие потенциальные покупатели не представляют, что значит гибридный автомобиль и какие преимущества предлагает.

    Гибридные автомобили – что это такое?

    Принцип транспортного средства, построенного на гибридной схеме, весьма прост. В его основу положен принцип обычного бензогенератора, когда силовой агрегат транспортного средства вращает генератор и осуществляет зарядку тяговой батареи.

    Видео — как устроен гибридный автомобиль:

    В свою очередь, энергия батареи позволяет автомобилю какое-то время двигаться исключительно на электрической тяге с «нулевым» количеством токсичных выбросов. После того, как энергия в батареях иссякнет, в работу снова включается бензиновый мотор, который позволяет продолжать движение и при этом восполняет заряд в аккумуляторных батареях.

    Надо сказать, что наряду с этой схемой существует и другая, носящая название plug-in hybrid. В ней аккумулятор заряжается не только от мотора, но и от обычной бытовой электросети, а его емкости достаточно для поездок на небольшие расстояния (как правило, около 30-40 километров). По факту это значит, что доехать до работы и обратно вы можете, совершенно не используя бензиновый двигатель (и, соответственно, не тратя топлива).

    Преимущества машин с гибридным двигателем

    Наверняка многие зададутся вопросом, а для чего вообще «городить огород» с аккумуляторами, электромоторами, батареями и двигателем внутреннего сгорания? Что дает гибридная схема силовой установки?

    Перед тем, как ответить на этот вопрос, стоит вспомнить, когда «традиционный» автомобиль расходует наибольшее количество топлива. Известно, что максимальный расход (и, соответственно, токсичность выбросов) приходится на этап разгона до крейсерской скорости, а также в городском режиме движения при частых разгонах-торможениях.

    Видео — как можно улучшить гибридный автомобиль:

    Таким образом, электропривод в машинах с гибридной силовой установкой вступает в действие именно в этих режимах. При полностью заряженной батарее «гибрид» начинает движение на электротяге, а при достижении определенного скоростного порога (в зависимости от модели он составляет от 20 до 40 километров в час) в действие вступает двигатель внутреннего сгорания.

    При этом наиболее широкий ряд «гибридов» от Тойота представлен непосредственно в Японии и США. На внутрияпонском рынке машины продаются под маркой Тойота, а в Америке по традиции наиболее популярен Лексус (в России, надо сказать, наибольшая часть гибридных авто также продается под этой торговой маркой).

    Наиболее насыщенным с точки зрения количества гибридных авто от Тойота по праву стоит считать рынок Японии. На него компания выводит все новейшие модели, на которых «обкатывает» технологии, которые должны пойти в серию на «глобальных» моделях.

    В частности, флагманские модели типа Toyota Avalon и другие уже сегодня предлагают ряд технических новаций, связанных с увеличением надежности «гибридов», а также большим запасом хода от одного заряда батареи.

    Почему мы коснулись этого вопроса на нашем портале? И почему мы хотим просветить Вас в вопросах работы гибридных двигателей? Всё предельно просто и понятно. Дело в том, что многие сферы нашей жизнедеятельности буквально пронизаны взаимодействием всевозможных технологий, которые в своём симбиозе порождают гораздо более эффективные методы, гаджеты и механизмы. И конечно же не посмели отставить в сторону и двигатели для наших четырёхколёсных любимцев. И вот именно о таких агрегатах, их положительных и отрицательных сторонах, о том как они работают мы и поговорим в данной теме. А пока совершим небольшой экскурс в историю. Поехали!

    Немного истории

    Автомобили с гибридными «сердцами» – изобретение далеко не новое, как может показаться на первый взгляд. Первооткрывателем и воплотителем идеи гибридного двигателя стал иезуитский священнослужитель по имени Фердинанд Вербист. В 1665 году он начал работать над планами создания простых четырёхколёсных повозок, работающих на паровой и конной тяге. Но а первые серийные модели с гибридными двигателями увидели свет уже на рубеже 19-го и 20-го веков. На протяжении десяти лет, начиная с 1887 года французская Compagnie Parisienne des Voitures Electriques выпустила серию и автомобилей с гибридными моторами. А в 1900 году компания General Electric создала гибридное авто с четырёхцилиндровым бензиновым двигателем. Компания Walker Vehicle Company of Chicago до 1940 года выпускала гибридные грузовые автомобили.

    Конечно, на то время производство подобных автомобилей ограничивалось небольшими партиями и созданием разного рода прототипов. Однако в наше время острая нехватка нефтяных ресурсов и постоянно прогрессирующий экономический кризис побудили автомобильных конструкторов и разработчиков вернуться к истокам и возобновить выпуск автомобилей с гибридными двигателями.

    Как работает гибридный двигатель – простыми словами о новых технологиях

    Ну а теперь самое время разобраться с тем, что за агрегат гибридный двигатель и почему так рьяно стали производит автомобили с такими сердцами? Гибридный двигатель представляет собой систему двух связанных между собой двигателей: бензинового и электрического. Два двигателя могут работать как в связке, так и по отдельности, всё зависит от того, какой режим работы использован в данный момент. Процессом перераспределения «полномочий» управляет мощный компьютер, который в тот или иной момент решает какой из двигателей должен сейчас работать. Для передвижения в загородном режиме всю работу берёт на себя топливный двигатель, ибо аккумулятора на трассе хватает ненадолго. Для передвижения по городу включается электродвигатель.

    Если же автомобиль подвергается большим нагрузкам или ему приходится часто и довольно интенсивно разгоняться, то оба двигателя работают уже вместе. Интересен тот факт, что пока автомобиль движется на топливном моторе, электрический в это время заряжается. Автомобиль с гибридным двигателем выбрасывает в атмосферу на 90% меньше веществ, чем привычные нам топливные моторы , и это несмотря на то, что в его состав входит и бензиновый агрегат тоже. Так же потребление бензина в городе можно свести к нулю, что, конечно же, не сказать о загородных поездках.

    Давайте рассмотрим как автомобиль с гибридным двигателем трогается с места. В самом начале движения и на малых скоростях работают лишь аккумулятор и электрический двигатель. Энергия, что запасена в батарее питает энергетический центр, который далее распределяет её по электромоторам, которые уже и стартуют автомобиль с места бесшумно и очень плавно. После того, как набрана максимальная для электродвигателя скорость, подключается и бензиновый агрегат. Крутящий момент на ведущие колёса уже поступает от двух двигателей в одночасье. В процессе такой работы двигатель внутреннего сгорания отдаёт часть выработанной энергии на генератор, который далее и питает электродвигатели, разгружая АКБ, излишки же энергии передаются на аккумулятор, восполняя его, утраченный на начало движения, запас.

    Если автомобиль движется в нормальном режиме, то автоматом используется ведущим лишь передний привод, в остальных же случаях распределение крутящего момента подаётся уже на две оси. В режиме ускорения крутящий момент на колёса поступает в основном от двигателя внутреннего сгорания, а если необходимо нарастить динамику, то в ход идут уже и электромоторы, дополняющие ДВС. Но вот более интересным моментом всё же является торможение. Электронный «мозг» автомобиля держит под контролем включение и выключение Когда стоит подключить гидравлику, а когда и рекуперативное торможение, но предпочтение всё же отдаётся второму. То есть, когда водитель гибридного автомобиля нажимает на педаль тормоза, электродвигатели переходят генераторный рабочий режим, создавая тем самым тормозной момент на колёсах, при котором также вырабатывается электроэнергия, которая и подпитывает аккумулятор через распределительный энергоцентр. В этом то и утаилась вся суть «изюминки» гибридного двигателя.

    В привычной же нам классике энергия, выделяемая при торможении расходуется в пустую, просто теряясь в пространстве как тепло от тормозных дисков и других деталей. Использование тормозной энергии очень эффективно в условиях города, когда частое торможение на светофорах – обычное дело. Система VDIM, которая является управляющей автомобильной динамикой, управляет работой всех автомобильных систем активной безопасности, объединяя их в единый «организм».

    Пожалуй, первым удачным экземпляром, оснащённым гибридным двигателем, выпущенным в массы стал известный уже ныне «Prius» от компании Toyota. Этот чудо автомобиль расходует всего чуть более трёх литров бензина на каждые сто километров в городском режиме. Также японская компания пошла далее, выпустив свой люксовый гибридный кроссовер Lexus RX400h. Но и стоимость данного авто в среднем в пределах 70 000 у.е. Заметим, что первое поколение Toyota Prius уступало автомобилям того же класса с двигателями внутреннего сгорания по скоростным и мощностным характеристикам, в отличие от Lexus RX400h, который изначально составлял хорошую конкуренцию в своём классе.

    После Toyota лидирующие мировые автомобильные концерны тоже не оставили без внимания использование гибридных двигателей, так как в этом было увидено решение глобальной проблемы загрязнения природной среды и топливной экономии. И так последовало объявление о создании гибридной грузовой и транспортной техники от компании Volvo Group. По их расчётам выпуск данной продукции со временем сократит потребление топлива на целых 35%.

    Но при всём величайшем желании и расчётах автомобильных концернов, автомобили с гибридными двигателями пока что не раскупают по всему миру как горячие пирожки. Популярность гибридных автомобилей набирает обороты лишь в Канаде и Штатах. Спрос на гибриды среди американского населения вырос из-за резкого подорожания топлива, которое нещадно палили раньше. Ведь американский автопром всегда славился своими «мускул-карами» с невероятно мощными моторами и огромным потреблением горючей жидкости. Европейские автолюбители к автомобилям с гибридными двигателями отнеслись в целом нейтрально. Там заправляет достаточно экологичный и более экономичный, заслуживший доверие ветеран, — дизель.

    Большая часть автомобилей Европы заправляются дизелем, что нельзя сказать о США. Более того автомобили с дизельными двигателями гораздо дешевле гибридных, к тому же проще и надёжнее в своей конструкции. Ведь всем известен такой постулат: «чем сложнее сконструирована система, тем менее её надёжность». Именно этот фактор и определяет количество гибридных автомобилей на территории нашей страны. Официально такие автомобили к нам не поставляют, а проблема СТО просто неминуема в случае поломки. Профильных СТО по ремонту гибридных двигателей попросту нет в нашей стране. А самостоятельно такой аппарат, думаем, вряд ли кто-то возьмётся чинить.

    Устройство гибридного двигателя – описание схемы

    Итак, мы с Вами вкратце рассмотрели, что такое гибридный двигатель и почему его применение не настолько распространено в мире, как того бы хотелось. Теперь хотелось бы «копнуть» поглубже и рассмотреть схему его строения. А ведь их существует три. Предлагаем начать с простейшей схемы, которая вызывает у нас наименьший интерес – это последовательный гибридный двигатель.

    Последовательная схема гибридного двигателя

    В данной схеме запуск автомобиля происходит от электрического мотора. Двигатель внутреннего сгорания находится в связке с генератором, питающим батарею аккумулятора. Гибридные автомобили с последовательной схемой силового агрегата (Plug-inHybrid), зачастую, выпускаются с возможностью подключения к электрической сети по окончанию поездки. Наличие данной функции подразумевает использование аккумуляторных батарей с большой энергоёмкостью, что существенно сокращает затраты топлива на использование двигателя внутреннего сгорания, что в свою очередь сокращает количество вредных выбросов в атмосферу. К таким автомобилям можно отнести Chevrolet Volt и Opel Ampera. Их так же называют электромобили с широким радиусом действия. Эти автомобили могут ехать лишь питаясь от аккумуляторной батареи со скоростью 60 км/ч и используя энергию генератора, приводящего в действие бензиновый двигатель целых 500 километров.

    Параллельная схема гибридного автомобиля

    При данной схеме параллельно подключенные двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель устанавливаются таким образом, что могут работать как отдельно друг от друга, так и вместе. Такой эффект достигается благодаря конструкции агрегата, в которой бензиновый двигатель, электромотор и трансмиссия соединены автоматически управляемыми муфтами. Автомобиль с такой схемой гибридного двигателя использует электромотор небольшой мощности, примерно в 20 кВт. Его основной задачей является добавление мощности ДВС во время ускорения автомобиля.

    В большей части подобных конструкций электромотор устанавливается между двигателем внутреннего сгорания и Он так же выполняет функции генератора и стартера. Известнейшими представителями среди автомобилей с последовательной схемой гибридного двигателя являются BMW Active Hybrid 7, Honda Insight, Volkswagen Touareg Hybrid, Honda Civic Hybrid. Данная схема появилась благодаря проявлению инициативы компании Honda с её системой Integrated Motor Assist — IMA. Работу данной системы можно подразделить на несколько характерных режимов:

    — работа от электродвигателя;

    Совместная работа электромотора и ДВС;

    Работа от ДВС с параллельной зарядкой аккумуляторной батареи при помощи электромотора, который выполняет функцию генератора;

    Подпитка аккумулятора в период рекуперативного торможения.

    Последовательно-параллельная схема гибрида

    В данной схеме электродвигатель и двигатель внутреннего сгорания связываются при помощи планетарного редуктора. Это позволяет одновременно передавать мощность от каждого из моторов на ведущие колёса в соотношении от 0 до 100% от номинальной мощности. Последовательно-параллельная схема отличается от предыдущей тем, что на первой установлен генератор, который создаёт энергию для работы электромотора.

    Известными представителями автомобилей с такой схемой гибридного двигателя являются Toyota Prius, Ford Escape Hybrid , Lexus RX 450h. В данном сегменте «гибридного» рынка лидирует компания Toyota со своей системой Hybrid Synergy Drive — HSD. Силовой агрегат системы Hybrid Synergy Drive представлен следующим образом:

    — ДВС связывается с планетарным редуктором;

    Электродвигатель, который присоединён к коронной шестерне планетарного редуктора;

    Солнечная шестерня планетарного редуктора соединенная с генератором.

    Двигатель внутреннего сгорания работает в цикле Аткинсона, а значит на низких оборотах он вырабатывает малую мощь, результатом чего является лучшая топливная экономичность и меньшее количество выхлопных газов.

    Авто с гибридным двигателем – плюсы и минусы

    Положительные стороны гибридных двигателей

    1. Самым важным плюсом автомобилей с гибридными двигателями является их экономичность. Топливный расход у таких автомобилей на 25% меньше чем у классических машин с двигателем внутреннего сгорания. А в условиях нашей ситуации с постоянно повышающимися цена на бензин это очень важный фактор.

    2. Следующий не менее важный пункт Следующий по важности пункт среди положительных сторон гибридных двигателей – это экологичность. Гибридные автомобили наносят гораздо меньше урона нашей экологии чем классические. Это достигается благодаря более рациональному топливному расходу. А при полной остановке автомобиля, ДВС прекращает работать, передавая бразды правления электрическому мотору. Следовательно во время остановок гибридного автомобиля атмосфера не загрязняется выбросами СО2.

    3. Батареи гибридных двигателей подзаряжаются от бензинового двигателя, чего нельзя сказать об электромобилях, что делает запас хода топливного двигателя гораздо большим. И ещё он может дольше обходиться без дозаправки.

    4. Современные гибридные автомобили ничуть не уступают аналогичному классу традиционных по всем основным характеристикам. Так что развеем этот миф, которому многие, скорее всего верят.

    5. В городских условиях с частыми остановками гибридные автомобили работают как электромобили.

    6. Стоя на месте автомобиль с гибридным двигателем полностью бесшумен, так как он работает только на электродвигателе.

    7. Заправка гибрида осуществляется бензином и таким же образом, как и традиционного автомобиля.

    Минусы гибридных автомобилей

    В мире нет ничего идеального, а значит и гибридные двигатели тоже имеют свои минусы.

    1. И основным минусом является дорогой ремонт. Так как конструкция таких двигателей очень сложна, то и найти специалиста, который займётся устранением проблем, очень сложно. Этим и объясняется большая стоимость обслуживания гибридов.

    2. Аккумуляторы, установленные на гибриды подвержены саморазрядке. Также они не переносят резких перепадов температур. А срок службы их сильно ограничен. Но до сих пор пока не выяснили то, какое влияние на окружающую среду оказывают аккумуляторы из-за чего утилизировать их является проблемной задачей.

    Очевидно, конечно, что гибридные двигатели имеют больше плюсов чем минусов, но в нашей стране они не прижились пока что. Первая причина для этого – цена. Стоимость в Украине популярной Toyota Prius составляет от 850 000 гривен. А ведь он не только самый-самый в своей популярности, но и самый дешёвый. Также в России планировалось наладить выпуск гибрида под названием «Ё-мобиль», но проект был свёрнут. На сегодня самым мощным автомобилем с гибридным двигателем является BMW ActiveHybrid X6.

    Борьба за экологию в наше время идёт полным ходом и очень рьяно, в связи с чем автолюбителей стимулируют к приобретению автомобилей с гибридными двигателями. Так в Америке владельцам таких автомобилей предоставляются определённые льготы и бесплатные места на парковках. В нашей стране также планируются вводиться похожие законы, в частности будут уменьшены пошлины на импорт автомобилей с гибридными двигателями. Бензиновые двигатели уже понемногу отходят на задний план, утрачивая свои позиции. И гибридные двигатели – один из основных шагов, которые предпринимаются для этого. Но пока ценовая категория этих автомобилей остаётся на том же уровне, спрос на них будет малый.

    О ценах на авто с гибридными двигателями

    Как и всё новое, необычное и интересное, автомобили с гибридными двигателями отличаются от своих классических собратьев большей стоимостью. Сегодня гибридные автомобили гораздо превышают в стоимости автомобили с аналогичными характеристиками, но с бензиновыми двигателями. Например, гибридная Toyota Camry превосходит по стоимости своего бензинового собрата почти на 7 000 долларов. Стоимость гибридной Honda Civic возросла на 4 000 долларов по сравнению со своей традиционной моделью. Lexus GS 450h – это прекрасный динамичный (от 0 до 100 всего за 5,9 секунд) автомобиль, который ещё и гораздо экономичнее аналогичных по мощности седанов с восьмицилиндровыми двигателями. Топливный расход этого автомобиля приблизительно 8 литров на 100 километров в смешанном цикле. Средняя розничная цена на этот автомобиль в Украине в среднем будет составлять около 80 000 долларов.

    На тему внедрения гибридных автомобилей, конечно, можно рассуждать долго и занимать определённые позиции и отстаивать свои точки зрения, но ясно одно – будущее не за горами и скоро этот скачок будет совершён. Перемены в автомобилестроении грядут грандиозные! И надеемся это будет то, что нужно всем нам.

    Критическая ситуация с экологией и постоянный рост цен на топливо заставляют искать производителей транспорта новые решения. Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) усовершенствуются, модифицируются и «смешиваются» с электродвигателями. Для чего это делается, как работает гибридный двигатель, рассмотрим в сегодняшней публикации.

    Идею соединить два агрегата (двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель) новой не назовешь. В 1897 году французская компания Parisienne des Voitures Electriques начала производство авто с гибридными двигателями, а немногим позднее американская General Electric выпустила первый гибрид с бензиновым четырехцилиндровым двигателем. Но тогда такое новшество оказалась экономически нецелесообразным. Топливо было дешевым, а мощность автомобиля-гибрида уступала мощности традиционных моделей. Но времена изменились. Топливо дорожает, экологическая обстановка ухудшается. Автомобили со смешанными силовыми агрегатами стали актуальными и начали набирать популярность.

    Простыми словами о сложном

    Что же представляет собой гибридный двигатель? Гибридный двигатель – это система, состоящая из двух связанных между собой агрегатов: электрического и бензинового. Они могут работать как по отдельности, так и одновременно. Управляет этой системой бортовой компьютер автомобиля. Он решает, в зависимости от режима движения, какой тип силового агрегата нужно задействовать в конкретный момент времени.

    Для движения по городу, когда от двигателя не требуется выработки большой мощности, используется электродвигатель. Во время движения по загородным трассам компьютер отключает электродвигатель и задействует топливный агрегат.

    При смешанном режиме езды, когда двигатель автомобиля работает под нагрузкой с периодическими ускорениями и остановками – два агрегата работают в тандеме. Причем во время работы топливного двигателя, идет зарядка электрического. Отдельного внимания заслуживают .

    Экономия электроэнергии в гибридных двигателях

    Известно, что на движение автомобиля затрачивается огромное количество энергии. В связи с этим возникает закономерный вопрос: как электромотор даже в условиях малых нагрузок может долго работать без дополнительного прицепа с аккумуляторами. Чтобы понять принцип работы электродвигателя автомобиля, нужно проследить весь процесс от начала движения до остановки.

    Когда автомобиль трогается либо движется на малых скоростях, всю работу осуществляет электродвигатель, который питается от аккумулятора. Далее в его задачу входит разогнать автомобиль до предельно возможной для электродвигателя скорости. После этого компьютер дает команду на включение топливного двигателя. При этом ДВС часть энергии отдает на генератор, который подменяет АКБ и продолжает вместо нее питать электромотор, параллельно заряжая аккумулятор. Автомобиль при этом работает на двух силовых агрегатах одновременно.

    При движении со средней скоростью электродвигатель отключается, работает только ДВС, пополняя запас энергии аккумулятора. При повышении нагрузки на ДВС ему на помощь снова приходит электромотор. Но электроэнергия пополняется не только за счет работы ДВС. Тормозной механизм автомобиля с гибридным двигателем устроен таким образом, что образовавшаяся во время торможения энергия, преобразовывается в электрическую и тоже идет на питание электромотора. Такое торможение получило название «рекуперативное».

    Рассмотренный выше алгоритм работы описывает общую картину работы гибридного силового агрегата автомобиля. На сегодняшний день существует три типа таких двигателей: последовательный, параллельный и смешанный.

    Последовательная схема гибрида

    Принцип работы такой схемы можно считать самой простой из гибридов. Двигатель внутреннего сгорания в данном типе является вспомогательным элементом и предназначен для работы генератора. Генератор, получая энергию от ДВС, преобразует ее в электрическую и запитывает электромотор, который приводит автомобиль в движение.

    Такая схема, как правило, применяется в маломощных автомобилях (малолитражках). Но используемый аккумулятор имеет большую емкость, с возможностью зарядки от обычной электросети. Большая емкость АКБ позволяет минимизировать использование ДВС, то есть автомобиль может двигаться на электродвигателе, который питается только от аккумулятора. Chevrolet Volt – это одна из моделей автомобилей, в которой использована последовательная схема гибрида.

    Параллельная схема гибридного автомобиля

    Принцип работы параллельной схемы заключается в том, что ДВС и электромотор установлены таким образом, что появляется возможность их использовать как вместе, так и по отдельности. Но все же основная функция электромотора в такой схеме – это создание дополнительной мощности ДВС при ускорении. Кроме того электродвигатель выполняет функции стартера и генератора. Аккумуляторы при такой схеме не требуют дополнительной подзарядки, им хватает энергии, вырабатываемой при движении.

    Honda Insight, Honda Civic Hybrid, BMW Active Hybrid 7, Volkswagen Touareg Hybrid – модели с параллельной схемой гибридного двигателя.

    Последовательно – параллельная схема гибрида

    В этой схеме ДВС и электромотор связывает между собой планетарный редуктор, при помощи которого мощность от обоих двигателей передается на ведущие колеса.

    Смешанная схема отличается от параллельной наличием генератора, создающего энергию для электродвигателя.

    Toyota Prius, Lexus RX 450h, Ford Escape Hybrid – это представители полного гибрида.

    Положительные стороны гибридных двигателей

    1. Основное достоинство гибридов заключается в его экономичности. Минимальная экономия топлива составляет 20%, что в условиях роста цен довольно ощутимое преимущество.
    2. Совместное использование двух двигателей снижает количество выбросов СО2.
    3. Отличные ходовые характеристики, которые достигнуты благодаря рациональному накоплению и последующему перераспределению мощностей, выработанных совместно двумя двигателями.
    4. В сравнении с традиционным автомобилем гибрид обладает ощутимым запасом хода, то есть он может продолжать движение даже с пустым баком.
    5. Характеристики гибридных двигателей полностью идентичны традиционным моделям с ДВС, вопреки сложившимся стереотипам, а с учетом других преимуществ порой даже превосходит их.
    6. Электродвигатели практически бесшумны, что добавляет комфорта при эксплуатации автомобиля.
    7. В сравнении с электромобилем, АКБ гибрида заряжается от топливного двигателя, что увеличивает запас его хода.
    8. Заправка автомобиля осуществляется тем же бензином, что и традиционные авто.

    Недостатки гибридов

    1. Высокая стоимость автомобиля.
    2. Обслуживание автомобиля требует больших затрат. Ремонтировать такую машину самостоятельно вряд ли удастся, а квалифицированных мастеров найти большая сложность. С комплектующими также гарантированно будут проблемы.
    3. Перепады климатических температур плохо влияют на АКБ и приводят к их саморазряду.

    Внешне автомобили с гибридными силовыми агрегатами не отличаются от классических бензиновых собратьев. Конечно, если бы модели автомобилей с гибридными двигателями имели такую же стоимость, как аналоги с ДВС, а обслуживание не вызывало сложностей, вряд ли кто отказался бы от такой машины. Но на данный момент реалии таковы, что разница в цене гибрида и аналога составляет в среднем 4000 долларов. Даже если взять в расчет все плюсы таких машин, включая экономию топлива, то разница все равно будет несоразмерная. Если не будет поломок, а пробег будет значительным, машина окупится в лучшем случае лет через пять. Такое положение вещей не вселяет оптимизма. Но как говорится: «Сколько людей – столько и мнений», поэтому выбор всегда остается за конкретным человеком.

    Идея создания гибридного автомобиля с использованием электрического мотора появилась больше 100 лет назад. Гибридные автомобили выполняют несколько основных функций:

    • Экономия дорогостоящего бензина за счет его замены использованием электродвигателя.
    • Гибридные автомобили являются более экологическими по сравнению с классическими бензиновыми.
    • Увеличение расстояния, преодолеваемого на гибридном двигателе за счет использования двух источников энергии.

    Гибридные автомобили и их устройство

    Существуют умеренные и полные гибридные автомобили. Конструкция умеренных гибридов использует бензиновый двигатель как основной, а электрический источник питания подключает как подстраховку в редких случаях. Полные же гибриды подразумевают возможность использования альтернативного источника питания в качестве основного двигателя.

    Конструкции автомобилей с гибридным двигателем

    Существует несколько видов конструкций гибридов, отличаемых по способу подключения двигателя:

    • Автомобили с последовательной схемой подключения. В рамках схемы использован двигатель внутреннего сгорания малой мощности, подключенный к электрогенератору. Электромотор приводит машину в движение и является основным двигательным механизмом. Модели гибридных автомобилей с такой схемой — Chevrolet Volt, а также Opel Ampera. В таких автомобилях используют электрические батареи увеличенной емкости.

    Последовательная схема подключения узлов

    • Параллельная схема подключения. В рамках данной схемы могут работать вместе и по отдельности как бензиновый, так и электрический двигатели. В основном используется электромотор мощностью 20 Вт, которая возрастает при увеличении скорости автомобиля.

    Параллельная схема подключения узлов

    • Смешанная, последовательно-параллельная схема. Принцип построения такого двигателя схож с двигателем с параллельной схемой, но в смешанную схему добавлен генератор, от которого питается электромотор.

    Последовательно-параллельная схема подключения узлов

    Как работает гибридный двигатель?

    Когда машина начинает движение, расходуется запас электромотора и аккумулятора. На высокой скорости к работе электрических источников энергии подключается бензиновый двигатель. В результате работы бензинового двигателя образуется некий излишек энергии, который подзаряжает генератор. От генератора питается электромотор, а он, в свою очередь, подзаряжает аккумулятор .

    При торможении используется принцип рекуперативного торможения – электромотор в этом случае выполняет функцию генератора, подпитывая аккумулятор. Таким образом, энергия, полученная в результате торможения, используется на благо автомобиля.

    Устройство гибридного автомобиля

    Гибридный авто состоит из следующих основных узлов:

    1. Бензиновый двигатель (двигатель внутреннего сгорания). Но в гибридных автомобилях, в отличие от классических, ДВС маломощный, так как используется в тандеме с электромотором.
    2. Электрический двигатель. Альтернативный источник энергии для автомобиля. Часто в таких двигателях используется технология рекуперации – электромотор работает не только в качестве силовой установки, приводящей машину в движение. Он также выполняет функции генератора, накапливая энергию во время торможения и спуска с возвышенностей.
    3. Генератор предназначен для производства электроэнергии.
    4. Аккумуляторные батареи хранят запас электроэнергии для электродвигателя.
    5. Топливный бак используется для хранения бензина для ДВС.
    6. Коробка передач позволяет управлять как ДВС, так и электродвигателем.

    Устройство гибридного авто на примере Toyota Prius

    Автомобиль гибрид предназначен, в первую очередь, для эффективного использования энергоресурса. Для достижения этого эффекта используется несколько приемов:

    1. Используется энергия торможения за счет технологии рекуперации.
    2. Бензин экономится за счет переключения механизма на работу электромотора.
    3. При производстве машины гибрида используют легкие материалы, которые облегчают конструкцию, тем самым уменьшая потребление ресурсов.
    4. Эффективно используются аэродинамические свойства материалов и конструкций.

    Индустрия гибридных авто активно развивается, ведь пока мы не можем говорить о совершенстве данных конструкций и их доступности. Рассмотрим более подробно некоторые преимущества и недостатки конструкций гибридных автомобилей:

    • Экономия при расходе топлива и энергоресурсов. Несомненный плюс гибридов – сокращение расходов, к тому же электромотор может самостоятельно производить энергию.
    • Экология. Гибриды существенно меньше вредят окружающей среде, чем классические автомобили.
    • Дальность пробега. Гибридные автомобили заправляют гораздо реже, чем обычные бензиновые.
    • Аккумуляторные батареи гибридов гораздо легче и удобнее в использовании, чем батареи электрических автомобилей.
    • Электродвигатель работает практически бесшумно.
    • Гибридный автомобиль может обходиться без ДВС на городских улицах.

    Но существуют и некоторые недостатки, связанные с гибридными машинами:

    • Аккумуляторы электродвигателей должны постоянно эксплуатироваться, в противном случае срок из действия сокращается. Кроме того, они способны самостоятельно разряжаться, не переносят резких перепадов температур. Еще не развита инфраструктура предприятий, способных правильно утилизировать эти элементы.
    • Сложная конструкция двигателя делает его ремонт сложным и дорогостоящим. Часто детали невозможно отремонтировать и приходится заказывать новые у производителей, что затягивает процесс ремонта.
    • Гибридные двигатели работают в основном с бензиновыми автомобилями, хотя использование дизельного топлива экономически более выгодно.
    • Стоимость автомобилей с гибридными двигателями гораздо выше средней на рынке. Такое дорогое приобретение не всем по карману.

    Не смотря на некоторые недостатки, отрасль производства гибридных автомобилей динамично развивается и совершенствуется. С каждым новым сезоном производители представляют лучшие гибридные автомобили , обладающие более широким набором функций и более доступными для автолюбителей.

    принцип работы, устройство и схемы электромотора

    Появление гибридных автомобилей стало вынужденной мерой автопроизводителей в переходный период от двигателей внутреннего сгорания (ДВС) на углеводородном топливе к более чистым силовым установкам. Технологии ещё не позволяли создать полноценный электромобиль, машину на топливных элементах или какой-нибудь ещё из большого списка, теоретически возможных направлений развития автономного транспорта, а потребность уже созрела.

    Содержание статьи:

    Правительства начали сильно зажимать автопром экологическими требованиями, а потребителям хотелось увидеть качественный шаг вперёд, а не очередные микроскопические улучшения известного не первое столетие мотора на одном из продуктов переработки нефти.

    Какой автомобиль называют «гибридом»

    Силовой агрегат промежуточного этапа стал представлять собой комбинацию из уже отработанной конструкции ДВС и одного или нескольких электромоторов.

    Электрическая часть тяговой установки получает питание от генераторов, связанных механически с бензомотором или дизелем, аккумуляторных батарей и системы рекуперации, возвращающих в накопитель энергию, выделяющуюся при торможении автомобиля.

    Все многочисленные схемы практической реализации идеи получили название гибридов.

    Читайте также: Что такое тормозной суппорт и как он работает

    Иногда производители вводят в заблуждение клиентов, называя гибридами системы, где электропривод используется лишь для запуска основного мотора в режиме «старт-стоп».

    Поскольку связи электродвигателей с колёсами и возможности движения на электротяге здесь нет, то такие машины к гибридным относить некорректно.

    Принцип работы гибридных двигателей

    При всём разнообразии конструкций у подобных машин есть и общие черты. Но отличия настолько велики с технической точки зрения, что фактически это разные автомобили со своими преимуществами и недостатками.

    Устройство

    В состав любого гибрида входят:

    • двигатель внутреннего сгорания со своей трансмиссией, бортовой низковольтной сетью питания и топливным баком;
    • тяговые электродвигатели;
    • накопительные аккумуляторные батареи, чаще всего достаточно высоковольтные, состоящие из последовательно и параллельно соединённых аккумуляторов;
    • силовая электропроводка с высоковольтной коммутацией;
    • электронные блоки управления и бортовые компьютеры.

    Обеспечение всех режимов работы комплексной механической и электрической трансмиссии обычно происходит автоматически, на водителя возложено только общее управление движением.

    Схемы работы

    Соединить между собой электрическую и механическую составляющие можно разными способами, со временем выделились устоявшиеся конкретные, часто применяемые схемы.

    Это не относится к позже появившейся классификации привода по удельной доли электротяги в общем энергетическом балансе.

    Последовательная

    Самая первая схема, наиболее логичная, но сейчас мало используемая в легковых автомобилях.

    Основной её задачей стала работа в тяжёлой технике, где компактные электрические узлы успешно заменили громоздкую механическую трансмиссию, которой к тому же очень трудно управлять. Двигатель, как правило это дизель, нагружен исключительно на электрогенератор и с колёсами прямо не связан.

    Вырабатываемый генератором ток может использоваться для заряда тяговой батареи, а там, где она не предусмотрена, отправляется непосредственно к электромоторам.

    Тебе на заметку: Причины быстрого износа деталей тормозной системы

    Их может быть один или несколько, вплоть до установки на каждое колесо автомобиля по принципу так называемых мотор-колёс. Величину тяги регулирует силовой электрический блок, а ДВС может постоянно работать в самом оптимальном режиме.

    Параллельная

    Эта схема сейчас наиболее распространена. В ней электромотор и ДВС работают на общую трансмиссию, а электроника регулирует оптимальное соотношение расхода энергии каждым из приводов. Связь с колёсами имеют оба двигателя.

    Поддерживается режим рекуперации, когда при торможении электромотор превращается в генератор и подзаряжает накопительную батарею. Некоторое время автомобиль может двигаться только на её заряде, основной ДВС заглушен.

    В ряде случаев используется батарея значительной ёмкости, снабженная возможностью внешнего заряда от бытовой сети переменного тока или специализированной зарядной станции.

    В целом роль аккумуляторов тут невелика. Зато упрощается их коммутация, здесь не нужны цепи опасного высокого напряжения, а масса батареи значительно меньше, чем у электромобилей.

    Смешанная

    В результате развития техники электропривода и ёмкости накопителей роль электромоторов в создании тягового усилия увеличилась, что привело к появлению наиболее продвинутых систем последовательно-параллельной схемы.

    Здесь старт с места и движение на небольших скоростях производятся на электрической тяге, а ДВС подключается лишь, когда потребуется высокая отдача и при исчерпании аккумуляторов.

    Оба мотора могут работать в режиме привода, а продуманный электронный блок сам выбирает куда и как направлять энергетические потоки. Водитель может следить за этим на графическом информационном дисплее.

    Это интересно: Что такое Адсорбер, устройство и принцип работы

    Применяется дополнительный генератор, как в последовательной схеме, который может давать энергию электромоторам или заряжать аккумулятор. Рекуперация тормозной энергии происходит через реверс тягового электродвигателя.

    Так устроены многие современный гибриды, в частности один из самых первых и известных – Toyota Prius

    Как работает гибридный мотор на примере Тойота Приус

    Этот автомобиль выпускается уже в третьем поколении и достиг определённой степени совершенства, хотя конкурирующие гибриды продолжают наращивать сложность и эффективность конструкций.

    Основой привода здесь является принцип синергии, по которому в создании крутящего момента на колёсах могут в любом сочетании участвовать ДВС и электромотор. Параллельность их работы обеспечивает сложный механизм планетарного типа, где потоки мощности смешиваются и через дифференциал передаются на ведущие колёса.

    Трогание с места и стартовое ускорение выполняет электромотор. Если электроника определяет, что его возможностей недостаточно, подключается экономичный бензиновый двигатель, работающий по циклу Аткинсона.

    К сведению: Как проверить форсунки дизельного двигателя

    В обычных автомобилях с моторами Отто такой термический цикл применять нельзя из-за переходных режимов. Но тут их обеспечивает электродвигатель.

    Исключён режим холостого хода, если у Toyota Prius автоматически запускается ДВС, то для него сразу же находится работа, помогать в разгоне, заряжать батарею или обеспечивать климатическую установку.

    Постоянно имея нагрузку и работая на оптимальных оборотах он минимизирует расход бензина, находясь в самой выгодной точке своей внешней скоростной характеристики.

    Традиционный стартер отсутствует, поскольку такой мотор можно запустить только раскрутив его до значительных оборотов, что и делает реверсируемый генератор.

    Аккумуляторы имеют разную ёмкость и напряжение, в наиболее сложной подзаряжаемой версии PHV это уже вполне обычные для электромобилей 350 вольт при 25 А*ч.

    Достоинства и недостатки гибридов

    Как и всякий компромисс, гибриды уступают чистым электромобилям и привычным классическим на нефтяном топливе.

    Но при этом дают выигрыш по ряду свойств, для кого-то выступающих главными:

    • упрощение средств, применяемых для борьбы с вредными выбросами ДВС;
    • достижение некоторой экономии топлива, как бы это ни оспаривалось;
    • возможность передвижения на чистой электротяге там, где применение ДВС запрещено;
    • достаточно простое наращивание заявленной мощности;
    • невозможность, в отличие от электромобиля, остаться без энергии вдали от электрической сети.

    Все недостатки связаны с усложнением техники:

    • потребность в грамотном персонале, специально обученном работе с гибридами;
    • увеличение массы транспортного средства, на что тоже тратится топливо;
    • более высокая цена автомобиля;
    • проигрыш электромобилям из-за сохранения ДВС и всего, что с ним связано;
    • пока ещё недостаточно отработанные технологии и отсутствие единого подхода к конструированию;
    • плохая экологичность в производстве батарей и их утилизации.

    Вполне возможно, что производство гибридов сохранится и после полного исчезновения классических автомобилей.

    Это надо знать: Моторное масло с Молибденом — плюсы и минусы

    Но произойдёт это только если будет создан единый компактный, экономичный и хорошо управляемый двигатель на углеводородном топливе, который станет хорошим дополнением к электрическому автомобилю будущего, существенно повысив его пока недостаточную автономность.

    Что такое гибридный двигатель автомобиля: схема и принцип работы

    Доброго дня! Сегодня мы разберем и расскажем о том, что такое гибридный автомобиль и его двигатель. Затронем принцип работы и взаимодействие с основным мотором.

    Гибридный двигатель современного авто

    Подавляющее большинство современных автомобилей работают от двигателей внутреннего сгорания. Но, учитывая мировые тенденции на снижение нефтяных запасов, а также необходимости бережного отношения к окружающей среде, подымается вопрос замены ДВС на что-то более экономичное, мощное. Это позволит полностью удовлетворить потребности человека комфортном и безопасном передвижении.

    Хорошей альтернативой автомобилям, работающим на энергии сгорания топлива, могут стать электромобили, питающиеся электричеством — это не гибридный вариант авто.

    Правда, сегодня они еще имеют определенные конструктивные недостатки. В частности это малый запас хода (не превышает 150 – 180 км), большой срок подзарядки (занимает несколько часов). Кроме прочего такие машины дорого стоят, поэтому рассчитывать, что они полностью придут на замену топливным машинам не стоит.

    Поэтому хорошей альтернативой, совмещающей достоинства обеих конструкций — это автомобиль с гибридным двигателем. Принцип работы заключается в использовании энергии сгорания топлива для подзарядки специальных аккумуляторов, которые питают тягу авто.

    Таким образом достигается минимизация использования топлива, снижение стоимости машины, повышение уровня мощности и экологической чистоты. При этом отсутствует потребность тратить время на длительную подзарядку батарей. Одной заправки бака топливом хватает на большее расстояние, даже при повышенной мощности или расходе горючего в городских условиях, чем в обычном автомобиле.

    Принцип работы гибридного мотора

    Чтобы понять, что представляют собой и как работают автомобили с гибридным двигателем, следует рассмотреть принцип их действия. Сегодня, учитывая степень гибридизации, выделяют три типа двигателей:

    • умеренные;
    • полные;
    • plug-in.

    Для первой категории гибридного автомобиля характерна постоянная работа ДВС. А установленный электродвигатель включается и работает в экстремальных условиях, когда автомобилю нужна мощность. Такой подход экономит топливо (ведь его расход при увеличении мощности возрастает), равномерно использовать ДВС и не допускать чрезмерных перегрузок.

    Для второго типа гибридного авто характерна работа в качестве тягового агрегата только электродвигателя. ДВС используется как источник постоянной подзарядки. Это дает выработать постоянный режим работы ДВС, что дает достигнуть максимального показателя КПД. При этом, учитывая, что не требуется снижение или увеличение тяговой нагрузки, расход топлива снижается.

    В третьем случае в автомобиле добавляется возможность прямой подзарядки от источника электрического питания. Такой тип машины полностью избавляется от главного недостатка электромобилей, а именно он может работать после окончания заряда батареи (в этом случае включается ДВС и машина начинает работать по принципу гибрида).

    Ко всему прочему современные гибридные автомобили еще и оснащаются системами KERS (осуществляют переработку кинетической энергии вращения). Суть системы сводится к дополнительной подзарядке аккумуляторных батарей за счет вращательной энергии колес. Это когда машина двигается накатом (свободным ходом), либо во время торможения. Такой подход позволяет еще больше снизить уровень потребления топлива.

    Немного о схемах взаимодействия и видах гибридных автомобилей

    Сегодня выделяют три схемы взаимодействия ДВС и электромоторов, устанавливаемых на гибридных двигателях:

    • последовательную;
    • параллельную;
    • последовательно-параллельную.

    В первом случае принцип взаимодействия прост. ДВС работает исключительно в качестве источника подзарядки аккумуляторной батареи и не привлекается как тяговая сила.

    Из положительных характеристик такой гибридной схемы следует выделить:

    • равномерность работы ДВС;
    • достижение максимального КПД;
    • снижение уровня потребления топлива;
    • отсутствие системы переключения передач;
    • передвижения даже при выключенном ДВС, за счет накопленной аккумуляторами энергии.

    Но есть и недостатки в гибридных машинах. В частности необходимость использования внушительных размеров аккумуляторов, а также потеря энергии в процессе преобразования.

    В следующей, параллельной схеме используются два двигателя одновременно. При этом основным тяговым агрегатом остается ДВС, а электромотор выступает как вспомогательный. Его сила используется, когда начинает требоваться дополнительная мощность. Это позволяет экономить расход горючего, при этом не требуется устанавливать громадных аккумуляторов.

    Гибридный автомобиль с такой схемой работы двигателя оптимален по стоимости и получения конечного результата. Отлично подходят для условий скоростной езды по трассам. А вот из минусов – в условиях городской езды, когда авто постоянно «дергается», они малоэффективны. Тут же стоит отметить незначительную, по сравнению с другими гибридными вариантами, экономию топлива. Большую продолжительность времени гибридная машина работает от двигателя внутреннего сгорания.

    Третий тип схемы предусматривает совмещение принципа работы двух предыдущих. Здесь, энергия тягового ДВС частично перенаправляется на генератор, заряжающий электродвигатель. В дальнейшем путем компьютерного регулирования оптимально синхронизируется работа двух двигателей. Это позволяет максимально использовать полезные моменты каждого из них.

    По сути на выходе получается универсальное транспортное средство, способное одинаково комфортно чувствовать себя как в городских условиях, так и на скоростных трассах. Но есть здесь и некоторые недостатки. В частности очень сложная конструктивная система, аккумулятор весьма внушительной мощности, компьютерное управление, необходимость установки дополнительного генератора.

    На сегодня это все, что мы хотели рассказать про гибридный двигатель.

    Удачи!

    Поделитесь информацией с друзьями:


    принцип работы, что значит, схема мотора

    Автор автомеханик А.Зарядин На чтение 10 мин. Просмотров 6k. Опубликовано

    Гибридный двигатель имеет несколько источников энергии: бензиновый и электрический моторы. Оба агрегата приводят автомобиль в движение по отдельности или совместно. Разработано несколько видов гибридных конструкций, и каждая реализует в себе главное преимущество перед «обычными» моторами — топливную экономичность. А значит, и в возможность достичь высоких экологических требований к транспорту.

    История гибридных двигателей

    Гибридные силовые установки были известные ещё в 19 веке. Изобретателем первого гибрида, работающего на электроэнергии, стал Роберт Андерсон. Однако, патент на систему получил Генри Пайпер в 1905 году. В этом же направлении работал Фердинанд Порше. Серийными производителями гибридных моторов были французская компания Parisienne des Voitures Electriques, американская корпорация General Electric, бельгийская Pieper.

    Бурного развития технология гибридов в начале 20 века не получила по нескольким причинам:

    • низкая стоимость топлива;
    • нерентабельность по сравнению с бензиновым ДВС.

    К концу 20 века рост на энергоносители и ужесточение экологических стандартов заставили автопроизводителей возвратиться к разработкам эффективных моторов. Изначально в гонку включились VW, Mercedes, GM, Audi, но до серийного производства гибридных автомобилей так и не дошли, перейдя в другие сферы разработок. Первым удачным автомобилем с гибридным двигателем стал Toyota Prius 1997 года. За год компания смогла продать 25 000 моделей. Вторым популярным гибридом на рынке стал Honda Insight.

    После Приуса, Тойота наладила серийный выпуск моделей: Hybrid Harrier, Highlander, Estima Hybrid, Crown, Camry Hybrid, Lexus RX. Среди разработок Хонда с гибридной установкой известны Accord Hybrid и Civic Hybrid. Единичные автомобили встречаются у Форда, Ауди, Мазды, Рено, БМВ, Ниссан, Хёндай.

    Поговорим подробнее, что значит машина-гибрид. Рассмотрим устройство, принцип работы, в чём плюсы и минусы гибридных установок.

    Принцип работы и устройство гибридных двигателей

    Принцип работы гибридных двигателей основан на комбинировании возможностей ДВС и электромотора. Бензиновый агрегат развивает максимальный крутящий момент на высоких оборотах, в то время, как электрический двигатель — на низких. Объединение установок позволяет исключить из конструкции механизмы преобразования механической энергии, увеличить КПД силового агрегата и снизить расход топлива.

    Полная конструкция

    Автомобиль с гибридным мотором устроен иначе, чем привычные машины с ДВС. Здесь под днищем находятся:

    • двигатель внутреннего сгорания;
    • один или несколько электрических моторов;
    • блок аккумуляторных батарей.
    • для управления и преобразования энергии установлен электронный блок с инвертором.

    Источником энергии в гибридном двигателе служит ДВС, работающий на бензине или дизеле. Мощность, преобразованная генератором, запускает тяговый электродвигатель и заряжает аккумуляторные батареи. Именно от блока аккумуляторов электромотор получает дополнительное питание, если не будет хватать энергии генератора.

    Инвертор преобразует постоянный ток высоковольтного аккумулятора в 3-фазный переменный ток большего напряжения. Энергия используется для:

    • управления электромотором;
    • обратной конвертации тока с генератора для подзарядки батареи;
    • питания бортовой электросети.

    Конструктивно инвертор представляет собой корпус с набором электронных плат и транзисторными сборками.

    Общий принцип работы гибридного автомобиля рассмотрим далее.

    Функционирование двигателя

    Режим совместной работы ДВС и электромотора зависит от конструктивного устройства гибридного силового агрегата и режима движения автомобиля. Так, в начале движения бензиновый двигатель не всегда нужно запускать. Машина тронется за счёт работы электрического мотора, питающегося от батареи.

    Большая ёмкость аккумулятора с возможностью внешней подзарядки может сократить потребление бензина до нуля, если суточный пробег автомобиля короткий.

    Электромотор поддерживает работу автомобиля на холостом ходу: при стоянке на светофоре, временной остановке. В это время ДВС отключен, до те пор, пока хватает мощности электротяги. Обычно бензиновый мотор подключается на скорости 60км/ч. При больших нагрузках, например, для заезда в горку, понадобится двойное усилие обоих агрегатов. В таком режиме автомобиль сможет проехать более 500 км.

    Отличительно, как работает гибридный двигатель во время торможения. Тормозная система привычного автомобиля с ДВС преобразует кинетическую энергию в тепловую, рассеивая её в воздухе. Гибриды оснащены системой рекуперации, т.е. возвращения. При замедлении движения электромотор переключается в режим генератора, отдавая электрическую энергию в аккумуляторную батарею.

    Типы гибридных агрегатов

    Гибридные двигатели различаются по типу применения и компоновочной схеме. По первому критерию гибриды делятся на микрогибриды, умеренные гибриды и полные гибриды. Более подробно о них поговорим ниже.

    Применение разных компоновочных систем гибридных двигателей отражает уровень развития гибридизации, суть которой заключается в желании производителей перевести автомобиль на альтернативный источник энергии. Наиболее прогрессивными в плане разработок являются компании Тойота, БМВ, Хёндай, Вольво.

    Схемы взаимодействия мотора и ДВС

    Конструктивная схема гибридного двигателя выбирается исходя из проектных характеристик автомобиля: требуемой мощности, скорости разгона, расхода топлива и т.д. Различают последовательную, параллельную и комбинированную схемы.

    Последовательная схема

    Гибридная система автомобиля с последовательной компоновкой была придумана Порше в 1899 году. Схема включает в себя ДВС с генератором, тяговый электродвигатель и аккумуляторные батареи. По этой схеме двигатель внутреннего сгорания запускает генератор, который преобразует механическую энергию в электрическую, питая электрический мотор. В свою очередь электродвигатель воздействует на ведущие колёса, приводя машину в движение.

    Большая ёмкость аккумуляторов позволяет автомобилю в некоторых режимах работать только на электрической энергии, при выключенном ДВС. Батареи заряжаются от генератора, когда потребляемая мощность электромотора невысока, например, во время размеренного движения. Однако, в режиме ускорения мощности генератора может не хватать, и тогда недостаток энергии компенсирует аккумулятор.

    Последовательная схема гибридного двигателя хороша тем, что ёмкая АКБ позволяет устанавливать ДВС меньших габаритов и меньшего веса. Более простая конструкция расходует меньше топлива и требует меньших затрат на обслуживание.

    Электрический мотор вращается в любом направлении, что позволяет упростить конструкцию автомобиля, убрав сцепление и коробку передач. А при установке электродвигателей с редуктором в ведущие колёса, можно обойтись и без дифференциала. Подобная схема встречается на карьерных самосвалах БелАЗ и городских автобусах ЗИЛ. В легковых автомобилях встречается редко.

    Параллельная схема

    Гибридные двигатели с параллельной системой могут приводить автомобиль в движении от ДВС, тягового электромотора или их совместной работы. Часто электрический двигатель устанавливают вместо маховика, используя электромотор в качестве генератора и стартера для трогания и остановки автомобиля. Аккумуляторные батареи подзаряжаются во время рекуперативного торможения.

    Параллельная схема подходит для автомобилей небольшой мощности. За счёт использования малоёмких батарей снижается вес и начальная стоимость машины. Подобная конструкция встречается в моделях Honda Insight, BMW 7 ActiveHybrid.

    Последовательно-параллельная схема

    По сути данная схема представляет собой доработку параллельной. Особенность гибридных двигателей с последовательно-параллельной системой — наличие делителя мощности в трансмиссии. Энергия ДВС разделяется на 2 потока в соответствии с режимом движения автомобиля. Часть мощности переходит к ведущим колёсам, другая — к накопителю электрической энергии.

    Для реализации подобной компоновки необходим менее мощный ДВС, но с высокой эффективностью. Например, двигатель, работающий по циклу Аткинсона с коротким тактом сжатия. По такой схеме построены Toyota Prius и Lexus RX.

    https://www.youtube.com/watch?v=k1nG8PkP28E&feature=youtu.be

    Классификация по степени электрификации

    Разбираясь в особенностях гибридных двигателей, поговорим и о различном применении электромоторов. Степень электрификации машины указывает на возможности электрической установки. В одном случае, она идёт как приложение, в другом — позволяет полноценно передвигаться на электротяге. Чтобы понять насколько прогресс ушёл вперёд, рассмотрим этапы электрификации последовательно.

    Микрогибрид

    Двигатель-микрогибрид представляет собой простейшую форму гибридизации. Автомобиль оснащается системой «Старт-Стоп», в которой электрическая установка используется, как стартер и генератор, но не передаёт энергию колёсам. Во время работы машины на холостом ходу блок управления глушит бензиновый двигатель, позволяя сэкономить топливо. В среднем расход в городе снижается на 10%.

    Энергия, сохранённая от рекуперативного торможения, питает систему «Старт-Стоп» и бортовые устройства.

    В силовую установку микрогибрида устанавливают штатную коробку передач с импульсным масляным насосом. В режиме «Старт-Стоп», пока двигатель не работает, необходимо сохранить элементы переключения включенными. Насос поддерживает давление масла в каналах КПП, чтобы после запуска двигателя, автомобиль был готов ехать спустя 0,3 с.

    Мягкий гибрид

    Термин «мягкий» или «умеренный» гибрид означает, что электромотор используется в автомобилях как лёгкая «поддержка» ДВС. Основную работу в режиме ускорения и штатного движения выполняет бензиновый двигатель. Суть использования электрической установки — помощь при трогании и ускорении автомобиля, а также для подзарядки батареи во время торможения. Мощность электродвигателя не превышает 50 кВт.

    К гибридам подобного действия относятся: BMW 7 ActiveHybrid, Honda Civic Hybrid, Suzuki Smart Hybrid, Mercedes S 400 Hybrid.

    Полный гибрид

    Полноценный гибридный автомобиль способен работать на одном тяговом электромоторе при выключенном ДВС. Электрический двигатель заменяет сцепление, работает как генератор для заряда аккумуляторных батарей, в том числе в режиме рекуперативного торможения. В отличие от умеренного гибрида, здесь применяется электромотор мощностью 60 — 250 кВт.

    Принцип полного гибрида реализован в Audi A1 и BMW X6 ActiveHybrid. В такие гибриды устанавливают мощные литий-ионные аккумуляторные батареи. Однако, при ёмкости в 12кВт/ч, накопитель электроэнергии сможет обеспечить пробег автомобиля не более 60 км. При низком уровне заряда ДВС подключается автоматически, но чтобы снизить потребление топлива и увеличить пробег электрического мотора, инженеры разработали Plung-In.

    Гибриды плагины

    Plung-In или гибрид-плагин по принципу работы схож с полным гибридом. Разница заключается в возможности подзарядки аккумулятора от внешней сети. Расстояние, которое может проехать машина на одной электрической тяге, характеризуется показателем PHEV.

    Чтобы превратить гибридный двигатель в Plung-In, необходимо поставить дополнительное оборудование: зарядное устройство, дополнительный блок управления и блок батарей. Розетка для заряда располагается возле лючка для заправки топливного бака. Для подпитки батареи можно использовать домашнюю электросеть, учитывая рекомендации производителя.

    Преимущества и недостатки гибридных авто

    Разобравшись, как работает гибридный автомобиль, подведём итог в виде объективной оценки. Сведём плюсы и минусы гибридного двигателя в таблицу.

    Преимущества

    Недостатки

    1.   Высокий КПД за счёт использования крутящего момента от ДВС при любых нагрузках 1. Мало специалистов по ремонту и обслуживанию гибридов
    2.   Экономия бензина в городе 10 — 30%  2. Высокая стоимость аккумуляторных батарей. При выходе из строя одного элемента приходится менять весь блок в сборе. Проблема с утилизацией
    3.   Энергия торможения рекупируется в электрическую энергию 3. Наличие большого количества электроники. Сложность с запчастями. Дорогой ремонт.
    4.   Использование ДВС меньшей мощности и габаритов. Возможность отказаться от сцепления и КПП 4. Недостаточное количество станций для подзарядки аккумуляторов. Малый пробег на одной электротяге
    5.   Надёжный запуск зимой 5. Плохая маневренность
    6.   Снижение токсичных выхлопов 6. Из-за холодов батареи быстрее выходят из строя
    7.   Тихая работа 7. Бесшумная работа приводит к авариям

    Заключение

    Принцип работы гибридного автомобиля основан на использовании энергии бензинового и электрического двигателей. Их совместная работа позволяет достичь жёстких требований экологических стандартов, снижая расход топлива и выбросов. Инженеры постоянно совершенствуют конструкции, придумывают новые решения. Однако, не все компании видят перспективу в гибридах, концентрируясь на создании полноценных электромобилей.

    Все о трансмиссии | Союз неравнодушных ученых

    Что такое трансмиссия?

    Трансмиссия — это набор компонентов, которые передают мощность от двигателя транспортного средства на колеса транспортного средства. В гибридно-электрических автомобилях конструкция трансмиссии определяет, как электродвигатель работает вместе с обычным двигателем. Трансмиссия влияет на механическую эффективность автомобиля, расход топлива и закупочную цену.

    Гибриды, в которых используется трансмиссия серии . получает механическую энергию только от электродвигателя, который приводится в действие батареей или бензиновым генератором.В гибридах с параллельными трансмиссиями электродвигатель и двигатель внутреннего сгорания могут обеспечивать механическую мощность одновременно. Последовательные / параллельные трансмиссии позволяют двигателю и электродвигателю обеспечивать мощность независимо или совместно друг с другом.

    Как обычные гибриды, так и подключаемые гибриды имеют модели с последовательной, параллельной и последовательной / параллельной трансмиссией. Поскольку автомобили с аккумуляторной батареей и водородными топливными элементами не имеют двигателей внутреннего сгорания, они используют разные агрегаты трансмиссии (хотя некоторые компоненты являются общими).

    Трансмиссии серии

    Трансмиссии серии

    представляют собой простейшую гибридную конфигурацию. В серийном гибриде электродвигатель является единственным средством обеспечения мощности колес. Электродвигатель получает электроэнергию либо от аккумуляторной батареи, либо от генератора, работающего от бензинового двигателя. Компьютер определяет, сколько энергии поступает от аккумулятора или двигателя / генератора. И двигатель / генератор, и использование рекуперативного торможения заряжают аккумуляторную батарею.

    Гибриды серии

    наилучшим образом проявляют себя во время движения с частыми остановками, когда бензиновые и дизельные двигатели неэффективны.Компьютер транспортного средства может питать двигатель только от аккумуляторной батареи, что позволяет экономить двигатель в тех случаях, когда он более эффективен.

    Двигатель обычно меньше в серийной трансмиссии, потому что он должен удовлетворять только определенным требованиям мощности; аккумуляторная батарея, как правило, более мощная, чем у параллельных гибридов, чтобы обеспечить остаточную потребность в энергии. Эта более крупная батарея и двигатель, а также генератор увеличивают стоимость автомобиля, делая серийные гибриды более дорогими, чем параллельные гибриды.

    Параллельные трансмиссии

    В автомобилях с параллельной гибридной трансмиссией двигатель и электродвигатель работают в тандеме для выработки энергии, приводящей в движение колеса. Параллельные гибриды, как правило, используют меньший аккумулятор, чем последовательные трансмиссии, полагаясь на рекуперативное торможение, чтобы поддерживать его подзарядку. Когда потребляемая мощность низка, параллельные гибриды также используют двигатель в качестве генератора для дополнительной подзарядки, подобно генератору переменного тока в обычных автомобилях.

    Поскольку двигатель соединен напрямую с колесами в параллельных трансмиссиях, неэффективность преобразования механической энергии в электричество и обратно устраняется, повышая эффективность этих гибридов на шоссе.Это снижает, но не устраняет преимущества эффективности использования электродвигателя и аккумулятора в непрерывном движении.

    Серия / параллельные трансмиссии

    Серия

    / параллельная трансмиссия объединяет в себе преимущества и сложности параллельной и последовательной трансмиссий. Комбинируя эти две конструкции, двигатель может как приводить колеса напрямую (как в параллельной трансмиссии), так и эффективно отключаться, при этом только электродвигатель обеспечивает мощность (как в последовательной трансмиссии).Toyota Prius помогла сделать серию / параллельную трансмиссию популярной конструкцией.

    С опциями, работающими только на газе и только на электричестве, двигатель чаще работает с почти оптимальным КПД. На более низких скоростях он работает больше как серийное транспортное средство, а на высоких скоростях, где последовательная трансмиссия менее эффективна, двигатель берет на себя управление и потери энергии сводятся к минимуму.

    Эта система требует более высоких затрат, чем чисто параллельный гибрид, поскольку для управления двойной системой требуется генератор, аккумулятор большего размера и большая вычислительная мощность.Тем не менее, его эффективность означает, что последовательная / параллельная трансмиссия может работать лучше и потреблять меньше топлива, чем одна последовательная или параллельная системы.

    Узнайте больше о технологиях электромобилей здесь, включая их потенциал в качестве общенационального решения для экономии масла.

    Как работают гибридные электромобили?

    Поскольку они могут работать на электричестве из сети и поскольку электричество часто является более чистым источником энергии, чем бензин или дизельное топливо, подключаемые гибриды могут производить значительно меньше загрязнения, вызывающего глобальное потепление, чем их аналоги, работающие только на газе.Они не загрязняют выхлопную трубу при движении на электричестве, и они получают выгоду от топливной экономичности за счет наличия электродвигателя и аккумулятора. Поскольку они потребляют меньше газа, они также требуют меньше топлива: вождение PHEV может сэкономить сотни долларов в год на бензине и дизельном топливе.

    Чтобы воспользоваться преимуществами гибридных автомобилей с подзарядкой от сети, водителям необходим доступ к парковке и место для подключения к сети, хотя обычно достаточно обычной розетки на 120 В. А поскольку большинство PHEV являются легковыми автомобилями, потенциальным покупателям не следует регулярно требовать места для более чем пяти пассажиров, и им не нужно буксировать.

    Подключаемый гибридный модуль

    PHEV сочетают в себе преимущества гибридов в экономии топлива с полностью электрическими возможностями транспортных средств на аккумуляторных батареях или топливных элементах.

    Хотя не все модели работают одинаково, большинство плагинов могут работать как минимум в двух режимах: «полностью электрический», в котором двигатель и аккумулятор обеспечивают всю энергию автомобиля; и «гибрид», в котором используется как электричество, так и бензин. PHEV обычно запускаются в полностью электрическом режиме, работая от электричества до тех пор, пока их аккумуляторная батарея не разрядится: диапазон варьируется от 10 миль до более 40.Некоторые модели переключаются в гибридный режим, когда достигают крейсерской скорости по шоссе, обычно выше 60 или 70 миль в час.

    Электродвигатель и аккумулятор помогают PHEV использовать меньше топлива и меньше загрязнять окружающую среду, чем обычные автомобили, даже в гибридном режиме. Выключение холостого хода выключает двигатель на холостом ходу на светофоре или в движении, экономя топливо. Рекуперативное торможение преобразует часть энергии, потерянной во время торможения, в полезную электроэнергию, хранящуюся в батареях. А поскольку электродвигатель дополняет мощность двигателя, можно использовать двигатели меньшего размера, что увеличивает топливную экономичность автомобиля без ухудшения характеристик.

    Различные модели подключаемых к сети гибридных электромобилей также могут иметь разные трансмиссии — механические компоненты, передающие мощность на ведущие колеса. Узнайте о последствиях использования различных гибридных трансмиссий здесь.

    Отличия подключаемых гибридов от других электромобилей

    Обычные гибриды имеют электродвигатель и батарею, как и подключаемые модули, но всю свою энергию получают от бензина или дизельного топлива и не могут быть подзаряжены путем подключения к электросети. Из-за этого гибриды, не подключаемые к электросети, не рассматриваются электромобили («электромобили»).Узнайте больше о том, как работают гибриды.

    Аккумуляторные электромобили имеют только электродвигатель и аккумулятор, которые получают всю свою энергию от подключения к электросети. В отличие от PHEV, аккумуляторные электрики не имеют двигателя внутреннего сгорания и не могут работать как гибриды. Но поскольку они полностью работают на электричестве, они не производят выбросов из выхлопных труб и могут работать без выбросов при зарядке от возобновляемых источников энергии. Узнайте больше о том, как работает электрика аккумуляторной батареи.

    Электромобили на топливных элементах приводят в действие электродвигатель и аккумулятор за счет преобразования газообразного водорода в электричество.Автомобили на топливных элементах только начинают появляться в продаже, но они предлагают большие перспективы как экологически чистая технология с низким содержанием углерода. Узнайте больше о том, как работают топливные элементы и автомобили на топливных элементах.

    Узнайте больше о технологиях электромобилей здесь, включая их потенциал в качестве общенационального решения для экономии масла.

    Технология гибридных автомобилей и масло для гибридных автомобилей

    Идея гибридных автомобилей была с нами уже в течение столетия . Однако он не получил массового и массового производства до конца 1990-х годов .Благодаря относительно недавнему буму экологической осведомленности они стали более популярными, чем когда-либо.

    Трудно спорить с , увеличивающим экономию топлива , особенно когда это связано с снижением выбросов CO2, и меньшими затратами на техническое обслуживание . Государственное регулирование — еще один фактор, влияющий на рост числа гибридных и электромобилей. Производители автомобилей сталкиваются с штрафами за невыполнение «зеленых» квот на автомобили и могут воспользоваться различными субсидиями для разработки и использования экологически чистых технологий.

    Что такое гибридный автомобиль?

    Проще говоря, гибридные автомобили сочетают в себе стандартный двигатель внутреннего сгорания (ДВС) (ДВС) с электрическим двигателем . У всех есть обычный двигатель, электродвигатель и аккумулятор. Поскольку они находятся на грани между газом и электричеством, гибридные автомобили имеют уникальных требований , которые могут сократить срок их эксплуатации , если о них не позаботиться должным образом. Тем не менее, технологии постоянно развиваются, проблемы устраняются, и разрабатываются инновационные решения, чтобы смягчить оставшиеся.

    История техники

    Как мы уже упоминали, гибридные автомобили были созданы более ста лет назад. Первые заявки на патент на гибридные бензиново-электрические двигательные установки для рельсовых автомобилей и лодок были поданы еще в 1889 году.

    Но когда же вышел первый гибридный автомобиль?

    Раньше, чем вы думаете. Первым автомобилем, который использовал электрическую энергию, был , разработанный в 1896 году Гарри Э. Дей . Armstrong Phaeton был инновационным автомобилем, у которого был динамо-маховик, подключенный к аккумуляторной батарее, и использовалось рекуперативное торможение для его зарядки.Динамо-машина также использовалась для питания фонарей и обеспечивала искру зажигания.

    Phaeton был , за ним последовал Mixte Фердинанда Порше в 1900 году . В автомобиле использовался бензиновый двигатель What Makes A Good Grease для подачи энергии на электродвигатель, приводивший в движение колеса автомобиля. У прототипа был только передний привод, но более поздние модели включали электродвигатель на каждое из колес.

    Рекуперативное торможение

    Система рекуперативного торможения, впервые использованная в Phaeton, стала основной концепцией дизайна современных гибридных электромобилей .Современный принцип был разработан для концепт-кара American Motors Amitron. Это был полностью аккумуляторный электромобиль, который заряжался при торможении.

    Этот принцип был далее усовершенствован и использован в истинных гибридах позже . Эти автомобили использовали электрический двигатель для помощи в управлении , а некоторые были способны на полностью переключаться на электрическую мощность на короткие периоды.

    Современные гибриды и новейшие разработки

    Возобновившийся всплеск интереса в конце 1990-х годов привел к некоторым примечательным событиям. Toyota Prius был самым популярным гибридным автомобилем и стал в основном синонимом термина с термином «гибрид ». Это дало технологии точку опоры, необходимую, чтобы оставаться актуальной достаточно долго и достичь критической массы на рынке.

    Prius — самый популярный гибридный электромобиль из когда-либо созданных, и его технология была использована в качестве основы для бесчисленного множества автомобилей, последовавших за ним.

    Последней разработкой, которая набирает популярность, является подключаемая система , которая позволяет гибридным автомобилям работать в течение длительного периода времени в полностью электрическом режиме.

    Мы также можем ожидать, что никель-кадмиевые батареи будут сняты с производства из-за их веса и воздействия на окружающую среду . Они также не заряжаются так же хорошо, как другие типы батарей. Батарейные блоки с уменьшенным весом и нанотекстурой кажутся будущим, а литий-ионные батареи могут заменить существующие технологии.

    Типы гибридных автомобилей

    Не все гибриды одинаковы. Хотя любой автомобиль , использующий два разных источника энергии для приведения в движение, можно назвать гибридным, мы распознаем несколько типов.Существует три различных типа в соответствии со степенью гибридизации и еще три в соответствии с конфигурацией трансмиссии .

    Классификация по степени гибридизации

    Здесь у нас есть полные гибриды, мягкие гибриды и полные подключаемые гибриды.

    • Полные гибриды могут работать на любом из двигателей или на обоих вместе. Аккумулятор заряжается двигателем внутреннего сгорания во время его работы, и его нельзя подключить для зарядки.
    • В мягких гибридах электрический двигатель и двигатель внутреннего сгорания всегда работают вместе параллельно; они не могут работать отдельно.
    • Гибриды с полным подключением требуют подключения для полной зарядки аккумулятора. Они могут работать в режимах разряда и поддержания заряда . Также можно переключать между ними , чтобы оптимизировать расход батареи и экономию топлива.
    Классификация по комплектации силового агрегата

    Hybrids также имеют три различных типа трансмиссии.В то время как обычный силовой агрегат внутреннего сгорания состоит из двигателя, трансмиссии, подвески, колес и приводного вала. Гибридные автомобили имеют дополнительных компонентов трансмиссии , и они созданы для максимального использования преимуществ конструкции. Три конфигурации трансмиссии — последовательная, параллельная и последовательно-параллельная.

    • Параллельные гибриды имеют как двигатель внутреннего сгорания, так и электродвигатель, подключенные к механической трансмиссии. Они могут передавать мощность для одновременного привода колес , и обычно они делают это через обычную трансмиссию.Их двигатель внутреннего сгорания также может использоваться в качестве генератора для дополнительной подзарядки.
    • Гибриды серии имеют трансмиссию, приводимую в действие электродвигателем, в то время как двигатель внутреннего сгорания меньшего размера приводит в действие электродвигатель или заряжает батареи.
    • Последовательно-параллельные гибриды обладают преимуществами как последовательной, так и параллельной трансмиссии. Их электродвигатель или двигатель внутреннего сгорания может генерировать мощность на колеса независимо .

    Уход и техническое обслуживание

    В целом гибридные электромобили не требуют специальных процедур обслуживания. Основы такие же, как и в случае с обычными двигателями внутреннего сгорания.

    Основы

    Электрические компоненты гибридных автомобилей рассчитаны на долговечность и не требуют обслуживания . По-прежнему рекомендуется время от времени проверять шнуры питания и соединения. , но в остальном электромобили не требуют специального обслуживания.

    Срок службы батареи обычно ниже у гибридных автомобилей — особенно в старых моделях — потому что они используются гораздо чаще, чем в автомобилях с ДВС. К счастью, на аккумуляторы обычно распространяется гарантия производителя, и их можно заменить, если возникнут какие-либо проблемы.

    Система рекуперативного торможения и система с пониженным нагревом означают, что тормозные колодки и тормоза обычно служат значительно дольше . У более низкой общей температуры есть некоторые недостатки; подробнее об этом позже.

    Система улавливания паров топлива (EVAP) относительно подвержена утечкам в гибридных транспортных средствах. Общие симптомы — это активный индикатор Check Engine и запах бензина. Поскольку это относительно сложно диагностировать и исправить, разумно проводить регулярные осмотры с механиком.

    Датчики кислорода имеют тенденцию чаще выходить из строя в гибридных транспортных средствах, и это может значительно повлиять на топливную экономичность и характеристики двигателя .Их работоспособность снижается с возрастом, поэтому рекомендуется проверять их во время регулярного технического обслуживания.

    В чем отличие

    Однако из-за своей конструкции и режима работы гибридные автомобили имеют около уникальных требований . Повышенная частота цикла остановки-пуска двигателя внутреннего сгорания (она может быть увеличена до десяти раз) создает дополнительную нагрузку на двигатель. Это приводит к агрессивному масляному циклу и повышенному образованию кислоты .В то время как обычные масла определенно подойдут для гибридного автомобиля, смазочные материалы, разработанные с учетом этих особенностей, могут улучшить производительность и долговечность двигателя.

    Вот почему Valvoline разработала серию масел и трансмиссионных жидкостей, разработанных специально для гибридных автомобилей.

    Важность использования правильного гибридного масла

    Гибридные двигатели имеют тенденцию к более низкой температуре, поскольку электродвигатель снимает часть нагрузки с двигателя внутреннего сгорания.Это означает, что они не могут достичь оптимальной рабочей температуры , необходимой для выкипания воды, конденсированной в масле. Поскольку масло также охладитель , возможно, оно не сможет смазывать детали автомобиля так, как было задумано. Наличие подходящего гибридного моторного масла для вашего автомобиля может значительно снизить износ , минимизировать образование шлама и продлить срок службы двигателя.

    Кроме того, поскольку электродвигатель является частью трансмиссии в гибридных транспортных средствах, смазка может контактировать с электрическими компонентами, и получает электрический заряд .Это серьезная проблема, и трансмиссионные жидкости, разработанные для гибридных автомобилей, должны иметь правильные электрические и проводящие свойства . Они также должны быть совместимы с изоляционными материалами и покрытиями, с которыми они будут контактировать.

    Окисление — еще один фактор, который необходимо учитывать. Высокие температуры могут привести к окислению и ухудшению качества масла . В результате повышается проводимость, что подвергает опасности уплотнения и подшипники.Жидкость должна обеспечивать охлаждение электрических компонентов двигателя, чтобы предотвратить окисление масла, которое может привести к помехам чувствительных электрических и электронных компонентов .

    Эти проблемы необходимо решать с помощью интеллектуальной смазки, чтобы поддерживать долговечность жидкостей автомобиля и срок службы двигателя и трансмиссии.

    Как правильно использовать гибридные масла

    Когда дело доходит до использования, нет большой разницы между гибридным и обычным маслами.Поскольку двигатели внутреннего сгорания работают одинаково, а трансмиссия работает по аналогичным принципам, может обойтись стандартным ассортиментом продукции . В гибридных автомобилях можно использовать минеральные, синтетические, полусинтетические масла и масла с большим пробегом. Даже гибриды, разработанные с ICU в качестве расширителей диапазона, нуждаются в стандартных моторных маслах для правильной работы; конечно, эти масла должны использоваться в соответствии со спецификациями производителя.

    Вязкость

    Вязкость — это сопротивление жидкости течению .Здесь на помощь приходят спецификации производителя. Всегда обращайтесь к ним и считайте это набором общих рекомендаций. Большинство гибридных автомобилей лучше всего работают с легкими маслами . Масла для гибридных двигателей, специально разработанные для использования в гибридных транспортных средствах, обеспечивают оптимальную производительность и гарантируют хорошее смазывание двигателя при одновременном повышении экономии топлива.

    Valvoline Hybrid Engine Oil было разработано для частых циклов остановки-запуска двигателя внутреннего сгорания транспортного средства.Более низкий класс вязкости также улучшает поток масла при запуске , позволяет маслу быстрее создавать давление и обеспечивает более быстрое достижение рабочей температуры двигателя .

    Частота замены масла в гибридных автомобилях

    Частота замены масла аналогична обычным автомобилям с ДВС. Интервал замены для гибридов, использующих минеральных масел , составляет 5000 миль . Синтетические масла имеют специальные присадки, которые позволяют им служить дольше, и их необходимо заменять каждые 7000 — 10 000 миль .Конечно, они стоят дороже, но дополнительная защита — существенное преимущество.

    Так как двигатели гибридов не подвергаются такой большой нагрузке на низких оборотах, эти интервалы можно увеличить немного дольше, особенно с использованием специально разработанных гибридных синтетических масел. Тем не менее, всегда безопаснее придерживаться рекомендаций производителя .

    Особые соображения

    Производители предоставляют точные спецификации для дизельных или бензиновых двигателей, устанавливаемых в гибридных транспортных средствах.Поскольку основной принцип действия одинаков, независимо от того, где находится ДВС, большинство гибридных и обычных масел можно использовать как взаимозаменяемые.

    Тем не менее, специально разработанные масла для гибридных двигателей и трансмиссионные жидкости предлагают улучшенные характеристики и долговечность .

    Следуйте спецификациям производителя

    Каждые руководство владельца автомобиля перечисляет рекомендуемую массу масла и любые другие соображения. Вязкость может потребоваться отрегулировать в зависимости от сезона и предполагаемого использования автомобиля.Для стандартного использования при умеренных температурах подойдет то, что указано в руководстве пользователя. Всегда выбирайте масло той марки, на которой отображается символ звездообразования, означающий, что масло было протестировано Американским нефтяным институтом (API) .

    Подвести итог

    В то время как гибридные автомобили — это шаг вперед, когда дело касается воздействия на окружающую среду, экономии топлива и общего износа двигателя , но при выборе моторного масла им действительно требуется немного особой осторожности.Частые циклы остановки-запуска создают значительную нагрузку на двигатель, а более низкая температура может вызвать ухудшение качества масла.

    Для решения этих проблем рекомендуется использовать смазочные материалы, специально предназначенные для этих гибридных автомобилей. Гибридные масла Valvoline прошли лабораторные испытания и были усовершенствованы, чтобы гарантировать превосходную защиту в этих сложных условиях эксплуатации.

    Обширные испытания продемонстрировали отличные результаты тестов по характеристикам окисления, защите от коррозии, водостойкости и защите от износа.Показано улучшений характеристик, выражаемых двузначными числами, по сравнению с обычными маслами, а также известными отраслевыми стандартами, такими как API и ACEA.

    Каковы преимущества и недостатки серийных гибридных конструкций? | Home Guides

    Гибридные электромобили или HEV объединяют двигатели внутреннего сгорания с электродвигателями, предлагая улучшенную топливную экономичность по сравнению с автомобилями, которые работают только на бензине. Многие гибридные модели не нужно подключать к электросети, как электромобили, поскольку аккумуляторы можно заряжать с помощью технологии рекуперативного торможения, электродвигателей или бензиновых двигателей (см. Ссылку 1).Гибридные модели могут быть классифицированы по их трансмиссии как последовательные или параллельные (см. Ссылку 2). Трансмиссия состоит из всех компонентов, необходимых для передачи мощности на колеса. Серийные гибриды обладают различными преимуществами и недостатками по сравнению с параллельными гибридными конструкциями.

    Параллельно-гибридный

    Компоненты параллельной трансмиссии обычно включают бензиновый двигатель, электродвигатель, компьютерные элементы управления и аккумулятор. Двигатель и мотор параллельны друг другу по конструкции, и они оба соединены с трансмиссией, чтобы напрямую поворачивать колеса.Компьютерные элементы управления необходимы для координации совместной работы двигателя и двигателя независимо или одновременно, в зависимости от потребности в мощности. Аккумулятор частично заряжается за счет рекуперативного торможения — технологии, которая позволяет накапливать кинетическую энергию от движения накатом и торможения. Электродвигатель также может помочь перезарядить аккумулятор (см. Ссылку 2).

    Гибрид серии

    Компоненты трансмиссии серии включают электродвигатель, бензиновый двигатель, компьютерные элементы управления, аккумулятор и генератор.В серийном гибриде только электродвигатель вращает колеса напрямую. Вместо того, чтобы работать параллельно, энергия для привода автомобиля подается последовательно от одного источника энергии, бензинового двигателя, к другому, электродвигателю. Бензиновый двигатель вращает генератор, приводящий в действие электродвигатель. Аккумуляторы можно заряжать от рекуперативного торможения, а также от двигателя и генератора. Компьютерное управление определяет, сколько энергии на двигатель поступает от батареи, двигателя или генератора (см. Ссылку 2).

    Преимущества

    Необходимость в сложной многоскоростной трансмиссии и сцеплении устраняется в серийных гибридах, поскольку только электродвигатель напрямую приводит в действие трансмиссию, которая может иметь одну передачу. Бензиновые двигатели серийных гибридов, как правило, меньше по размеру и более эффективны, поскольку они не приводят в движение автомобиль напрямую и не подвержены сильно изменяющимся требованиям мощности при вождении с остановками. Эти конструктивные особенности делают серийные гибриды идеальным автомобилем для городских и пригородных. условия вождения.Более компактный, более эффективный двигатель и более широкое использование электроэнергии помогает снизить выбросы вредных газов в серийных гибридах (см. Ссылку 2).

    Недостатки

    Гибридная серия требует более крупной, более сложной батареи и двигателя для удовлетворения его потребностей в энергии. Большая батарея и двигатель, а также добавление генератора часто делают последовательный гибрид более дорогим, чем параллельный гибрид. Серийные гибриды также не так эффективны при движении по шоссе, как параллельные гибриды, поскольку двигатель напрямую не связан с колесами (см. Ссылку 2).Подключаемые гибридные модели доступны как в последовательном, так и в параллельном исполнении, что позволяет использовать только электрическую энергию и нулевые выбросы в выхлопные трубы при поездках на короткие расстояния. Однако функция подключаемого модуля также увеличивает стоимость (см. Ссылку 3).

    Рекомендации

    Основная цель покупки гибридного автомобиля — увеличить пробег и снизить выбросы вредных газов. По мере того, как на рынок выходит все больше гибридных автомобилей, становятся доступными новые конструкции и инновации. Некоторые гибридные модели предлагают двойную трансмиссию, сочетающую в себе преимущества последовательной и параллельной конструкции.Они работают как последовательные гибриды при низких скоростях движения и как параллельные гибриды при высоких скоростях (см. Ссылку 2). Посетите веб-сайт «Найти автомобиль» Министерства энергетики США, чтобы сравнить цены, экономию топлива, энергопотребление и экологические характеристики различных гибридных и обычных моделей автомобилей (см. Ссылку 4). Более высокая цена гибридных автомобилей может быть компенсирована экономией топлива в течение всего срока службы автомобиля.

    Ссылки

    Автор биографии

    Кэролайн Дж.Рэндалл имеет более чем 15-летний опыт написания и публикации. Она является владельцем Randall & Associates Publishing, специализирующегося на естественнонаучных публикациях, касающихся борьбы с вредителями, безопасности пищевых продуктов, общественного здравоохранения, биологии, патологии растений и лесного хозяйства. Рэндалл имеет докторскую степень. в лесопатологии.

    Что такое мягкий гибрид?

    Гибридные автомобили стали ключевыми игроками в усилиях по сокращению углеродного следа, особенно после того, как правительство Великобритании объявило, что с 2030 года производители больше не смогут продавать автомобили с бензиновым или дизельным двигателем.Цифры, опубликованные Обществом производителей и продавцов автомобилей (SMMT), показали, что в 2019 году было продано более 191000 гибридов — по сравнению со 139000 годом ранее — и, несмотря на последствия пандемии COVID-19 в 2020 году, эти продажи продолжали расти. .

    Причина, по которой эта цифра заметно больше, заключается в том, что эта цифра включает умеренно-гибридные электромобили (MHEV), электромобили с аккумулятором (BEV), подключаемые к электросети электромобили (PHEV) и гибридно-электрические автомобили (HEV). HEV был единственным типом гибрида, который существовал, с электродвигателем и аккумуляторной батареей, работающими вместе с бензиновым двигателем.Этот тип автомобиля может ездить только на электроэнергии на короткие расстояния, но его нельзя подключить к электросети. В последние годы появились другие типы гибридов, такие как PHEV, которые могут двигаться дальше на электроэнергии и заряжаться через вилка. Но это мягкий гибрид, который мы рассмотрим здесь подробно.

    Топ-10 лучших гибридных автомобилей 2021 года

    Ключ к пониманию мягких гибридов — внимательно присмотреться к названию. Поскольку он мягкий, вы можете догадаться — правильно — что здесь не так много электричества.В мягком гибриде электрифицированные части трансмиссии не могут приводить в движение колеса — всю работу выполняет двигатель, как и в обычном автомобиле. Мы ездили подряд на обычных бензиновых моделях и мягких гибридах и заметили только самые незначительные различия. Но производителям удалось повысить топливную эффективность с помощью этих систем, сделав их умным дополнением к стандартным бензиновым и дизельным автомобилям.

    Мы ожидаем, что продажи автомобилей с умеренным гибридом продолжат расти в ближайшие годы, поскольку они фактически представляют собой существующие бензиновые и дизельные модели с добавлением технологии мягкого гибрида для снижения их выбросов.Как правило, они останутся более доступными, чем PHEV и BEV. Вполне возможно, что через несколько лет, даже не дожив до 2030 года, будет очень сложно купить бензиновый и дизельный автомобиль, не имеющий поддержки мягкого гибрида.

    Автомобили, доступные в настоящее время с этой технологией, включают все последние модели Audi «S» и популярные семейные внедорожники, такие как Kia Sportage и Hyundai Tucson, а также модели меньшего размера, такие как Ford Puma, Ford Fiesta, Fiat 500 и Fiat Panda. Производители автомобилей, включая Volkswagen и BMW, также начинают предлагать эту технологию в своих семейных автомобилях.

    Итак, что же такое мягкий гибрид? Читайте дальше, чтобы узнать, что такое умеренно-гибридная технология и почему вы, вероятно, услышите гораздо больше в будущем.

    Мягкий гибрид: определение

    Ключевое различие между традиционным гибридом и мягким гибридом состоит в том, что в то время как электродвигатель традиционного гибрида может приводить в действие автомобиль самостоятельно, двигатель мягкого гибрида может только помогать двигателю; он недостаточно эффективен, чтобы самостоятельно управлять автомобилем, отсюда и слово «мягкий».

    Различные установки с мягким гибридом работают по-разному. Один из примеров — система Suzuki SHVS (Smart Hybrid Vehicle от Suzuki), доступная в моделях Suzuki Swift и Suzuki Ignis, включает в себя «стартер-генератор» и относительно небольшую аккумуляторную батарею мощностью 0,37 кВт · ч (киловатт-час). Встроенный двигатель генератора может быть задействован для помощи двигателю во время резкого ускорения, а также позволяет системе запуска и остановки автомобиля более плавно возвращать двигатель к жизни благодаря системе ременного привода.

    С другой стороны, все версии новейших Audi A8 и Audi A7 Sportback имеют мягко-гибридную настройку, хотя ее рабочий эффект гораздо шире, чем у системы Suzuki. Система Audi, получившая название MHEV, опирается на 48-вольтовую электрическую систему, и благодаря большей мощности, которую она обеспечивает, стартер-генератор позволяет двигателю автомобиля отключаться на срок до 40 секунд при движении накатом и автоматически перезапускаться при необходимости ускорения. Говорят, что это обеспечивает большую экономию топлива, чем обычная функция остановки и запуска предыдущих моделей.

    Однако не каждая мягкогибридная система ориентирована на экономию топлива. Предыдущий флагманский гиперкар Ferrari, LaFerrari, использовал свою мягкогибридную систему для увеличения колоссальной мощности двигателя как часть электрической сети, которая поддерживает ряд вспомогательных систем автомобиля. Это инновация, заимствованная из автомобилей Формулы-1 компании.

    Как и другие типы гибридных моделей, легкогибридные автомобили облагаются несколько сниженной ставкой налога на ЖНВЛП по сравнению с обычными бензиновыми или дизельными автомобилями.Однако вы вряд ли заметите большую разницу в насосах.

    Мягкий гибрид в сравнении с полным гибридом

    Хотя немногие назвали бы Audi и LaFerrari лучшим выбором, мягко-гибридная установка дешевле в производстве, чем полная гибридная система. Он также легче, так как батареи мягкого гибрида меньше. Мягкие гибриды также имеют тенденцию перезаряжать свои батареи от рекуперативного торможения — что могут делать некоторые, но не все обычные гибриды, — что делает мягкую гибридную установку более эффективной.

    Однако есть и недостатки: поскольку легкогибридные автомобили не могут работать только на электроэнергии, они, как правило, имеют более высокие выбросы CO2, чем обычные гибриды, и поэтому менее привлекательны для пользователей служебных автомобилей. Те, кто хочет путешествовать по городу только на электроэнергии, должны искать и в другом месте.

    Для получения дополнительной информации см. Наши руководства по гибридным автомобилям, подключаемым гибридным автомобилям и электромобилям.

    Получайте последние новости, обзоры и аналитику электрических и гибридных автомобилей на сайте DrivingElectric.com

    Что такое мягкий гибрид и как он работает?

    Не так давно гибридный автомобиль означал одно: автомобиль с двумя разными источниками энергии, обычно бензиновым или дизельным двигателем внутреннего сгорания, работающим вместе с электродвигателем.

    Однако теперь появился «мягкий гибрид». Большое различие состоит в том, что в то время как электродвигатель в обычном гибриде может управлять автомобилем, двигатель в мягком гибриде не может — он просто помогает двигателю.

    Как работает мягкий гибрид?

    Мягкие гибриды бывают нескольких конфигураций, но чаще всего имеют небольшую аккумуляторную батарею, которая работает с обычной аккумуляторной батареей 12 В, которая есть во всех автомобилях с двигателем внутреннего сгорания.

    Часто это система на 48 В со встроенным стартер-генератором, который действует как стартер, так и блок питания, помогая двигателю. В результате это устройство подает питание в определенных условиях, например, когда вы трогаетесь, помогая снять небольшую нагрузку с двигателя, чтобы помочь сэкономить топливо, повысить экономичность и снизить эксплуатационные расходы. У ускорения тоже есть небольшая польза.

    Некоторые умеренно-гибридные электромобили (MHEV) имеют функцию, которая позволяет двигателю выключаться при движении накатом.Но в любом случае технология MHEV автоматически перезапустит двигатель, когда вы будете готовы тронуться с места или снова нажать акселератор.

    Одна вещь, которая является ключевой для всех мягких гибридов, заключается в том, что здесь нет работы только на электричестве. Для этого вам понадобится полный гибрид или подключаемый гибрид.

    Освобождаются ли мягкие гибриды от налога?

    К сожалению, нет. Исключены только автомобили с нулевым уровнем выбросов.

    Легкие гибриды ощущаются от вождения по-другому?

    Не сильно. Большинство систем улучшают функцию старт-стопа автомобиля, поэтому вы можете остановиться накатом без мощности двигателя, вместо того, чтобы двигатель останавливался в последнюю минуту.

    Двигатель будет управлять автомобилем, но аккумулятор может способствовать ускорению, а торможение может ощущаться немного иначе, если в автомобиле есть рекуперативные тормоза.

    Есть ли другие потенциальные преимущества?

    Одна компания разрабатывает 48-вольтовую систему для сокращения выбросов оксидов азота дизельными автомобилями до 60 процентов — за счет электрического нагрева каталитического нейтрализатора быстрее, чем двигатель автомобиля.

    Мягкие гибриды
    Плюсы Минусы
    Легче, чем у обычных гибридов
    Легче, чем у обычных гибридов

    Нет значительного роста экономики

    Более низкие выбросы

    Короткий, если есть, только электрический диапазон

    Теперь взгляните на наши 10 лучших гибридных автомобилей и лучшие малые гибриды в продаже

    IRJET-Запрошенная вами страница не найдена на нашем сайте

    IRJET приглашает статьи из различных инженерных и технологических и научных дисциплин для Тома 8, выпуск 11 (ноябрь-2021)

    Отправить сейчас


    IRJET Vol-8 Выпуск 11, ноя 2021 Публикация продолжается…

    Обзор статей


    IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

    Проверить здесь


    IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


    IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 11 (ноябрь 2021 г.)

    Отправить сейчас


    IRJET Vol-8, выпуск 11, ноябрь 2021 г. Публикация продолжается…

    Обзор статей


    IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

    Проверить здесь


    IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


    IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 11 (ноябрь 2021 г.)

    Отправить сейчас


    IRJET Vol-8, выпуск 11, ноябрь 2021 г. Публикация продолжается…

    Обзор статей


    IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

    Проверить здесь


    IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


    IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 11 (ноябрь 2021 г.)

    Отправить сейчас


    IRJET Vol-8, выпуск 11, ноябрь 2021 г. Публикация продолжается…

    Обзор статей


    IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

    Проверить здесь


    IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


    IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 11 (ноябрь 2021 г.)

    Отправить сейчас


    IRJET Vol-8, выпуск 11, ноябрь 2021 г. Публикация продолжается…

    Обзор статей


    IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

    Проверить здесь


    IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


    IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 11 (ноябрь 2021 г.)

    Отправить сейчас


    IRJET Vol-8, выпуск 11, ноябрь 2021 г. Публикация продолжается…

    Обзор статей


    IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

    Проверить здесь


    IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


    IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 11 (ноябрь 2021 г.)

    Отправить сейчас


    IRJET Vol-8, выпуск 11, ноябрь 2021 г.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *