Двигатель гибрид что это такое: Как работает гибридный автомобиль: принцип, особенности, расход топлива

Что такое автомобили-гибриды? Какие бывают и зачем они нужны?

  Первый массовый гибридный автомобиль — Toyota Prius первого поколения — появился в конце 1990-х годов. И тогда слово «гибрид» означало
нечто столь же загадочное и сложное, как «атомная физика» или «генная инженерия».
     Кстати, логика создания автомобилей-гибридов была похожа: взять лучшие качества от традиционного ДВС (двигателя внутреннего сгорания) и электромотора, при этом постараться избавиться от них недостатков. Главная задача гибридных автомобилей заключается в том, чтобы уменьшить расход топлива и уровень выбросов выхлопных газов. Параллельно можно увеличить суммарную мощность (все-таки два мотора, а бывает и три), реализовать дополнительные возможности и прочее.
Но какие конструкции гибридов бывают? Какие преимущества они обещают? И за счет чего все это достигается?

                  
                                     

  За счет сочетания мощности / момента традиционного ДВС и мощности / момента электромотора. Конструкция и особенности работы любого ДВС (и бензинового и дизельного) такие, что максимальная мощность и крутящий момент достигаются в зоне средних или высоких оборотов. Вот именно «на низах» ему может помочь электромотор: прежде всего, с разгоном. Учитывая снижение нагрузки на ДВС, последний требует меньше топлива при разгоне. Кроме того, некоторые гибриды обеспечивают также возможность езды на электротяге — то есть в пробках можно ездить вообще без включения ДВС, достигая лучшей топливной экономичности и экологической чистоты. Ведь часто именно там (в пробках и при стартах с места) мы получаем максимальную мгновенный расход топлива при самом факте минимального передвижения автомобиля.
     Вот электромотор и помогает в таких режимах. Тем более, что электромотор способен развивать максимальный крутящий момент уже с первого оборота ротора. В то же время при движении на высокой скорости по трассе традиционный двигатель внутреннего сгорания выходит в оптимальный режим работы, набирает средние обороты, тратит минимум горючего и развивает максимум мощности / момента. Там, где заканчиваются возможности электромотора (все-таки количество его оборотов ограничено), флаг подхватывает ДВС — и активно включается в работу, проявляя себя с лучшей стороны.

Любой автомобиль-гибрид, исходя из определения, предусматривает сочетание двух типов двигателей: традиционного ДВС и электромотора. Плюс добавьте аккумулятор для питания электромотора и видоизмененную трансмиссию: время, вместо традиционной КПП относится сложная планетарная передача. Логика работы гибрида в том, что каждый из двигателей перекрывает определенный диапазон работы (разгон с места, ускорения на ходу, скоростная езда) и вместе они пытаются компенсировать слабые стороны друг друга. Плюс есть еще один важный нюанс, который часто упускают из виду при обсуждении гибридов: торможение. В обычном автомобиле торможения означает трения и нагрев тормозных механизмов — то есть кинетическая энергия движения преобразуется в тепловую энергию и рассеивается в окружающей среде. Максимум, что можно сделать полезного, так это применить метод торможения двигателем и продуть камеру сгорания.
     В случае с гибридным автомобилем, каждое его торможения является процессом преобразования кинетической энергии в электрическую энергию, с последующим ее накоплением в аккумуляторе: это называется «рекуперация». Далее полученную энергию можно использовать или для питания электромотора и его помощи в разгоне / движении (как правило), или для питания бортовых систем автомобиля (реже, но случается). В любом случае: каждое торможение теперь означает не бесцельное рассеивания тепла, а более эффективное использование энергии.

  За последние годы и десятилетия гибриды продвинулись очень далеко в своем развитии, появились распределение по типам — например, «последовательный гибрид» или «параллельный гибрид». У каждого из производителей гибридная система фирменное обозначение и может отличаться конструктивно. Поэтому ниже по тексту будут приведены конкретные примеры со ссылками на статьи-обзоры автомобилей, где используются различные гибридные системы. Однако все-таки можно представить общую классификацию гибридов — в зависимости от их конструктивных особенностей, достигаемого эффекта, стоимости системы. Итак…

                                                       

Гибрид MHEV (Mild Hybrid Electric Vehicle) или «мягкий гибрид»

  Фактически MHEV-гибриды выросли из системы «стоп / старт», которая должна глушить двигатель при остановках на светофорах и запускать его при начале движения. Обычно для данной системы используется усиленный стартер и специальный AGM-аккумулятор. Но что, если пойти дальше? Например, дать возможность стартеру (фактически — электромотору) покрутиться еще немного, помогая ДВС в первые секунды начала движения. Попутно можно использовать общий узел «стартер-генератор»: ведь генератор представляет собой электромотор наоборот. Для соединения стартер-генератор и основного двигателя внутреннего сгорания можно использовать зубчатые Шестерни передачу, а мягкий и тихий ремень. Наконец, в дополнение к обычному аккумулятору можно установить еще один — именно как накопитель для MHEV-системы: подойдет АКБ «литий-ион», хотя встречался и накопитель-конденсатор.

  Подобные «мягкие гибриды» сегодня используются часто. Один из первых примеров использования подобных систем — дизельные автомобили Peugeot и Citroen с технологией e-HDi. Похожий МНЕV-гибрид, но уже с отдельной мощной бортовой сетью на 48 вольт используется во многих автомобилях Volkswagen — например, новый Volkswagen Golf 8. Также «мягкие гибриды» случаются на японских моделях: например, новый кроссовер Mazda CX-30 или даже недорогой автомобиль Suzuki Ignis. Данная система в силу конструктивных особенностей не позволяет ездить только на электротяге: мощности недостаточно! Однако все же «мягкий гибрид» позволяет немного снизить расход топлива (обычно производители заявляют экономию 5-10%), а также уменьшить уровень выбросов выхлопных газов. Плюс «продвинутые» MHEV-гибриды помогают в первые секунды при начале движения. При этом системы компактные, легкие, простые — они не требуют дополнительного места в салоне, огромной доплаты, какого-либо специфического обслуживания. Они просто работают и экономят 5-10% топлива.

Плюсы: компактность, простота, небольшая стоимость системы; Легкая интеграция практически для любого мотора / автомобиля.

Минусы: Незначительное улучшение топливной экономичности; Невозможность движения на электротяге.

Но если вы хотите получить больше, то выбирайте …

Гибрид HEV (Hybrid Electric Vehicle) или «классический гибрид»

  Да-да, именно тот гибрид, с которого мы начинали — Toyota. Вот именно так: просто Toyota. Потому что сегодня подобная гибридная система устанавливается на большинство моделей Toyota RAV4, Toyota Camry, Toyota C-HR, Toyota Corolla. В подобных гибридах электромотор с мощностью практически можно сравнить с традиционным бензиновым ДВС. Пусть их мощности нельзя суммировать непосредственно (поскольку каждый из двигателей достигает своей максимальной мощности в различных режимах работы), но все равно общая мощность гибридной системы оказывается достаточно высокой. При этом благодаря работе электромотора на низкой скорости — начало движения, заторы, неторопливая езда — часть пути можно проезжать исключительно на электротяге (1-1,5-2 км): вообще без включения бензинового двигателя. Вот вам снижения расхода и выбросов выхлопных газов. Причем очень заметное снижение: примерно в 1,5 раза относительно аналогичного автомобиля схожей мощности, но с обычным бензиновым мотором.

Кроме массы гибридных автомобилей Toyota, встречаются и другие интересные примеры — например, KIA Niro. Но особо стоит выделить еще одну японскую компанию, а именно — Honda с ее гибридными версиями моделей CR-V и Jazz. В случае с гибридами Honda, электромотор оказывается даже более мощный, чем бензиновый двигатель — автомобиль практически всегда едет за счет тяги от электродвигателя. В таком случае бензиновый ДВС чаще всего используется как генератор для выработки энергии он «замыкается» непосредственно на колеса только при движении с высокими скоростями. Кроме заметного снижения расхода топлива, подобная конструкция гибрида также позволяет достичь быстрой реакции на нажатие педали акселератора, ведь электромоторы «не задушены» никакими экологическими нормами.
     Так, конструкция получается сложнее: большой электромотор и блок управляющей электроники, аккумулятор под задним сиденьем или в багажнике, достаточно сложная трансмиссия вместо любой обычной КПП — например, Toyota использует редуктор на основе планетарной передачи. И ценник немаленький: доплата за гибрид в «японцев» примерно сопоставимо с доплатой за дизель в «немцев». Но, как показывают продажи, постоянно растут, оно того стоит. Расход меньше, мощности и динамики больше, можно ездить на электротяге — пусть и немного. Плюсы: Заметное снижение расхода, время в 1,5-2 раза; Возможность непродолжительного движения на электротяге; Достаточно заметное повышение мощности, улучшение динамики. Минусы: Заметное повышение цены — переплата как за «дизель»; Требует адаптации двигателя и внутренних компонентов автомобиля. А вот если хотите ездить на электротяге много, то обращайте внимание на …

 

Гибрид PHEV (Plug-In Hybrid Electric Vehicle) или «гибрид который подзаряжается»

  Главное отличие уже указана во фразе выше: это гибрид с возможностью подзарядки от внешней сети. Идея заключается в том, чтобы объединить два в одном: традиционный ДВС-автомобиль и электромобиль. От первого — двигатель внутреннего сгорания, традиционная коробка передач, возможность поездок на дальние дистанции. От второго — электромотор (или электромоторы), тяговый аккумулятор емкостью 8-13 кВт ч, блок управляющей электроники, возможность передвижения в городе на электротяге (20-50 км). Причем попадаются гибриды, которые позволяют на электричестве проехать даже 80-100 км — например, Chevrolet Volt. Кажется, идея всем хороша. На работу или за ребенком в школу можно ездить без затраты топлива (экономия) и без выхлопных газов (экология) — как на электромобили. По трассам можно ездить, не думая о подзарядки — как на обычном ДВС автомобили. Плюс такие гибриды отличаются высокой мощностью, а порой даже появляется возможность реализовать дополнительные функции: например, полный привод для Peugeot 3008 Hybrid4.

  В Украине уже представлено довольно много заряжают гибридов: Mitsubishi Outlander PHEV, BMW 530e, Volvo XC90 Т8, Honda Clarity Plug-In. Даже несмотря на ряд специфических особенностей … Во-первых, сложность конструкции. Вы получаете два в одном по возможностям — но также и «два в одном» с точки зрения техники: ДВС-автомобиль и электромобиль. Во-вторых, сложность конструкции приводит к увеличению массы. Гибриды тяжелые — снова потому что «два в одном»: к традиционному ДВС, коробки передач, топливного бака, системы охлаждения здесь добавляется тяговый аккумулятор, электромоторы, блоки управляющей электроники. В-третьих, сложность конструкции приводит к увеличению цены — снова потому что «два в одном»: платите и за ДВС-автомобиль, и за электромобиль.
    В результате гибрид, подзаряжается кажется идеальным решением всех вопросов только на первый взгляд. Его преимущества напрямую зависят от наличия розетки, понимание возможностей техники и готовности за это платить. Плюсы: Существенное повышение мощности (время в 1,5-2 раза), лучшая динамика; Возможность ежедневных поездок (20-50 км) на электротяге; Реализация полного привода для ряда моделей, где он ранее отсутствовал. Минусы: Очень высокая цена — самая переплата за гибридную технику; Требует сильно «перекроить» автомобиль, сложность конструкции; Зависимость от зарядки, иначе идея PHEV-гибрида теряет смысл.

Гибридный двигатель

Подавляющее большинство современных автомобилей в качестве силового агрегата используют двигатель внутреннего сгорания. На фоне постепенного истощения запасов нефти, а также возрастающих требований к экологичности, автоинженеры разрабатывают новые технологии, позволяющие отказаться от использования углеводородов в качестве топлива или, как минимум, снизить расход.

Решить эту проблему можно двумя способами: установить вместо ДВС электромотор или гибридный двигатель. К последнему прибегают многие автомобильные марки.

Как видно из названия, подобный силовой агрегат представляет из себя классический двигатель внутреннего сгорания и одновременно электродвигатель, объединенные в одно целое. По многим причинам такое решение предпочтительнее одной только электрической тяги.

На сегодняшний день электромобиль имеет серьезные минусы. Наиболее значимые из них – это отсутствие развитой сети электрозаправок, а также недостаточная дальность поездки без дозарядки (у разных моделей электромобилей она составляет от 80 до 160 км).

К тому же на то, чтобы полностью зарядить батареи потребуется несколько часов, а значит, мобильность такого авто ограничивается поездками от дома до работы и обратно.

Тем не менее, нельзя забывать и про плюсы электромотора, среди которых более высокий КПД (у ДВС максимальный КПД достигается только на определенных оборотах), отсутствие каких-либо выбросов, большой крутящий момент.

Электрический двигатель, в отличие от работающего на нефтепродуктах, не нуждается в постоянной подаче топлива. Он может находиться в выключенном состоянии сколь угодно долго, пока на него не будет подано напряжение. При подаче электричества он практически моментально передает колесам максимальную тягу.

Гибридный двигатель совместил преимущества обоих моторов, благодаря чему достигается экономичность, экологичность и неплохие динамические характеристики.

Содержание

1. Принцип работы гибридных двигателей
2. Схемы взаимодействия электромотора и ДВС
3. Последовательная схема
4. Параллельная схема
5. Последовательно-параллельная схема

Принцип работы гибридных двигателей

Гибридный двигатель устроен таким образом, что оба мотора работают, условно говоря, друг на друга. Двигатель внутреннего сгорания крутит генератор и снабжает энергией электромотор, а тот позволяет «напарнику» работать в оптимальном режиме без резких колебаний и нагрузок. К тому же, гибриды обычно оснащаются системой рекуперации кинетической энергии KERS (аналогичную той, что применяется на болидах Формулы-1).

Эта система позволяет заряжать аккумуляторные батареи во время торможения и при движении машины накатом. Принцип ее работы в том, что при торможении колеса приводят в действие электромотор, который в этом случае сам играет роль генератора и заряжает аккумуляторы. Особенно полезна KERS при езде по городу в режиме «тронулся-остановился».

Список автомобилей с гибридными двигателями
Audi Q5 Hybrid
BMW Active Tourer
Chevrolet Volt
Ford Escape Hybrid (Fusion Hybrid)
Hyundai Sonata Hybrid
Honda CR-Z (Insight Hybrid)
Jaguar Land Rover
Mitsubishi Outlander PHEV
Nissan Altima Hybrid
Toyota Prius (Camry, Highlander Hybrid, Harrier Hybrid

По степени гибридизации силовые агрегаты разделились три типа: «умеренные», «полные» и plug-in.

В «умеренных» постоянно работает двигатель внутреннего сгорания, а электромотор включается только тогда, когда необходима дополнительная мощность.

Автомобиль с «полным» гибридом способен двигаться на одной электротяге, не расходуя горючего.

Plug-in, как и полный гибрид, может передвигаться только на электричестве, но имеет возможность заряжаться от розетки, совмещая таким образом все преимущества электромобиля, и избавляясь от его главного недостатка — ограниченного пробега без подзарядки. Когда заряд батарей кончается, plug-in работает как обычный гибрид.

Схемы взаимодействия электромотора и ДВС

Инженеры разных компаний по-разному подходят к вопросу гибридного двигателестроения. Современные машины оснащаются гибридными двигателями, построенными по одной из трех схем взаимодействия топливной и электрической составляющей, которые будут рассмотрены ниже.

Последовательная схема

Это наиболее простой вариант. Принцип его работы заключается в следующем: крутящий момент от ДВС в данном случае передается исключительно генератору, который вырабатывает электричество и заряжает аккумуляторы. Автомобиль при этом движется только на электротяге.

Также для зарядки аккумуляторной батареи применяется система рекуперации кинетической энергии. Своим названием данная схема обязана последовательным преобразованиям энергии: энергия сгорания топлива двигателем внутреннего сгорания превращается в механическую, затем в электрическую при помощи генератора и снова в механическую.

Плюсы такой конструкции заключаются в следующем:

• ДВС всегда работает на неизменных оборотах, с максимальным КПД;
• нет необходимости оснащать автомобиль мощным и прожорливым двигателем;
• не нужно сцепление и коробка передач;
• автомобиль способен передвигаться и с выключенным двигателем внутреннего сгорания за счет энергии, запасенной аккумуляторной батареей.

Однако есть у последовательной схемы и свои минусы:

1. потери энергии в процессе преобразований;
2. большой размер, вес и высокая стоимость аккумуляторных батарей.

Наибольшая эффективность такой схемы достигается при движении с частыми остановками, когда активно работает KERS. Поэтому она нашла применение в городском транспорте. Также гибридные двигатели с последовательной схемой применяются в карьерных самосвалах, которым для работы важен большой крутящий момент и не требуется высокая скорость.

Параллельная схема

Принцип работы «параллельного» гибридного двигателя полностью отличается от вышеописанного. Автомобили с гибридным двигателем, построенным по параллельной схеме, ездят с использованием и ДВС, и электромотора. Электродвигатель в таком случае должен быть обратимым, т.е. способным работать в качестве генератора. Согласованная работа обоих моторов достигается посредством компьютерного управления.

В зависимости от режима езды блок управления распределяет крутящий момент, поступающий от обоих элементов гибрида. Основную работу выполняет двигатель внутреннего сгорания, электромотор же подключается когда нужна дополнительная мощность (при трогании, ускорении), при торможении и замедлении он работает как генератор.

Плюсы подобной компоновки в том, что нет необходимости устанавливать аккумуляторную батарею большой емкости, потери энергии намного меньше, чем при последовательной схеме, поскольку ДВС напрямую связан с ведущими колесами, а кроме того, сама по себе конструкция довольно проста, а значит, дешева.

Основные минусы схемы – меньшая топливная экономичность по сравнению с другими вариантами и низкая эффективность в городских условиях. Машины с гибридным двигателем, построенным по параллельной схеме, наиболее эффективны при движении по трассе.

По данной схеме построены гибридные автомобили марки Хонда. Главный принцип руководства компании: схема гибридного двигателя должна быть как можно более простой и дешевой, а функция электромотора заключается лишь в помощи ДВС сэкономить максимально возможное количество топлива. У этой марки существует две гибридных модели – Civic (снят с производства в 2010 году) и Insight.

Последовательно-параллельная схема

Последовательно-параллельная схема представляет собой совмещение первых двух. В параллельную схему добавлен дополнительный генератор и делитель мощности. Благодаря этому автомобиль при трогании и на малых скоростях движется только на электрической тяге, ДВС только обеспечивает работу генератора (как при последовательной схеме).

На высоких скоростях крутящий момент на ведущие колеса передается и от двигателя внутреннего сгорания. При повышенных нагрузках (например, при подъеме в гору), когда генератор не в силах обеспечить требуемый ток, электромотор получает дополнительное питание от аккумулятора (параллельная схема).

Поскольку в системе имеется отдельный генератор, заряжающий аккумуляторную батарею, электромотор используется только для привода ведущих колес и во время рекуперативного торможения. Через планетарный механизм (он же делитель мощности), часть крутящего момента от ДВС частично передается на колеса и частично отбирается для работы генератора, который питает либо электромотор, либо аккумуляторную батарею. Электронный блок управления все время регулирует подачу мощности из обоих источников.

Плюсы последовательно-параллельного гибридного двигателя данной схемы, в максимальной топливной экономичности и высокой экологичности. Минусы системы – сложность конструкции и высокая стоимость, поскольку требуется дополнительный генератор, достаточно емкая аккумуляторная батарея и сложный электронный блок управления.

Применяется последовательно-параллельная схема на автомобилях марки Тойота (Prius, Camry, Highlander Hybrid, Harrier Hybrid), а также на некоторых моделях Лексус. Подобными гибридными двигателями оснащаются машины Ford Escape Hybrid и Nissan Altima Hybrid.

Что такое гибридный автомобиль и как он работает?

• Гибридные автомобили были изобретены Якобом Лонером и Фердинандом Порше в 1900 году
• В автомобилях сочетаются электродвигатели с традиционным дизельным или бензиновым двигателем меньше расход топлива
• Они считаются более экологичными

Официально: продажи гибридных автомобилей растут. Великобритания является одним из самых быстрорастущих рынков для автомобилей с низким уровнем выбросов. Но с таким количеством гибридов легко увязнуть в техническом жаргоне, поэтому мы составили полное руководство по гибридным автомобилям, объясняя, как именно работают разные типы. Прочтите все ответы на наиболее часто задаваемые вопросы.

ЧТО ТАКОЕ ГИБРИДНЫЙ АВТОМОБИЛЬ?

Гибридный автомобиль использует как традиционный бензиновый двигатель, так и электродвигатель в качестве источников энергии.

Простейшее определение гибридного автомобиля — это нечто среднее между бензиновым или дизельным автомобилем и электромобилем. Но они не считаются электромобилями, потому что у них тоже бензиновый двигатель.

Гибридные автомобили стали популярны, потому что они потребляют меньше бензина, чем стандартные автомобили, что делает их более дешевыми в эксплуатации и более безопасными для окружающей среды.

СУЩЕСТВУЮТ ЛИ ДИЗЕЛЬНЫЕ ГИБРИДЫ?

Дизельные двигатели более экономичны, чем бензиновые, поэтому теоретически они должны быть очень эффективными гибридами. Но на самом деле дизельных гибридов очень мало, потому что сочетание дизельных двигателей с электродвигателями оказалось сложным и дорогим, что компенсирует большую часть экономии топлива.

ПОСМОТРЕТЬ НАШИ ГИБРИДНЫЕ АВТОМОБИЛИ

КТО ИЗОБРЕТАЛ ГИБРИДНЫЕ АВТОМОБИЛИ?

История гибридного автомобиля намного длиннее, чем вы думаете – впервые он был изобретен в Австрии в 1900!

Это было детище производителя автобусов из Вены по имени Якоб Лонер, который не любил шумные, вонючие автомобили с дизельным двигателем. Он нанял молодого инженера по имени Фердинанд Порше для разработки электрического решения. Порше изобрел электродвигатель со ступицей, который помещался внутри четырех колес.

Но двое мужчин хотели увеличить запас хода и мощность своей машины, поэтому Порше добавил двигатель внутреннего сгорания, который приводил в действие генератор для питания аккумулятора. Так родился гибридный автомобиль.

Электромобиль Lohner-Porsche впервые был показан публике на Парижской выставке в 1900 году. К сожалению, он не пользовался большой популярностью, и вместо этого Porsche основал одноименную компанию по производству суперкаров.

Почти сто лет спустя Toyota изобрела свой знаменитый гибрид Prius, который стал первым серийным гибридным автомобилем в мире. Он вышел в Японии в 1997 году, а в остальном мире в 2001 году.

КАК РАБОТАЮТ ГИБРИДНЫЕ АВТОМОБИЛИ?

Существует четыре основных типа гибридных автомобилей, каждый из которых работает немного по-своему.

• Серийные гибридные автомобили

Серийные гибридные автомобили используют электродвигатель для привода колес, а бензиновый двигатель питает генератор, который производит электричество и заряжает аккумулятор. Бензиновый двигатель никогда не толкает автомобиль вперед — он просто обеспечивает энергию для электродвигателя.

Гибриды серии

могут одновременно использовать два источника питания или могут ездить на короткие расстояния только от батареи. Именно поэтому они так эффективны в городском движении с частыми остановками. Бензиновый двигатель включается, когда батарея разряжается или автомобилю требуется больше мощности для более высокой скорости.

• Параллельные гибриды

В параллельных гибридах бензиновый двигатель и электродвигатель соединены, поэтому они работают вместе, приводя автомобиль в движение. Бензиновый двигатель выполняет большую часть работы, а электродвигатель обеспечивает наддув.

Основное отличие от серийных гибридов заключается в том, что бензиновый двигатель приводит автомобиль в движение, а не вырабатывает электроэнергию. Этот тип является самым дешевым в производстве и покупке, но он менее экономичен по топливу, чем «полные» серийные гибриды.

• Последовательно-параллельные гибриды

Комбинация первых двух типов. Автомобиль может работать только на бензине, чисто на электричестве или на любой их комбинации. Бензиновый двигатель также заряжает аккумулятор, как серийный гибрид.

При обычном вождении бензиновый двигатель является основным источником энергии, а электродвигатель обеспечивает ускорение, например, при обгоне. Но в медленном городском потоке батарея берет верх. Таким образом, последовательно-параллельные гибриды работают только на электроэнергии, но только на низких скоростях.

• Подключаемые гибридные автомобили

Подключаемый гибридный автомобиль, часто называемый PHEV (подключаемый гибридный электромобиль), представляет собой современную конфигурацию, более близкую к электромобилю. Аккумулятор можно заряжать от бензинового двигателя или подключать к внешнему источнику питания, например к зарядной станции.

Аккумуляторы, как правило, намного больше, чем в стандартных гибридах, а это означает, что PHEV могут двигаться дальше исключительно от аккумулятора.

Гибриды используют комбинацию бензина и электричества для питания автомобиля. Это означает, что они сжигают меньше топлива, чем обычные бензиновые автомобили, поэтому они более эффективны в эксплуатации. Это также означает, что у них меньше выбросов парниковых газов, что снижает налог на автомобили и приносит пользу окружающей среде.

Однако реальный уровень эффективности использования топлива, выбросов и миль на галлон (миль на галлон) зависит от типа гибрида, а также от скорости и стиля вождения.

В автомобилях также используются другие технологии для повышения эффективности использования топлива, такие как бесступенчатая трансмиссия (CTV). Это автоматически оптимизирует частоту вращения двигателя и переключение передач для максимальной эффективности.

ЧТО ТАКОЕ ТЕХНОЛОГИЯ СТОП-СТАРТ?

Еще одна уловка для экономии топлива в гибридных автомобилях — технология «стоп-старт». Это позволяет выключать бензиновый двигатель, когда автомобиль стоит, экономя топливо в пробках.

В наши дни обычные автомобили также используют технологию «стоп-старт» для экономии топлива, но она далеко не так эффективна, как управление гибридом.

КАК В ГИБРИДНЫХ АВТОМОБИЛЯХ ЗАРЯЖАЕТСЯ АККУМУЛЯТОР?

Зависит от типа гибрида. Большинство, включая серийные и подключаемые гибриды, используют бензиновый двигатель для выработки электроэнергии и зарядки аккумулятора. Подключаемые гибриды также могут использовать сетевой источник электроэнергии.

Параллельные гибриды отличаются тем, что они только заряжают аккумулятор, улавливая избыточную энергию и преобразовывая ее в электричество. Избыточная энергия, которая обычно тратится впустую, когда автомобиль работает на холостом ходу или замедляется, вместо этого сохраняется в аккумуляторе для последующего использования, например, для рекуперативного торможения.

Эта «рекуперативная» зарядка также используется в других гибридных автомобилях наряду с бензиновым двигателем.

ЧТО ТАКОЕ РЕГЕНЕРАТИВНОЕ ТОРМОЖЕНИЕ В ГИБРИДНЫХ АВТОМОБИЛЯХ?

Регенеративное торможение — это метод возмещения энергии, потерянной во время торможения, и сохранения ее в виде электричества в аккумуляторной батарее.

Когда вы нажимаете на тормоз в своем автомобиле, кинетическая энергия, которая использовалась для движения автомобиля вперед, больше не требуется. Обычно он рассеивается в виде тепла в тормозных колодках. Но технология рекуперативного торможения в гибридном автомобиле может превратить его в электричество.

Это работает следующим образом: когда вы нажимаете на акселератор, батарея обеспечивает электричество для вращения мотора, который крутит колеса. Когда вы убираете ногу с газа или нажимаете на тормоз, этот процесс идет в обратном направлении.

Электричество к двигателю отключено, и вместо этого колеса передают свою кинетическую энергию двигателю, фактически превращая его в генератор для отправки электричества обратно в аккумулятор.

Рекуперативное торможение не идеально подходит для внезапной остановки, поэтому все гибриды также имеют стандартные фрикционные тормозные диски для быстрой остановки автомобиля.

ИЗ ЧЕГО ИЗГОТОВЛЕНЫ ГИБРИДНЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ?

В большинстве гибридов используются аккумуляторы, изготовленные из никель-металлгидридных (NiMH), а не свинцово-кислотные, используемые в обычных автомобильных аккумуляторах. Но подключаемые гибриды и более современные обычные модели используют литий-ионные (Li-ion) батареи. Они могут удерживать больше энергии в одном и том же пространстве, повышая емкость аккумулятора и увеличивая запас хода.

КАК ДОЛГО РАБОТАЕТ АККУМУЛЯТОР ГИБРИДНОГО АВТОМОБИЛЯ?

Распространенный миф о гибридных автомобилях заключается в том, что аккумуляторы недолговечны, а их замена стоит дорого. Это правда, что новая сменная батарея может стоить вам около 3000 фунтов стерлингов, хотя есть восстановленные батареи, которые можно купить гораздо дешевле.

Но на самом деле замена батареек случается крайне редко. Toyota продает Prius с 11-летней гарантией с неограниченным пробегом. А в 2011 году Consumer Reports протестировал Prius девятилетней давности с пробегом более 200 000 миль и обнаружил, что производительность батареи почти такая же, как у новой.

​

ЭКОНОМИТ ЛИ ГИБРИДНЫЙ АВТОМОБИЛЬ ДЕНЬГИ?

Это вопрос денег: стоит ли покупать гибрид? Сам автомобиль изначально стоит дороже, но экономит деньги на эксплуатационных расходах и имеет высокую стоимость при перепродаже.

Большая экономия достигается за счет эксплуатационных расходов, таких как топливо и налог на машину. Но сумма, которую вы сэкономите, зависит от вашего вождения. Гибриды наиболее экономичны при движении по городу, с более низкими скоростями и большим количеством остановок в пробках. Но если вы ездите в основном по автомагистралям, гибрид может не так сильно сэкономить на расходах на топливо.

Проверьте, сэкономите ли вы деньги, используя калькулятор стоимости топлива Honest John. Просто введите свой пробег и информацию об автомобиле, и он даст вам ориентировочные эксплуатационные расходы.

КАКОЙ ГИБРИДНЫЙ АВТОМОБИЛЬ ЛУЧШИЙ?

Гибридные автомобили теперь доступны во всех типах и вариантах кузова, от седанов и городских автомобилей до внедорожников и даже спортивных автомобилей. Но выбор лучшего гибридного автомобиля для вас зависит от множества факторов, в том числе от того, какой стиль вождения вы предпочитаете.

Если вы живете в городе или пригороде и проводите много времени в пробках, серийный гибрид — хороший выбор. Параллельные гибриды дешевле и лучше для тех, у кого меньший бюджет и небольшой годовой пробег.

Если вы живете в центре Лондона, ищите подключаемый гибрид или серию автомобилей с очень низким уровнем выбросов CO2 (менее 75 г/км), поскольку они освобождены от платы за въезд.

Подключаемые гибриды также подходят людям, которые живут в районе с зарядными станциями или совершают короткие поездки, которые можно совершать исключительно от батареи. И они являются отличным шагом на пути к электромобилю, обеспечивая низкий уровень выбросов с резервным бензиновым двигателем.

Кроме того, некоторые подключаемые гибриды имеют право на получение государственных субсидий, которые могут сэкономить до 35 % от покупной цены, что делает их дешевле, чем вы думаете.*

Просмотрите новые автомобили с нашим выбором из 10 лучших гибридов .

Думаете о переходе на гибридную энергию? У нас есть 8 веских причин, по которым ваш следующий автомобиль должен быть гибридным.

*По состоянию на март 2021 г.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

ИНДЕКС

Поиск

Рис. 1. VW Jetta Hybrid 2013 г. ^[1]

Гибридные автомобили — это тип автомобиля, который сочетает в себе преимущества как бензиновых, так и электрических автомобилей. Их цель состоит в том, чтобы увеличить пробег и сократить выбросы автомобилей с газовым двигателем, преодолевая при этом недостатки электромобилей, такие как короткие расстояния для зарядки их аккумуляторов. ^[2] Газовые автомобили имеют двигатель внутреннего сгорания и топливный бак, а электрические автомобили имеют электрические двигатели и аккумуляторы. Оба передают мощность на трансмиссию, которая передает ее соответствующей трансмиссии для движения автомобиля. Гибридные автомобили объединяют все эти части в одну систему.

Запчасти

• Газовый двигатель — Гибридные автомобили имеют двигатели, аналогичные обычным автомобилям, однако они часто меньше, чтобы уменьшить выбросы и повысить эффективность использования топлива.

• Топливный бак — Как и в обычных автомобилях, гибриды используют топливный бак для топлива, которое питает двигатель. Энергетическая плотность бензина намного выше, чем у обычных аккумуляторов, так как потребуется 450 кг аккумуляторов, чтобы соответствовать примерно 4 литрам энергии газа. ^[2]

• Электродвигатель/генератор — Продуманная конструкция позволяет этой детали действовать либо как двигатель, приводящий автомобиль в движение от электричества, либо как генератор, который питает аккумуляторы электроэнергией от движения автомобиля. В серийных гибридных автомобилях генератор и двигатель являются отдельными компонентами (см. ниже)

• Аккумуляторы . Они либо подают энергию на двигатель, либо получают энергию от генератора, и для их зарядки требуется относительно много времени.

Конфигурация

Расположение этих деталей различается в гибридных автомобилях и может быть установлено как последовательно, так и параллельно: ^[2]

• Серия привести колеса в действие. Вместо этого его мощность преобразуется в электричество генератором, который может либо заряжать батареи, либо питать двигатель. Двигатель соединяется с трансмиссией и приводит в движение колеса. Это чаще используется в специальных транспортных средствах ближнего действия или промышленном оборудовании. ^[3]

• Параллельный — Эта конфигурация позволяет и двигателю, и двигателю передавать мощность на трансмиссию, поэтому любой из них может выполняться независимо. Этот тип более популярен, поскольку он обеспечивает максимально возможную топливную экономичность, однако из-за его сложности возникают проблемы с обслуживанием и ремонтом. ^[3]

Рис. 2. Последовательная и параллельная конфигурации для гибридных автомобилей. ^[4]

Повышение топливной экономичности

Есть несколько причин, по которым гибридный автомобиль может быть более эффективным, чем обычные автомобили, и, следовательно, лучше экономить топливо.

Двигатели меньшего размера

Во-первых, двигатель меньше, а это означает, что автомобиль должен разгоняться с меньшей массой. Меньший двигатель означает меньшие цилиндры и поршни, которым требуется меньше энергии и, следовательно, топлива, чтобы толкать их вверх и вниз при возвратно-поступательном движении. Меньшие двигатели также означают меньше цилиндров, поэтому требуется меньше топлива, чтобы придать автомобилю движение. ^[2]

Хотя может показаться, что меньшему двигателю потребуется больше мощности, чтобы соответствовать выходной мощности обычного бензинового автомобиля, это не так. Этим меньшим двигателям в гибридном автомобиле нужно всего лишь достичь усредняют мощность двигателя , что позволяет сделать их меньше. Обычный автомобиль с газовым двигателем должен иметь двигатели большего размера, которые рассчитаны на достижение максимальной мощности , необходимой для . ^[2] Когда гибридному автомобилю нужно добиться большей мощности, он не потребляет больше топлива, а вместо этого использует электроэнергию от аккумуляторов и двигателя.

Рекуперация энергии

Когда автомобиль тормозит, кинетическая энергия его движения рассеивается в виде тепла. Гибридные автомобили могут использовать электродвигатель для замедления автомобиля, и таким образом он действует как генератор, снабжающий батареи частью этой энергии. Подробнее читайте на странице рекуперативного торможения.

Выключение двигателя

Поскольку двигатель не обязательно нужен для питания автомобиля из-за его альтернативного источника питания, двигатель можно выключить в определенное время, например, когда автомобиль останавливается на красный свет. ^[2]

Уменьшение потерь

Гибридные автомобили чаще всего имеют такую ​​форму, чтобы уменьшить аэродинамическое сопротивление, препятствующее движению автомобиля. Обычные спортивные автомобили имеют такую ​​же форму, но более крупные автомобили, такие как фургоны или грузовики, теряют большую эффективность из-за сопротивления воздуха.

Гибридные автомобили также имеют специальные шины, обеспечивающие плавность хода и меньший уровень шума. Они также обеспечивают хорошую тягу, что снижает потери энергии.

Для дальнейшего чтения

• Транспортное средство на альтернативном топливе
• Тепловая машина
• Цикл Отто
• Ископаемое топливо
• Изменение климата
• Или просмотрите случайную страницу

Ссылки

2. ↑ ^{2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5} Найс, Карим и Джулия Лейтон. «Как работают гибридные автомобили» 20 июля 2000 г.