Гибридные двигатели: Как работает гибридный автомобиль: принцип, особенности, расход топлива

Содержание

Гибридный двигатель: особенности, устройство, характеристика

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.

 

 

Полезная информация | Лексус — Красноярск

Полезная информация | Лексус — Красноярск

Закрыть

Назад

ЗАКРЫТЬ

  • С пробегом

  • Финансовые услуги

  • КОРПОРАТИВНЫМ КЛИЕНТАМ

Next steps

Эффективные и динамичные: Audi Q5, Audi A6, Audi A7 и Audi A8 с гибридным приводом plug-in > 03 > Архив новостей: 2019 год > Новые автомобили Audi 2020-2021

Алгоритм управления системой гибридного привода обеспечивает максимальную экономичность и высокий уровень комфорта. Система управления автоматически подбирает оптимальный режим работы. По умолчанию гибридный автомобиль трогается с места в полностью электрическом режиме. Двигатель внутреннего сгорания подключается в зависимости от условий движения.

Для гибридных автомобилей предусмотрено три режима работы двигателя: полностью электрический EV, автоматический Auto и режим накопления электроэнергии Hold. В первом режиме приоритет отдается электрическому приводу, второй режим рассчитан на автоматический выбор варианта привода, а для третьего режима характерна экономия электроэнергии для последующего ее использования.

Увеличение запаса хода и обеспечение максимального комфорта водителя и пассажиров достигается во многом благодаря системе эффективности движения. При выборе алгоритма работы системы привода учитывается маршрут движения. Прогнозирующий алгоритм управления оценивает навигационные данные при активном движении по маршруту и анализирует информацию ассистента эффективности движения и различных датчиков автомобиля. Затем выполняется предварительное планирование всего маршрута и точное планирование на ближайшие километры, выявляются участки, на которых водителю рекомендуется убрать ногу с педали акселератора. Рекомендация выдается в виде визуального сигнала через дисплей или тактильного сигнала через педаль акселератора. Одновременно активируется предупредительная система рекуперации.

Более того, с помощью уже знакомых переключателей системы Audi drive select водитель может выбирать между режимами движения comfort, efficiency, auto и dynamic, которые представляют собой различные сочетания настроек системы привода, подвески и рулевого управления. В зависимости от выбранного режима изменяется момент, при котором два двигателя работают параллельно или электромотор «помогает» двигателю внутреннего сгорания, повышая тем самым производительность. В режиме dynamic электромотор более активно поддерживает работу двигателя внутреннего сгорания для обеспечения более динамичной и точной управляемости.

Максимальную экономичность обеспечивает активная педаль акселератора, отличающаяся переменным усилием нажатия для движения на электротяге и предоставляющая тактильную обратную связь. Когда выбран режим автоматического переключения передач D, а в системе Audi drive select задан режим движения auto или efficiency (на скоростях до 160 км/ч), и водитель убирает ногу с педали акселератора, автомобиль переходит в режим движения накатом: двигатель внутреннего сгорания и электромотор разъединены и отключены. Если же для автоматической коробки передач выбран режим S и одновременно активирован режим движения dynamic, при замедлении электродвигатель продолжает работать в режиме рекуперации, то есть помогает преобразовывать кинетическую энергию в электрическую.

Вся необходима информация, такая как мощность и запас хода, выводится на виртуальную приборную панель Audi virtual cockpit, предлагаемую в качестве опции, и дисплей системы MMI.

Гибридный двигатель — как он работает

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 электромобилей 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 тормозных систем. 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 коробкой передач. 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.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Перспективные и гибридные двигатели ОДК-Климов

— Всеволод Александрович, давайте начнем с новой производственной площадки в Петербурге. Уже завершилось ее дооснащение, расширение, масштабирование производства? На каком этапе, на Ваш взгляд, сейчас находится само серийное производство двигателей в ОДК-Климов?

— Мы переехали на новую площадку в 2014 году. На площадке проведено несколько этапов оснащения производства. В основном здесь планировался выпуск двигателя ВК-2500. Но на ней сейчас ведутся и ряд ОКР — это ТВ7-117 самолетной и вертолетной модификаций, также размещено и серийное производство этих двигателей. Это, в основном, работы по изготовлению, испытаниям и сборке. Комплектацию (детали и узлы) мы также получаем в своей кооперации в рамках ОДК с другими российскими предприятиями.

Также на этой площадке мы ведем работу по новым проектам — двигателям ВК-650В и ВК-1600В. Сейчас мы делаем первую опытную партию, так называемую установочную, двигателя РД-93МА. В этом году мы должны двигатели изготовить, скомплектовать, испытать и отгрузить.

В прошлом году окончательно завершен переезд производственных мощностей с нашей первой площадки, она продана и там уже работает застройщик. Поэтому мы сейчас сконцентрированы на основной площадке. Она всегда исторически была закреплена за «Климов», но раньше там проводилась только финальная сборка двигателей и испытания. Сейчас на этой территории находится конструкторское бюро, административные службы, весь цикл производства – это сборка, изготовление закрепленной номенклатуры, термообработка, складской комплекс, корпус нанесения гальванических покрытий, лаборатории, испытательная база.

— Насколько вам удалось импортозаместить двигатели семейства ТВ3-117 на мощностях нового производства в Петербурге?

— Нам удалось полностью импортозаместить и ТВ3-117, и двигатель ВК-2500. Сейчас двигатели производятся в широкой кооперации с предприятиями Объединенной двигателестроительной корпорации Ростеха и предприятиями второго контура, и они все российские. Агрегаты российские, все детали и узлы российские. А финишером по сборке и испытаниям двигателя является ОДК-Климов. Мы производим до 300 двигателей в год и около 100 ремонтируем. Есть еще другие ремонтные предприятия, но мы сами специализируемся на выпуске двигателей первой категории. У нас имеется стендовая база, современное оборудование, а кооперация распределена так, что за нами закреплена часть узлов. Это турбина компрессора, мы ее сами полностью изготавливаем. Системы электронного управления двигателя нашей разработки также полостью производятся на нашем предприятии.

— Достаточно ли этой серии, чтобы закрыть потребности для новых вертолетов, замены двигателей и поддержания пула подменных двигателей?

— Существующей серии хватает, чтобы закрыть потребности производства новых вертолетов, замены двигателей и подменных двигателей. Но мы готовы развиваться и дальше. Все зависит от заявок «Вертолетов России».

Двигатель ВК-2500ПС-03

— Вопрос по двигателю, серийное производство которого уже начато — ВК2500П. Сколько вы планируете их производить в год, и есть ли машины (Ми-28), которые ими уже оснащены?

— Двигатель ВК-2500П применяется на модификации боевого вертолета Ми-28НМ. В прошлом году двигатель завершил государственные стендовые испытания.

Этот двигатель является модификацией ВК-2500, на котором применена современная САУ типа FADEC. Она обеспечивает управление двигателем, улучшает его технические характеристики и параметры, в том числе экономичность. А самая главная его особенность в противопомпажной системе. Т.е. при залповом применении вооружения вертолета, пороховые газы попадают на вход двигателя, что может привести к снижению мощности, помпажу, остановке. Система без участия пилота отрабатывает эту ситуацию и восстанавливает режим работы. Это особенно важно в боевых условиях.

Производство ВК-2500П уже запущено, часть двигателей установлена на вертолеты. Объемы выпуска этих моторов будут расти.

— Предполагается ли интеграция двигателя ВК-2500П на какие-либо другие летательные аппараты?

— Да, конечно. Этот двигатель можно устанавливать и на Ка-52. Двигатель, который установлен на Ми-28НМ, это модель «01». Т.е. это модель с настройкой взлетной мощности 2500 л.с. А сам двигатель, как классический ВК-2500, так с индексом «П» и «ПС», т.е. это и военный, и гражданский, они имеют настройки в зависимости от модели 01, 02 и 03, которые разграничиваются по мощности: 2500, 2200 и 2000 л.с. на взлетном режиме соответственно. Поэтому этот двигатель в дальнейшем можно устанавливать на все вертолеты Ми и Ка и предлагать использовать на иностранных платформах.

— По перспективному двигателю ВК-1600В. Вы уже приступили к сборке двигателя-демонстратора? И когда можно ожидать начала его летных испытаний?

— У нас в 2019 году стартовали два проекта. Дело в том, что в этих рыночных нишах нет российского двигателя, они все зарубежные — либо это французские, либо американские. И задача была, в первую очередь, провести программу импортозамещения по двигателям в классе до 700 л.с. — это двигатель ВК-650В для вертолетов Ка-226, Ансат-У и других однодвигательных платформ взлетной массы порядка до 4 т. Двигатель ВК-1600В — это двигатель, который будет устанавливаться на вертолет Ка-62. Само собой его применение возможно и на иностранных платформах.

Есть заявка, и стартует проект создания и самолетной версии этого двигателя – ВК-1600С. Он предполагается к установке на пассажирские и транспортные самолеты местных воздушных линий, таких как «Байкал». В настоящий момент по двигателям ВК-650В и ВК-1600В выполнены эскизные проекты. Также поданы заявки в Росавиацию на сертификацию, проведены этапы макетов. Сейчас по двигателю ВК-1600В мы находимся на стадии изготовления демонстратора и планируем его показать на выставке МАКС-2021, в августе 2021 года начать инженерные испытания.

Двигатель ВК-1600В

По двигателю ВК-650В – демонстратор был собран в прошлом году. В этом году мы приступили к инженерным испытаниям, и сейчас пройден первый этап. Разработаны камеры сгорания и компрессор для проведения специальных автономных испытаний в ЦИАМ и подтверждения параметров, которые были заложены при расчетах.

Новые двигатели ВК-650В и ВК-1600В мы разрабатываем, используя современные технологии проектирования и технологическую базу. Так, на двигателях ВК-1600В не существует бумажной конструкторской документации, двигатель выпущен полностью в 3D. Подлинная КД – это электронная 3D-модель с аннотацией. Также при разработке двигателей и оптимизации расчетных работ узлов используется технология цифрового двойника. Т.е. это взаимоувязанная система расчетов в стационарной и нестационарной постановке. Данная система позволяет сократить время доводки и разработки двигателя путем, в том числе, проведения виртуальных испытаний, т.е. моделирования натурных испытаний.

Также на двигателях мы сейчас внедряем применение аддитивных технологий, это 3D-печать. На предыдущих модификациях это было редкостью — там были сложности и с нормативной базой, и с пониманием в отрасли всех преимуществ этой технологии. На обоих демонстраторах новых двигателей мы применили эти технологии. И это не только корпусные детали, но и сопловые аппараты и другое. Доля применения аддитивных деталей доходит до 15% и в одном, и в другом двигателе. В будущем эту технологию мы также будем закреплять и утверждать при выходе на сертификацию, это позволит, с одной стороны, упростить технологию изготовления узлов, с другой — снизить массу и, в принципе, снизить стоимость жизненного цикла.

У нас есть отдельные планы с ЦИАМ, с ВИАМ, и уже стартовало несколько программ с точки зрения паспортизации аддитивных технологий и материалов по ним. По обоим двигателям начало летных испытаний планируются в 2022 году, а получение сертификата типа – 2023 год. Достаточно сжатые сроки. Это достигается опять же за счет применения новых технологий проектирования и производства опытных образцов.

— У вас собственное аддитивное производство или комплектующие поступают в рамках кооперации с предприятиями ОДК?

— И так, и так. У нас есть зона развития с аддитивным производством, оно позволяет нам отрабатывать какие-то первичные конструкторские технологические решения. А так, как я говорил, мы в широкой кооперации отрабатываем эти узлы с предприятиями ОДК, с ВИАМ. Не все просто в этой технологии, не все сразу получается. И по обоим двигателям участвовало несколько предприятий. Т.е. эта технология вроде как развита у всех, но получается не у всех. По двигателям ВК-650В и ВК-1600В наши кооперанты – это ВИАМ, часть узлов сделана на их оборудовании, это ММП имени В.В. Чернышева. Часть деталей мы делали на своем производстве.

Двигатель ВК-650В

— Расскажите, пожалуйста, про новый гибридный двигатель, разработкой которого занимается ваше предприятие.

— Это новая амбициозная задача. В рамках ОДК в августе 2020 года было открыто данное направление. Сейчас идет трехлетний НИР с завершением в 2024 году. Итоги этого НИРа — это предложить некую линейку гибридных силовых установок для будущих потенциальных объектов и платформ. Смысл гибридных установок в том, что, несмотря на все ухищрения конструкторов авиационных двигателей по совершенствованию параметров, ресурсов, снижению расхода топлива, новые мировые вызовы и требования, в том числе требования ИКАО по вредным выбросам, по шуму – их все равно какими-то традиционными классическими методами не достичь. Т.е. снизить расход топлива на 40% или вредные выбросы на 70% нереально даже с учетом любых технологий, которые сейчас используются. Гибридизация, т.е. использование энергий топлива и электрической энергии это как раз и позволяет.

Но при решении этой задачи приходится решать и ряд серьезных технологических проблем — так называемые критические технологии. Одна из них – это создание топливных элементов, либо аккумуляторных батарей с высокой емкостью и, понятно, низкой удельной массой. Это создание блоков силовой электроники, которая может работать при больших температурах, это создание системы управления распределения энергии – механической, электрической, это применение новых технологий по системам управления, силовой электронике и САУ этой системы.

Соответственно, какие преимущества мы получаем? Мы можем отказаться от механической трансмиссии. Т.е. расположить любую архитектуру, силовые установки. Применить либо несколько движителей (это вентилятор, может быть, который приводится электромотором), либо 10 таких вентиляторов, которые будут располагаться на крыле. Либо это будет привод несущего винта, если мы говорим о вертолете. Причем мы сможем управлять частотой вращения этого винта, а трансмиссии не будет. Это и повышение технологичности, упрощение конструкции, это и снижение веса силовой установки и летательного аппарата в целом.

Сам привод будет работать на оптимальных режимах, что позволит и снизить расход топлива и увеличить ресурс и экономичность. И, соответственно, это снижение выбросов. Двигатель будет работать в оптимальном режиме во время полета (крейсерский режим), соответственно расход топлива понизится до 40% и даже больше.

Традиционными методами такого эффекта не достичь. Соответственно тема новая, она межотраслевая. Чтобы ее решить, нужны не только технологии в двигателестроении подтянуть, но это решения и по высокооборотным электрическим машинам — это и электродвигатели, и генераторы. Соответственно и по батареям питания нужен прорыв, и по системам управления силовой электроники. Все эти задачи будут решаться в широкой межотраслевой большой кооперации. Будет участвовать и уже занимается этим направлением и Центральный авиационный институт моторостроения, и другие центральные институты — достаточно большой пул кооперации, кто будет в этом проекте задействован.

— Правильно я понимаю, что в рамках ОДК эта тема поручена вам, и вы будете головным предприятием в разработке гибридной силовой установки?

— Да, в рамках ОДК головное предприятие в этой теме — это «Климов».

Прим. ред: Первый макет гибридной силовой установки для летательных аппаратов разработки Объединенной двигателестроительной корпорации будет представлен на Международном авиационно-космическом салоне (МАКС-2021) с 20 по 25 июля в подмосковном Жуковском в составе общей выставочной экспозиции стенда ОДК (Павильон С1).

Гибридные шаговые двигатели — техническая вводная статья

Гибридные двигатели являются более дорогими, чем двигатели с постоянными магнитами, зато они обеспечивают меньшую величину шага, больший момент и большую скорость. Типичное число шагов на оборот для гибридных двигателей составляет от 100 до 400 (угол шага 3.6 – 0.9 град.). Гибридные двигатели сочетают в себе лучшие черты двигателей с переменным магнитным сопротивлением и двигателей с постоянными магнитами. Ротор гибридного двигателя имеет зубцы, расположенные в осевом направлении (рис. 1).

Рис. 1. Гибридный двигатель

Ротор разделен на две части, между которыми расположен цилиндрический постоянным магнит. Таким образом, зубцы верхней половинки ротора являются северными полюсами, а зубцы нижней половинки – южными. Кроме того, верхняя и нижняя половинки ротора повернуты друг относительно друга на половину угла шага зубцов. Число пар полюсов ротора равно количеству зубцов на одной из его половинок. Зубчатые полюсные наконечники ротора, как и статор, набраны из отдельных пластин для уменьшения потерь на вихревые токи. Статор гибридного двигателя также имеет зубцы, обеспечивая большое количество эквивалентных полюсов, в отличие от основных полюсов, на которых расположены обмотки. Обычно используются 4 основных полюса для 3.6 град. двигателей и 8 основных полюсов для 1.8- и 0.9 град. двигателей. Зубцы ротора обеспечивают меньшее сопротивление магнитной цепи в определенных положениях ротора, что улучшает статический и динамический момент. Это обеспечивается соответствующим расположением зубцов, когда часть зубцов ротора находится строго напротив зубцов статора, а часть между ними. Зависимость между числом полюсов ротора, числом эквивалентных полюсов статора и числом фаз определяет угол шага S двигателя:

S = 360/(Nph*Ph) = 360/N,
где Nph – чило эквивалентных полюсов на фазу = число полюсов ротора,
Ph – число фаз,
N — полное количество полюсов для всех фаз вместе.

Ротор показанного на рисунке двигателя имеет 100 полюсов (50 пар), двигатель имеет 2 фазы, поэтому полное количество полюсов – 200, а шаг, соответственно, 1.8 град. Продольное сечение гибридного шагового двигателя показано на рис. 2. Стрелками показано направление магнитного потока постоянного магнита ротора. Часть потока (на рисунке показана черной линией) проходит через полюсные наконечники ротора, воздушные зазоры и полюсный наконечник статора. Эта часть не участвует в создании момента.

Рис. 2. Продольный разрез гибридного шагового двигателя

Как видно на рисунке, воздушные зазоры у верхнего и нижнего полюсного наконечника ротора разные. Это достигается благодаря повороту полюсных наконечников на половину шага зубъев. Поэтому существует другая магнитная цепь, которая содержит минимальные воздушные зазоры и, как следствие, обладает минимальным магнитным сопротивлением. По этой цепи замыкается другая часть потока (на рисунке показана штриховой белой линией), которая и создает момент. Часть цепи лежит в плоскости, перпендикулярной рисунку, поэтому не показана. В этой же плоскости создают магнитный поток катушки статора. В гибридном двигателе этот поток частично замыкается полюсными наконечниками ротора, и постоянный магнит его «видит» слабо. Поэтому в отличие от двигателей постоянного тока, магнит гибридного двигателя невозможно размагнитить ни при какой величине тока обмоток.

Величина зазора между зубцами ротора и статора очень небольшая – типично 0.1 мм. Это требует высокой точности при сборке, поэтому шаговый двигатель не стоит разбирать ради удовлетворения любопытства, иначе на этом его срок службы может закончиться.

Чтобы магнитный поток не замыкался через вал, который проходит внутри магнита, его изготавливают из немагнитных марок стали. Они обычно обладают повышенной хрупкостью, поэтому с валом, особенно малого диаметра, следует обращаться с осторожностью.

Для получения больших моментов необходимо увеличивать как поле, создаваемое статором, так и поле постоянного магнита . При этом требуется больший диаметр ротора, что ухудшает отношение крутящего момента к моменту инерции. Поэтому мощные шаговые двигатели иногда конструктивно выполняют из нескольких секций в виде этажерки. Крутящий момент и момент инерции увеличиваются пропорционально количеству секций, а их отношение не ухудшается.

Большинство современных шаговых двигателей являются гибридными. По сути гибридный двигатель является двигателем с постоянными магнитами, но с большим числом полюсов. По способу управления такие двигатели одинаковы, дальше будут рассматриваться только такие двигатели. Чаще всего на практике двигатели имеют 100 или 200 шагов на оборот, соответственно шаг равен 3.6 грд или 1.8 грд. Большинство контроллеров позволяют работать в полушаговом режиме, где этот угол вдвое меньше, а некоторые контроллеры обеспечивают микрошаговый режим.

Wolflubes — The Vital Lubricant — Блог

Специальные смазочные материалы обеспечивают максимальную энергоэффективность гибридных автомобилей

В связи с экологическими проблемами и повышением цен на топливо ожидается, что в ближайшие годы будет успешно развиваться рынок гибридных автомобилей. Чтобы обеспечить надлежащую смазку и максимальную энергоэффективность гибридных автомобилей, требуются специальные смазочные материалы.

По оценкам компании Frost & Sullivan, к 2025 году будет продано около 15 миллионов гибридных электромобилей, а это 16,4% от общей доли легковых автомобилей. Таким образом, прирост составит 500% по сравнению с 2019 годом. Этот впечатляющий показатель можно объяснить непрерывным увеличением цен на нефть и ростом информированности о том, что необходимо сокращать выбросы углекислого газа. 

Вследствие ухудшения экологической ситуации государства разрабатывают программы поощрения для производителей гибридных и полностью электрических автомобилей. В ближайшие годы все крупные производители будут расширять ассортимент гибридных автомобилей.

Как устроен гибридный автомобиль?

Гибридный автомобиль обеспечивает оптимальную эффективность с точки зрения расхода топлива и производительности двигателя. В таких автомобилях используются двигатели двух типов (или более): обычно это двигатель внутреннего сгорания, который приводит в действие электрический генератор, подающий питание на электродвигатель.

Основной принцип работы гибридного автомобиля заключается в том, что разные двигатели работают лучше при разных скоростях, идеально дополняя друг друга:

  • Электродвигатель более эффективен для развития крутящего момента или силы вращения.
  • Двигатель внутреннего сгорания лучше подходит для поддержания высоких скоростей.

Электродвигатель в гибридном автомобиле выполняет резервную функцию. Главным образом он помогает двигателю внутреннего сгорания при очень высокой рабочей нагрузке (например, при запуске автомобиля или ускорении). В определенный момент при разгоне гибридный автомобиль переключается с одного двигателя на другой, что обеспечивает бескомпромиссную энергоэффективность, сокращение расхода топлива и выбросов CO2.

Для новых двигателей гибридных автомобилей требуются специальные смазочные материалы

Гибридные автомобили оснащаются новыми архитектурами питания и двигателями, для которых характерно следующее:

  • Увеличение напряжения в системах
  • Высокое содержание меди
  • Более высокие температуры
  • Новые полимерные материалы
  • Высокие скорости
  • Иные требования к трению или к отсутствию такового

Для надлежащей смазки, повышения энергоэффективности и улучшения характеристик двигателей для гибридных автомобилей требуются специальные смазочные материалы, которые предлагают следующее:

  • Соответствующие электрические свойства
  • Гарантированная защита от коррозии
  • Необходимые характеристики теплопередачи
  • Совместимость с полимерными материалами
  • Защита от окисления и образования осадков
  • Защита высокоскоростных подшипников
Инновационные смазочные материалы Wolf для гибридных автомобилей

Wolf разработал специальную серию продукции для смазки механизмов гибридных автомобилей. В то время как большинство масел SAE 0W-16 и 0W-20 от конкурирующих компаний относятся к категории API SN, наши новые масла SAE 0W-16 и 0W-20 для гибридных автомобилей отвечают требованиям категорий API SN Plus и SN/RC.

Наши смазочные материалы, разработанные специально для гибридных автомобилей, отличаются стабильностью смазывающих свойств и превосходной устойчивостью к окислению при высоких температурах, а также обеспечивают защиту от раннего зажигания на низких оборотах (LSPI) и поломок автомобиля. Кроме того, эти материалы позволяют достичь исключительной топливной экономичности (FE) для автомобилей азиатских производителей (Honda, Lexus, Mitsubishi, Nissan, Toyota и др.).

Смазочные материалы Wolf для гибридных автомобилей обеспечивают немедленную смазку при запуске в условиях низких температур, благодаря чему снижается трение и износ при запуске. Эти материалы также сокращают расход топлива и выбросы CO2, что способствует защите окружающей среды.

Как работают гибридные электромобили?

Подключаемые гибридные электромобили (PHEV) используют батареи для питания электродвигателя и другого топлива, такого как бензин, для питания двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Аккумуляторы PHEV можно заряжать от розетки или зарядного оборудования, от ICE или посредством рекуперативного торможения. Транспортное средство обычно работает от электроэнергии до тех пор, пока аккумулятор почти не разрядится, а затем он автоматически переключается на использование ДВС.Узнайте больше о подключаемых гибридных электромобилях.

Изображение в высоком разрешении

Ключевые компоненты подключаемого гибридного электромобиля

Аккумулятор (вспомогательный): В транспортном средстве с электрическим приводом низковольтная вспомогательная аккумуляторная батарея обеспечивает электричеством для запуска автомобиля до включения тягового аккумулятора; он также приводит в действие автомобильные аксессуары.

Порт зарядки: Порт зарядки позволяет автомобилю подключаться к внешнему источнику питания для зарядки тягового аккумулятора.

Преобразователь постоянного тока в постоянный: Это устройство преобразует мощность постоянного тока высокого напряжения от тягового аккумуляторного блока в мощность постоянного тока низкого напряжения, необходимую для работы аксессуаров автомобиля и зарядки вспомогательной батареи.

Электрогенератор: Вырабатывает электричество от вращающихся колес во время торможения, передавая эту энергию обратно в блок тяговых аккумуляторов. В некоторых автомобилях используются мотор-генераторы, которые выполняют как приводную, так и регенеративную функции.

Тяговый электродвигатель: Используя питание от тягового аккумулятора, этот электродвигатель приводит в движение колеса транспортного средства. В некоторых автомобилях используются мотор-генераторы, которые выполняют как приводную, так и регенеративную функции.

Выхлопная система: Выхлопная система направляет выхлопные газы из двигателя через выхлопную трубу. Трехкомпонентный катализатор предназначен для уменьшения выбросов выхлопной системы при выходе из двигателя.

Заливная горловина: Форсунка топливораздаточной колонки присоединяется к резервуару на транспортном средстве для заправки топливного бака.

Топливный бак (бензин): В этом баке хранится бензин на борту транспортного средства до тех пор, пока он не понадобится двигателю.

Двигатель внутреннего сгорания (с искровым зажиганием): В этой конфигурации топливо впрыскивается либо во впускной коллектор, либо в камеру сгорания, где оно смешивается с воздухом, а топливно-воздушная смесь воспламеняется искрой от свечи зажигания. .

Бортовое зарядное устройство: Принимает входящую электроэнергию переменного тока, подаваемую через порт зарядки, и преобразует ее в мощность постоянного тока для зарядки тягового аккумулятора.Он также обменивается данными с зарядным оборудованием и отслеживает характеристики аккумулятора, такие как напряжение, ток, температуру и состояние заряда, во время зарядки аккумулятора.

Контроллер силовой электроники: Этот блок управляет потоком электроэнергии, подаваемой тяговой батареей, регулируя скорость электрического тягового двигателя и создаваемый им крутящий момент.

Тепловая система (охлаждение): Эта система поддерживает надлежащий диапазон рабочих температур двигателя, электродвигателя, силовой электроники и других компонентов.

Тяговый аккумулятор: Накапливает электроэнергию для использования тяговым электродвигателем.

Трансмиссия: Трансмиссия передает механическую мощность от двигателя и / или электрического тягового двигателя для привода колес.

Новые и будущие гибридные автомобили

В таблицах ниже показаны гибриды, коммерческий дебют которых состоится в 2019 или 2020 модельном году.Доступные ранее автомобили не включены.

2020 модельный год

2019 модельного года

Автомобиль EPA Оценка MPG Цена (рекомендованная производителем розничная цена)

Audi A6 quattro (3,0 л)

Автомобиль среднего размера

58 900–67 100 долл.

Audi A6 quattro (2.0 л)

Автомобиль среднего размера

54 100–67 100 долл.

Audi A7 quattro

Автомобиль среднего размера

68 000–76 300 долл. США

Audi A8 L (4.0 л)

Большой автомобиль

83 800–96 800 долл. США

Audi A8 L (3,0 л)

Большой автомобиль

$ 83 800

Audi Q8

Стандартный внедорожник — 4WD

67 400 долл. США

Гибридное такси Ford Fusion

Автомобиль среднего размера

Не доступен

Honda Insight

Автомобиль среднего размера

22 830–24 060 долларов

Honda Insight Touring

— цена: + 0 руб.

Автомобиль среднего размера

28 090 долл. США

Jeep Wrangler 4WD

Маленький внедорожник — 4WD

28 045–38 045 долл. США

Lexus UX 250h

Компактный автомобиль

Не доступен

Lexus UX 250h полный привод

Компактный автомобиль

34 150–39 350 долл. США

Мерседес-Бенц AMG CLS53 4matic Plus

Компактный автомобиль

79 900 долл. США

Мерседес-Бенц AMG E53 4matic Plus

Автомобиль среднего размера

$ 72 550

Mercedes-Benz AMG E53 4matic Plus Кабриолет

Малолитражка

80 350 долл. США

Мерседес-Бенц AMG E53 4matic Plus Coupe

Малолитражка

73 700 долл. США

Мерседес-Бенц AMG GT 53 4matic Plus

Компактный автомобиль

99 000 долл. США

Мерседес-Бенц CLS450

Компактный автомобиль

69 200 долл. США

Мерседес-Бенц CLS450 4matic

Компактный автомобиль

71 700 долл. США

Ram 1500 2WD (3.6 л)

Стандартный пикап — 2WD

31 695–52 995 долл. США

Ram 1500 2WD (5,7 л)

Стандартный пикап — 2WD

31 695–52 995 долл. США

Ram 1500 4WD (3.6 л)

Стандартный пикап — 4WD

35 195–56 495 долл. США

Ram 1500 4WD (5,7 л)

Стандартный пикап — 4WD

35 195–56 495 долл. США

Рам 1500 HFE 2WD

Стандартный пикап — 2WD

Не доступен

Toyota Avalon Гибрид XLE

Автомобиль среднего размера

36 500 долл. США

Toyota Prius полный привод

Автомобиль среднего размера

26 380–28 820 долларов

Что такое гибридный автомобиль и как работает гибридный двигатель?

Различные операции по уровням гибридизации

Смешанный гибридный автомобиль (мягкий гибрид)

Мягкая гибридизация, также известная как мягкая гибридизация или микрогибридизация, использует небольшую литий-ионную батарею 48 В и альтернативный стартер для поддержки теплового двигателя с целью экономии топлива, повышения производительности или того и другого.

Однако система микрогибридизации не может привести автомобиль в движение, используя только электричество. Электроблок используется только в качестве стартера для автоматической системы Start & Stop, которая отключает двигатель при остановке автомобиля для экономии топлива, например, в пробках или на светофоре. На некоторых моделях легкогибридных автомобилей электродвигатель также может помочь тепловому двигателю поддерживать постоянную скорость до 120 км / ч.

Хотя микрогибридные системы считаются более простым и дешевым способом вывода на рынок гибридных технологий, поскольку все обычные модели автомобилей могут быть оснащены гибридной технологией, они не улучшают расход топлива в такой степени, как полногибридные системы.Экономия модели составляет около 0,5 л / 100 км по сравнению с обычным тепловозом.

Полностью гибридный автомобиль

Полностью гибридные системы используют электродвигатель в качестве единственного источника тяги для движения на низкой скорости и малых ускорений. Этот электрический режим может повысить энергоэффективность при определенных условиях движения.

Полно-гибридный автомобиль также имеет дизельный или бензиновый двигатель в качестве основного источника мощности для высоких скоростей, которые обычно развивают скорость выше 50 км / ч.Электродвигатель обеспечивает дополнительную мощность, когда это необходимо, чтобы транспортное средство было более эффективным с менее мощным дизельным или бензиновым двигателем. Гибридный автомобиль экономит более 30% городского топлива по сравнению с тем же автомобилем с одним двигателем, работающим на ископаемом топливе.

Перезаряжаемый гибридный автомобиль (PHEV)

В отличие от гибридных автомобилей HEV, электричество которых вырабатывается только за счет рекуперативного торможения, подключаемые к электросети гибридные автомобили или PHEV (подключаемый гибридный электромобиль) предлагают возможность зарядки также от бытовой электрической розетки или на общедоступном терминале.По этой характеристике они находятся на полпути между обычными гибридами HEV и полностью электрическими транспортными средствами.

Несмотря на то, что у них есть тепловой двигатель, перезаряжаемые гибридные автомобили также имеют батареи большей емкости, чем обычные гибриды, и поэтому могут путешествовать на большие расстояния в 100% электрическом режиме, до 60 километров для некоторых моделей (цикл WLTP), таких как Peugeot 3008 Hybrid4 300. Перезаряжаемый гибридный автомобиль позволяет вам совершать ежедневные поездки без использования теплового двигателя, просто за счет бытовой подзарядки или на терминале.

Как работают гибридные двигатели?

Гибридные автомобили сегодня довольно распространены. Вы, вероятно, видите их каждый день, когда идете на работу и с работы, особенно если вы живете в крупном мегаполисе. Но что такое гибридный автомобиль и как работают гибридные двигатели?

Что такое гибридный автомобиль?

Гибридный автомобиль — это автомобиль, который приводится в движение двигателем внутреннего сгорания и, по крайней мере, одним электродвигателем. Другими словами, гибридный автомобиль двигается как от бензина, так и от электричества.Электричество поступает от аккумулятора, который заряжается двигателем внутреннего сгорания посредством рекуперативного торможения. Большинство автопроизводителей в Северной Америке предлагают гибридные автомобили в той или иной форме. Эта комбинация помогает улучшить характеристики автомобиля, минимизировать количество потребляемого бензина и защитить окружающую среду.

Как работают гибридные двигатели?

Существует несколько различных типов гибридных двигателей. Как работает гибридный двигатель, зависит от его конструкции. Некоторые типы конструкций гибридных двигателей включают:

Параллельно-гибридный

В этой конструкции бензиновый двигатель и электродвигатель работают в общей трансмиссии, смешивая два источника энергии.В некоторых ситуациях двигатель внутреннего сгорания приводит в движение автомобиль, в то время как в других ситуациях электродвигатель работает в одиночку. Некоторые распространенные бренды с параллельным гибридным дизайном включают Honda, Lexus, Hyundai, Lincoln и Lexus.

Гибрид серии

В серийных гибридных автомобилях вся тяга обеспечивается электродвигателем. Следовательно, между двигателем внутреннего сгорания и колесами нет прямой связи. В этой конструкции двигатель внутреннего сгорания отвечает только за подзарядку аккумулятора.

Plug-In Hybrid

Эта конструкция выводит концепцию обычных гибридных автомобилей на ступень выше. Он включает в себя аккумуляторную батарею большего размера, которую можно полностью перезарядить от внешнего источника электроэнергии. Это может позволить вам проехать от 15 до 55 миль, в зависимости от того, сколько энергии может хранить аккумулятор. Когда аккумуляторная батарея разряжается, ваш автомобиль превращается в параллельный гибрид.

Мягкий гибрид

Все упомянутые выше гибридные конструкции считаются полными гибридами.Это потому, что их электродвигатели могут самостоятельно перемещать автомобиль. С другой стороны, электродвигатель в мягкой гибридной конструкции не может самостоятельно управлять автомобилем. Его цель — поддерживать двигатель внутреннего сгорания для повышения производительности и экономии топлива.

The Takeaway

В целом очевидно, что покупка гибридного автомобиля может позволить вам сэкономить на топливе и сохранить окружающую среду. Если вам нужен гибридный ремонт, приглашаем вас сегодня же принести свой автомобиль в нашу автомастерскую.

Гибридные автомобили — простое руководство

гибрид [произносится

хахи -гибрид]

существительное

Вещь, сделанная из двух различных элементов.

Гибридные автомобили становятся все более и более распространенными, и здесь, в AA Thornton, мы обрабатываем патентные заявки, направленные на широкий спектр задействованных технологий.

Эта краткая статья объясняет, что именно подразумевается под «гибридом», различные типы доступных гибридных автомобилей и некоторые из задействованных технологий.

Что такое гибрид?

Обычно называемые гибридными электромобилями (HEV), как следует из определения, приведенного выше, гибридный автомобиль — это просто автомобиль, для движения которого используются два разных источника энергии. Два разных источника энергии — это обычно бензин и электричество (наиболее распространены в США) и дизельное топливо и электричество (которые можно найти в Европе).

Существует три основных типа гибридных автомобилей; полных гибридов , мягких гибридов и подключаемых гибридов .

  • Полный гибрид (FHEV) может работать только на двигателе внутреннего сгорания (т. Е. Дизельном / бензиновом), электрическом двигателе (т. Е. Питании от аккумуляторов) или их комбинации. Toyota Prius — наиболее известный пример этого. Полный гибрид не подключается для подзарядки; аккумулятор заряжается за счет работы двигателя внутреннего сгорания.
  • Мягкий гибрид имеет электродвигатель и двигатель внутреннего сгорания, которые всегда работают вместе. Примером этого является гибрид Honda Accord.Мягкие гибриды не могут работать только в электрическом режиме или только в режиме двигателя внутреннего сгорания; двигатели / моторы всегда работают параллельно.
  • Подключаемый гибрид (PHEV), как следует из названия, требует подключения к электросети для полной зарядки аккумулятора. PHEV могут работать только в электрическом режиме.

Технология задействована

Все три типа гибридов имеют общие функции для работы. Цель гибрида — максимально использовать электрическую часть трансмиссии без ущерба для производительности.Снижаются вредные выбросы и повышается топливная экономичность автомобиля. Это связано с тем, что электродвигатель более эффективен, чем двигатель внутреннего сгорания, и не производит вредных выбросов.

Исключением из этой цели могут быть La Ferrari, McLaren P1 и Porsche 918. Эти высокопроизводительные автомобили используют свои электродвигатели для достижения максимальной производительности, а не для максимальной эффективности и экологичности.

«Мы хотели использовать гибридную технологию для повышения производительности, как в F1, а не просто для снижения расхода топлива и выбросов»

Роберто Федели, технический директор Ferrari

Как упоминалось выше, для питания электрической части гибридного двигателя гибридное транспортное средство должно иметь аккумулятор.Размер аккумулятора зависит от того, насколько от него рассчитан автомобиль, а способ перезарядки зависит от размера аккумулятора.

Например, подключаемый к сети гибрид может частично заряжаться во время движения автомобиля, но обычно его необходимо подключить к электросети, чтобы полностью зарядить его большую батарею. Для двигателя внутреннего сгорания неэффективно полностью заряжать аккумулятор на ходу.

Меньшие батареи в полных и мягких гибридах можно заряжать несколькими способами:

Рекуперативное торможение

Без такой системы эта кинетическая энергия будет потеряна — в основном в виде тепла, поскольку тормозные колодки автомобиля нагреваются из-за трения тормозной колодки о тормозной диск.

Стоп-старт

Существует множество различных типов систем стоп-старт, которые мы не будем рассматривать в этой статье, но, по сути, система стоп-старт автоматически выключает двигатель каждый раз, когда автомобиль останавливается (например, на светофоре) и перезапускается. это мгновенно при нажатии на педаль акселератора.

Показатели

миль на галлон (MPG) можно заметно улучшить, исключив из поездки работу двигателя на холостом ходу.

Управление двигателем

Гибридные автомобили также часто включают системы управления двигателем, которые позволяют двигателю приводить в действие электродвигатель / генератор на определенных участках цикла движения, где он может это делать наиболее эффективно — таким образом, заряжая аккумулятор.

Топливная эффективность гибридного автомобиля также может быть улучшена за счет оптимальной настройки двигателя и трансмиссии, например:

Цикл Аткинсона

Полные гибриды чаще всего используют «цикл Аткинсона». Это рабочий цикл четырехцилиндрового двигателя, предназначенный для повышения эффективности за счет уменьшения мощности за счет сокращения тактов впуска и сжатия.

С добавлением электродвигателя для заполнения пробелов водитель не чувствует, что у транспортного средства недостаточно мощности.

Бесступенчатая трансмиссия (CVT)

CVT — это эффективная автоматическая трансмиссия, в которой передаточные числа изменяются более стабильно.

Это позволяет двигателю работать в наиболее экономичном диапазоне оборотов, тем самым увеличивая расход топлива на галлон.

Полный гибрид (FHEV)

например Форд Фьюжн Гибрид, Тойота Приус, Хонда Аккорд Гибрид

FHEV используют все технологии, описанные выше, и являются наиболее экономичным типом гибридных транспортных средств.Они также могут работать в последовательном режиме , параллельном режиме или полностью электрическом режиме .

Полностью электрический режим не требует пояснений и обычно используется FHEV на низкой скорости (например, до 30 миль в час). В последовательном режиме также используется электродвигатель для привода колес, но двигатель внутреннего сгорания используется одновременно с бортовым генератором. В параллельном режиме двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель используются вместе для приведения в движение колес.

Мягкий гибрид

эл.грамм. Peugeot 308 e-HDi, Ferrari LaFerrari, Chevrolet Malibu

Мягкий гибрид ограничен параллельным режимом, поэтому его действительно можно рассматривать как имеющий аккумулятор и вспомогательный двигатель. Электродвигатель недостаточно мощный, чтобы приводить колеса в движение на любой реальной скорости без помощи двигателя внутреннего сгорания.

Мягкие гибриды обычно имеют стоп-старт и рекуперативное торможение, но не способны к показателям MPG FHEV.

Гибридный плагин

напримерAudi A2 E-Tron, BMW i8, Ford C-Max Energi, Kia Optima, Porsche Cayenne S, McLaren P1

Обычно подключаемые гибриды используют все технологии FHEV, но имеют батарею большей емкости, которую можно подключить к сети для зарядки (например, на ночь). Диапазон, в котором они могут двигаться в полностью электрическом режиме, выше, чем в среднем FHEV.

Высокопроизводительные гибриды

например McLaren P1, Ferrari LaFerrari и Porsche 918 Spyder

Наконец, как уже упоминалось выше, не обязательно, чтобы все гибридные автомобили обеспечивали максимальную топливную эффективность.Другая ветвь гибридов использует эту технологию для повышения производительности.

LaFerrari (определяемый как мягкий гибрид из приведенного выше списка) заряжает свои батареи во время торможения или каждый раз, когда двигатель внутреннего сгорания развивает больший крутящий момент, чем требуется, например, во время поворота.

Избыточная энергия (запасенная батареями) может быть использована для повышения мощности при следующем ускорении водителя.

LaFerrari может проехать около 14 миль в чисто электрическом режиме, но Ferrari ограничила максимальную скорость в режиме полной батареи до 3 миль в час.Как сказал Роберто Федели (технический директор Ferrari):

«Вы можете выйти из гаража в автономном режиме, но это все. Этот автомобиль разработан для экстремальных характеристик


Если вам нужна дополнительная информация по любому из вышеперечисленных или вы хотели бы обсудить события в автомобильном мире, не стесняйтесь обращаться к одному из наших опытных юристов в секторе инженерных, физических и механических устройств.


Категория: Последние идеи, новости | Автор: Стюарт Гринвуд | Опубликовано: | Узнать больше

Как работают гибридные автомобили | HowStuffWorks

Устройство деления мощности является сердцем Toyota Prius.Это умная коробка передач, которая объединяет бензиновый двигатель, генератор и электродвигатель. Это позволяет автомобилю работать как параллельный гибрид — электродвигатель может приводить в действие автомобиль сам по себе, газовый двигатель может приводить в действие автомобиль самостоятельно или они могут приводить в действие автомобиль вместе. Устройство разделения мощности также позволяет автомобилю работать как гибрид серии — бензиновый двигатель может работать независимо от скорости автомобиля, заряжая батареи или обеспечивая питание колес по мере необходимости.Он также действует как бесступенчатая трансмиссия (CVT), устраняя необходимость в механической или автоматической коробке передач. Наконец, поскольку устройство разделения мощности позволяет генератору запускать двигатель, автомобилю не нужен стартер.

Устройство деления мощности представляет собой планетарный ряд (ниже). Электродвигатель соединен с зубчатым венцом зубчатой ​​передачи. Он также напрямую связан с дифференциалом, приводящим в движение колеса. Таким образом, независимо от скорости вращения электродвигателя и зубчатого венца зависит скорость автомобиля.


Планетарный редуктор Prius

Генератор соединен с солнечной шестерней зубчатой ​​передачи, а двигатель — с водилом планетарной передачи. Скорость коронной шестерни зависит от всех трех компонентов, поэтому все они должны постоянно работать вместе, чтобы контролировать выходную скорость.

Когда вы ускоряетесь, сначала электродвигатель и аккумуляторы обеспечивают всю мощность. Зубчатый венец устройства деления мощности соединен с электродвигателем, поэтому он начинает вращаться вместе с двигателем.Водило планетарной передачи, которое соединено с двигателем, неподвижно, поскольку двигатель не работает. Поскольку коронная шестерня вращается, планеты должны вращаться, что приводит к вращению солнечной шестерни и генератора. По мере ускорения автомобиля генератор вращается с любой скоростью, необходимой для того, чтобы двигатель оставался выключенным. Вы можете увидеть все это ниже:


Наблюдайте за устройством распределения мощности Prius
, когда автомобиль разгоняется от 0 до 30 миль в час.

Когда вы достигнете скорости примерно 40 миль в час (64 км / ч), включится бензиновый двигатель.Генератор внезапно меняет скорость, заставляя водило сателлита повернуться и запустить двигатель. Когда двигатель работает, он устанавливает постоянную скорость, в то время как генератор изменяет свою скорость, чтобы соответствовать выходной скорости электродвигателя. Если вы действительно сильно ускоряетесь, мотор будет потреблять дополнительную мощность от батарей. Как только вы наберете скорость на автостраде, автомобиль будет двигаться под действием газа и электроэнергии, при этом вся электроэнергия будет поступать от генератора.

Как и Insight, Prius никогда не требует подзарядки; бортовой генератор автоматически поддерживает необходимый уровень заряда аккумуляторов.

И Honda, и Toyota имеют длительную гарантию на свои гибридные компоненты. Insight имеет восьмилетнюю / 80 000-мильную гарантию на большую часть трансмиссии, включая батареи, а Prius имеет восьмилетнюю / 100 000-мильную гарантию на аккумуляторные и гибридные системы. Двигатели и аккумуляторы в этих автомобилях обычно не требуют обслуживания в течение всего срока службы транспортного средства (однако, если вам все же придется заменить аккумуляторы после истечения срока гарантии, это, вероятно, будет стоить вам несколько тысяч долларов).Двигатель не требует большего обслуживания, чем двигатель любого другого автомобиля, а поскольку оба гибрида имеют рекуперативное торможение, тормозные колодки могут даже прослужить немного дольше, чем у большинства автомобилей.

Получить гибридную мощность, безусловно, сложнее, чем использовать прямую бензиновую мощность или прямую электрическую мощность. В следующем разделе мы рассмотрим, почему гибридные технологии так желательны как для потребителей, так и для производителей автомобилей.

Как работает гибридный автомобиль?

Все мы знакомы с бензиновыми автомобилями, и большинство людей слышали или видели электромобили.Гибридный автомобиль — это комбинация этих двух факторов. Гибридный автомобиль содержит части как бензиновых, так и электромобилей, пытаясь получить лучшее из обоих миров.

Лучший способ понять преимущества гибридного автомобиля — это представить себе автомобиль, движущийся по шоссе с заданной скоростью по ровной поверхности. В этом случае двигатель выполняет три функции:

  1. Это преодоление сопротивления качению в трансмиссии.
  2. Это преодоление сопротивления воздуха .
  3. Это силовые аксессуары , такие как генератор переменного тока, насос гидроусилителя руля и кондиционер.

Для выдерживания этой нагрузки двигателю может потребоваться мощность не более 10 или 20 лошадиных сил. Причина, по которой автомобили имеют двигатели мощностью 100 или 200 лошадиных сил, — это управление ускорением при остановке, а также при обгоне и подъеме на холм. Мы используем максимальный рейтинг HP только в течение 1% времени вождения. В остальное время мы переносим вес и трение гораздо более мощного двигателя, что тратит много энергии.

В традиционном гибридном автомобиле у вас есть полностью электрический автомобиль. Он включает в себя электродвигатель для обеспечения всей мощности колес, а также батареи для снабжения двигателя электричеством. Тогда у вас есть полностью отдельный бензиновый двигатель , питающий генератор . Двигатель очень маленький — от 10 до 20 лошадиных сил — и предназначен для работы только на одной скорости для максимальной эффективности. Цель этого небольшого и эффективного двигателя — обеспечить автомобилю достаточную мощность на крейсерской скорости.Во время разгона батареи обеспечивают необходимую дополнительную мощность. Когда автомобиль замедляется или стоит на месте, аккумуляторы заряжаются. Этот вид гибридных автомобилей по сути представляет собой электромобиль со встроенным зарядным устройством для большей дальности полета. Преимущество заключается в том, что небольшой и эффективный бензиновый двигатель имеет большой пробег.

Галерея изображений гибридного автомобиля

Единственная проблема с традиционным гибридным автомобилем — это вес . Автомобиль должен нести вес электродвигателя, генератора, бензинового двигателя и аккумуляторов.Вам не нужно столько аккумуляторов, как чистому электромобилю, что немного сэкономит вес, но полноразмерный электродвигатель плюс 10-киловаттный генератор могут весить несколько сотен фунтов.

Honda Insight, в частности, пытается найти компромисс.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.