Гибридный двигатель: Как работает гибридный автомобиль: принцип, особенности, расход топлива

Содержание

Гибридный двигатель для автомобиля

Транспортное средство, на котором установлена гибридная силовая установка, называется гибридным автомобилем. Отличием гибридной силовой установки от традиционных ДВС является то, что она использует два или более источника энергии и соответствующие им двигателя, которые превращают энергию в механическую работу. Необходимо отметить, что термин «гибридный двигатель», используемый некоторыми источниками информации, с технической точки зрения является неверным.

Существует достаточно много источников энергии (электроэнергия, энергия ветра, энергия сжатого сжиженного газа, энергия сжатого воздуха, тепловая энергия дизельного топлива или бензина и т.д.), которые используются в разных отраслях промышленности. Однако на гибридных авто, как правило, применяется сочетание ДВС и электродвигателя.

Благодаря использованию гибридной силовой установки, удалось добиться существенной экономии топлива и снижения вредных выбросов. Высокий результат обеспечивается за счет:

  • Согласованной работы ДВС и электродвигателя.
  • Использования аккумуляторных батарей большой емкости.
  • Рекуперативного торможения – превращает кинетическую энергию движения в электроэнергию.

Кроме того, в гибридных авто также используются и другие инновационные разработки, которые позволяют снижать вредные выбросы и экономить топливо, в частности речь идет об улучшенной аэродинамике, системе рециркуляции отработавших газов, системе изменения фаз газораспределения, системе подогрева охлаждающей жидкости, шинах с пониженным сопротивлением качению, электроприводе вспомогательных устройств (усилитель руля, климатическое оборудование, водяной насос и пр.).

Нужно отметить, что при движении по загородным трассам, где соблюдается постоянный скоростной режим, гибридные авто не так эффективны. Наибольшая эффективность от гибридов наблюдается при передвижении по городским улицам, поскольку в этом случае приходится часто останавливаться на светофорах и включать режим холостого хода в пробках.

Существует несколько схем гибридных силовых установок:

  • Последовательная;
  • Параллельная;
  • Последовательно-параллельная.

Схемы различают в зависимости от характера совместной работы ДВС и электродвигателя.

Последовательная схема

Данная схема подразумевает то, что автотранспорт приводится в движение от электродвигателя. ДВС соединен лишь с генератором, основная функция которого заключается в зарядке аккумуляторной батареи (источник питания электродвигателя).

В гибридных машинах с последовательной схемой предусмотрена возможность подсоединения к электросети после завершения поездки. К таким авто применяется термин «Plug-in Hybrid» (подключаемый гибрид). Для реализации данной функции используют аккумуляторные батареи увеличенной емкости (литий-ионные), что позволяет сводить к минимуму использование ДВС.

Категорию Plug-in Hybrid представляют следующие модели авто: Opel Ampera, Chevrolet Volt. Эти транспортные средства также называют электромобилями с увеличенным радиусом действия (EREV). Они способны преодолевать до 60 км на аккумуляторной энергии и до 500 км на энергии генератора, который приводится в действие двигателем внутреннего сгорания.


Параллельная схема

В параллельной схеме установка электродвигателя и ДВС производится таким образом, что они способны функционировать как совместно, так и автономно. Этого удается добиться благодаря соединению электродвигателя, ДВС и трансмиссии автоматически управляемыми муфтами.

Гибриды с параллельной схемой силовой установки имеют свое название – «Mild Hybrid» (умеренный гибрид). Используются электродвигатели небольшой мощности (примерно 20 кВт), гарантирующие дополнительную мощность при ускорении транспортного средства. Чаще всего электродвигатель также выполняет функции генератора и стартера. Располагается он между ДВС и трансмиссией.


Среди представителей гибридных авто с параллельной схемой можно назвать Hyundai Elantra Hybrid, Honda Civic Hybrid, Honda Insight, BMW Active Hybrid 7, VW Touareg Hybrid. Господствует в этой области автомобильная компания Honda со своей системой IMA (Integrated Motor Assist – интегрированный помощник двигателя).

Система IMA выделяет несколько режимов работы:

  • Совместная работа электродвигателя и ДВС.
  • Работа от электродвигателя.
  • Работа от ДВС с осуществлением зарядки аккумулятора от электродвигателя в режиме генератора.
  • Зарядка аккумулятора в режиме рекуперативного торможения.

Последовательно-параллельная схема

Электродвигатель и ДВС соединены посредством планетарного редуктора. Причем, мощность каждого из двигателей может передаваться на ведущие колеса одновременно в соотношении от 0 до 100% от номинальной мощности. В данной схеме, в отличие от параллельной, дополнительно установлен генератор, который обеспечивает энергией электродвигатель.

Транспортные средства с последовательно-параллельной схемой имеют название «Full Hybrid» (полный гибрид). Известными представителями данной категории можно назвать следующие модели: Lexus RX 450h, Toyota Prius, Ford Escape Hybrid. В этой области доминирует компания Toyota с системой HSD (Hybrid Synergy Drive).

Силовая установка с системой HSD включает в свою конструкцию электродвигатель (соединенный с коронной шестерней планетарного редуктора), ДВС (соединенный с водило планетарного редуктора), генератор (соединенный с солнечной шестерней планетарного редуктора).

ДВС работает по циклу Аткинсона, при котором осуществляются посредственные мощностные показатели на низких оборотах, что позволяет обеспечивать существенную экономию топлива и снижение выбросов вредных веществ.

Систем HSD имеет несколько режимов работы:

  • Режим электромобиля (ДВС неактивен, электродвигатель питается от аккумулятора).
  • Режим движения с крейсерской скоростью (мощность от ДВС распределяется между генератором и ведущими колесами. Генератор питает электродвигатель, мощность которого суммируется с мощностью ДВС. По мере необходимости осуществляется зарядка аккумулятора).
  • Форсированный режим (вместе с ДВС работает электродвигатель, питающийся от аккумулятора, обеспечивая импульс мощности).
  • Экономичный режим (аккумулятор питает генератор, который превращает электрическую энергию в механическую, замедляя вращение ДВС. Причем, крутящий момент двигателя не уменьшается, а достигается экономия топлива).
  • Режим торможения (электродвигатель функционирует в режиме генератора, а электроэнергия применяется для вращения солнечной шестерни в противоположную сторону, замедляя таким образом скорость движения транспортного средства).
  • Режим зарядки аккумулятора (выполняется посредством ДВС и генератора).

Гибридный двигатель: как это устроено


Мечта о двигателе, который сможет не выделять углекислый газ в атмосферу, а «кормить» машину, была в головах энтузиастов давно. Однако популярность такие двигатели начали набирать относительно недавно, и вот, уже в линейках ведущих автопроизводителей мы может видеть автомобили с гордым шильдиком «гибрид». Однако, надо разбираться что это такое, гибридный двигатель, и с чем его нужно «есть» – ведь их разновидностей великое множество. Давайте пройдёмся по истории.

История

Как мы с вами знаем, гибридный двигатель в автомобиле — это далеко не новинка, как нам пытаются доказывать некоторые производители. Первый раз такой двигатель уже пытались сделать в очень далёком 1665 году, для телеги. Священник по имени Фердинанд Вербист работал над телегами, которые могли работать с помощью двух двигателей, а именно лошади и пара. Будем считать его пионером гибридизации колёсного транспорта.

Однако, если говорить об автомобилях, то первые попытки переводить автомобили на агрегаты «двойного назначения» была на рубеже 19 и 20 века. Французскими «пионерами» автомобильных гибридов официально считаются Compagnie Parisienne des Voitures Electriques, которые целых 10 лет с 1897 по 1907 года выпускали гибриды и электромобили. Соединённые Штаты активно использовали гибридные грузовики с двигателями от Walker Vehicle Company, а General Electric в 1900 году выпускали автомобили с гибридным четырёхцилиндровым двигателем. Однако не будем забывать, что это были мелкосерийные производства или даже прототипы, ведь в то время никто не думал об экологических нормах и о возможности лишиться полезных ископаемых в обозримой перспективе. Это был рассвет автомобилестроения, который подарил нам множество автомобильных легенд и талантливых инженеров.

Механика

Любой сложный агрегат имеет в своём «арсенале» принцип своей работы или действия. В случае и с гибридными моторами нужно знать о том, что двигателя, формально, в таком автомобиле два: бензиновый и электрический. Меняются эти «братья-близнецы» в своей работе в зависимости от режима работы силовой установки, а иногда и работают парно. Управляет такой сменой двигателей электронная система, определяя какой из двигателей нужно включать в данный момент. К примеру, на трассах нужен бензиновый, ведь ёмкости аккумулятора может не хватить, а вот в пробках как раз можно и «катиться» на электротяге. Если углубиться в механику, то есть три принципа работы таких «гибридов».

Принципы работы

  • Схема параллельная Подобные автомобили одновременно используют оба двигателя постоянно, а электродвигатель используется как генератор для бензинового. Согласовывает работу двух двигателей компьютер, а блок управления помимо основных функций ещё и распределяет крутящий момент от обоих двигателей. Основным источником тяги является ДВС, а электрическая тяга появляется только при необходимости, например для резкого ускорения. При торможении электродвигатель работает как генератор. В данной компоновке потребитель не переживает об обслуживании большой батареи, а общая конструкция проста и недорогая в создании. Но минусами в данной системе является топливная экономичность в сравнении с другими схемами, помимо этого в городском потоке гибридная составляющая не эффективна. Такой автомобиль лучше всего раскрывается при движении по магистралям.
  • Последовательная схема
    Самый простой вариант гибридного автомобиля. Момент с ДВС уходит напрямую в генератор, который вырабатывает электричество и заряжает аккумуляторы. Автомобиль этой компоновки движется только на электрической тяге. Данная схема является классическим примером последовательного преобразования энергии, при котором топливо, сгорающее в ДВС, будет превращаться в механическую, после этого в электрическую для генератора, и снова в механическую, но уже для колёс. Такие автомобили всегда работают «на максимуме», то есть двигатель показывает максимальный КПД. Кроме этого, нет необходимости в установке мощного двигателя, а также можно смело отказываться от коробки передач. А если в ДВС закончится бензин – аккумуляторы могут подзаряжаться при торможении и автомобиль спокойно сможет добраться до заправки. Однако минусами тут будет являться большая энергопотеря от преобразований энергии и большая стоимость аккумуляторов вместе с их габаритами. Такой автомобиль идеально можно использовать в городском транспорте, ну или для промышленных машин, которым важен крутящий момент, а не скорость.
  • Параллельно-последовательная схема Как вы понимаете, это квинтэссенция прошлых двух типов двигателя, получившая в свою схему работы дополнительный генератор и делитель мощности. Начинает движение такой автомобиль только на электротяге, и продолжает двигаться на малых скоростях тоже без привлечения своего неэкологичного «коллеги», который может обеспечивать только работу генератора. Если вам будет нужно ускориться – бензиновый агрегат с радостью вам поможет, и включится в работу, дав отдохнуть электромотору. В случае повышенной нагрузки электромотор всегда может получить дополнительное питание от аккумулятора. 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.

Купить или нет?

Если к концу прочтения этого текста у вас появилась идея о покупке данного автомобиля – я вас слегка «приземлю». Не так у нас и много гибридов: всего 18 моделей, которые смогли найти около 400 владельцев. Это связано с тем, что в нашей стране нет инфраструктуры для комфортного использования автомобилей, банально, с точки зрения заряда аккумуляторов. Параллельно с этим – стоимость сертификации таких автомобилей тоже увеличит конечную цену для покупателей, в итоге такой автомобиль будет, откровенно, дорогим. Помимо этого, его нужно будет обслуживать, а далеко не все это могут делать. В случае с попыткой покупки такого автомобиля на вторичном рынке – это гарантированная «лотерея», ведь батарея имеет своё количество циклов перезарядки. Безусловно, постепенно возрастает культура обслуживания, и владелец гибрида с радостью поделится с вами необходимой информацией, подсказав, где его обслужить, но куда вы сможете уехать из города? Налоговые льготы тоже обходят стороной владельцев и потенциальных потребителей таких автомобилей, однако

«…По оценкам отраслевых экспертов, доля электромобилей в общем объеме мирового выпуска к 2020 году составит не менее 17 процентов, 75 процентов из которых будут гибридными (то есть транспортными средствами, имеющими не менее двух различных преобразователей энергии (двигателей) и двух различных (бортовых) систем аккумулирования энергии для целей приведения в движение транспортных средств). Целевое видение российского рынка электромобилей подразумевает отставание от глобальных темпов роста доли электромобилей в продажах в среднем на четыре–пять лет. Таким образом, доля электромобилей в продажах на российском рынке к 2020 году может достичь 1–1,5 процента (15 000–25 000 автомобилей)». Из «Стратегии развития автомобильной промышленности до 2025 года».

Вместо послесловия

Технологии — это всегда хорошо. Разработки новых типов топлива – всегда возможность смотреть в будущее. Главное, чтобы переход на эти технологии был доступен всем и каждому, а инфраструктура позволяла пользоваться таким автомобилем везде, без ограничений. Я допускаю возможность пользования гибридами только при наличии розетки в подземном паркинге, либо при наличии загородного дома, в котором вы сможете установить зарядную станцию. На территории Москвы я видел всего 5 станций для подзарядки гибридов, а гибрид живьём – только в каршеринге. В целом, я прокатился с удовольствием и даже не отказался бы иметь подобный автомобиль для езды по городу. Остальное – дело времени. Вполне возможно, производители смогут развить сферу электромобилей и сделать их доступными. А ещё лучше, перенесут производство в нашу страну, как один японский автопроизводитель. Поживём – увидим.


Toyota Yaris Hybrid получила гибридный двигатель нового поколения

Toyota Yaris Hybrid получила гибридный двигатель нового поколения

Инженеры Toyota осуществили технологический прорыв. Yaris Hybrid третьего поколения, чей дебют намечен на предстоящую весну, будет обладать более лёгкой и компактной гибридной системой, чем все другие гибридные модели Toyota.

Главное преимущество, которое моментально смогут оценить поклонники малого класса: Toyota Yaris Hybrid внутри окажется гораздо вместительнее, чем представляется снаружи. Инженеры буквально до миллиметра продумали конструкцию салона. Причём, задача перед ними стояла отнюдь не из лёгких: оборудовать автомобиль гибридным мотором, который всегда отнимает много внутреннего пространства. При этом требовалось сделать Yaris Hybrid максимально вместительным, без потерь в объёме багажного отсека и салона.

Решение, которое представили проектировщики, можно смело считать уникальным: в маленькую машинку успешно удалось встроить систему Hybrid Synergy Drive, которая раньше использовалась на значительно более крупных моделях, таких, как Prius и Auris Hybrid. В результате, гибридный мотор, состоящий из бензинового ДВС и электродвигателя развивает общую мощность в 99 л.с. (74 кВт).

Двигатель внутреннего сгорания, который устанавливается под капот новой Toyota Yaris Hybrid, есть 1,5-литровый агрегат, работающий по циклу Аткинсона. Его вес на 16,5 кг меньше, а размер на 10% компактнее, нежели у аналогичного 1,8-литрового мотора, знакомого по моделям Prius и Auris. Другие узлы и детали автомобиля также стали меньше и компактнее: если сравнивать с тем же Auris Hybrid, размер электромотора уменьшился на целых 20%, а размер системы контроля мощности на 12%.

Размещение, а также подборка размеров топливного бака и аккумулятора потребовали нестандартного подхода: согласно поставленной перед инженерами задаче, эти элементы конструкции должны минимальным образом отразиться на объёме багажника и задней части салона. В результате бак и аккумулятор было решено вынести под заднее сиденье, что позволило не уменьшать зону комфорта пассажиров.

Помимо преимуществ, которые дарят гибридные технологии, Toyota Yaris Hybrid оказывает минимальное воздействие на природу вредными выхлопами, обеспечивает очевидную экономию топлива (потребление бензина при смешанном цикле 2,7 л/100 км), а также низкие эксплуатационные расходы.

Поступление новой Toyota Yaris Hybrid на латвийский рынок ожидается во второй половине года.

 

Как устроен гибридный автомобиль?

Вас, наверное, каждый раз поражает повышение цен на бензин. Заправляя бак, Вы, возможно, подумываете перейти на более экономичный автомобиль. Или, может быть, Вас беспокоит выброс выхлопов с парниковыми газами в атмосферу.
 
Автомобильная промышленность разработала технологию, которая поможет справиться с этими проблемами. Это гибридный автомобиль. На рынке представлено множество моделей гибридов, и большинство производителей уже заявили о намерении начать выпускать собственные варианты.
 
Как же устроен гибридный автомобиль? Что же такого находится под капотом, что делает гибрид экономичнее обычного автомобиля? И правда ли это, что при меньшем расходе у него меньше вредных выхлопов? В этой статье мы поможем Вам разобраться в том, как устроена эта технология, а также дадим Вам несколько советов по вождению гибрида для максимальной экономичности.
 
Многие люди пользовались каким-либо гибридом. Например, мопед (велосипед с мотором) является гибридным транспортным средством, т.к. бензиновый двигатель можно отключить и крутить педали. На самом деле, гибридные транспортные средства повсюду. Большинство локомотивов в поездах являются дизель-электрическими гибридами. В некоторых городах, например, Сиэтле, используются дизель-электрические автобусы, которые могут использовать электричество от проводов, а если над ними нет проводов, то могут ехать на дизельном топливе. Огромные горнодобывающие грузовики также зачастую являются дизель-электрическими гибридами. Подводные лодки тоже гибриды — некоторые ядерно-электрические, а некоторые дизель-электрические. Любое транспортное средство, в котором используется два и более источников энергии, которая непосредственно или косвенно обеспечивает тяговую мощность, является гибридом. Большинство существующих гибридных автомобилей являются бензин-электрическими, хотя французский производитель PSA Peugeot Citroen разрабатывает два дизель-электрических гибрида. Бензиновые гибриды стали очень популярными, поэтому в этой статье мы расскажем о них поподробнее.
 
Гибридные автомобили, такие как 2007 Honda Civic Hybrid,  были разработаны для экономии топлива и уменьшения выхлопа. 

 

  
Бензин и электричество
 
Бензин-электрические гибридные автомобили  являются нечто средним между автомобилем с бензиновым двигателем и электромобилем. Давайте рассмотрим несколько примеров для того, чтобы понять разницу между автомобилем с бензиновым двигателем и электромобилем.
 
В автомобиле с бензиновым двигателем установлен топливный бак, из которого бензин поступает в двигатель. Двигатель вращает трансмиссию, которая вращает колеса.
 
В электромобиле имеется комплект батарей, которые осуществляют подачу питания на электродвигатель. Двигатель вращает трансмиссию, которая вращает колеса.
 
Гибрид объединяет эти два подхода. Он рассчитан на снижение расхода топлива и вредных выхлопов бензинового двигателя, устраняя при этом недостатки электродвигателя.
 
Такой автомобиль должен соответствовать минимальным требованиям. 
 
·        Пробег между дозаправками должен быть не менее 300 миля (482 км)
·        Заправка должна быть быстрой и несложной
·        Соответствовать скорости движения потока
 
Автомобили с бензиновым двигателем соответствуют данным требованиям, однако загрязняют атмосферу и имеют очень высокий расход. Электромобили, в свою очередь, практически не загрязняют окружающую среду, однако полного заряда батарей хватает только на 50-100 миль (80-161 км). Проблема также заключается в том, что электромобили медленно, и их неудобно подзаряжать.
 
Бензин-электрический автомобиль объединяет оба типа в одну систему, которая использует как бензин, так и электричество.

 

Устройство бензин-электрического гибрида
 
Бензин-электрические гибриды включают следующие элементы:
 
·        Бензиновый двигатель — В гибридном автомобиле используется практически такой же бензиновый двигатель, как и в обычном. Однако двигатель гибрида меньше и в нем используются улучшенные технологии снижения выхлопа и расхода топлива.
·        Топливный бак — Топливный бак гибридного автомобиля является аккумулятором энергии для бензинового двигателя. Энергетическая плотность бензина значительно выше, чем у аккумулятора.             Например, для хранения энергии 1 л бензина (750 г) требуется 453 кг аккумуляторных батарей.
·        Электродвигатель — В гибридных автомобилях используются современные и сложные электродвигатели. Современная электроника позволяет использовать двигатель также в качестве генератора. Например, при необходимости, происходит потребление энергии аккумулятора для разгона автомобиля. Но также, работая в качестве генератора, электродвигатель может понизить скорость автомобиля и заряжать аккумулятор.
·        Генератор — Принцип действия генератора схож с электродвигателем, однако генератор работает только на выработку электроэнергии. В основном, он используется в последовательных гибридах.
·        Аккумуляторы — Аккумуляторы в гибридных автомобилях являются накопителем энергии для электродвигателя. В отличие от бензина в топливном баке, который может питать только бензиновый двигатель, электродвигатель может не только потреблять энергию, но и заряжать аккумуляторы.
·        Трансмиссия — Трансмиссия гибридного автомобиля выполняет те же функции, что и трансмиссия обычного автомобиля. В некоторых гибридных автомобилях, например, Honda Insight, установлены обычные трансмиссии. В других же, например, Toyota Prius, установлены совершенно другие.
 

 

Существуют различные комбинации источников энергии в гибридном автомобиле. Например, в т.н. параллельном гибриде используется топливный бак, питающий бензиновый двигатель и комплект аккумуляторов, питающих электродвигатель. Оба двигателя могут вращать трансмиссию одновременно, а трансмиссия, в свою очередь, вращает колеса.
 
В последовательном гибриде бензиновый двигатель вращает генератор, а генератор либо заряжает аккумуляторы, либо питает электродвигатель, вращающий трансмиссию. Таким образом, в данном типе гибрида, бензиновый двигатель не принимает непосредственного участия во вращении колес.
 
 
Конструкция гибридного автомобиля предусматривает использование двух источников энергии для повышения экономичности и производительности. В следующем разделе статьи мы расскажем о производительности гибридного автомобиля.

 
К.п.д. гибридного автомобиля
 
Ключевой особенностью гибридных автомобилей является то, что в них используются гораздо меньшие бензиновые двигатели, чем в обычных автомобилях, но при этом они более производительные. Во многих автомобилях используются довольно большие двигатели для обеспечения достаточной мощности при разгоне. Однако в небольшом двигателе к.п.д. можно увеличить за счет использования меньших, облегченных деталей, сокращения количества цилиндров и работы двигателя с практически максимальной нагрузкой.
 
Существует несколько причин, почему у небольших двигателей к.п.д. выше, чем у больших:
 
·        Большие двигатели тяжелее небольших, поэтому автомобиль затрачивает дополнительную энергию при разгоне и подъеме.
·        Поршни и другие детали значительно тяжелее, что требует затраты дополнительной энергии при их движении в цилиндре.
·        Рабочий объем цилиндров больше, следовательно, для каждого цилиндра требуется больше топлива.
·        В больших двигателях обычно установлено больше цилиндров, и в каждом цилиндре сгорает топливо при запуске двигателя, даже если автомобиль стоит на месте.
 
Это объясняет, почему у двух автомобилей одной модели с разным объемом двигателя разный расход. При движении обоих автомобилей по шоссе с одинаковой скоростью, меньше энергии затрачивает тот, у которого меньше объем двигателя. Обоим двигателям необходимо одинаковое количество мощности для движения автомобиля, но меньший двигатель затрачивает меньше мощности на преодоление собственной массы. Но как двигатель меньшего объема может производить столько же мощности, сколько и более мощные автомобили?
 
Давайте сравним Chevrolet Camaro с большим 8-цилиндровым двигателем и гибридный автомобиль с небольшим бензиновым и электрическим двигателем. Двигатель Camaro более мощный, чем требуется при езде в общем потоке. Двигатель гибрида обладает достаточной мощностью для движения автомобиля по шоссе, но если нужно увеличить скорость, то ему требуется дополнительная помощь. Эту помощь оказывают электродвигатель и аккумулятор, которые обеспечивают дополнительную мощность.
 
Объем двигателя обычного автомобиля рассчитан на использование максимальной мощности (например, когда Вы полностью выжимаете педаль газа). На самом же деле, большинство водителей используют максимальную мощность автомобиля реже 1% всего времени. В гибридах используется меньший двигатель, который рассчитан на среднее потребление мощности, а не на максимальные нагрузки.

 
Снижение расхода топлива
 
Помимо небольшого, но более производительного двигателя, в современных гибридах используются и другие способы понижения расхода топлива. Некоторые из этих способов могут снизить расход для любого автомобиля, а некоторые подходят только для гибридов. Для максимальной экономии топлива гибридный автомобиль:
 
Восстанавливает энергию и хранит ее в аккумуляторе — Каждый раз, когда Вы нажимаете на педаль тормоза, автомобиль расходует энергию. Чем быстрее движется автомобиль, тем большей кинетической энергией он обладает. При торможении автомобиль расходует энергию, переводя ее в тепло. Гибридный автомобиль может использовать часть этой энергии и накапливать в аккумуляторе для дальнейшего использования. Это происходит за счет рекуперативного торможения. В этом случае вместо простого торможения, электродвигатель также замедляет движение автомобиля. При этом электродвигатель работает в качестве генератора и заряжает аккумуляторы при торможении автомобиля.
Иногда отключает двигатель — Гибридному автомобилю не всегда требуется использовать бензиновый двигатель, т.к. он может использовать другой источник энергии — электродвигатель и аккумуляторы.  Таким образом, гибридный автомобиль может иногда отключать бензиновый двигатель, например, при остановке на светофоре.
Улучшенная аэродинамика для снижения сопротивления — Когда Вы едете по шоссе, большая часть мощности двигателя уходит на преодоление сопротивления воздуха. Эта сила также называется аэродинамическое сопротивление. Сопротивление может быть снижено различными способами. Например, можно уменьшить площадь лобовой поверхности автомобиля. При этом большому внедорожнику приходится оказывать сопротивление большей площади, чем компактному спортивному автомобилю.
Использование шин с низким сопротивлению качению — Большинство автомобильных шин предназначены для обеспечения спокойной езды без шума и хорошего сцепления с дорогой в любую погоду. Но они редко рассчитаны на снижение расхода. В действительности же, именно шины вызывают наибольшее сопротивление при езде. В гибридных автомобилях используются специальные более жесткие шины, которые накачены под более высоким давлением, чем обычные. В результате, они снижают сопротивление качению вдвое.
Использование более легких материалов — Снижение общей массы автомобиля помогает уменьшить расход топлива. Легкие автомобили расходуют меньше энергии при разгоне или движении в гору. Для снижения массы могут быть использованы такие композитные материалы, как углепластик или легкие металлы, например, алюминий или магний.
 

Во всех современных гибридных автомобилях применяются вышеописанные способы снижения расхода. Далее мы подробнее расскажем о Honda Insight и Toyota Prius.
 
Несмотря на то, что оба автомобиля являются параллельными гибридами, у них есть свои отличия. У Honda Insight и Toyota Prius установлены бензиновые двигатели, электродвигатели и аккумуляторы, но на этом, пожалуй, все сходства заканчиваются. Давайте начнем с Honda Insight.
 

 
 
Honda Insight
 
Honda Insight была представлена в США в 2000 г. Автомобиль был сконструирован специально для максимального снижения расхода топлива. Несмотря на то, что Honda больше не выпускает Insight, этот автомобиль остается хорошим примером гибрида.
 
Honda сделала все возможное для максимального снижения расхода. Insight — это небольшой, легкий двухместный автомобиль с маленьким, но мощным бензиновым двигателем. Согласно Управлению по охране окружающей среды США, у Insight самые высокие показатели топливной экономичности из всех гибридов, представленных на рынке.
 
Honda Insight представляет собой упрощенный параллельный гибрид. Электродвигатель сопрягается с бензиновым двигателем там, где обычно располагается маховик. Honda назвала данную разработку «комбинированный электроусилитель двигателя». В Insight устанавливается либо обычная 5-ступенчатая механическая трансмиссия, либо автоматическая бесступенчатая трансмиссия CVT (вариатор).
 
Электродвигатель Insight обеспечивает экономию топлива:
 
·        Содействует работе бензинового двигателя, обеспечивая дополнительную мощность при разгоне и движении в гору
·        Обеспечивает рекуперативное торможение для накопления энергии, выделяемой при торможении
·        Запускает двигатель, заменяя стартер
 
Однако электродвигатель не может приводить машину в движение самостоятельно, для этого необходимо, чтобы работал бензиновый двигатель.
 
Honda использовала все вышеперечисленные способы снижения расхода топлива. Но в Insight производитель опирался на три основных момента:
 
·        Снижение массы — Несмотря на то, что автомобиль и так небольшой, кузов изготовлен из алюминия для дополнительного снижения массы. Благодаря сниженной массе, стало возможным использование небольшого двигателя, к.п.д. которого соответствует обычным автомобилям. Insight весит менее 1.900 фунтов (862 кг), что на 500 фунтов (227 кг) меньше, чем масса самого легкого автомобиля компании Honda Civic.
·        Использование небольшого, но производительного двигателя — Масса двигателя Insight объемом 1.0 л составляет всего 124 фунта (56 кг), а его мощность 67 л.с. при 5.700 об/мин. В двигателе используется система Honda VTEC (электронная система газораспределения с автоматически изменяемыми фазами клапанов), а также технология, основанная на использовании бедной смеси. Расход топлива Insight составляет 3,9 л/100 км по городу и 3,5 л/100 км по шоссе. Помимо этого, благодаря дополнительной мощности электродвигателя, автомобиль может разгоняться от 0 до 100 км/ч за 13 секунд.
При работающем электродвигателе, мощность Insight составляет 73 л.с. при 5.700 об/мин. Если сравнить с показателями только бензинового двигателя, то получается, что электродвигатель увеличивает мощность всего на 6 л.с. Но максимальных показателей электродвигатель достигает на низких оборотах бензинового двигателя. Мощность электродвигателя Insight составляет 10 кВт (около 13 л.с.) при 3.000 об/мин.
·        It’s the peak torque numbers that really tell the story. Без электродвигателя, крутящий момент Insight составляет 89,5 Н*м при 4.800 об/мин. С электродвигателем, крутящий момент Insight составляет 107 Н*м при 1.500 об/мин. Таким образом, электродвигатель увеличивает крутящий момент на низких оборотах, когда не справляется бензиновый двигатель. Такое решение позволяет Honda Insight иметь маленький двигатель с показателями большого.
 
·        Улучшенная аэродинамика — Honda Insight имеет классический дизайн, автомобиль выполнен в форме капли: задняя часть автомобиля уже передней.   Задние колеса частично закрыты кузовом для придания более обтекаемой формы, а днище закрыто пластиковыми панелями. Благодаря этому, коэффициент волочения составляет всего 0,25, что делает Honda Insight одним из самых аэродинамичных автомобилей на рынке.
 

 
Садясь за руль, Вы понимаете, что Insight не очень сильно отличается от обычных автомобилей. При разгоне бензиновый двигатель выполняет большую часть работы. При быстром разгоне, подключается электродвигатель для увеличения мощности.
 
При езде по шоссе, бензиновый двигатель выполняет большую часть работы. Когда Вы нажимаете на тормоз или отпускаете педаль газа, электродвигатель включается для накопления энергии и подзарядку аккумуляторов. Вам не нужно подключать Insight к розетке, электродвигатель генерирует энергию, необходимую для заряда аккумуляторов.
 
Следует отметить, что в Insight механическая трансмиссия отделена от бензинового и электрического двигателей муфтой сцепления. Это значит, что если Вы из тех водителей, которые любят выжимать сцепление или переключать на нейтральную передачу при замедлении хода, рекуперативное торможение происходить не будет. Для накопления энергии автомобиль должен быть на передаче.
 
Теперь мы предлагаем ознакомиться с Toyota Prius. Prius значительно отличается от Insight.

 
Toyota Prius
 
Toyota Prius была представлена в Японии в конце 1997 г. и сконструирована для снижения вредных выбросов в городах. Для выполнения поставленной задачи Toyota создала силовой агрегат для параллельных гибридов, который получил название Toyota Hybrid System (THS). Новая конструкция обладала некоторыми преимуществами последовательного гибрида. Prius соответствует стандарту Калифорнии SULEV (автомобиль с максимально низким выбросом вредных веществ). Автомобиль представляет собой четырехдверный седан, силовой блок обеспечивает скорость выше 15 миль/ч (24 км/ч) только за счет электродвигателя. Это способствует снижению расхода при езде по городу, но не по шоссе. Prius получил награду Лучший автомобиль Северной Америки 2004.
 
В отличие от Honda, Toyota сосредоточила свое внимание на силовом блоке для достижения поставленных целей по снижению выбросов и расхода. Prius весит 2.900 фунтов (1.315 кг), при этом размер салона и багажника такие же, как у Toyota Corolla. 
 
В Prius используются два основных способа увеличения к.п.д. и снижения выбросов:
 
·        Двигатель работает только в том диапазоне оборотов и нагрузок, который обеспечивает максимальную экономичность — Для снижения выхлопа, Prius разгоняется до 15 миль/ч (24 км/ч) за счет электродвигателя. Бензиновый двигатель подключается только при достижении определенного порога скорости. После этого бензиновый двигатель работает только в узком диапазоне частот.
 
·        Трансмиссия с разветвлением потоков мощности — Бензиновый двигатель можно отрегулировать для более эффективной работы в определенном диапазоне оборотов и нагрузки. Трансмиссия с разветвлением потоков мощности в Prius позволяет двигателю работать в диапазоне оборотов и нагрузки, который обеспечивает максимальной экономии топлива.
 
Toyota разработала для Prius объемом 1,5 л для работы с максимальной скоростью всего 5000 об/мин, при этом его мощность составляет 76 л.с. Низкая максимальная скорость двигателя позволяет использовать более легкие компоненты, которые также снижают расход.
 
Мощность электродвигателя Prius составляет 67 л.с. при 1.200 — 1.540 об/мин. Крутящий момент при 0 — 1.200 об/мин составляет 400 Н*м, что более, чем достаточно для движения автомобиля без помощи бензинового двигателя.

  
Преимущества гибридного автомобиля
 
У Вас может возникнуть вопрос: зачем создавать такой сложный автомобиль, если большинство водителей устраивают их обычные машины? Ответ прост: для снижения выхлопа и расхода топлива. На самом деле, эти две задачи тесно связаны.
 
Давайте в качестве примера рассмотрим стандарт на содержание отработавших газов Калифорнии, в котором указаны нормы по составу выхлопа на территории Калифорнии. Содержание вредных веществ обычно указывается в граммах на километр (г/км). Например, для малотоксичных транспортных средств (LEV) стандарт допускает выброс 5,4 г/км моноксида углерода (угарного газа). Ключевым аспектом данного стандарта является то, что нормы не зависят от расхода топлива автомобиля. Если у одного автомобиля расход в два раза больше, чем у другого, то и выброс вредных веществ у него будет в два раза больше. Дополнительный выхлоп вредных веществ устраняется при помощи оборудования для контроля выбросов в атмосферу. Благодаря снижению расхода топлива можно снизить выброс.
 
Двуокись углерода(CO2) также содержится в выхлопе. Его содержание не контролируется правительством США, однако ученые считают, что данный газ способствует глобальному потеплению. Вследствие отсутствия контроля, в автомобилях не используются устройства для устранения СО2 из выхлопа. Если у одного автомобиля расход в два раза больше, чем у другого, то и выброс СО2 в атмосферу у него будет в два раза больше.
 
Производители автомобилей в США стремятся снизить расход топлива еще по другой причине. Согласно законодательству, их продукция должна соответствовать Закону о среднем расходе топлива автомобилями, выпускаемыми корпорацией (CAFE). Согласно действующим стандартам, средний расход всех продаваемых новых автомобилей должен составлять 27,5 миль/галлон (8,55 л/100 км). Это значит, что если производитель продает 1 гибрид с расходом 60 миль/галлон (3,92 л/100 км), он также может продать 4 дорогих автомобиля класса люкс с расходом 20 миль/галлон (11,76 л/100 км).
 
Каждый должен знать способы снижения расхода топлива. На следующей странице мы расскажем, как сократить расход топлива Вашего гибрида (или обычного автомобиля).

Источник: https://auto.howstuffworks.com/hybrid-car.htm

принцип работы, что значит, схема мотора

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

История гибридных двигателей

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

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

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

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

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

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

Положительные стороны гибридных двигателей

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

Принцип работы и устройство гибридных двигателей

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

Полная конструкция

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

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

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

Похожая статья ЗМЗ 406 двигатель: карбюратор и инжектор, характеристики ДВС

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

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

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

Общий принцип работы гибридного автомобиля рассмотрим далее.

Функционирование двигателя

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

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

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

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

Что собой представляет гибридный автомобиль, его плюсы и минусы

Автомобили с гибридными силовыми установками появились на рынке относительно недавно, но даже за это время они успели выбиться в полноценный отдельный сегмент. По имеющимся прогнозам, именно они в ближайшее время должны вытеснить с рынка автомобили с ДВС, но в дальнейшем будут заменены полноценными электрокарами.


Toyota Prius

Перед тем, как говорить о такой технике, как гибридный автомобиль, следует разобраться в самом понятии слова «гибрид». С греческого языка это переводится как помесь, а именно — объект, сочетающий в себе признаки двух и более предметов. Если же рассматривать гибридных представителей автомобилестроения, то это машины, которые сочетают в себе 2 силовые установки — двигатель внутреннего сгорания и электромотор.

Главное достоинство таких автомобилей — они могут работать как на электричестве, так и на топливе. К примеру, для передвижения по городу, когда проезд затруднен заторами, более разумно использоваться электроэнергию. Если автомобилю нужно набрать полный ход, то лучше всего подойдет стандартное горючее.

Сегодня разработаны и распространены на рынке различные виды гибридных установок. В некоторых версиях электромотору отводится только вспомогательная функция, а за основную работу отвечает ДВС. Это облегченные установки. Но в более современных гибридных автомобилях применяются мощные электромоторы, которые совмещены с ДВС. И в таком виде они могут самостоятельно приводить транспортное средство в движение. Заметим, что в гибридах водитель не может самостоятельно выбирать режим движения — за это отвечает электроника.


Применение одновременно электромотора и ДВС дает несколько преимуществ. Самое главное — экономия топлива

Схема запуска гибридного автомобиля выглядит так: к работе приступает электромотор и аккумуляторы, они подпитывают энергетический центр, который направляет энергию на двигатель. При таком процессе автомобиль стартует с места без шума и рывков. Когда электромотор доходит до максимальной скорости, в работу включается топливный двигатель. Когда функционирует ДВС, часть энергии от него идет на подзарядку аккумулятора.

Преимущества. Применение одновременно электромотора и ДВС дает несколько преимуществ. Самое главное — экономия топлива. Гибридные автомобили потребляют на 25% меньше бензина. А если учитывать, что стоимость горючего растет чуть ли не каждый день, это весомо. Еще один плюс — меньший объем токсичности. Когда бензиновый мотор прекращает работу, выбросов не происходит совсем. Когда транспортное средство стоит на месте, внутри отсутствует какой-либо шум, так как электромотор абсолютно тихий в работе.


Еще один минус — замена аккумулятора каждые 8 лет при идеальных условиях эксплуатации

Недостатки. Когда автовладельцы сталкиваются с первыми поломками гибридных автомобилей, они выделяют основные недостатки. Главный из них — дорогое обслуживание и ремонт. Такая конструкция намного сложнее, а значит требует особого подхода. В России пока что не такое большое количество специалистов, поэтому в любом сервисе нет никакой гарантии, что процедура будет выполнена качественно. Еще один минус — замена аккумулятора каждые 8 лет при идеальных условиях эксплуатации. Еще один важный пункт, который препятствует приобретению гибридов, — высокая стоимость.

Итог. Гибридные автомобили имеют в оснащении электромотор и ДВС. У таких автомобилей есть преимущество в виде экономии топлива, но и без недостатков не обходится.

Типы гибридных агрегатов

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

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

Схемы взаимодействия мотора и ДВС

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

Последовательная схема

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

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

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

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

Похожая статья Технические характеристики двигателя Мерседес OM 612

Параллельная схема

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

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

Последовательно-параллельная схема

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

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

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

Классификация по степени электрификации

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

Микрогибрид

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

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

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

Мягкий гибрид

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

Похожая статья 123 двигатель Мерседес

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

Полный гибрид

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

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

Гибриды плагины

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

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

Преимущества и недостатки гибридных авто

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

Преимущества Недостатки
1. Высокий КПД за счёт использования крутящего момента от ДВС при любых нагрузках1. Мало специалистов по ремонту и обслуживанию гибридов
2. Экономия бензина в городе 10 — 30%2. Высокая стоимость аккумуляторных батарей. При выходе из строя одного элемента приходится менять весь блок в сборе. Проблема с утилизацией
3. Энергия торможения рекупируется в электрическую энергию3. Наличие большого количества электроники. Сложность с запчастями. Дорогой ремонт.
4. Использование ДВС меньшей мощности и габаритов. Возможность отказаться от сцепления и КПП4. Недостаточное количество станций для подзарядки аккумуляторов. Малый пробег на одной электротяге
5. Надёжный запуск зимой5. Плохая маневренность
6. Снижение токсичных выхлопов6. Из-за холодов батареи быстрее выходят из строя
7. Тихая работа7. Бесшумная работа приводит к авариям

Основные преимущества

Несмотря на довольно высокую стоимость автомобилей с гибридными двигателями, всё больше людей склоняются к их покупке. Как основные полюсы они отмечают:

Охрана окружающей среды

Снижение количества выхлопных газов позволяет сделать воздух в городе и на всей планете несколько чище, а это уже польза для всех. Автомобиль не требует внешней электрической зарядки, что немаловажно. Расход топлива тоже значительно снижается и владелец авто получает довольно большую экономию денег. Все модели такого типа имеют хорошие технические характеристики, часто превосходящие характеристики обычных автомобилей.

Минусы гибридных автомобилей

Наряду с перечисленными плюсами «гибриды» имеют и ряд негативных сторон, к которым можно отнести:

  • Очень высокая стоимость самого автомобиля.
  • Высокая сложность в конструкции влечет за собой высокую стоимость обслуживания.
  • Недостаточно развитая система автосервисов. Сложность гибридной конструкции требует хороших знаний и высококлассных специалистов в автомастерских, что не всегда возможно, особенно в удаленных населённых пунктах.
  • При выходе из строя батарей хозяину авто придётся довольно долго искать место доступной утилизации.

Устройство и принцип действия гибридного двигателя

Как работает гибридный двигатель?

 

Как работает, рассмотрим на примере Touareg, с гибридным силовым агрегатом.

Что означает понятие «техника гибридного привода»?

Термин «гибрид» берет свое начало от латинского слова hybrida, и означает нечто скрещенное, или смешанное. В технике гибридом называют систему, в которой комбинируются друг с другом две разных технологии. В связи с концепциями привода термин технология гибридного привода применяется для обозначения двух направлений: бивалентный (или двухтопливный) силовой агрегат гибридный силовой агрегат

 

В случае гибридной технологии привода речь идет о комбинации из двух разных силовых агрегатов, работа которых основана на разных принципах действия. В настоящее время под технологией гибридного привода подразумевают комбинацию двигателя внутреннего сгорания и электродвигателягенератора (электромашины). Эта электромашина может использоваться как генератор для выработки электрической энергии, тяговый электродвигатель для движения автомобиля, и стартер для запуска двигателя внутреннего сгорания. В зависимости от исполнения основной конструкции различают три вида гибридного силового агрегата: т.н. «микрогибридный» силовой агрегат, т.н. «среднегибридный» силовой агрегат, т.н. «полногибридный» силовой агрегат.

 

«Микрогибридный» силовой агрегат

В этой концепции привода электрический компонент (стартер/генератор) служит исключительно для реализации функции Стартстоп. Часть кинетической энергии можно снова использовать в качестве электрической энергии (рекуперация). Привод только от электрической тяги не предусмотрен. Параметры 12 вольтной АКБ со стекловолоконным наполнителем адаптированы к частым запускам двигателя.

«Среднегибридный» привод

Электрический привод поддерживает работу двигателя внутреннего сгорания. Движение автомобиля только на электрической тяге невозможно. У «среднегибридного» привода большая часть кинетической энергии при торможении регенерируется, и в виде электрической энергии накапливается в высоковольтной батарее. Высоковольтная батарея, а также электрические компоненты сконструированы для более высокого электрического напряжения и, таким образом, более высокой мощности. Благодаря поддержке электродвигателягенератора режим работы теплового двигателя может быть смещен в область максимальной эффективности. Это обозначается как смещение точки нагрузки.

 

«Полногибридный» силовой агрегат

Мощный электродвигательгенератор комбинируется с двигателем внутреннего сгорания. Возможно движение только на электрической тяге. Электродвигательгенератор, если только позволяют условия, поддерживает работу двигателя внутреннего сгорания. Движение с малой скоростью осуществляется только на электрической тяге. Реализована функция Стартстоп для двигателя внутреннего сгорания. Рекуперация используется для зарядки высоковольтной батареи. Благодаря разделительному сцеплению между двигателем внутреннего сгорания и электродвигателемгенератором можно обеспечить разъединение обеих систем. Двигатель внутреннего сгорания подключается в работу только при необходимости.

 

Основы гибридной техники

Системы полного гибридных силовых агрегатов делятся на три подгруппы: параллельный гибридный силовой агрегат, раздельный силовой агрегат (с разделёнными потоками мощности), последовательный гибридный силовой агрегат.

Параллельный гибридный силовой агрегат

Параллельное исполнение гибридного силового агрегата отличается простотой. Он используется в случае, когда необходимо «гибридизировать» существующий автомобиль. Двигатель внутреннего сгорания, электромоторгенератор и коробка передач располагаются на одной оси. Обычно в системе параллельного гибридного силового агрегата используется один электродвигатель генератор. Сумма единичной мощности двигателя внутреннего сгорания и мощности электродвигателягенератора соответствует полной мощности. Эта концепция обеспечивает высокую степень заимствования узлов и деталей прежнего автомобиля. У полноприводных автомобилей со схемой параллельного гибридного силового агрегата привод всех четырех колёс реализован с помощью дифференциала Torsen и раздаточной коробки.

Раздельный гибридный привод

В системе раздельного гибридного привода помимо двигателя внутреннего сгорания имеется электродвигательгенератор. Оба двигателя располагаются под капотом. Крутящий момент двигателя внутреннего сгорания, также как и от электродвигателягенератора, через планетарную передачу подаётся на коробку передач автомобиля. В противоположность параллельному гибридному приводу, снять таким образом сумму отдельных мощностей для привода колёс невозможно. Вырабатываемая мощность частично тратится на приведение автомобиля в движение, частично, в виде электрической энергии, накапливается в высоковольтной батарее.

Последовательный гибридный силовой агрегат

Автомобиль оборудован двигателем внутреннего сгорания, генератором и электродвигателем генератором. Однако в отличие от обеих описанных ранее концепций, двигатель внутреннего сгорания не имеет возможности самостоятельно приводить автомобиль в движение валом, или через коробку передач. Мощность от двигателя внутреннего сгорания на колеса не передаётся. Основной привод автомобиля осуществляет электродвигатель генератор. Если ёмкость высоковольтной батареи слишком низкая, запускается двигатель внутреннего сгорания. Через генератор двигатель внутреннего сгорания заряжает высоковольтную батарею. Электродвигательгенератор снова может получать энергию от высоковольтной батареи.

 

Раздельный последовательный гибридный силовой агрегат

Раздельный последовательный гибридный силовой агрегат представляет собой смешанную форму двух описанных выше гибридных приводов. Автомобиль оборудован одним двигателем внутреннего сгорания и двумя электродвигателями генераторами. Двигатель внутреннего сгорания и первый электродвигательгенератор размещены под капотом. Второй электродвигательгенератор расположен на задней оси. Эта концепция используется для полноприводных автомобилей. Двигатель внутреннего сгорания и первый электродвигательгенератор через планетарную передачу могут приводить коробку передач автомобиля. И в этом случае действует правило, согласно которому одиночные мощности привода не могут отбираться для привода колёс в виде суммарной мощности. Второй электродвигатель генератор на задней оси активируется при необходимости. В связи с таким конструктивным исполнением привода высоковольтная батарея располагается между обеими осями автомобиля.

 

Другие термины и определения Здесь будут кратко разъяснены другие термины и определения, часто используемые в связи с технологией гибридного привода.

Рекуперация. В общем случае этот термин в технике означает способ возврата энергии. При рекуперации имеющаяся энергия одного вида преобразуется в другой, используемый в последующем вид энергии. Потенциальная химическая энергия топлива преобразуется в трансмиссии в кинетическую энергию. Если автомобиль затормаживается обычным тормозом, то избыточная кинетическая энергия посредством трения тормозов превращается в тепловую энергию. Возникающее тепло рассеивается в окружающем пространстве, и поэтому использовать его в дальнейшем невозможно.

Если же напротив, как при использовании технологии гибридного привода, дополнительно к классическим тормозам генератор используется в качестве моторного тормоза, то часть кинетической энергии преобразуется в электрическую энергию, и таким образом становится доступной для последующего использования. Энергетический баланс автомобиля улучшается. Этот вид регенеративного торможения называют рекуперативным тормозом.

 

Как только в режиме принудительного холостого хода скорость автомобиля снижается путем торможения нажатием педали тормоза или автомобиль движется накатом или автомобиль движется под уклон cистема гибридного привода включает электродвигатель — генератор, и использует его в режиме генератора.

В этом случае он заряжает высоковольтную батарею. Таким образом в режиме принудительного холостого
хода появляется возможность «заправлять» автомобили с электрическим гибридным приводом электроэнергией.
При движении автомобиля накатом электродвигатель генератор, работающий в режиме генератора,
преобразует из энергии движения в электрическую энергию только такое количество энергии, которое
требуется для работы 12 вольтной бортовой сети.

Электродвигатель-генератор (электромашина)

Термин электродвигатель-генератор, или электромашина, используется вместо терминов генератор, электродвигатель и стартер. В принципе, любой электродвигатель можно применять и в качестве генератора. Если вал электродвигателя приводится от внешнего привода, то электродвигатель, подобно генератору, вырабатывает электрическую энергию. Если к электромашине подводится электрическая энергия, то она работает как электродвигатель. Таким образом, электродвигательгенератор автомобилей с электрическим гибридным приводом заменяет обычный стартер двигателя внутреннего сгорания, а также обычный генератор (осветительный генератор).

 

Электрический ускоритель (E-boost)

По аналогии с функцией Kickdown двигателей внутреннего сгорания, которая делает доступной максимальную мощность двигателя, гибридный привод располагает функцией электрического ускорителя E-Boost. При использовании функции электродвигатель-генератор и двигатель внутреннего сгорания выдают свои максимальные индивидуальные мощности, которые складываются в более высокое значение суммарной мощности. Сумма индивидуальных мощностей обоих видов двигателей соответствует суммарной мощности трансмиссии.

Вследствие потерь мощности в электродвигателе-генераторе, его мощность в режиме генератора ниже, чем в режиме тягового электродвигателя. Мощность электродвигателя-генератора в режиме двигателя составляет 34 кВт. Мощность электродвигателя-генератора в режиме генератора равна 31 кВт. У Touareg с гибридным приводом двигатель внутреннего сгорания имеет мощность 245 кВт, а электродвигатель-генератор мощность 31 кВт. В режиме тягового электродвигателя электродвигатель-генератор выдаёт мощность 34 кВт. Вместе двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель-генератор в режиме тягового электродвигателя развивают суммарную мощность 279 кВт.

Функция Старт-стоп

 

Технология гибридного привода позволяет реализовать в этой конструкции автомобиля функцию Стартстоп. В случае обычного автомобиля с системой Стартстоп, для отключения двигателя внутреннего сгорания автомобиль должен остановиться (пример: Passat BlueMotion).

Однако автомобиль с полным гибридным приводом может двигаться и на электрической тяге. Эта особенность позволяет системе Стартстоп отключать двигатель внутреннего сгорания на движущемся, или катящемся накатом автомобиле. Двигатель внутреннего сгорания включается в зависимости от потребности. Это может происходить в случае быстрого разгона, при движении на высокой скорости, с высокой нагрузкой, или при высокой степени разряженности высоковольтной батареи. При высокой степени разряженности высоковольтной батареи система гибридного привода может использовать двигатель внутреннего сгорания в сочетании с электродвигателем-генератором, работающим в режиме генератора, для зарядки высоковольтной батареи.

В других случаях автомобиль с полным гибридным приводом может двигаться на электрической тяге. Двигатель внутреннего сгорания при этом находится в режиме останова. Это действительно и в случае медленного движения транспортоного потока, остановки на светофоре, при движении в режиме принудительного холостого хода под уклон, или при движении автомобиля накатом.

Когда двигатель внутреннего сгорания не работает, он не расходует топливо и не выбрасывает в атмосферу вредные вещества.

Интегрированная в систему гибридного привода функция Старт-стоп повышает КПД и экологичность автомобиля.

В то время, когда двигатель внутреннего сгорания находится в режиме останова, климатическая установка может продолжать работу. Компрессор климатической установки является элементом высоковольтной системы.

Аргументы в пользу гибридной техники

Почему мы комбинируем электродвигатель-генератор с двигателем внутреннего сгорания? Для отбора крутящего момента частота вращения двигателя внутреннего сгорания должна быть не ниже частоты вращения холостого хода. При остановке двигатель не может отдавать крутящий момент. При увеличении частоты вращения двигателя внутреннего сгорания его крутящий момент увеличивается. Электромоторгенератор с первыми оборотами выдает максимальный крутящий момент. Для него не существует частоты вращения холостого хода. При увеличении частоты вращения его крутящий моментуменьшается. Благодаря работе электродвигателя-генератора у двигателя внутреннего сгорания исключен наиболее сложный режим работы: в диапазоне ниже оборотов холостого хода. Благодаря поддержке электродвигателягенератора двигатель внутреннего сгорания может эксплуатироваться в более эффективных режимах. Это смещение точки нагрузки повышает КПД силового агрегата.

Почему применяется полный гибридный силовой агрегат (привод)?

Полный гибридный агрегат, в отличие от остальных вариантов гибридного привода, объединяет функцию встроенной системы Стартстоп, систему E-Boost, функцию рекуперации и возможность движения только на электродвигателе (режим электрической тяги).

Электродвигатель-генератор

 

Электродвигатель-генератор размещён между двигателем внутреннего сгорания и АКП. Он представляет собой синхронный двигатель трехфазного тока. С помощью силового электронного модуля постоянное напряжение 288 В преобразуется в трёхфазное переменное напряжение. Три фазы напряжение создают в электродвигателегенераторе трёхфазное электромагнитное поле.

Высоковольтная батарея

Доступ к высоковольтной батарее обеспечивается через напольное покрытие багажного отсека. Она выполнена в виде модуля и включает различные компоненты высоковольтной системы Touareg. Модуль высоковольтной батареи имеет массу 85 кг и может заменятьсятолько в сборе.

Высоковольтную батарею нельзя сравнивать с обычной аккумуляторной батареей с напряжением 12 В. В нормальном режиме эксплуатации высоковольтная батарея задействуется в свободном диапазоне уровня зарядки от 20% до 85%. Переносить такие нагрузки в течение длительного времени обычная 12 вольтная АКБ неспособна. Поэтому высоковольтную батарею следует рассматривать как оперативное устройство накопления энергии для электрического привода. Подобно конденсатору она может накапливать и снова отдавать электрическую энергию. В принципе, рекуперацию, регенерацию энергии, можно рассматривать как возможность заправки автомобиля энергией во время движения. Применение высоковольтной батареи в автомобиле с гибридным приводом отличается чередование циклов зарядки (рекуперация) и разрядки (движение на электрическом приводе) высоковольтной батареи.

Пример: Если сравнить энергию высоковольтной батареи с энергией, образующейся при сжигании топлива, то количество энергии, которую может выработать батарея, будет соответствовать примерно 200 мл топлива. Этот пример демонстрирует, что на пути к созданию электромобилей, аккумуляторные батареи, с точки зрения способности накапливать энергию, должны быть существенно модернизированы.

Принцип работы гибридных автомобилей

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

Устройство и принцип работы

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

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

    Особенности гибридных автомобилей

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

    Типы гибридных агрегатов

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

    Схемы взаимодействия работы электродвигателя и ДВС

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

    Последовательная схема

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

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

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

    Параллельная схема

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


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

    Последовательно-параллельная схема

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


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

    Преимущества использования гибридных автомобилей

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

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

      Обслуживание и эксплуатация гибрида

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

        Каковы перспективы HEV и PHEV?

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

    Nissan E-Power возвращает гибридную технологию прошлого поколения

    • Гибридная установка Nissan серии E-Power использует двигатель внутреннего сгорания для питания электродвигателя; двигатель не имеет прямой связи с колесами.
    • Последовательно-гибридный характер E-Power означает, что он действует как электрическая трансмиссия.
    • Однако отсутствие штепсельной вилки означает, что его нельзя классифицировать как электромобиль.

      Помните серийный гибрид? Скорее всего, нет, если только частично электрические силовые агрегаты не являются личной страстью.После короткого периода популярности около десяти лет назад эта идея, похоже, была в значительной степени вытеснена. Только теперь Nissan полон решимости вернуть его.

      Большинство современных гибридов и подключаемых модулей представляют собой так называемые параллельные гибриды, добавляющие электрическую помощь к основному механическому движению, возникающему за счет внутреннего сгорания. Серийный гибрид переворачивает это уравнение, приводя колеса автомобиля в движение за счет чистой электроэнергии и используя двигатель внутреннего сгорания для ее генерации; это тот же принцип, что и дизель-электрический железнодорожный локомотив, но с мощностью двигателя автомобиля, дополненной аккумуляторной батареей.Новаторский Chevrolet Volt и оригинальный Fisker Karma были двумя ранними примерами серийных гибридов, оба из которых позволяли заряжать свои батареи как от вилок, так и от двигателей.

      Но обычные гибриды теперь в основном используют либо вариатор, либо коробки передач с двойным сцеплением, чтобы совместить их мощность, в то время как более мощные PHEV обычно имеют отключаемые электродвигатели, зажатые между их двигателем и трансмиссией. Вот почему возврат системы Nissan E-Drive к серийно-гибридной компоновке — это взрыв из прошлого, это 1.5-литровый трехцилиндровый двигатель, не имеющий прямой связи с колесами, которые приводит в движение исключительно 188-сильный электродвигатель.

      Разница между этими двумя числами заключается в третьей части трансмиссии E-Drive — аккумуляторе емкостью 1,85 кВтч, который может накапливать энергию, создаваемую либо двигателем внутреннего сгорания, либо регенерацией тормозов. Пакет может добавить поддержку трехцилиндровому двигателю или дать очень ограниченный запас хода только для электромобилей, составляющий около трех миль. Чего не хватает системе, так это какого-либо порта для зарядки: это не подключаемый модуль.Nissan говорит, что аккумуляторная батарея большего размера будет иметь слишком большой вес и стоимость, но это означает, что, несмотря на электрический привод, E-Drive работает исключительно на бензине, что лишает его налоговых льгот на многих европейских рынках, для которых он, по-видимому, в первую очередь предназначен. .

      1,5-литровый трехцилиндровый двигатель системы E-Drive от Nissan не имеет прямой связи с колесами, которые приводятся в движение исключительно электродвигателем мощностью 188 л.с.

      Ниссан

      Nissan говорит, что система должна иметь немного лучший расход топлива, чем аналогичный мощный параллельный гибрид, указывая на пиковую тепловую эффективность 42 процента — это количество теплотворной способности топлива, превращенное в фактический прогресс.Но эти цифры, как и в случае с любым другим автомобилем с двигателем внутреннего сгорания, сильно отстают от эффективности электромобиля с полной батареей, которая может превышать 90 процентов.

      Компания Nissan впервые предложила систему E-Drive в Японии, где мощность обеспечивалась относительно небольшим 1,2-литровым безнаддувным двигателем. В новой системе используется более мощный 1,5-литровый трехцилиндровый двигатель с турбонаддувом, в котором используется та же технология переменного сжатия, которую мы видели на Infiniti QX50, с моторизованным регулятором на коленчатом валу, позволяющим изменять передаточное число от 8: 1 до 14: 1. для достижения максимальной эффективности при различных условиях нагрузки.

      Объясняя официальные причины создания системы, старшие инженеры Nissan шли по тому, что, очевидно, было очень осторожным маркетинговым ходом, когда система была представлена. «Мы не называем это электромобилем, — сказал Autoweek Мэтью Райт, вице-президент Nissan Europe по разработке силовых агрегатов, — но он предлагает опыт вождения на электричестве для тех, кто еще не готов к полноценному электромобилю». На европейских рынках E-Drive, похоже, быстро заменит дизельные двигатели Nissan меньшего размера, поскольку способность двигателя работать на оборотах определяется эффективностью, а не скоростью вращения колес, что также дает потенциальные преимущества в условиях сверхжестких стандартов выбросов Евро-7.

      «Он предлагает опыт вождения на электротяге для тех, кто, возможно, еще не готов к полноценному электромобилю».

      Моя поездка состоялась на том же мероприятии, что и ограниченный опыт Ariya EV, на трассе Харама недалеко от Мадрида, где мне нужно было маневрировать через различные слаломы с конусами. Я водил Qashqai E-Drive для европейского рынка — в США нам сказали, что первое приложение E-Drive будет в Rogue, — но основы будут одинаковыми для всех приложений.

      Несмотря на отсутствие механической связи двигателя с колесами, Nissan говорит, что E-Drive ощущается более естественно, чем невнятное переключение передач бесступенчатой ​​трансмиссии.Что и происходит, электрическая реакция на педаль газа более острая и непосредственная, чем у гибрида с вариатором. Существует короткая пауза между тем, как вы это чувствуете, и тем, как вы слышите, как растут обороты двигателя. Сначала мощность поступает от аккумулятора, но после этого относительные уровни шума и ускорения обычно близки к тем, которые вы ожидаете от прямого механического привода, обороты даже растут и падают ниже нуля. частичные нагрузки, чтобы создать впечатление переключения передач.

      При отсутствии передаточных чисел ускорение осуществляется без паузы.Но E-Drive не хватало сильного запуска, характерного для электромобилей; на трассе была заметная пауза даже при запуске с нажатой педалью, измерителю мощности Qashqai потребовалось больше секунды, чтобы достичь своего 100-процентного положения. Маловероятная проблема гоночной трассы действительно дала возможность подтвердить, что, несмотря на единственное снижение скорости двигателя, E-Drive Qashqai может разогнаться до указанной скорости в 100 миль в час, что больше, чем можно сказать об ограниченной скорости Leaf EV.

      Трасса также подтвердила существенный недостаток: снижение веса E-Drive.Nissan говорит, что он весит примерно на 440 фунтов больше, чем его существующая мягкая гибридная трансмиссия, и хотя Qashqai управляется аккуратно по стандартам кроссовера, масса передней части была очевидна в более крутых поворотах Jarama. Другим оставшимся без ответа вопросом был вопрос о цене, европейские цены пока не подтверждены. Чтобы E-Power имела рациональный смысл, она должна быть конкурентоспособной с обычными гибридами, несмотря на стоимость более крупного двигателя и батареи.

      После этого опыта я был впечатлен, но не совсем убежден.Кажется, Nissan создал электрическую коробку передач, а не электромобиль. Это умная, хорошо спроектированная трансмиссия, но, по первому впечатлению, трудно понять, что она предлагает по сравнению с существующими конкурирующими системами, кроме новизны. Возможно, этого будет достаточно.

      Технические характеристики

      Ниссан Э-Пауэр

      Двигатель: Трехцилиндровый, 1498 куб. см с турбонаддувом, переменной степенью сжатия, привод от электродвигателя

      Мощность: 188 л.с. (общая пиковая мощность системы)

      Крутящий момент: 243 фунто-фута (общий пик системы)

      0-60 миль/ч: уточняется

      Максимальная скорость: <100 миль/ч

      Коробка передач: Одноступенчатый редуктор, передний привод

      Снаряженная масса: 3420 фунтов (приблизительно)

      Нужна ли миру устаревшая гибридная система, подобная установке, предлагаемой системой Nissan E-Power? Поделитесь своими мыслями в комментариях ниже.

      Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти дополнительную информацию об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

      Mazda CX-60 представлена ​​как 323-сильный гибридный внедорожник

      • Mazda представила CX-60, новый подключаемый гибридный внедорожник для европейского рынка.
      • Его трансмиссия развивает в общей сложности 323 лошадиных силы и 369 фунт-фут крутящего момента.
      • Эта модель не будет поступать в США, но будет родственная CX-70.

        Первый автомобиль на новой платформе Mazda уже здесь. Хотя этот подключаемый гибридный внедорожник CX-60 не прибудет в США, он, вероятно, представляет собой предварительный просмотр грядущего CX-70, который доберется до наших берегов.

        Как следует из названия, CX-60 крупнее и роскошнее, чем недавно представленный CX-50. CX-60 также использует новую архитектуру компании с продольным расположением двигателя, что призвано поднять Mazda на новый уровень.В стандартную комплектацию входит гибридная трансмиссия с подключаемым модулем, в которой используются 2,5-литровый бензиновый двигатель и 134-сильный электродвигатель. Общая мощность системы составляет 323 лошадиных силы и 369 фунт-фут крутящего момента, и Mazda утверждает, что у нее будет запас хода на электротяге 39 миль благодаря аккумуляторной батарее мощностью 17,8 кВтч. Восьмиступенчатая автоматическая коробка передач и полный привод входят в стандартную комплектацию.

        Стиль CX-60 немного несуразный с некоторых ракурсов, но в целом он выглядит как более крупный CX-5 с большим количеством хрома. Мы ожидаем, что CX-70 будет выглядеть так же, но он будет немного шире и, мы надеемся, будет иметь более спортивную осанку.Но даже на CX-60 пропорции заднеприводного автомобиля очевидны, так как он имеет длинный капот и соотношение передней панели и оси, что гарантирует, что его не спутают с более массовым кроссовером с поперечным сечением. с установленным двигателем и переднеприводной платформой.

        Интерьеры Mazda уже были хороши, но салон CX-60 выглядит на уровень выше текущих предложений благодаря элегантным материалам для приборной панели и сидений, включая тканый текстиль, кожу Nappa и отделку деревом. CX-60 — двухрядная модель, и CX-70, скорее всего, будет такой же; CX-90 последует позже, и мы ожидаем, что эта модель будет иметь три ряда сидений и в конечном итоге заменит существующий CX-9.

        В то время как CX-60 изначально запускается в Европе только с этой подключаемой гибридной конфигурацией, эта платформа в конечном итоге будет поддерживать рядный шестицилиндровый двигатель с 48-вольтовой гибридной системой. Mazda опубликовала некоторую информацию о своих будущих силовых агрегатах, но нам придется дождаться дебюта CX-70, чтобы узнать больше о спецификациях этого двигателя для США. Мы ожидаем, что CX-70 предложит эту подключаемую гибридную установку и в США.

        Этот контент импортирован из {embed-name}. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.

        Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти дополнительную информацию об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

        Как работают гибридные двигатели?

        В наши дни гибридные автомобили 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 использует для движения как бензин, так и электричество. 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, свести к минимуму количество потребляемого бензина и защитить окружающую среду.

        Как работают гибридные двигатели?

        Существует несколько различных типов гибридных двигателей.Принцип работы гибридного двигателя зависит от его конструкции. Некоторые типы гибридных двигателей включают:

        Параллельный гибрид

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

        Серия Гибрид

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

        Подключаемый гибрид

        Этот дизайн выводит концепцию обычных гибридных автомобилей на ступень выше. Он включает в себя большую аккумуляторную батарею, которую можно полностью зарядить от внешнего источника электроэнергии.Это может позволить вам проехать от 15 до 55 миль, в зависимости от того, сколько энергии может хранить аккумулятор. Когда запас энергии в аккумуляторе истощается, ваш автомобиль снова становится параллельным гибридом.

        Мягкий гибрид

        Все гибридные конструкции, упомянутые выше, считаются полными гибридами. Это потому, что их электродвигатели могут двигать машину самостоятельно. С другой стороны, электродвигатель в мягкой гибридной конструкции не может сам по себе приводить в движение автомобиль. Его целью является поддержка двигателя внутреннего сгорания для повышения производительности и экономии топлива.

        Еда на вынос

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

        Гибридный двигатель – обзор

        10.3.2 Гибридный двигатель

        Поперечное сечение типичного гибридного двигателя 1,8° показано на рис. 10.6. Статор имеет 8 основных полюсов, каждый с 5 зубьями, и каждый основной полюс несет простую катушку.Ротор имеет две стальные торцевые крышки, каждая с 50 зубцами, разделенные постоянным магнитом.

        Рис. 10.6. Гибридный (200 шагов/об) шаговый двигатель. Деталь показывает выравнивание зубьев ротора и статора, а также указывает угол шага 1,8°.

        Зубья ротора имеют тот же шаг, что и зубья на полюсах статора, и смещены таким образом, что осевая линия зуба на одной торцевой крышке совпадает с прорезью на другой торцевой крышке. Постоянный магнит намагничен в осевом направлении, так что один набор зубьев ротора имеет северную полярность, а другой — южную.Дополнительный крутящий момент достигается за счет добавления дополнительных пакетов и растяжения статора, как показано на рис. 10.7.

        Рис. 10.7. Ротор размера 34 (диаметр 3,4 дюйма или 8 см) с 3 блоками гибридного шагового двигателя 1,8°. Размеры торцевых крышек ротора и соответствующего намагниченного в осевом направлении постоянного магнита оптимизированы для версии с одним пакетом. Дополнительный крутящий момент достигается за счет добавления второго или третьего пакета, при этом статор просто растягивается, чтобы приспособиться к более длинному ротору.

        (любезно предоставлено Astrosyn International Technology Ltd.)

        Когда ток в обмотках отсутствует, единственным источником магнитного потока через воздушный зазор является постоянный магнит. Магнитный поток пересекает воздушный зазор от торца N к полюсам статора, течет в осевом направлении вдоль корпуса статора и возвращается к магниту, пересекая воздушный зазор к торцу S. Если бы не было смещения между двумя наборами зубьев ротора, при вращении ротора возникал бы сильный периодический выравнивающий момент, и каждый раз, когда набор зубьев статора находился бы на одной линии с зубьями ротора, мы получали бы устойчивое положение равновесия.Однако существует смещение, и это приводит к почти полному устранению выравнивающего крутящего момента из-за магнита. На практике остается небольшой «фиксирующий» крутящий момент, и это можно почувствовать, если вал вращается, когда двигатель обесточен: двигатель имеет тенденцию удерживаться в своих ступенчатых положениях за счет фиксирующего крутящего момента. Иногда это очень полезно: например, обычно достаточно удерживать ротор в неподвижном состоянии при отключении питания, чтобы двигатель можно было оставить, не опасаясь, что его случайно подтолкнут в новое положение.

        8 катушек соединены в две фазные обмотки. Катушки на полюсах 1, 3, 5 и 7 образуют фазу А, а катушки на 2, 4, 6 и 8 — фазу В. Когда фаза А несет положительный ток, полюса статора 1 и 5 намагничены как юг, а полюса 3 и 7 становятся севером. Зубья на северном конце ротора притягиваются к полюсам 1 и 5, в то время как смещенные зубья на южном конце ротора притягиваются к зубьям на полюсах 3 и 7. Чтобы сделать шаг ротора, фаза А переключается. выключается, а на фазу B подается либо положительный, либо отрицательный ток, в зависимости от требуемого направления вращения.Это заставит ротор переместиться на одну четверть шага зуба (1,8°) в новое положение равновесия (шаг).

        Двигатель непрерывно ступенчато запитывается фазами в последовательности + A, − B, − A, + B, + A (по часовой стрелке) или + A, + B, − A, − B, + A (против часовой стрелки). Из этого будет ясно, что необходим биполярный источник питания (т. е. такой, который может обеспечивать ток + ve или — ve). Когда двигатель работает таким образом, он называется «двухфазным с двухполярным питанием».

        Если биполярный источник питания недоступен, такая же схема включения полюсов может быть достигнута другим способом, если обмотки двигателя состоят из двух идентичных («бифилярных») катушек.Чтобы намагнитить полюс 1 на север, положительный ток подается в один набор катушек фазы А. Но чтобы намагнитить полюс 1 на юг, тот же положительный ток подается на другой набор катушек фазы А, которые имеют противоположное направление намотки. Всего имеется четыре отдельных обмотки, и когда двигатель работает таким образом, он называется «4-фазным с однополярным питанием». Поскольку каждая обмотка занимает только половину пространства, М.Д.С. каждой обмотки составляет только половину от полной катушки, поэтому номинальная тепловая мощность явно снижается по сравнению с биполярным режимом (для которого используется вся обмотка).

        Гибридный двигатель на 200 шагов/об является наиболее широко используемым степпером общего назначения и доступен в различных размерах, как показано на рис. 10.8.

        Рис. 10.8. Гибридные шаговые двигатели 1,8° размеров 34 (диаметр 3,4 дюйма), 23, 17 и 11.

        (любезно предоставлено Astrosyn International Technology Ltd.) предупреждение. Если детали двигателя неизвестны, обычно можно идентифицировать бифилярные обмотки путем измерения сопротивления от общего до двух концов.Если двигатель предназначен только для униполярного привода, один конец каждой обмотки может быть объединен внутри корпуса; например, 4-фазный униполярный двигатель может иметь только пять выводов, по одному на каждую фазу и один общий. Провода также обычно имеют цветовую маркировку, чтобы указать расположение обмоток; например, бифилярная обмотка на одном наборе полюсов будет иметь один конец красный, другой конец красный и белый, а общий белый. Наконец, не рекомендуется снимать ротор гибридного двигателя, поскольку он намагничивается на месте: удаление обычно приводит к снижению магнитного потока на 5–10% с соответствующим снижением статического крутящего момента при номинальном токе.

        Часы с гибридными двигателями | Что внутри

        (звон)

        (музыка)

        [Рассказчик] Завести гибридную машину

        так же просто, как нажать кнопку.

        Но то, что внутри, далеко не простое.

        В задней части автомобиля,

        под обертками от фаст-фуда и другим барахлом в вашем багажнике,

        находится аккумуляторная батарея весом около 100 фунтов.

        Состоит из множества никель-металлогидридных

        или ионно-литиевых аккумуляторов меньшего размера,

        , подобных тем, что установлены в вашем мобильном телефоне.

        Ток от батареи направляется на электродвигатель,

        который содержит около килограмма неодима,

        редкоземельного металла, используемого для изготовления самых сильных в мире

        имеющихся в продаже постоянных магнитов.

        Двигатель может развивать высокий крутящий момент при низких оборотах.

        Недостаточно обнаружить частицу бозона Хиггса,

        , но она может генерировать около 80 лошадиных сил.

        При скорости около 40 миль в час

        двигатель внутреннего сгорания

        обеспечивает дополнительную мощность,

        и увеличивает запас хода гибрида

        до сотен миль без дозаправки.

        Двигатели внутреннего сгорания работают на старом добром бензине

        , который содержит почти в 10 раз больше энергии, чем тротил.

        Но они также выделяют в атмосферу углекислый газ, бензол,

        и другие забавные токсины.

        Особый соус гибрида,

        — это управляемая программным обеспечением трансмиссия с планетарными передачами

        , которая находит оптимальный баланс мощности

        между газовым двигателем и электродвигателем,

        задействуя оба, когда водителю нужно выложиться на полную. Формула один.

        (визг шин)

        Все возвращается на круги своя, когда вы нажимаете на тормоз.

        Кинетическая энергия автомобиля идет на вращение двигателя,

        который фактически становится генератором.

        Это не только замедляет транспортное средство,

        , но также производит электричество для подзарядки аккумулятора.

        Это называется рекуперативным торможением,

        и, возможно, является единственным известным преимуществом

        движения с остановками,

        кроме возможности слушать все ваши подкасты Wired.

        (сигнал автомобилей)

        Наслаждайтесь другими эпизодами What’s Inside

        , подписавшись на канал Wired.

        лучших когда-либо созданных гибридных двигателей | Специальные списки

        McLaren M840T с электронным двигателем

        Несмотря на то, что автомобили с двигателем V8 производились только с 2011 года (через MP4-12C), можно утверждать, что McLaren теперь является мировым мастером двигателя V8, и мало кто будет это оспаривать. В конце концов, это практически все, что они знают в наши дни: каждая модель McLaren, за исключением гибрида V6 McLaren Artura, оснащена некоторой адаптацией их двигателей M838T или M840T с двойным турбонаддувом V8.

        4,0-литровый двигатель M840T установлен на всех автомобилях серии Super, которая охватывает «700 моделей», а также на McLaren GT. В своей окончательной форме 4,0-литровый агрегат, получивший название M840TR, выдает 814 л.с. в McLaren Senna GTR. Гибрид McLaren Speedtail Hyper-GT выдает около 1035 л.с. за счет комбинации M840T и параллельной системы eMotor. Эта установка — в дополнение к применению самых гениальных существующих на сегодняшний день принципов снижения лобового сопротивления — позволила Speedtail стать самым быстрым серийным автомобилем McLaren, когда-либо созданным.Его максимальная скорость? 250 миль в час.

        Феррари F140FE V12 Гибрид

        Если бы F140 приводил в движение только Ferrari Enzo (2002–2005 гг.) — первую модель «Гарцующего коня», в которой он был представлен, — он был бы не менее значительным и легендарным, чем сегодня. 65-градусный двигатель V12 дебютировал на Enzo как 6,0-литровый безнаддувный агрегат V12, который выдавал ошеломляющие 651 л.с. при 7800 об/мин и 458 фунт-фут крутящего момента при 5500 об/мин. На протяжении многих лет 6,3-литровые версии F140 приводили в движение такие гибриды, как LaFerrari и F12berlinetta.В конце концов, F140 превратился в 6,5-литровую силовую установку, которая сейчас используется в 812 Competizione.

        Феррари, «такой красивый, что его назвали дважды», тоже оказался гибридом. Гибридная версия силовой установки F140 6,3 л V12 для Ferrari LaFerrari производит в общей сложности 950 л.с. — 788 л.с. от безнаддувного V12 и 160 л.с. от электродвигателя, который передает эту мощность через дифференциал. Это означает, что 0-60 миль в час отправляется менее чем за три секунды, в то время как максимальная скорость оценивается Ferrari как где-то к северу от 217 миль в час.В Ferrari заявили, что, хотя побочным эффектом системы KERS, которая привязана к V12 для постоянной подзарядки, было снижение выбросов, автомобиль не сможет работать в каком-либо режиме «только на электричестве». Ferrari просто не интересовалась электромобилями во время разработки LaFerrari. На самом деле единственной функцией гибридной системы на автомобиле Halo было повышение его производительности, а его относительная экологичность была скорее запоздалой мыслью, чем целью.

        БМВ Б38А15Т0 1.5-литровый I3 Hybrid

        с турбонаддувом

         

        Во многих отношениях BMW i8 — наименее примечательный автомобиль в этом списке. Тем не менее, BMW i8 2014 года, выпущенный в то время, которое сейчас кажется стариной, должен произвести революцию в автомобильном ландшафте, поскольку он стал пионером того, что многие считают первым высокопроизводительным гибридным спортивным автомобилем. Когда он впервые появился, его технология трансмиссии намного опередила свое время и стала результатом дальновидного подхода BMW к быстро меняющемуся повествованию о будущем, ориентированном на устойчивость.Окончательное свержение двигателя внутреннего сгорания будет в авангарде этого движения, и его место займут электромобили. BMW i8 с литий-ионным аккумулятором на 7,1 кВтч будет самым ранним творением на этом изображении.

        BMW i8 предлагает скорее переходный подход к этому, а не радикальный — будучи подключаемым гибридом, а не полностью электрическим, — но, тем не менее, нарушит статус-кво. Однако с момента своего выпуска в 2014 году платформа не вносила каких-либо действительно значимых изменений или обновлений, пока ее поддержка не была прекращена в 2020 году.Со временем его гибридный двигатель B38A15T0 мощностью 369 л.с. показался бы скудным по сравнению с появляющимися гибридными и полностью электрическими технологиями, которые позволили бы увеличить мощность в 1000 л.с. + цифры, мыслимые для серийного дорожного автомобиля. Но это дало нам надежду заглянуть в будущее автомобильной электрификации и посмотреть, где мы находимся сейчас.

        McLaren M838T с электронным двигателем

        McLaren P1 считается одним из трех членов (два других — LaFerrari и 918 Spyder) священной троицы гибридных гиперкаров; старый клуб гиперкаров, если хотите.Как и его современники, он разработал гибридную трансмиссию, которая позволила ему обеспечить производительность, которую когда-то считали невообразимой для дорожного автомобиля. Эта мощность в основном исходит от 3,8-литрового двигателя V8 с двойным турбонаддувом — того же двигателя M838T, который используется во всей линейке McLaren, но переработанного для самостоятельной мощности 727 л.с. и 531 фунт-фут крутящего момента.

        В сочетании с легким электродвигателем с питанием от KERS, это добавляет водителю дополнительные 176 л.с. и 192 фунт-фут крутящего момента. Модель Ultimate Series мощностью 903 л.8 секунд. P1 также способен разгоняться до 186 миль в час всего за 16,5 секунды с места, на пути к ограниченной электроникой максимальной скорости 217 миль в час. Как мы узнали из Человека-паука, «с большой силой приходит большая ответственность» ; McLaren P1 в изобилии демонстрирует и то, и другое: его гибридная «двойная силовая установка» с подключаемым модулем позволяет ему работать в режиме с нулевым уровнем выбросов до 10,8 миль.

        Koenigsegg 5,0-литровый двигатель V8 с двойным турбонаддувом и электроприводом

        Koenigsegg представила модель своего гибридного гиперкара Regera на автосалоне в Женеве в 2015 году, и с тех пор она вызвала много ажиотажа среди автолюбителей и любителей производительности.Помимо обычного двигателя внутреннего сгорания, Koenigsegg Regera также использует 3 электродвигателя, которые развивают мощность 700 л. В результате автомобиль теперь выдает 1500 л.с. (которую компания любит продавать как 1,11 МВт), что делает его самым мощным гибридным суперкаром в мире. Его двигатель внутреннего сгорания представляет собой 5,0-литровый V8 с двойным турбонаддувом, который выдает невероятные 1100 лошадиных сил и 922 фунт-фут крутящего момента без помощи электричества.

        Мощность передается на колеса через новый силовой агрегат Koenigsegg, известный как Koenigsegg Direct Drive.По словам автопроизводителя, «Эта революционная технология убирает традиционную коробку передач, делая автомобиль легче и эффективнее. Поскольку трансмиссия уже выдает суммарную мощность 1500 л.с., а электрическая силовая установка обеспечивает мгновенный крутящий момент от системы прямого привода, нам не нужно было доводить до предела мощность ДВС. Вместо этого мы установили на Regera еще меньшие по размеру и более быстрые турбины, что еще больше повысило управляемость и реакцию автомобиля». Koenigsegg продолжает утверждать, что Regera теоретически может развивать максимальную скорость более 400 км/ч, хотя официально это еще не было сделано.

        Honda/Acura JNC1 3,5 л с двойным турбонаддувом V6 Hybrid

        NSX второго поколения получил гибридную трансмиссию мощностью 573 л.с., двигатель V6 с двойным турбонаддувом, 3 электродвигателя и 9-ступенчатую коробку передач DCT. Он по-прежнему обеспечивает внешний вид и производительность суперкара в удобной для повседневной жизни упаковке. Некоторые эксперты называют его «легким Porsche 918», и это больше всего говорит о том, насколько хорош этот автомобиль. Хотя верно, что новый Acura NSX в настоящее время не может конкурировать с ностальгией и очарованием автомобиля, который он заменил, мы считаем, что это сильно недооцененный , но достойный суперкар.Этот высокопроизводительный автомобиль недвусмысленно поддерживается революционной гибридной трансмиссией и общими показателями производительности.

        Acura только что объявила, что будет производить вариант NSX Type S ограниченным тиражом для модели 2022 года. Официально представленный во время автомобильной недели в Монтеррее, Type S станет «самым быстрым, самым мощным и управляемым серийным NSX из когда-либо существовавших» , по словам автопроизводителя, с улучшенной версией 3,5-литрового гибридного двигателя V6 с двойным турбонаддувом, который сейчас производит . 600 л.с. и 492 Нм крутящего момента .9-ступенчатая коробка передач DCT и система полного привода Super Handling All-Wheel Drive (SH-AWD) также были оптимизированы, чтобы получить максимальную отдачу от улучшенных характеристик автомобиля. В то время как NSX никогда не отличался максимальной мощностью, гибридная силовая установка по-прежнему хороша для разгона от 0 до 60 миль в час менее чем за 3 секунды и максимальной скорости 191 мили в час.

        Porsche 2,9 л, 3,0 л V6 E-Hybrid и 4,0 л V8 E-Hybrid

        Porsche предлагает множество опций в любой из своих модельных рядов, а относительно недавнее добавление моделей E-Hybrid предлагает еще больше вариантов для тех, кто ищет более экологичные впечатления от бренда.В то время как Taycan — единственная модель, полностью приверженная электрификации, E-Hybrids — впечатляющая альтернатива для тех, кто не совсем готов сделать большой шаг на другую сторону. В настоящее время модели E-Hybrid можно найти в модельных рядах Panamera и Cayenne, и в не столь отдаленном будущем им суждено быть в миксе с другими моделями, такими как Cayman, 911 и Macan.

        Panamera 4 E-Hybrid — это модель E-Hybrid начального уровня — по крайней мере, по размеру — сочетающая в себе 2.9-литровый V6 с двойным турбонаддувом, который производит 325 л.с. и 331 фунт-фут крутящего момента, а электродвигатель E-Hybrid добавляет до 134 л.с. Более дешевый Cayenne E-Hybrid представляет собой гибридную версию 3,0-литрового двигателя V6 с двойным турбонаддувом базовой модели, в то время как Cayenne Turbo S E-Hybrid сочетается с более надежным 4,0-литровым двигателем V8 с двойным турбонаддувом, который в совокупности производит 670 л.с. Panamera Turbo S E-Hybrid находится на вершине пищевой цепи, когда речь заходит об ассортименте, и является единственной моделью (не считая Cayenne Turbo S E-Hybrid), оснащенной гибридной версией 4.0L с двойным турбонаддувом V8. Бензиновый двигатель сам по себе выдает 563 л.с. и 567 фунт-фут крутящего момента, а электродвигатель E-Hybrid — 134 л.

        Китайская компания BYD отказывается от автомобилей с двигателями полного сгорания, чтобы сосредоточиться на электрических подключаемых гибридах

        Мужчина проезжает на велосипеде мимо входа в штаб-квартиру китайского производителя электромобилей BYD в районе Шэньчжэня Пиншань, провинция Гуандун, Китай, 25 октября 2019 года. REUTERS/ Yilei Sun/File Photo

        Зарегистрируйтесь сейчас и получите БЕСПЛАТНЫЙ неограниченный доступ к Reuters.com

        Регистрационный номер

        ПЕКИН, 3 апреля (Рейтер) — Крупнейший китайский производитель электромобилей BYD Co Ltd (002594.SZ) заявил, что с прошлого месяца он прекратил производство автомобилей с двигателем внутреннего сгорания и теперь производит полностью электрические и сильно электрифицированные автомобили. только подключаемые гибридные автомобили.

        «В будущем BYD сосредоточится на чисто электрических и подключаемых гибридах в автомобильном секторе», — говорится в заявлении компании, поданном на Гонконгскую фондовую биржу в воскресенье.

        BYD не прекратит производство бензиновых двигателей полностью, поскольку в гибридных автомобилях с подключаемым модулем по-прежнему будут использоваться меньшие высокоэффективные двигатели.

        Зарегистрируйтесь сейчас и получите БЕСПЛАТНЫЙ неограниченный доступ к Reuters.com

        Зарегистрируйтесь

        Этот шаг является ответом на обещание Пекина увеличить потребление экологически чистой энергии, чтобы довести выбросы углерода до пика к 2030 году.

        BYD входит в число шести автопроизводителей — остальных Volvo, Ford, General Motors, Mercedes-Benz и Jaguar Land Rover присоединились к глобальной кампании по поэтапному отказу от автомобилей с двигателями внутреннего сгорания к 2040 году. всего с 24 218 единиц в том же месяце годом ранее, и это самый высокий ежемесячный объем продаж за всю историю.Продажи в прошлом месяце составили 53 664 электромобиля и 50 674 подключаемых гибридных автомобиля, а также 540 коммерческих автомобилей NEV.

        В заявлении компании также говорится, что она продолжит предоставлять комплексные услуги и поставлять запасные части на протяжении всего жизненного цикла существующим клиентам топливных транспортных средств.

        Зарегистрируйтесь сейчас и получите БЕСПЛАТНЫЙ неограниченный доступ к Reuters.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.