Принцип работы гибридных авто: Принцип работы гибридного двигателя: плюсы и минусы, обслуживание

Содержание

Принцип работы гибридного автомобиля


Как устроены гибридные автомобили — ДРАЙВ

Гибридная силовая установка сочетает двигатель внутреннего сгорания и электромотор, что обеспечивает меньший расход топлива и снижает токсичность выхлопных газов. Однако чем экономичнее гибридный автомобиль, тем более ёмкие аккумуляторы ему требуются и, следовательно, тем выше его цена.

В зависимости от того, какую роль в силовой установке играет электромотор, гибриды делятся на умеренные (mild hybrids) и полные (full hybrids). У первых электромотор служит помощником двигателю внутреннего сгорания, как, например, у хэтчбека Honda Insight. Вторые способны проехать некоторое расстояние на одной электротяге, как Lexus RX 400h. Есть ещё якобы микрогибриды — придуманный маркетологами термин для рекламы системы start/stop. Но последняя по сути — генератор с расширенными функциями. А мы говорим о схемах, где электродвигатели передают крутящий момент на колёса.

В 1997 году на японском рынке дебютировал первый гибрид — Toyota Prius (вверху). А в 1999-м фирма Honda представила американцам свой Insight.

Последовательная гибридная схема

Существует также три основные схемы устройства гибридных силовых установок: последовательная, параллельная и смешанная. Последовательная гибридная схема появилась первой (её придумал в 1899 году сам Фердинанд Порше), но в легковых автомобилях распространена меньше. По ней, например, построены силовые агрегаты карьерных самосвалов, некоторых автобусов и локомотивов. В последовательной схеме колёса приводит в движение электромотор, а малолитражный ДВС крутит генератор, вырабатывающий электроэнергию. Тут отсутствует необходимость в коробке передач и мощном двигателе внутреннего сгорания. Зато требуются аккумуляторы, как правило, никель-металлогидридные, большой ёмкости.

Chevrolet Volt построен по последовательной схеме. Его ещё называют электромобилем с увеличенным запасом хода. На электротяге автомобиль делает бросок длиной 64 км. А при использовании вспомогательного турбомотора, заряжающего батареи, пробег на одной заправке может превышать 1024 км.

Параллельная гибридная схема

Самая распространённая сейчас схема — параллельная. Она запатентована ещё в 1905 году немцем Генри Пипером. Ей отвечают почти все умеренные гибриды. Они оснащаются мощным электромотором (10–15 кВт), который помогает двигателю внутреннего сгорания при разгоне, а при торможении запасает рекуперативную энергию. В качестве трансмиссии, как правило, используются вариатор или планетарная передача.

Хондовская гибиридная силовая установка IMA (Integrated Motor Assist) — пример параллельной схемы: на коленчатом валу двигателя вместо маховика размещён компактный электромотор-генератор.

Один из последних образцов параллельной схемы — гибридная силовая установка седана BMW ActiveHybrid 7.

Параллельные гибриды могут быть не только умеренными, но и полными, как, например, Audi Duo (1998). Эта модель могла проехать 50 км только на электромоторе, приводящем в движение задние колёса.

Но компания Honda нашла возможным оснастить своё бензоэлектрическое купе CR-Z шестиступенчатой «механикой». В качестве источника питания используются литиево-ионные или литиево-полимерные аккумуляторы. Умеренные гибриды не требуют ёмких батарей на борту, благодаря чему доступны по цене. Однако некоторые автопроизводители присматриваются к дорогущим суперконденсаторам, которые способны кратковременно отдавать ток очень высокой мощности.

Последовательно-параллельная гибридная схема

Распространены также смешанные, или, как их ещё называют, последовательно-параллельные гибриды. Классические представители этого семейства — хэтчбек Toyota Prius и Лексусы с индексом h, оснащённые фирменным «синергитическим» приводом HSD (Hybrid Synergy Drive). Чтобы объяснить принцип его работы мы приводим ниже наглядную демонстрацию.

Благодаря планетарной передаче и возникает синергия — взаимодействие двигателя внутреннего сгорания и электромотора. Тут ДВС крутит колёса в паре с электромотором, одновременно вращая генератор. В традиционной коробке передач нет необходимости: электроника регулирует обороты моторов и генератора, превращая такую систему в бесступенчатую трансмиссию ECVT.

У BMW Active Hybrid X6 с бесступенчатой коробкой передач ECVT с несколькими планетарными рядами два электромотора. Один работает на малых скоростях. А другой запускает ДВС и затем служит генератором. Полноприводная трансмиссия xDrive сохранена.

А вот у гибридного кроссовера Lexus RX 450h за привод на задние колёса отвечает дополнительный электромотор.

Новое поколение Тойоты Prius научилось бегать на одной электротяге, правда, недалеко — всего два километра. Кроме того, в компании работают над подзаряжаемой plug in версией гибрида с литиево-ионными батареями вместо никель-металлогидридных и увеличенным до 20 км пробегом на батареях.

Большинство двигателей, установленных на гибридах, — бензиновые. Многие работают по циклу Аткинсона с более коротким тактом сжатия и более эффективным рабочим процессом. Это обеспечивает лучшие экологические и экономические показатели. Распространение, казалось бы, более экономичных дизельэлектрических силовых установок сдерживает прежде всего то, что большинство гибридов продаются в не знакомой с дизелем Америке. Кроме того, дизельный мотор дороже бензинового, а это лишь увеличивает немалую цену гибрида.

Как работает гибридный двигатель, автомобиль гибрид

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

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

Простыми словами о сложном

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

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

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

Экономия электроэнергии в гибридных двигателях

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

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

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

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

Последовательная схема гибрида

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

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

Параллельная схема гибридного автомобиля

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

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

Последовательно – параллельная схема гибрида

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

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

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

Положительные стороны гибридных двигателей

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

Недостатки гибридов

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

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

Устройство гибридного автомобиля

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

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

Устройство и принцип работы

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

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

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

Гибриды характеризуются малой мощностью, которую помогает компенсировать ДВС.

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

Пример конструкции гибрида

Устройство гибрида включает в себя:

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

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

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

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

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

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

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

3 типа гибридных агрегатов

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

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

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

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

Микрогибридный силовой агрегат

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

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

Микрогибрид от компании Mazda

Среднегибридный силовой агрегат

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

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

Полногибридный силовой агрегат

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

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

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

Схемы взаимодействия работы электродвигателя и ДВС

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

Последовательная схема взаимодействия

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

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

Положительные стороны последовательной схемы:

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

Отрицательные стороны последовательной схемы:

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

Самый яркий представитель гибридного автомобиля с последовательной схемой взаимодействия Chevrolet Volt

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

Параллельная схема взаимодействия

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

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

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

Электромотор внедрен в коробку передач BMW 530E iPerformance

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

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

Силовая установка параллельного гибрида с независимыми электромоторами

Положительные стороны параллельной схемы:

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

Отрицательные стороны параллельной схемы:

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

Последовательно-параллельная схема взаимодействия

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

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

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

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

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

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

Полноприводный гибрид от компании Mitsubishi

Положительные стороны последовательно-параллельной схемы:

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

Отрицательные стороны последовательно-параллельной схемы:

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

Заключение

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

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

Как устроен и работает гибридный двигатель автомобиля

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

История гибридных двигателей

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

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

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

Принцип работы и устройство гибридных двигателей

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

Полная конструкция гибрида

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

  • двигателя внутреннего сгорания. Конструкция детали разрабатывалась так, чтобы облегчить вес, минимизировать затраты топлива и количество вредных выбросов;
  • электрического двигателя. Он сгенерирован с топливным баком и может вырабатывать энергию для заряда АКБ. Деталь встраивается в силовую систему или располагается отдельно. Есть модели с двумя вариантами размещения;
  • трансмиссии. В зависимости от типа гибрида существуют интегрированные коробки передач, КПП с механикой или автоматическим управлением. Некоторые детали работают по принципу плавной нагрузки;
  • топливного бака. Обеспечивает подачу топлива в ДВС;
  • аккумуляторы. В гибридных машинах устанавливаются две батареи – высоковольтная для работы мотора и на 12 В для запитки бортовой системы. Системы запускаются от аккумулятора стандартного типа – высоковольтный и инвертор функционируют только при постоянном охлаждении;
  • инвертор. Нужен для преобразования тока, идущего от высоковольтного аккумулятора в переменный трехфазный для электромотора, регулировки распределения энергии;
  • генератор. Работает по принципу электрического агрегата, производит электроэнергию.
При сгорании 1 л бензина и от работы аккумулятора массой 4,5 ц получается одинаковое количество энергии.
Функционирование двигателя-гибрида

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

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

Важно! В процессе работы ДВС происходит зарядка электрического мотора.

Схемы взаимодействия мотора и ДВС

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

Последовательная схема

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

Параллельная схема

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

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

Последовательно-параллельная схема

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

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

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

Преимущества и недостатки гибридных авто

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

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

К недостаткам моделей с гибридными установками относятся:

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

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

Типы гибридных агрегатов

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

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

Классификация по степени электрификации

В зависимости от электрификации существует несколько видов гибридных машин.

Микрогибрид

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

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

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

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

Мягкий гибрид

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

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

Полный гибрид

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

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

Гибриды-плагины

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

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

Привод дополнительных аксессуаров в автомобилях с полным гибридным приводом

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

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

Перспективы автомобилей-гибридов

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

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

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



Устройство, принцип работы и список гибридных автомобилей — Auto-Self.ru

Первый автомобиль вообще-то был электрическим, т.е. в качестве двигателя использовался электромотор, и только потом, из-за отсутствия хороших аккумуляторов или иных источников электроэнергии, основным источником энергии для движения стал ДВС.

Тем не менее, несмотря на его преимущества, разработчики авто давно уже начинают оценивать возможности электромобиля, и как компромиссный вариант в такой ситуации выступают гибридные автомобили.

Почему возникает идея гибрида

При всех своих достоинствах ДВС обладает массой недостатков. Он прожорлив и требует для движения достаточно большое количество топлива. Правда, в последнее время его аппетит стараются уменьшить, но для этого разработчикам приходится прилагать поистине титанические усилия.

ДВС экологически небезопасен, его выбросы отрицательно влияют на природу, хотя и в этой области выполненные ужесточение требований, предъявляемых к моторам авто, дает свои результаты.

Если к перечисленному добавить еще:

  • сложность изготовления, необходимость использования дорогостоящего и специализированного металлообрабатывающего оборудования;
  • высокие требования, предъявляемые к качеству топлива и ГСМ;
  • неравномерность величины выдаваемого крутящего момента.

то можно удивляться, почему его еще используют.

Одним из возможных вариантов смягчения перечисленных недостатков ДВС и являются гибридные автомобили.

А что собой вообще представляет гибрид

Словосочетание автомобили с гибридным двигателем подразумевает возможность использовать для движения несколько источников энергии. По этому признаку можно считать гибридным транспортным средством и первую повозку, способную двигаться при помощи пара и конной тяги. Однако если говорить серьезно, как правило, они представляют собой сочетание электрического мотора и ДВС.

Именно оно определяет принцип работы гибридного автомобиля, для которого характерно приведенное ниже взаимное использование двух моторов:

  1. параллельное;
  2. последовательное;
  3. последовательно-параллельное.

Устройство гибридного авто с параллельной работой моторов

Такое устройство подразумевает совместную работу электромотора и ДВС. Подобное транспортное средство (ТС) практически ничем не отличается от обычного автомобиля, основным источником энергии для движения является ДВС, и лишь в некоторых случаях дополнительно подключается электромотор. Для обеспечения их параллельной работы в составе гибридного автомобиля используются специальные муфты и коробки передач.

Как выглядит схема подобного совместного использования моторов показано на рисунке:

Мощность дополнительного электромотора, как правило, не слишком велика, он включается в работу только при необходимости, например, при разгоне или обгоне, облегчая работу ДВС. Не секрет, что мощность последнего зависит от оборотов коленвала, в момент начала движения, при обгоне или на плохой дороге у автомобиля приходится «раскручивать» движок, заставляя его работать на повышенных оборотах. Это приводит к возникновению дополнительной нагрузки и, как следствие, повышенному потреблению топлива и износу двигателя.

Кроме того, такой электродвигатель, входящий в устройство гибридного ТС, выполняет еще функции генератора и стартера автомобиля. Хонда, Тойота и иные марки гибридных автомобилей используют подобный принцип построения силовой установки. Марки названных гибридных автомобилей – это далеко не полный их список.

Гибридный с последовательной схемой работы моторов

Подобное устройство гибридного ТС подразумевает использование одного мотора в качестве основного, обычно этим двигателем является электромотор, а ДВС выполняет вспомогательную роль, раскручивая генератор.

Схема силовой установки такого гибридного автомобиля приведена на рисунке:

Такое построение силового агрегата, характерное для гибридного автомобиля такого типа, подразумевает использование аккумуляторов повышенной емкости, позволяет добиться определенных преимуществ:

  • ДВС работает в постоянном режиме, что снижает его износ, уменьшает количество вредных выбросов и потребление топлива, особенно в городских условиях.
  • Обеспечивает увеличенную дальность пробега за счет подзарядки аккумуляторов от генератора при работе ДВС.
  • Позволяет заряжать АКБ подобного типа в ночное время или во время стоянки от обычной электрической сети.

По сути дела, устройство таких гибридных автомобилей подразумевает использование в своем составе передвижной электростанции, работающей от ДВС и обеспечивающей энергией электромотор. Стоит отметить, что марки гибридных автомобилей подобного типа достаточно распространены, их список включает в себя:

Последовательно-параллельные гибридные ТС

Такие гибридные автомобили предусматривают одновременную совместную работу моторов – ДВС и электрического.

Устройство силового агрегата подобных гибридных автомобилей можно понять из рисунка ниже:

Автомобили этого типа называются полные гибридные (Full Hybrid), и они также достаточно популярны среди производителей. Лидером в данном классе считается Тойота. При таком подходе ДВС имеет возможность заряжать АКБ через генератор и передавать крутящий момент на колеса автомобиля.

Надо отметить, что подобное устройство силового агрегата гибридных автомобилей подразумевает широкие возможности по использованию каждого из входящих в его состав двигателей.

Могут быть реализованы такие режимы:

  1. Электромобиля, когда ДВС выключен и гибридный автомобиль перемещается при помощи электромотора.
  2. Движения с постоянной скоростью, в этом случае от ДВС крутящий момент передается на генератор и на колеса. Генератор запитывает электродвигатель, момент с выхода которого, суммируется с моментом ДВС, а также от генератора происходит при необходимости зарядка АКБ.
  3. Форсированный, когда электродвигатель, питаясь от АКБ, добавляет свою мощность к ДВС.
  4. Экономичный, когда генератор, питаясь от аккумулятора, снижает частоту вращения ДВС и тем самым обеспечивает топливную экономичность.
  5. Торможения, когда электродвигатель работает в качестве генератора.
  6. Зарядки АКБ, используемой при работе подобных гибридных автомобилей.

Достоинства и недостатки гибридов

Оценить перспективы развития данного вида ТС достаточно сложно. Понятно, что ДВС и автомашины на их основе будут и дальше совершенствоваться, как и чистые электромобили. Кстати, первый авто, как уже отмечалось, был именно электрический. А сейчас, с появлением новых источников энергии современные электромобили ни в чем не уступают обычным.

Возвращаясь к гибридам, стоит отметить, что для автомобилей такого типа присущи многие преимущества:

  • экономичность. Они обеспечивают снижение потребления горючего при работе, особенно в режиме старт-стоп;
  • динамика разгона гибридных автомобилей лучше, чем у обычных равного класса;
  • отсутствие КПП в составе подобных автомобилей;
  • сокращение количества вредных выбросов при работе ДВС;
  • возможность использовать подобные авто только в режиме электромобиля, избежав потребления топлива (при пробеге в городе до ста километров и ночной зарядке АКБ).

Однако несмотря на все свои достоинства, гибриды не получили в настоящее время такого же масштабного применения, как обычные авто с ДВС. Первый такой автомобиль, который выпустила компания Хонда, не принес особых лавров, а полученный опыт позволил выпустить модель второго поколения Хонда Insight, ставшей довольно популярной на рынках Европы и США.

Многие прекрасные качества гибридов перечеркиваются их недостатками, первый из которых – цена.

Гибриды значительно дороже, чем обычные авто. И тут уже не имеет значения, Хонда, Тойота или Форд производители такой автомашины, одним отмеченным недостатком они проигрывают авто с ДВС. Цену можно считать одним из самых главных ограничителей расширения продаж, например, на гибридные автомобили в России.

На сегодняшний день достаточно хорошо известны многие модели гибридных автомашин от самых разных производителей – Тойота, Форд, Хонда выпускают их достаточно широко. И хотя в их конструкции производители реализуют различные технические подходы и решения, подобные авто можно считать самостоятельным классом транспортных средств, достаточно широко распространившихся по всему миру.

Поделитесь с друзьями в соц.сетях:

Facebook

Twitter

Google+

Telegram

Vkontakte

Как работает гибридная силовая установка Lexus RХ400h. Гибридный двигатель -это экономия и двойная тяга Автомобиль с гибридным двигателем

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

Что такое гибридный двигатель

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

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

Плюсы «гибрида»

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

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

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

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

Минусы использования «гибрида»

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

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

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

Современные показатели

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

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

Массовое производство гибридных автомобилей сдерживается дефицитом никель-металлогидридных аккумуляторов.

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

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

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

Вывод

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

Гибридный автомобиль (hybrid) представляет собой транспорт, который оснащается не привычным двигателем внутреннего сгорания, а так называемым гибридным силовым агрегатом. Главным отличием гибридных автомобилей является то, что транспортные средства данного типа приводятся в движение посредством использования нескольких источников энергии: тепловой и электрической. Другими словами, гибридная машина имеет на борту несколько типов двигателей, которые приводят в движение автомобиль.

Что касается самого понятия гибридного двигателя, то данный термин многими ошибочно понимается как особая силовая установка. На самом деле под «гибридом» следует понимать несколько двигателей разного типа, которые объединены в комплексную единую систему по преобразованию различных источников энергии в полезную работу. В современном автомобилестроении машины гибриды оснащаются двумя типами силовых агрегатов: электродвигатель работает в паре с двигателем внутреннего сгорания.

Читайте в этой статье

Основные преимущества и недостатки гибридных авто

Одной из первых разработок была схема, в которой каждая из силовых установок задействуется при определенных условиях. Если машина простаивает или движение происходит на малой скорости, тогда колеса крутит электродвигатель. Для ускорения и дальнейшего поддержания скорости подключается бензиновый двигатель. Последующее развитие технологии привело к тому, что на гибридах встречается несколько вариантов реализации взаимодействия привычного двигателя и электрического мотора. Такое взаимодействие может быть:

  • последовательным;
  • параллельным;
  • последовательно-параллельным;

Последовательное взаимодействие

Последовательная схема напоминает электромобили, так как движение транспортного средства реализуется посредством работы электромотора. ДВС в такой конструкции подключается к генератору, от генератора питание поступает на сам электродвигатель, а также параллельно происходит заряд аккумуляторной батареи. На одном заряде литий-ионного аккумулятора с увеличенной емкостью зачастую можно пройти около 50 км. пути, после чего задействуется ДВС, который продлевает указанный отрезок до 10 раз (около 500 км.)

Параллельное взаимодействие

Гибриды с параллельным взаимодействием установок предполагают возможность как отдельной работы ДВС и электромотора, так и одновременное функционирование. Данная конструкция реализуется путем объединения при помощи специальных муфт электрического агрегата, двигателя внутреннего сгорания и трансмиссии. Подобные автомобили гибридного типа получают маломощный электродвигатель, который не только движет автомобиль, но и отдает мощность при разгоне. Зачастую такой электромотор является стартером и автомобильным генератором, конструктивно занимая промежуточное положение между ДВС и КПП.

Последовательно-параллельное взаимодействие

В указанной конструкции двигатель внутреннего сгорания и электромотор соединяются посредством планетарного редуктора. Особенностью данной схемы реализации является то, что каждая силовая установка может задействоваться и отключаться, отдавая при этом минимум или максимум мощности на колеса. Более того, указанная мощность отдается отдельно или одновременно. В устройстве такой схемы присутствует генератор, который питает электромотор гибрида.

Лидером на рынке гибридных автомобилей сегодня является корпорация Toyota, которая использует последовательно-параллельную реализацию под названием Hybrid Synergy Drive.

Электрический двигатель, ДВС и генератор объединены в общую систему посредством планетарного редуктора. Двигатель внутреннего сгорания отдает минимум мощности на «низах» (цикл Аткинсона), позволяя экономить топливо. Гибридный автомобиль с такой схемой взаимодействия предполагает:

  1. Экономичный режим движения только на электротяге с отключенным ДВС, во время которого электромотор питается от аккумулятора.
  2. Поддержание заданной скорости путем распределения мощности ДВС на колеса и генератор, от которого питается параллельно работающий электродвигатель. Также осуществляется дозарядка аккумулятора.
  3. Режим интенсивного ускорения и серьезных нагрузок, когда ДВС и электромотор работают параллельно. В данном режиме электрический двигатель питается от батареи, без отбора мощности у генератора.

Эксплуатация гибридов: разрушаем мифы

  • Гибридные авто являются новинкой, которая до конца не усовершенствована и имеет множество недоработок. Это миф, так как бренд Тойота занимается полномасштабным серийным производством гибридных моделей почти 20 лет.
  • В гибридах разряжаются аккумуляторы, что приводит к проблемам. Это правда, но только частично. На начальных этапах развития технологии подобные случаи встречались, но сегодня высокоточная электроника не допускает глубокого разряда батареи.
  • Гибридные авто чаще ломаются, их дорого и сложно ремонтировать. Это миф, так как гибридные автомобили не менее надежны в эксплуатации по сравнению с обычными дизельными и бензиновыми ДВС. Большинство СТО комплексно обслуживают гибриды наравне с обычными авто. Более того, КПП в гибридах исключает наличие фрикционов, что делает такую трансмиссию простой и надежной, чего не скажешь о различных типах АКПП. Что касается ДВС, мотор на гибридах чаще работает на низких оборотах, не выходит на пиковые нагрузки. Если также учесть цикл Аткинсона, тогда моторесурс двигателя на гибриде намного больше обычного мотора.
  • ДВС гибрида имеет меньшую мощность, такие авто теряют в динамике сравнительно с аналогами. Да, мощность ДВС на гибридах меньше, но за счет добавления электромотора суммарная мощность установок значительно превосходит мощность обычных аналогов с одним бензиновым мотором.
  • Расход гибридной машины на практике не сильно отличается от обычного авто. Частично это правда, так как показатель расхода гибридных автомобилей напрямую зависит от режимов езды. Для достижения максимальной экономичности необходимо изменить стиль вождения на медленный, спокойный и плавный, избегая разгонов, активного дросселирования и т.д. Другими словами, сильные нажатия на педаль газа будут давать команду системе управления к тому, что необходимо завести ДВС.

Идея экономии горючего в гибридных авто состоит в том, чтобы при заряженном аккумуляторе как можно дольше двигаться только на электротяге на скоростях до 60 км/ч., чего зачастую хватает в плотном городском потоке. Также необходимо добавить, что система учитывает большое количество факторов: наружную температуру, степень прогрева ДВС и , заряд батареи, движение под уклон или на горку и т.д. В разных условиях гибрид может задействовать ДВС, а может передвигаться только на электрической энергии.

  • Аккумулятор для гибрида трудно найти в свободной продаже, а также батарея занимает много места в багажнике автомобиля. Это миф, так как аккумуляторы для гибридов всегда доступны к заказу в авто магазинах, а также представлен широкий выбор на различных Интернет-ресурсах. Что касается свободного места, батарея практически не занимает полезное пространство в багажном отсеке.
  • На гибридную машину нельзя поставить газ. Это миф, так как мировые производители производят оборудование, совместимое с гибридным авто.

Читайте также

Как самостоятельно помыть и высушить мотор подручным средствами. Основные советы и рекомендации для безопасной мойки двигателя своими руками.



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

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

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

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

Гибридные автомобили – что это такое?

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

Видео — как устроен гибридный автомобиль:

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

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

Преимущества машин с гибридным двигателем

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

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

Видео — как можно улучшить гибридный автомобиль:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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


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

Принцип работы гибридных двигателей

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

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


По степени гибридизации силовые агрегаты разделились три типа: «умеренные», «полные» и plug-in. В «умеренных» постоянно работает двигатель внутреннего сгорания, а электромотор включается только тогда, когда необходима дополнительная мощность.

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

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

Схемы взаимодействия электромотора и ДВС

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

Последовательная схема

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

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


Плюсы такой конструкции заключаются в следующем:

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

Однако есть у последовательной схемы и свои минусы:

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

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

Параллельная схема

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

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


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

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

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

Последовательно-параллельная схема

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

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


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

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

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

Как работают гибридные автомобили | HowStuffWorks

Устройство разделения мощности — сердце Toyota Prius. Это умная коробка передач, которая соединяет вместе бензиновый двигатель, генератор и электродвигатель. Это позволяет машине работать как параллельный гибрид — электродвигатель может приводить машину в движение сам по себе, газовый двигатель может приводить машину в движение сам по себе, или они могут приводить машину в движение вместе. Устройство разделения мощности также позволяет автомобилю работать как гибрид серии — бензиновый двигатель может работать независимо от скорости автомобиля, заряжая аккумуляторы или подавая мощность на колеса по мере необходимости.Он также действует как бесступенчатая трансмиссия (CVT), что устраняет необходимость в механической или автоматической трансмиссии. Наконец, поскольку устройство разделения мощности позволяет генератору запускать двигатель, автомобилю не нужен стартер.

Устройство разделения мощности представляет собой планетарную передачу (ниже). Электродвигатель соединен с зубчатым венцом редуктора. Он также напрямую связан с дифференциалом, который приводит в движение колеса. Итак, какая бы скорость ни вращались электродвигатель и зубчатый венец, определяет скорость автомобиля.


Планетарная передача Prius

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

Когда вы ускоряетесь, электродвигатель и аккумуляторы обеспечивают всю мощность. Зубчатый венец устройства разделения мощности соединен с электродвигателем, поэтому он начинает вращаться вместе с двигателем.Водило планетарной передачи, соединенное с двигателем, неподвижно, потому что двигатель не работает. Поскольку зубчатый венец вращается, планеты должны вращаться, что приводит к вращению солнечной шестерни и генератора. Когда автомобиль разгоняется, генератор вращается с той скоростью, которая необходима для того, чтобы двигатель оставался выключенным. Вы можете увидеть все это ниже:


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

Как только вы достигнете скорости около 40 миль/ч (64 км/ч), включится бензиновый двигатель.Генератор внезапно меняет скорость, заставляя водило планетарной передачи поворачиваться и запускать двигатель. Как только двигатель работает, он устанавливается на постоянную скорость, в то время как генератор изменяет свою скорость, чтобы согласовать выходную скорость с электродвигателем. Если вы действительно сильно ускоряетесь, двигатель будет потреблять дополнительную мощность от аккумуляторов. Как только вы достигнете скорости автомагистрали, автомобиль будет двигаться на бензине и электроэнергии, при этом все электричество будет поступать от генератора.

Как и Insight, Prius никогда не нуждается в подзарядке; бортовой генератор автоматически поддерживает надлежащий уровень заряда аккумуляторов.

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

Достижение гибридной мощности, безусловно, сложнее, чем использование чистой энергии бензина или чистой электроэнергии. В следующем разделе мы рассмотрим, почему гибридная технология так востребована как потребителями, так и автопроизводителями.

9 Плюсы и минусы гибридных автомобилей (стоят ли они того?)

Последнее обновление 15 октября 2021 г.

Существует много путаницы в отношении гибридных автомобилей.С общей точки зрения, они кажутся отличной технологией, потому что они работают, используя мощность бензинового двигателя и сочетая ее с мощностью электродвигателя.

Это не означает, что само транспортное средство является электромобилем. Это просто означает, что транспортное средство более экологично, потому что оно не всегда требует мощности от двигателя для движения и ускорения. Гибридные автомобили следует рассматривать как автомобили с бензиновым двигателем, которые имеют большую топливную экономичность.

Ниже мы обсудим все плюсы и минусы гибридных автомобилей.Основываясь на этой информации, вы можете решить для себя, подходит ли вам гибридное транспортное средство или нет.

Читайте также: 5 советов по вождению гибридных автомобилей

Плюсы гибридных автомобилей

#1 – Гарантии

Производители гибридных автомобилей обычно предоставляют клиентам 8-летнюю гарантию, которая распространяется на всю гибридную систему в случае с этим что-то пойдет не так.

№ 2. Требуется меньше бензина и масла

Хотя гибридные автомобили не устраняют потребность в нефти и газе, они, безусловно, уменьшат их количество, поскольку двигатель внутреннего сгорания не будет использоваться так часто.Если бы больше людей ездили на гибридных автомобилях, было бы легче сохранить больше ископаемого топлива.

#3 – Топливная эффективность

Поскольку вы не используете столько бензина для вождения, это означает, что вам не нужно будет заправлять бензобак так часто. Это приведет к экономии топлива, особенно если вы в основном ездите по городу или в пределах города, где движение медленнее.

№4 – Налоговые льготы

Люди, которые покупают и используют либо электромобиль, либо гибридный автомобиль с подзарядкой от сети, будут иметь право на получение федерального налогового кредита в размере 7500 долларов США на их подоходный налог.Это недоступно для подключаемых гибридов всех производителей, поэтому убедитесь, что ваш одобрен.

#5 – Экологичность

Было бы неплохо сказать, что гибридные автомобили на 100 % экологичны, но это не так, потому что они по-прежнему используют бензин. Однако они лучше для окружающей среды, чем традиционные автомобили с бензиновым двигателем, поскольку гибридные автомобили производят меньше выбросов углерода. Это еще один шаг в правильном направлении борьбы с глобальным потеплением.

Минусы гибридных автомобилей

#1 – Медленная езда

Вы не сможете ехать так быстро, как вам хотелось бы, на гибридном автомобиле.Хотя автомобиль позволяет вам двигаться на высоких скоростях, в этом случае вы будете использовать больше бензиновой мощности. Это сведет на нет весь смысл приобретения гибридного автомобиля, поскольку предполагается, что он будет использовать больше электроэнергии и меньше энергии бензина. Поэтому вам всегда рекомендуется двигаться медленнее, чтобы больше использовать мощность электродвигателя.

#2 – Дороже

Гибридные автомобили обычно стоят на несколько тысяч долларов дороже, чем обычные экономичные автомобили.Вы можете рассчитывать заплатить минимум 23 000 долларов за самый дешевый гибридный автомобиль. Это может показаться не таким уж большим, но это примерно на 10 000 долларов больше, чем у самого дешевого автомобиля эконом-класса.

Читайте также: Средний срок службы гибридной батареи

#3 – Стоимость по сравнению с экономией газа

Хотя вы будете экономить деньги на бензине, потому что ваш гибридный автомобиль будет потреблять меньше его, общая экономия на газе все равно будет выигрышной. не перевешивают дополнительные деньги, которые вы тратите на само транспортное средство. Таким образом, вы можете не увидеть экономии средств, когда платите больше денег за ежемесячную премию, чем если бы вы купили обычное транспортное средство.

#4 – Еще для ремонта

Если есть проблема с функциональностью вашего автомобиля, у вашего автомеханика будет больше областей для осмотра и диагностики. Могут быть проблемы с электродвигателем или бензиновым двигателем, а это означает, что вы потратите еще больше денег на ремонт этих деталей.

Что такое гибридные автомобили? — манекены

Гибридные автомобили называются гибридами , поскольку они используют как небольшой двигатель внутреннего сгорания (ДВС), так и электродвигатель для получения максимальной мощности и экономии топлива при минимальных выбросах.То, как они это делают, варьируется от одной модели к другой с переменным успехом.

Общим для всех гибридов является способность генерировать электрический ток, хранить его в большой батарее и использовать этот ток для управления автомобилем. Гибриды улавливают электроэнергию, вырабатываемую системой рекуперативного торможения, а их двигатели также могут питать генератор.

Гибриды также могут экономить энергию, отключая ДВС, когда транспортное средство находится в режиме парковки, работает на холостом ходу на светофоре или стоит в пробке, или когда энергии электродвигателя достаточно для управления транспортным средством без помощи ДВС.

Гибриды оснащены системами рекуперативного торможения, которые вырабатывают электроэнергию для поддержания заряда аккумуляторов. Когда водитель нажимает на тормоз, электродвигатель превращается в генератор, и магнитное сопротивление замедляет транспортное средство. Однако в целях безопасности также имеется обычная гидравлическая тормозная система, которая может остановить автомобиль, когда рекуперативного торможения недостаточно.

Нет никакой разницы в техническом обслуживании или ремонте рекуперативных тормозных систем, за исключением того, что тормозные колодки имеют тенденцию служить намного дольше, потому что они не так часто используются.На самом деле, если вы умеренно водите гибрид, вы почти никогда не используете дисковые тормоза на колесах и можете прожить всю жизнь автомобиля без замены колодок. Большая разница в том, что рекуперативные тормоза улавливают энергию и превращают ее в электричество для зарядки аккумулятора, который обеспечивает питание электродвигателя.

Параллельные гибриды

Параллельный гибрид использует как электродвигатель, так и ДВС для движения. Они могут работать в тандеме или один из них может использоваться в качестве основного источника энергии, а другой включается, чтобы помочь, когда требуется дополнительная мощность для трогания с места, подъема на холмы и ускорения для обгона других транспортных средств.Поскольку оба подключены к трансмиссии, говорят, что они работают «параллельно».

Как работает параллельный гибрид.

Гибриды серии

Серийный гибрид использует бензиновый или дизельный ДВС в сочетании с генератором для выработки электроэнергии, но не для вождения автомобиля. Двигатель может подавать электрический ток непосредственно на электродвигатель или заряжать большую батарею, которая накапливает электроэнергию и подает ее на электродвигатель по требованию. Электродвигатель приводит в движение транспортное средство, используя свою мощность для вращения карданного вала или набора ведущих осей, которые вращают колеса.

Гибрид серии А.

Подключаемые гибриды

Поскольку подключаемые гибриды оснащены батареями большего размера, которые можно заряжать от любой обычной электрической розетки на 110 вольт, они способны расширить возможности электродвигателя, чтобы управлять автомобилем дальше без необходимости запуска ДВС, и, следовательно, значительно увеличить мощность. топливная экономичность автомобиля. Оценки варьировались до 100 миль на галлон!

Некоторые технологически подкованные люди адаптировали свои гибридные автомобили в подключаемые гибриды, и автопроизводители находятся в процессе их разработки и производства (иногда в сотрудничестве с крупными коммунальными компаниями).

Разработка новых литий-ионных аккумуляторов меньшего размера и большой емкости, которые можно перезаряжать много раз, является ключом к тому, чтобы сделать подключаемые гибриды доступными для широкой публики. По оценкам, подключаемые гибриды, оснащенные этими более мощными батареями, будут иметь запас хода до 125 миль, прежде чем заряд будет исчерпан и автомобиль вернется в стандартный гибридный режим.

Подключаемый гибрид.

Основная экологическая проблема подключаемых гибридов заключается в том, что потребляемый ими электрический ток обычно вырабатывается коммунальными предприятиями, работающими на ископаемом топливе.Хорошей новостью является то, что некоторые крупные сети обязались установить зарядные станции, работающие от солнечных батарей или энергии ветра, и многие владельцы гибридов готовы установить солнечные батареи для подзарядки этих транспортных средств дома. Подключаемые гибриды

, заряжаемые от коммерческих источников электроэнергии или солнечных батарей, будут меньше зависеть от ДВС, но все равно будут нуждаться в нем для дальних поездок, подъемов на холмы и так далее. Будущие гибриды могут использовать небольшой топливный элемент для производства электроэнергии из водорода, что означает, что ДВС придется запускать еще реже.

Двухрежимные гибриды

Двухрежимные гибриды могут стать ключом к конкурентоспособности США на гибридном рынке. Вместо большой аккумуляторной батареи, как в обычных гибридах, в двухрежимных гибридах используются батареи меньшего размера и два электродвигателя, расположенные внутри автоматической коробки передач с двумя наборами передач — один для ДВС, а другой для усиления мощности электродвигателей. Трансмиссия также может работать как бесступенчатая трансмиссия. В одном режиме на более низких скоростях транспортное средство может работать с одним или обоими электродвигателями, с ДВС или без него, или только с ДВС.На более высоких скоростях включается второй режим, и ДВС постоянно работает с более высокими передаточными числами.

Двухрежимный гибрид.

Как работают гибридные автомобили? Нужно ли заряжать гибрид?

Гибридные автомобили отличаются от полностью электрических и бензиновых автомобилей. Они используют как двигатель внутреннего сгорания, так и электродвигатель, чтобы поддерживать движение автомобиля. В отличие от традиционных подключаемых гибридов, большинство гибридных автомобилей не нужно подключать к сети, чтобы их электродвигатель оставался включенным.

Продолжайте читать, чтобы узнать больше о гибридных автомобилях и о том, как они работают.

Что такое гибридный автомобиль?

Чтобы понять, как работают гибридные автомобили, нужно понять, что это за тип автомобиля. Гибридный электромобиль, иногда называемый HEV, имеет два разных источника энергии. Он имеет двигатель внутреннего сгорания, очень похожий на бензиновый автомобиль, и один или несколько электродвигателей.

Преимущество выбора гибридного автомобиля заключается в том, что они обладают мощностью и удобством традиционных автомобилей, а также имеют более высокую топливную экономичность и более низкий уровень выбросов выхлопных газов.Хотя гибриды немного дороже, они могут сэкономить вам деньги за счет экономии топлива и государственных льгот.

Изображение предоставлено: ArtisticOperations, Pixabay

Чем гибридные автомобили отличаются от других транспортных средств?

Чтобы лучше понять, что такое гибридный автомобиль, полезно сравнить его с другими типами транспортных средств. Например, в автомобилях с бензиновым двигателем используется только двигатель внутреннего сгорания. Эта газовая энергия делает автомобиль сильным и мощным, но это не очень хорошо для окружающей среды и приводит к потере энергии.

Для сравнения, в полностью электрических транспортных средствах используется электродвигатель. Они должны быть заряжены, потому что энергии, хранящейся от рекуперации торможения, просто недостаточно, чтобы заставить вашу машину двигаться.

Гибрид предлагает лучшее из обоих миров. Он такой же мощный, как и бензиновая модель, но лучше защищает окружающую среду и лучше экономит топливо, как и полностью электрические автомобили. Он делает это, предлагая как двигатель внутреннего сгорания, так и электродвигатель.

Как работают гибридные автомобили?

Двигатели внутреннего сгорания в гибридах работают в сочетании с электродвигателями.Что происходит, так это то, что двигатель внутреннего сгорания работает так же, как и в обычном автомобиле. Что отличает гибридный автомобиль, так это то, что двигатель внутреннего сгорания и рекуперативное торможение заряжают аккумулятор от электродвигателя.

В обычных автомобилях энергия теряется всякий раз, когда вы нажимаете на тормоз. При использовании электродвигателя двигатель служит генератором, поскольку он может накапливать потерянную энергию. Затем эта энергия возвращается в транспортное средство для максимальной эффективности.

Транспортное средство может использовать накопленную энергию различными способами.Во-первых, дополнительная мощность означает, что двигатель не должен быть таким большим, как в других транспортных средствах. Это также может помочь тянуть вспомогательные нагрузки и уменьшить холостой ход. Это увеличивает экономию топлива вашего автомобиля без ущерба для производительности.

Изображение предоставлено: двигатель Toyota от PhotoMIX-Company, Pixabay

Нужно ли подключать гибридные автомобили к сети?

В отличие от полностью электрических транспортных средств, обычные гибридные автомобили не нужно подключать к сети. На самом деле не будет возможности подключить автомобиль к розетке или другому зарядному устройству.Просто заправьте автомобиль обычным топливом, и он готов к работе.

При этом есть некоторые гибридные автомобили, которые можно подключать к электросети. Подключаемые гибридные электромобили или PHEV используют другой источник топлива и электродвигатель, как и другие гибридные автомобили. Разница в том, что батареи можно заряжать с помощью рекуперативного торможения, ДВС или сетевой розетки и зарядного оборудования.

Должно быть очевидно, у вас обычный гибридный автомобиль или гибридный электромобиль с подключаемым модулем.Название автомобиля само по себе должно сказать вам, является ли он подключаемым гибридом или нет.

Являются ли гибридные автомобили самозаряжающимися?

В некотором смысле, гибридные автомобили самозаряжаются. Почти все гибридные автомобили имеют механизм рекуперативного торможения. Этот механизм позволяет аккумулятору накапливать энергию и оставаться заряженной, пока вы нажимаете на тормоз. Этот факт заставляет чувствовать, что гибридные автомобили самозаряжаются, когда энергия, вырабатываемая при торможении, заставляет аккумулятор получать энергию.

Даже подключаемые гибридные автомобили имеют этот механизм самозарядки. Как упоминалось выше, подключаемые гибриды могут получить необходимую мощность несколькими способами, и рекуперативное торможение является одним из вариантов. Подключаемые гибриды просто имеют дополнительную возможность подключить автомобиль к какому-либо порту.

Что произойдет, если вы не зарядите гибрид?

Ничего не произойдет, если вы не зарядите гибрид. Поскольку большинство гибридных автомобилей нельзя заряжать, автомобиль будет вести себя точно так же, как и должен, если вы его не зарядите.Транспортное средство будет получать электроэнергию от механизма рекуперативного торможения при использовании двигателя внутреннего сгорания. Для подключаемых моделей автомобиль также получает мощность от тормозного механизма.

Изображение предоставлено: Photoman, Pixabay

Связанное чтение: 10 Статистика и факты о гибридных автомобилях

Последние мысли

В заключение, гибридные автомобили работают за счет объединения мощности двигателя внутреннего сгорания с электродвигателем. В результате гибридные автомобили имеют лучшую экономию топлива без ущерба для мощности и удобства.

Большинство гибридных автомобилей также не нуждаются в зарядке. Вместо этого вы используете свой автомобиль как обычно, заправляете его бензином и едете. Электродвигатель пригодится всякий раз, когда вы нажимаете на тормоз, чтобы использовать дополнительную энергию в вашем автомобиле.


Авторы избранных изображений: Capritography, Pixabay

Что такое гибридный автомобиль и как он работает? [Руководство на 2022 год]

Были и скептики, но они были неправы.

Гибридные автомобили уже здесь, и в ближайшее время они никуда не денутся.

Для этого потребовалось более двух десятилетий проб и ошибок. Тем не менее, есть еще много людей, которые мало что знают (если вообще знают) о гибридах.

Что такое гибридный автомобиль и как он вообще работает?

Проще говоря, автомобиль считается гибридным, если он оснащен как двигателем внутреннего сгорания, так и электродвигателем. Эти две системы работают вместе для создания автомобиля в целом, который лучше расходует топливо и более безопасен для окружающей среды.

К счастью, в этом руководстве мы рассмотрим все основы того, что вам нужно знать о гибридных автомобилях.

Затем мы кратко рассмотрим плюсы и минусы одного из них по сравнению с традиционным силовым агрегатом.

Начнем с основ!

Гибриды 101 – Основы

Что такое гибридный автомобиль?

« вещь, изготовленная путем соединения двух разных элементов.

В случае гибридного автомобиля эти элементы относятся к источникам энергии, двигателю внутреннего сгорания и электродвигателю.

Представьте, что у вас есть задание.В одном сценарии вы делаете это в одиночку, а в другом у вас есть рука помощи. Последнее требует меньше времени, а также менее утомительно, что приводит к меньшему износу и увеличению срока службы.

Вначале автопроизводители предпринимали множество попыток создать работающую гибридную модель, которую можно было бы производить серийно. Однако это произошло только в 2001 году, благодаря выпуску Toyota Prius .

Перенесемся в 2019 год, и гибриды, подключаемые модули и полностью электрические составляют 2.1% рынка легковых автомобилей. Мало того, ваши возможности больше не ограничиваются только малолитражными или малолитражными/компактными седанами.

Такие бренды, как Ford, также представляют более совершенные модели. Как и Ford F-150 Electric 2021 года выпуска, он далеко не седан, прошедший тщательные испытания, которые ясно показывают, что быть «гибридом» — это «не так уж и плохо».

Как работают гибриды?

Автомобиль с двигателем внутреннего сгорания вырабатывает энергию за счет воспламенения воздуха и топлива. Гибрид, с другой стороны, добавляет к уравнению бортовую батарею.

Одной из особенностей гибридной технологии является рекуперативное торможение, которое используется с 1967 года. Эта система использует потерянную кинетическую энергию, возникающую при замедлении, и сохраняет ее в аккумуляторе. Перевод: чем больше вы используете тормоза, тем дальше вы сможете ехать.

Насколько рекуперативное торможение увеличивает запас хода автомобиля? Для большинства моделей от 15 до 70%, что означает, что средний гибрид, который может проехать 100 миль, должен проехать 150-170 миль. К счастью, с гибридом все не останавливается на 0, так как есть двигатель, который нужно взять на себя.

При этом батарея подзаряжается тормозами, создавая длительный цикл. Сколько? Одним из примеров является Honda Accord Hybrid 2019 года выпуска, запас хода которого составляет около 614 миль.

У некоторых даже есть полностью электрический режим, который позволяет большинству гибридных автомобилей работать на 100% от батареи в течение 10-50 миль, когда их достаточно. Это означает, что вы можете оптимизировать свой пробег в зависимости от ваших привычек вождения.

Гибрид или внутреннее сгорание – что подходит именно вам?

Итак, вы увлеклись идеей и теперь хотите узнать подробности.Каковы плюсы и минусы владения гибридным автомобилем по сравнению с автомобилем только с двигателем внутреннего сгорания?

Плюсы
  • Если цены на газ вырастут, вы пострадаете минимально
  • Вы меньше воздействуете на окружающую среду
  • Вы не будете будить соседей ночью
  • Меньше поездок на заправку
  • Вы можете сказать: «Я иметь электромобиль» (частично)
  • Налоговые льготы
Минусы

Подходит ли вам гибридный автомобиль? Если вы зашли так далеко, у вас должно быть гораздо лучшее представление.

Последнее, на что следует обратить внимание, это ваш стиль вождения. Если вы помните упомянутую выше систему рекуперативного торможения, которая работает, когда вы нажимаете на тормоза, то, если вы ее не используете, вы заметите меньший запас хода.

Это означает, что если вы не часто оказываетесь в пробках с частыми остановками или, по крайней мере, часто не бываете в городе, дополнительные расходы могут никогда не возрасти.

В любом случае, если цена не имеет большого значения, а другие элементы из приведенного выше списка «за» достаточно привлекательны, гибрид может подойти вам.

Хорошо, что у нас есть 2 земли… Ой, подождите…

Шучу, не потянем. А если серьезно, то владеть гибридом больше не стоит бояться. И это не повод чувствовать себя неловко, поскольку изменение климата стало популярным за последнее десятилетие.

Все еще не продано? В настоящее время имеется серийная версия Tesla Model S (удобный 4-дверный седан), которая может разогнаться до сотни всего за 2 секунды.

Чего еще можно желать?

Автомобиль едет сам по себе? Это делает то же самое .

Гибридная технология

: как работает Prius?

Ваш Toyota Prius проложил путь к процветанию индустрии гибридных автомобилей. Toyota Prius Prime 2020 года имеет комбинированный расход топлива EPA по городу и шоссе 54 мили на галлон, который увеличивается до 133 миль на галлон в сочетании с электроэнергией.

Они производят всего 1,3 тонны выхлопных газов CO2 в год (обычный автомобиль выбрасывает 4,3 тонны), экономят вам 5 250 долларов за пять лет на топливе и имеют резкий рост популярности, продавая более чем в 42 раза больше автомобилей через 12 лет после первого выпуска. выпуск модели.Все это невероятные достижения, но как работает Prius?

В этой статье мы рассмотрим, как работает Prius. Мы проанализируем Toyota Prius, чтобы определить, как гибридный двигатель делает ваш автомобиль экономичным.

Дизайн Prius

Дизайн Prius влияет на его скорость за счет уменьшения лобового сопротивления. Форма вашего автомобиля определяет, как воздух обтекает тело. Более изящные аэродинамические модели рассекают воздух, чтобы свести к минимуму потребность в топливе для достижения высоких скоростей, поскольку они уменьшают испытываемое сопротивление.

Prius Gen 3 имеет незначительные отличия от Prius Gen 2. Этот выпуск имеет более длинный и широкий корпус с более острыми углами, которые улучшают его сопротивление ветру и уменьшают лобовое сопротивление с 0,26 до 0,25. Даже незначительное снижение коэффициента аэродинамического сопротивления увеличивает пробег автомобиля в милях на галлон.

Gen 3 также изменил трансмиссию и двигатель. Трансмиссия на 20% меньше и легче, что увеличивает экономию топлива с 48 до 51 миль на галлон. Мощность и запас топлива в двигателе увеличились с 76 л.с. до 1.от 5 л до 98 л.с. и 1,8 л.

Еще одним преимуществом Prius является его энергоемкий двигатель. Автомобиль оснащен многофункциональным дисплеем, который отслеживает, сколько энергии проходит между аккумулятором и двигателем, уровень заряда аккумулятора и тормозные системы.

Гибридный двигатель: как работает Prius?

Возможно, вы купили Toyota Prius, чтобы сэкономить на бензине. Средний легковой пассажирский автомобиль 2017 года имеет топливную экономичность 39,4 миль на галлон, в то время как Toyota Prius 2017 года колеблется от 52 до 56 миль на галлон.

Если предположить, что бензин стоит 3 доллара, а вы проезжаете 12 000 миль в год, вы можете потратить 642,86 доллара по сравнению с 913,71 доллара за стандартный автомобиль.

Гибридные двигатели обычно подключаются последовательно или параллельно. В серийном гибриде бензиновый двигатель заряжает автомобильный аккумулятор, который питает электродвигатель. Газ не приводит в действие колеса напрямую. В параллельных гибридных двигателях автомобиль может получать мощность от электродвигателя, бензинового двигателя или от обоих. Гибридные двигатели серии

имеют более крупные батареи, двигатели и генераторы, что увеличивает стоимость транспортных средств.Тем не менее, они лучше работают в условиях непрерывного движения по сравнению с параллельными. Параллельные гибриды имеют лучшую эффективность на шоссе.

В Toyota Prius используются лучшие компоненты серийных и параллельных двигателей, что делает его последовательно-параллельным гибридом.

Prius имеет устройство разделения мощности, которое включает в себя редуктор, соединяющий генератор, газовый двигатель и электродвигатель. Prius Gen 2 был первым, кто имел это устройство.

Зубчатый венец крепится к электродвигателю и передает мощность двигателя на редуктор главной передачи.Устройство разделения мощности имеет планетарную передачу с солнечной и планетарной шестернями.

Шестеренки приводят в движение автомобиль и генератор. Солнечная шестерня крутится быстро, а ее максимальная скорость ограничивает электрические возможности автомобиля. Если транспортному средству требуется больше мощности, чем может обеспечить планетарная передача, он включает двигатель внутреннего сгорания для использования бензина.

Большой объем двигателя увеличивает мощность, что позволяет машине двигаться быстрее. Prius не нуждается в подзарядке, потому что генератор действует как постоянный источник питания для аккумулятора.

Пуск из положения остановки

Когда вы тянете с места, электродвигатель обеспечивает питание от аккумулятора. Солнечная шестерня будет поддерживать движение до тех пор, пока скорость не превысит 15 миль в час, после чего включится бензиновый двигатель.

При движении по городу или в пробках вы будете полагаться на электричество для движения вашего автомобиля. Поскольку ваш бензиновый двигатель не загорится, вы можете сэкономить на расходах на топливо.

Торможение и остановка

Toyota Prius имеет систему рекуперативного торможения, которая активируется, когда вы отпускаете педаль газа или нажимаете на тормоз.

Когда автомобиль замедляется, он отключает питание от газового двигателя и электродвигателя. Вместо того, чтобы вращать колеса, он использует кинетическую энергию колес для зарядки генератора. Генератор превращает эту энергию в электричество, которое накапливается в аккумуляторе.

Около 70% потерянной энергии можно регенерировать в полезную энергию для ускорения.

Двигатель и мотор выключаются при полной остановке. Автомобиль использует энергию аккумулятора для поддержания радио, освещения, кондиционирования воздуха и экранов дисплея, пока вы снова не заведете автомобиль.

Круиз и ускорение

При постоянной скорости более 15 миль в час часть бензина приводит в действие генератор для производства электроэнергии для аккумуляторов.

Если вам нужно быстро разогнаться, бензиновый двигатель и электродвигатель снабжают колеса дополнительной мощностью. Устройство разделения мощности позволяет им комбинировать свои крутящие моменты для увеличения скорости. Газовый двигатель выделяет некоторую мощность генератору для использования электродвигателем по мере необходимости.

Устройства разделения мощности могут снизить расход топлива в зависимости от конфигурации планетарной передачи.

Проблемы с гибридными автомобилями

Гибридные автомобили могут столкнуться с некоторыми проблемами, когда речь идет об их батареях.

Со временем батареи перестают держать заряд и требуют ремонта или замены. Ошибки в определенных ячейках также могут привести к тому, что ваш автомобиль будет работать исключительно на газе, что снизит эффективность использования топлива и увеличит расходы на бензин.

Гарантийный срок на батарею составляет восемь лет или 100 000 миль пробега в большинстве штатов, в зависимости от того, что наступит раньше. Из-за долговечности Toyota многие люди держат свои Prius гораздо дольше.

Тем не менее, ваша батарея со временем потеряет способность накапливать энергию и потребует замены.

Подробнее: Как долго служат гибридные аккумуляторы [и как узнать, нуждаются ли они в замене]

Гибридные автомобили имеют уникальную конструкцию, которую сложно исправить. Аккумуляторы тесно переплетаются с бензиновым двигателем и электродвигателями, что усложняет ремонт.

Иногда один или несколько модулей в батарее имеют неисправные элементы. Хотя замена поврежденных модулей кажется достаточным ремонтом, это может привести к проблемам в будущем, поскольку батарея не сбалансирована должным образом.

В результате вам потребуется заменить гибридную батарею, как только она начнет работать со сбоями.

Покупка аккумулятора у дилера Toyota может обойтись дорого, поэтому вы можете купить аккумулятор у другого поставщика. Некоторые люди выбирают восстановленные батареи, но вы можете купить новые дешевле из авторитетных источников, таких как Exclusively Hybrid.

Наслаждайтесь гибридной технологией

Теперь, когда вы знаете, как работает ваша Toyota Prius, вы можете оценить инновационный гибридный двигатель каждый раз, когда находитесь в пути.Если вы следите за исправностью аккумулятора и своевременно заменяете его, ваш Prius будет долгие годы работать с низким энергопотреблением.

Как водить, заправлять и заряжать гибридный автомобиль

Как водить, заправлять и заряжать гибридный автомобиль

Автомобильный мир постоянно развивается, а это значит, что мы должны стараться идти в ногу со временем. Гибридные автомобили не обязательно новы, но по мере развития технологий меняются и автомобили. Несмотря на то, что гибрид — это старая новость, особенно для Toyota, водители могут по-прежнему не знать, как водить, заправлять и заряжать гибридный автомобиль.Поскольку гибриды обеспечивают лучшую топливную экономичность и меньший углеродный след, мы хотели убедиться, что все понимают, как работает гибридный автомобиль, и что они не требуют большего ухода, чем обычная модель.


Узнайте больше о гибридных моделях здесь!


Как работает гибридный автомобиль?

Если вы новичок в мире гибридов, у вас наверняка возникнет несколько вопросов. Прежде всего, вероятно, это: есть ли что-то особенное, что нужно делать при вождении гибридного автомобиля? Ответ — нет, хотя существует множество способов убедиться, что вы эффективно используете автомобиль.Ознакомьтесь с советами Toyota по вождению гибрида ниже!

Использует ли гибридный автомобиль газ?

Да — гибридные модели используют топливо. Если вы являетесь счастливым обладателем гибридного автомобиля, вы можете заправлять его так же, как вы бы заправляли свою старомодную бензиновую модель.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.