Какие бывают автомобили с гибридным двигателем

Разновидности гибридных автомобилей. Как они работают и чем отличаются друг от друга.

Гибридные автомобили навсегда и очень крепко обосновались на наших дорогах, и выбор гибрида вместо автомобиля с обычным двигателем внутреннего сгорания больше не считается прихотью или расточительностью. На самом деле, далеко не все знают, как работает гибридный автомобиль и какие у него преимущества.

Прежде чем мы рассмотрим устройство гибридного привода изнутри, давайте объясним цель его появления в автомобилях. За прошедшее столетие мы привыкли к автомобилям с двигателями внутреннего сгорания. Однако успех этого вида транспорта кроме удобства, является источником экологических проблем, таких как загрязнение воздуха в связи с высокими выбросами CO2.

Недостатком двигателя внутреннего сгорания является его способность эффективно работать только в относительно небольшом диапазоне скоростей. Именно этот недостаток заставляет использовать дополнительные устройства в виде коробки передач и сцепления, без которых невозможно было бы получить динамичное ускорение и добиться высоких скоростей. Даже при оснащении автомобиля многоскоростной коробкой передач, двигатель внутреннего сгорания вынужден работать в неоптимальном диапазоне параметров, что лучше всего видно при перегрузке дизельных двигателей, создающих дымовую завесу во время ускорения. Эти неудобства может значительно облегчить или полностью устранить гибридный дизель-электрический привод.

Типы гибридных автомобилей

Первое, что нужно знать – существует три основных типа гибридов . Первый так называемый Последовательный гибрид , в котором двигатель внутреннего сгорания механически не связан с колесами транспортного средства, а является приводом для генератора, вырабатывающего электричество, которое подается на электродвигатель, приводящий в движение колеса. Кроме этого есть еще параллельный и последовательно-параллельный гибридные приводы, речь о них пойдет ниже.

Последовательный гибрид – принцип действия

Последовательная гибридная система может быть оборудована дополнительным аккумулятором, который накапливает избыточную энергию, которая поддерживает генератор при более высоких нагрузках: при запуске, ускорении или движении в гору. Последовательная система обеспечивает работу двигателя внутреннего сгорания в комфортном диапазоне параметров и плавное, динамичное вождение – электродвигатель обеспечивает максимальный крутящий момент с самого начала движения.

Недостатком такого решения является двойное преобразование энергии , генерируемой двигателем внутреннего сгорания: от механической к электрической в ​​генераторе и от электрической к механической в ​​электродвигателе, что связано с неизбежными дополнительными потерями.

Параллельный гибрид – как он работает?

Второй тип гибридного привода – это параллельный гибрид , также к нему применяется термин мягкий гибрид . В этом решении двигатель внутреннего сгорания механически соединен с колесами, и является основным источником привода, а электродвигатель, расположенный на валу, соединяющем двигатель внутреннего сгорания с трансмиссией, используется для его поддержки в ситуациях, требующих повышенного крутящего момента – во время резкого ускорения или движения в гору.

Такое решение позволяет намного улучшить динамику автомобиля с двигателем внутреннего сгорания небольшой мощности, а также обеспечить ему наиболее благоприятные условия работы и при этом значительно снизить расход топлива. Однако эта система не устраняет традиционные компоненты привода, такие как коробка передач. Мягкие гибридные автомобили не могут работать только на электромоторе.

Последовательно-параллельный гибрид – принцип действия

Третий тип – это последовательно-параллельный гибрид. Также его называют полным гибридом . Как следует из названия, он сочетает в себе черты предыдущих решений, а именно, двигатель внутреннего сгорания механически связан с колесами и может (но не обязательно) быть источником их привода. Также колеса приводятся в движение электродвигателем, который может питаться от генератора или аккумулятора, подключенного к двигателю внутреннего сгорания. Аккумулятор также используется для хранения энергии, получаемой во время торможения.

Читайте также:  Определить неисправности двигателя ямз 236 по дымности

Такая концепция позволяет получить высокую эффективность системы при сохранении относительно простой конструкции, попутно характеризующейся высокой надежностью. Это решение было разработано компанией Toyota – первым гибридом такого рода стал Toyota Prius – и в настоящее время этот тип используется во всех гибридных моделях японского бренда. На сегодняшний день Toyota является крупнейшим производителем гибридных автомобилей в мире. Автомобили с последовательно-параллельной системой являются наиболее распространенным типом гибридов.

Устройство полной гибридной системы автомобиля.

Сердцем гибридной системы является специальная планетарная передача, которая соединяет двигатель внутреннего сгорания, генератор и электродвигатель, соединенный с колесами. Эта трансмиссия суммирует крутящие моменты, создаваемые двигателем внутреннего сгорания и электродвигателем, и делит частоту вращения вала двигателя внутреннего сгорания между колесами и генератором, таким образом, выступая в качестве бесступенчатой ​​трансмиссии с электронным управлением.

Задача электродвигателя – поддерживать двигатель внутреннего сгорания в самые тяжелые моменты – при запуске и ускорении. Полный гибридный привод позволяет ехать на самом электродвигателе, преодолевая короткие расстояния на городских скоростях без запуска бензинового двигателя и без расхода топлива. Благодаря эффективной системе рекуперации энергии от торможения нет необходимости заряжать гибриды от внешнего источника , поэтому каждый километр в электрическом режиме ничего не стоит, и к тому же значительно снижает средний расход топлива.

Преимущества использования гибридных автомобилей

Основным преимуществом гибридного автомобиля является экономия топлива без зарядки аккумулятора. Все, что вам нужно сделать, это заправиться. Как вы могли уже догадаться, чем больше мы тормозим, тем больше энергии генератор подает в аккумулятор. Вот почему гибриды – идеальные машины для города. Обычные автомобили в пробках потребляют во много раз больше топлива, чем при езде по маршруту с оптимальной скоростью, в то время как расход топлива в гибриде на перегруженных улицах может упасть примерно до 2 л/100 км.

Если вдуматься, система, состоящая из трех двигателей, может показаться сложной, но на самом деле это решение является очень простым. Бензиновый двигатель , работающий в экономичном цикле Аткинсона, никогда не перегружен и работает в оптимальном диапазоне оборотов . Гибридный автомобиль не нуждается в стартере, генераторе или сцеплении. Автоматическую планетарную коробку передач построить гораздо проще, чем популярные автоматические коробки передач с двойным сцеплением. Дополнительная мощность электродвигателей также означает, что вы можете отказаться от турбины, которая усложняет конструкцию обычных двигателей . Не требуется также сажевый фильтр или двухмассовый маховик. Система рекуперации энергии при торможении делает долговечнее традиционные тормоза, которые в гибридах используются намного реже. Все эти факторы приводят к большей долговечности гибридных автомобилей.

Система планетарной передачи и два электродвигателя-генератора представляют собой бесступенчатую трансмиссию с электронным управлением, которая называется e-CVT (электрическая бесступенчатая трансмиссия), и гибридный автомобиль приводится в движение так же, как и обычная машина.

Наличие тягового аккумулятора обычно вызывает сомнения в его долговечности и высокой стоимости возможной замены. На практике же, срок службы гибридной батареи рассчитан на весь период использования автомобиля. Это возможно благодаря точному контролю компьютера над зарядкой и разрядкой батареи – аккумулятор гибрида никогда не разряжается полностью и не перезаряжается выше нормы.

Процесс зарядки подключаемой гибридной машины

Все три типа гибридного привода не требуют зарядки аккумулятора от внешней сети. Но все же, каждый из них может быть выпущен в виде плагин-гибрида , оснащенного тяговым аккумулятором гораздо большей емкости. Это обеспечивает большую дальность поездки в электрическом режиме, обычно она составляет порядка 20-50 километров.

Toyota Prius Plug-in Hybrid – первый в своем роде автомобиль в линейке Toyota, под капотом которого скрывается последовательно-параллельный привод, который благодаря увеличенной батарее может проехать до 50 км на самом электродвигателе, а после этого работает, как и любой другой гибрид. Примером последовательного гибридного привода является Chevrolet Volt (Opel Ampera).

Зарядка плагин-гибрида является простой операцией – вам нужен источник питания – вилка или зарядное устройство и соответствующий кабель, наконечник которого подключается к порту в автомобиле. Гибридный автомобиль заряжается от сети переменного тока – будь то дома от обычной розетки или от так называемого зарядного устройства. Зарядка гибридного модуля постоянного тока с помощью быстрого зарядного устройства невозможна, поскольку в основном, в этих автомобилях установлены слишком маленькие аккумуляторы – мощностью около 10 кВт/ч. Для их зарядки обычно достаточно самого простого однофазного кабеля.

Читайте также:  Нужно ли нажимать газ при запуске двигателя на инжекторе

Где зарядить плагин-гибрид?

Самый простой способ в вашем собственном гараже – можно просто из розетки, хотя небольшая домашняя зарядка будет более удобной. Если вы хотите подзарядить автомобиль в течение дня, существует растущая сеть общественных зарядных устройств, некоторые из которых даже бесплатные, а за некоторые придется заплатить.

Субсидии для покупки гибридных автомобилей

Субсидии на гибридные автомобили являются одним из нескольких способов продвижения экологически чистых автомобилей, используемых в мире. К сожалению, такая поддержка доступна не во всех странах. Несмотря на это, гибридные автомобили все чаще предлагаются большинством производителей, а их продажи неуклонно растут. Наибольшую долю в этой части рынка занимает Toyota, и именно автомобили этой марки возглавляют рейтинги продаж гибридов.

Гибридные автомобили в настоящее время представлены практически во всех сегментах и типах кузовов – от городского Ярис до внедорожников и роскошных спортивных автомобилей, таких как Lexus LC или Porsche Panamera.

ВАС МОЖЕТ ЗАИНТЕРЕСОВАТЬ:

Не забывайте поставить оценку публикации. Ваше мнение всегда важно для автора. Понравилась статья — подписывайтесь на канал, делитесь с своими друзьями в соцсетях. Приятного просмотра.

Источник

Путеводитель по типам гибридных автомобилей

Гибридные автомобили бывают разных форм и размеров. Гибрид может принципиально отличаться от другого гибрида, хотя логотип сзади выглядит точно так же.

Цель данной статьи проста. Она поможет разобраться, какой именно гибрид вы водите и чем он отличается от непритязательного Chevrolet Volt и впечатляющего Ferrari LaFerrari.

Но сначала давайте кратко взглянем на историю гибридного автомобиля. Первым засвидетельствованным гибридным автомобилем был Lohner-Porsche Mixte Hybrid. Детище фабрики Lohner-Werke и Фердинанда Порше впервые было показано на Парижской всемирной ярмарке в 1900 году. Это значит, что гибридам больше ста лет.

Бензин-электрический автомобиль Lohner-Porsche использовал ДВС в качестве генератора и гигантскую свинцово-кислотную батарею, вращающую колеса посредством электромоторов с ступицах. Позже, в 1960-х годах AMC Amitron стал первым американским автомобилем, применившим рекуперативное торможение – жизненно-важную технологию в гибридном транспортном мире.

Как бы то ни было, современная история гибридных автомобилей начинается в 90-х годах – эпохе, которая дала нам овечку Долли, Spice Girls, войну в Персидском заливе и пирамиду МММ.

Теперь, когда мы рассмотрели основы, давайте выясним, сколько же существует типов гибридных автомобилей. К сожалению, человечество до сих пор не может договориться о точной цифре, потому что все теории непоследовательны. Мы будем отталкиваться от шести категорий.

Параллельные гибриды. Система параллельного гибрида была выведена на свет божий благодаря первому поколению Honda Insight. Это была машинка с дизайном летающей тарелки, двумя сиденьями и расходом 3,9 л/100 км.

В чем была ее особенность? В параллельной гибридной системе Honda Integrated Motor Assist. В первом поколении Insight эта система не может перемещать автомобиль одним лишь электричеством. Тем не менее, она может использовать электромотор, чтобы помочь основному двигателю добиться максимума.

Проще говоря, электромотор соединен с трансмиссией и обеспечивает дополнительную мощность при ускорении, а также подзаряжает аккумулятор при торможении.

Резюмируем: первая Honda Insight как и Honda CR-Z не может работать на электричестве. Таким образом это не полноценный гибрид. К этой группе также относятся, например, Volvo XC90 T8 Twin Engine. Шведский кроссовер использует электромотор, чтобы вращать задние колеса, обеспечивая тем самым полный привод.

Последовательно-параллельные гибриды. Если вам нужна экономия топлива, то последовательно-параллельные гибриды – это ваш выбор. Их часто называют гибридами с распределяемой мощностью, так как в силовом агрегате используются два источника энергии: электромотор и ДВС.

Читайте также:  Bmw e60 неисправность двигателя

Разница между ним и параллельным гибридом заключается в наличии планетарной передачи, которая разделяет «питание» от ДВС и от электродвигателя. В зависимости от автомобиля разделение мощности может составлять 100% для ДВС, 100% для электромотора или любое другое мыслимое соотношение между ними. Наиболее известным примером считается Toyota Hybrid Synergy Drive или Toyota Prius.

Как следует из названия, последовательно-параллельные гибриды объединяют плюсы и минусы последовательных и параллельных гибридов. Тем не менее, они существенно эффективнее и тех, и других. К этой группе также относятся все гибриды от Lexus.

Последовательные гибриды. Помните Lohner-Porsche Mixte Hybrid из первых абзацев? Это классический последовательный гибрид. Сюда же можно отнести BMW i3 REx и усопший Fisker Karma. Если прибегнуть к более простой формулировке, то последовательный гибрид – это электрокар с расширенным запасом хода.

В англоязычных источниках названий этой группе великое множество: EREV, REEV, BEVx… Независимо от названия, главным преимуществом последовательного гибрида является простота, потому что машину мотивирует не ДВС, а электромотор.

А двигатель внутреннего сгорания выполняет совсем другую функцию – функцию бортового генератора. Верьте или нет, но большинство дизельных локомотивов (при наличии электрической передачи) являются последовательными гибридами, потому что огромный пыхтящий двигатель вращает тяговый генератор, питающий тяговые электродвигатели.

При всем при этом такие гибриды, как правило, стоят дороже, чем параллельные гибриды и даже электрокары. Например, ценовая разница между электрическим BMW i3 и BMW i3 с дополнительным 2-цилиндровым ДВС составляла 3 850 долларов.

Подключаемые (розеточные) гибриды. Имя говорит само за себя. Это тот гибрид, который вы можете подключить к розетке и «накормить» электричеством. Сюда входят, например, Mitsubishi Outlander PHEV или Chrysler Pacifica Plug-In Hybrid.

Эта степень гибридизации отличается более крупными батареями, чем у обычных гибридов. Разница налицо: типичный гибрид Hyundai Ioniq полагается на литий-ионную батарею емкостью 1,56 кВтч, в то время как подзаряжаемая версия Ioniq оснащается уже батареей емкостью 8,9 кВтч.

Излишне говорить, что основным недостатком такого гибрида является дополнительный вес батареи. Тем не менее, самый простой способ его оправдать – это ездить в чисто электрическом режиме на короткие расстояния. Однажды один владелец Chevrolet Volt умудрился проехать 1600 км на 19 л топлива, потому что в основном ездил по 16 км из дома на работу и обратно. Очень круто!

Мягкие гибриды . Это очередной тип гибридизации, и к нему относится Ferrari LaFerrari. Мягкий гибрид похож на параллельный гибрид, но предлагает ограниченные гибридные функции.

Другими словами, мягкий гибрид использует электродвигатель, обеспечивающий очень сомнительную помощь основному, то есть такая гибридная система не может обеспечить чистое электрическое движение.

Поэтому такой гибрид и называется мягким. Основной его признак состоит в наличии системы рекуперации кинетической энергии торможения (KERS), присутствующей на болидах Ф-1.

В гиперкаре LaFerrari героем можно назвать атмосферный V12, а вот электромотор – скорее второстепенный персонаж. Как мы уже сказали выше, LaFerrari не может ехать на одном лишь электричестве в отличие от гиперкаров-конкурентов Porsche 918 Spyder и McLaren P1.

Микро-гибриды . Микро-гибрид – это вещь, придуманная отделами маркетинга некоторых автопроизводителей. Поэтому мы имеем полное право не признавать его как настоящий гибрид. При этом микро-гибриды становятся лучше из года в год.

Микро-гибриды – это по сути любые автомобили, имеющие технологию старт-стоп. В отличие от настоящих гибридов эти машины при движении полагаются только на ископаемое топливо.

Даже в рамках этого типа существуют три подтипа: 1) машины, оборудованные системой старт-стоп; 2) машины, оборудованные системой старт-стоп и рекуперативным торможением; 3) машины, оборудованные системой старт-стоп, рекуперативным торможением, продвинутым аккумулятором и стартер-генератором.

Источник

Adblock
detector