Гибридные автомобили

Гибридный автомобиль — это особое транспортное средство, работающее с разными источниками энергии. Чаще всего речь идет об автомобилях с двигателем внутреннего сгорания и электродвигателем, экономящим топливо в режиме малой нагрузки.

Другой вариант — объединить агрегаты, работающие по классическому принципу (внутреннего сгорания) и сжатый воздух, но такие встречаются редко. Ниже мы рассмотрим особенности этого транспорта, как он работает, какие плюсы и минусы, и какие перспективы ждут гибриды в будущем.

История гибридных автомобилей

История создания гибридных автомобилей началась в конце 19 века. В 1897 году Parisienne des Voitures Electriques приобрела комбинацию электродвигателя и двигателя внутреннего сгорания. При этом многие считают Lohner-Porsche первым гибридным автомобилем, разработанным и произведенным в начале 20 века. Такие двигатели также активно разрабатывала компания General Electric. В США созданием гибридов заинтересовался Виктор Вук, который в 60-70-х годах начал работать в этом направлении.

Созданием автомобилей с гибридным двигателем в СССР курировал Нурбей Гулиа. Одним из представителей такого транспорта стал УАЗ 450, где маховик аккумулировал энергию, а ременной вариатор взял на себя роль трансмиссии. В 1970-е годы были организованы испытания автобусов для городского использования.

Разработчики создали двигатели, работающие на основе сжатого азота и масляных баллонов. Эта особенность позволила снизить потребление почти вдвое, а также добиться значительного снижения количества вредных выбросов.

Устройство и принцип работы гибридных автомобилей

В настоящее время гибридный двигатель сочетает в себе электрический и классический принцип двигателя внутреннего сгорания. Во втором случае в качестве топлива можно использовать бензин или дизельное топливо. Другие блоки, работающие под управлением электронного блока, используются для нормальной работы.
Чтобы разобраться в конструкции гибрида, необходимо знать, что его силовой агрегат состоит из следующих элементов:

• Источник энергии. В гибридах используются батареи двух типов. Первый рассчитан на высокое напряжение и предназначен для работы силовой установки, а второй — на 12 В для питания потребителей автомобиля. Все устройства питаются от штатного аккумулятора.
• Передача инфекции. В гибридных двигателях могут использоваться разные типы таких механизмов: интегрированные коробки передач, «механика», автоматические трансмиссии и т.д.
• Генераторная установка. В обязанности этого подразделения входит производство электроэнергии.
• Электрическая часть. Энергия может использоваться как движущая сила и действовать как источник энергии для двигателя внутреннего сгорания. Этот элемент может входить в общую электрическую сеть или размещаться отдельно. В продаже можно найти модели с обеими версиями.
• Топливный бак. Он выполняет штатную функцию подачи топлива в двигатель.
• Инвертор. Используется для преобразования тока от высоковольтной аккумуляторной батареи в трехфазную версию для электродвигателя. Он также используется для распределения энергии.
• ЛЕД. Используются самые легкие детали, расчет сделан на снижение расхода топлива и уменьшение ущерба атмосфере.

Зная конструктивные особенности, можно рассмотреть принцип работы устройства.

Принцип работы основан на индивидуальной или совместной работе нескольких агрегатов. Функции управления берет на себя блок управления, который устанавливает соответствующий режим для конкретной ситуации.

Наиболее часто применяемый принцип:

1. В городских условиях используется электродвигатель, имеющий относительно небольшую мощность.
2. При движении за населенный пункт используется штатный двигатель внутреннего сгорания.
3. В остальных случаях (при остановке-разгоне) силовые агрегаты работают вместе.

При использовании двигателя внутреннего сгорания электродвигатель нагружается параллельно, что позволяет использовать его при низких нагрузках.

Классификация гибридных силовых установок

Как отмечалось выше, гибридные силовые агрегаты могут быть разных типов. Они различаются не только принципом работы, но и схемой взаимодействия, уровнем электрификации, типом и другими параметрами. Ниже мы рассмотрим основные виды и характеристики таких систем.

Мягкий гибрид

В таких транспортных средствах электродвигатель предназначен для поддержки основного двигателя. Он не используется для удержания машины в движении. Процесс возврата энергии происходит при нажатии на тормоз. Конструктивно в таких системах функцию маховика принимает на себя стартер-генератор. К характеристикам таких гибридов можно отнести небольшую мощность, которая компенсируется только электрической частью и только при разгоне.

Полный гибрид

В таких автомобилях электродвигатель используется только в городском режиме, а при выезде на шоссе, где требуется более высокая скорость, используется обычный бензиновый двигатель. При этом схема соединения ДВС с электрической частью может быть разной: разветвленной, смешанной или последовательной. Автомобиль не заряжается от сети, а сам процесс происходит только с восстановлением. Если литий-ионный блок питания низкий, вам необходимо перейти на стандартный двигатель.

Гибридные плагины

В таких машинах электрический агрегат получает энергию для зарядки и вместе с ДВС обеспечивает движение колес. В новых гибридах при использовании двух типов двигателей доступна батарея мощностью 70-100 «лошадиных сил». Рядом с топливным баком есть зарядная розетка от розетки. Подключаемые гибриды способны преодолевать расстояние до 50 километров только на электричестве.

Схемы работы электромотора и ДВС

В ходе разработки гибридов появилось несколько схем взаимодействия электродвигателя и ДВС. Кратко рассмотрим их характеристики.

Последовательная

Самая простая система, которая предполагает запуск двигателя внутреннего сгорания через вал генератора. Последний, в свою очередь, приводит в действие электродвигатель и вращает колеса автомобиля. Конструктивно в таких машинах между приводной частью и генератором монтируется аккумулятор или суперконденсатор.
В такой схеме коробка передач, сцепление и другие механические элементы не требуются. Последовательные авто-гибриды имеют маломощные двигатели.

Режим эффективен при частых остановках и ускорениях, характерных для городского движения. Из минусов: двойное преобразование энергии, что сказывается на экономичности и неэффективности при движении за городом.

Параллельная

Здесь электродвигатель может выступать в роли генератора и двигателя внутреннего сгорания, который полностью автономен и может работать без электродвигателя. Электродвигатель также выполняет задачи стартера и находится между коробкой передач и двигателем внутреннего сгорания. Аккумуляторы у таких автомобилей очень компактные, что позволяет уменьшить габариты автомобиля. Когда двигатель работает на бензине, нехватка крутящего момента компенсируется электрической частью.

Цена гибридных автомобилей, работающих по параллельному принципу, выше. Это связано с повышенной эффективностью и экономичностью. К недостаткам можно отнести ограниченную компоновку и необходимость использования специальной коробки передач. Эта опция актуальна при движении с низкой и средней активностью.

Последовательно-параллельная

Пионерами этого принципа были создатели автомобилей Toyota. Им удалось совместить лучшие черты последовательного и смешанного принципа. В последовательно-параллельных гибридных автомобилях электрическая часть работает как генератор, обеспечивает питание и может использоваться как двигатель для приведения в движение автомобиля. Различные агрегаты объединены с помощью коробки передач, которая вырабатывает минимальную мощность и экономит топливо.

Особенности режима:

Во время активного разгона электрические и обычные двигатели работают индивидуально. В этом случае электродвигатель питается от аккумулятора без потери мощности.
При движении с постоянной скоростью мощность двигателя распределяется на колеса и генераторную установку. В этом случае поставляются электроагрегат и аккумулятор.

Под экономичным режимом понимается отключение электропривода с питанием электродвигателя от ДВС. К недостаткам схемы можно отнести высокую стоимость компонентов, необходимость в отдельном генераторе, большом аккумуляторном блоке и сложном компьютерном управлении.

Преимущества и недостатки гибридных двигателей

Перед покупкой гибридного автомобиля важно понять его сильные и слабые стороны.

Профессионалы:

• Минимальный шум.
• Эффективная работа на ХХ в городе.
• Поддержание определенного режима с помощью системы управления.
• Уменьшите ущерб окружающей среде за счет меньшего количества вредных выбросов.
• Совместное использование электродвигателя и двигателя внутреннего сгорания.
• Возможность совершать длительные поездки без подзарядки аккумулятора.
• Расход топлива снижен в среднем на 30%.
• Наличие полезных функций: старт-стоп, фазы газораспределения, рециркуляция выхлопных газов и так далее

Недостатки:

• Риск разрядки аккумулятора при морозах при сверхнизких параметрах.
• Трудности самостоятельного ремонта.
• Высокая стоимость перевозки. Например, за Toyota Yaris придется заплатить около 18 000 евро.
• Высокая стоимость запчастей и, как следствие, ремонт гибридных автомобилей.
• Необходимость создания постоянной нагрузки на аккумулятор.

Перспективы авто с гибридными моторами

Многие автолюбители не понимают принципа работы и особенностей гибридных автомобилей, что создает препятствия для роста их продаж. На практике существующие разработки показывают перспективность такой технологии, еще раз подтвержденную Toyota. Если человек полностью зависит от электрической части при использовании электромобилей, то в случае с гибридами возможностей больше. Такие автомобили быстро заряжаются, универсальны, имеют больший запас хода и ряд других преимуществ.

Благодаря использованию электрической части двигатели внутреннего сгорания менее подвержены нагрузкам. Это, в свою очередь, положительно сказывается на ресурсе силового агрегата. Гибриды по многим параметрам превосходят даже автомобили с установленным LPG. Это связано с более простым обслуживанием и безопасностью.

Но реальные перспективы есть только у версии плагина. Такой транспорт отличается реальной экономичностью, отличается бесшумностью и сохраняет хорошую динамику. Но на перспективы гибридов также влияет развитие инфраструктуры розлива. Это связано с тем, что высоковольтные аккумуляторные батареи необходимо заряжать.

Итоги

Популярность гибридов сегодня обусловлена ​​многими факторами: плавностью движения на малых скоростях, экономией топлива по сравнению с двигателями внутреннего сгорания и возможностью передвижения с электроприводом (правда, с ограниченным пробегом). Но развитию этого направления мешает слабая развитость инфраструктуры, дороговизна и дороговизна транспортных услуг. В то же время есть уверенность, что эти проблемы будут решены в ближайшее время.

Как устроен гибридный автомобиль