Содержание

Как работает гибридный двигатель? Принцип эффективности


Силовая гибридная установка современного транспортного средства представляет собой сочетание обычного двигателя и электрического мотора. В результате такой гибрид обеспечивает не только минимальных расход топлива, но и относительную чистоту выхлопных газов. Сразу же заметим, что экономичность находится в прямой зависимости от емкости аккумуляторных батарей – чем больше их емкость, тем выше цена собственно автомобиля.


В зависимости от роли электромотора в силовой установке гибрида подразделяются на:


  • умеренные, в которых электродвигатель является лишь помощником двигателя. Такие авто имеют идентификацию mild hybrids;


  • полные – такие машины в состоянии преодолеть некоторое расстояние исключительно на электрической тяге. Такой двигатель называется full hybrids.


Вы можете услышать и о, так называемых, микрогибридах, но это, по сути, не более чем удачное маркетинговое решение, предназначенное больше для рекламных целей. Микрогибрид — это разновидность генератора с более широкими функциями. Нас же больше интересуют гибридные двигатели, в которых крутящий момент передается сразу на колеса автомобиля. Заметим, что гибриды имеют свойство преобразовывать кинетическую энергию и накапливать ее в виде электроэнергии во время торможения.


Принцип работы гибридного двигателя


В современных гибридных авто используется несколько схем подключения:


  • Последовательная схема подразумевает двигатель малой мощности, соединенный с генератором электричества. Электродвигатель в такой схеме имеет привод непосредственно к колесам. В этом случае ДВС никогда не приводит колеса в движение – он предназначен лишь для питания мощной аккумуляторной батареи.


  • Параллельная схема – это сложная системы, в которой автоматические муфты соединяют воедино двигатель, электромотор и трансмиссию. Эта схема позволяет как одновременное, так и раздельное использование электрического двигателя и ДВС для приведения колес во вращательное движение. Электромотор эффективно разгоняет транспортное средство и выполняет рекуперативное торможение.


  • Последовательно-параллельная схема – нечто среднее между описанными выше вариантами.


Компоненты гибридного автомобиля


  • Двигатель внутреннего сгорания – такой же, как и в традиционном авто, разве что меньшего объема.


  • Самый обычный топливный бак.


  • Электромотор, совмещающий функции как силового агрегата, так и генератора, когда авто притормаживает.


  • Генератор, предназначенный исключительно для производства электроэнергии.


  • АКБ для хранения электроэнергии гибридного авто. Если в обычном ДВС аккумулятор предназначен исключительно для питания электрических цепей, то в гибриде он еще может и питать силовую установку для движения транспортного средства.


За гибридами будущее… А пока, интернет-магазин автозапчастей Фортуна готов предложить владельцам традиционных авто все для ремонта и ТО по разумной цене!

Читайте также:
Троит двигатель: что делать?
Двигатель внутреннего сгорания: как работает «сердце» автомобиля
Своевременная замена ремня ГРМ
Высокие обороты двигателя на холостом ходу: причины, последствия
Прогорела прокладка ГБЦ: причины, симптомы, последствия

типы, нюансы, характеристики :: Autonews

Фото: Toyota

adv. rbc.ru

Читайте также

Если максимально кратко, то гибрид — это автомобиль, в котором одновременно используются двигатель внутреннего сгорания и электромотор.

Во многом такое решение можно рассматривать как переходный этап между двумя мирами — машинами, которые сжигают топливо, и стопроцентными электрокарами.

adv.rbc.ru

Трудно сказать, когда состоится окончательный переход из одной эры в другую (и состоится ли он вообще), но прямо сейчас производители заявляют, что через 5-10 лет все выпускаемые модели будут в той или иной степени электрифицированы. Это не значит, что ДВС исчезнет как класс, но с высокой долей вероятности можно говорить, что гибриды станут повсеместной нормой. Правда, решать они будут очень разные задачи — в зависимости от конструкции и общей философии.

Типы гибридных автомобилей

Первое и главное, зачем делаются такие машины, — экономия топлива и необходимость вписываться во все более жесткие экологические нормы. Помимо прочего, оценивается средний уровень вредных выбросов по всей модельной линейке каждого производителя, поэтому компании идут на некоторые ухищрения.

«Мягкие» гибриды (mild hybrid)

Самая простая и доступная технология, позволяющая не сильно перекраивать конструкцию автомобиля и при этом демонстрировать нужные показатели по выбросам. В большинстве случаев все сводится к установке мощного стартер-генератора — электромотора, который может как запасать энергию, так и расходовать ее.

Например, в пробках это позволяет расширить функционал системы старт-стоп: двигатель глушится еще до полной остановки автомобиля (в это время как раз накапливается заряд), а при трогании стартер-генератор запускает его и помогает разгоняться в первые несколько секунд. Еще не полноценная езда на электротяге, но уже небольшие ее отголоски.

Помимо некоторой экономии топлива, такая система позволяет сгладить переходные процессы — ведь традиционная схема старт-стоп зачастую работает с рывками, например, когда мотор приходится запускать через секунду после того, как он был заглушен. Кроме того, «мягкому» гибриду не требуется большая батарея, которая увеличивала бы массу и отбирала пространство у пассажиров или багажа. Наконец, большинство подобных автомобилей вместо стандартной 12-вольтовой бортовой сети использует 48-вольтовую, от которой, помимо стартер-генератора, питаются современные технические решения вроде электрических турбонагнетателей и активных стабилизаторов поперечной устойчивости — особенно любят такие решения в немецком премиуме.

В пробках двигатель глушится еще до полной остановки автомобиля (в это время как раз накапливается заряд), а при трогании стартер-генератор запускает его и помогает разгоняться в первые несколько секунд.
(Фото: Марина Лысцева / ТАСС)

При этом традиционная 12-вольтовая сеть в «мягких» гибридах (как, впрочем, и полноценных электромобилях вплоть до Tesla) сохранена: гораздо проще питать фары, мультимедийку, дворники и прочие вспомогательные устройства от традиционного аккумулятора, чем заново изобретать все процессы.

Параллельные гибриды (parallel hybrid)

Именно такие машины можно называть обычными, самыми распространенными гибридами. Емкость батарей здесь уже выше, а электромотор обычно располагается между ДВС и трансмиссией, причем элементы этой цепочки могут работать и сообща, и отдельно друг от друга.

Это позволяет автомобилю перемещаться как на чистой электротяге — когда ДВС заглушен и отсоединен от колес — так и в настоящем гибридном режиме, когда на разгон работают и топливо, и электричество. Кроме того, аккумуляторы можно заряжать на торможениях за счет рекуперации, а также от обычного двигателя, который в этом случае выполняет роль генератора.

Получается своеобразная игра: во дворах и в пробках параллельный гибрид вполне может ездить, не загрязняя атмосферу, а если вам потребуется больше динамики — на помощь придут оба типа энергии и позволят разгоняться активнее, чем на одном только ископаемом топливе. И пусть запас хода на чистой электротяге чаще всего составляет всего несколько километров, при городских режимах эксплуатации экономия топлива оказывается уже ощутимой.

Последовательные гибриды (series hybrid)

В этой схеме вообще не предусмотрена механическая связь двигателя внутреннего сгорания и колес — он только производит энергию для электромоторов. Теоретические плюсы понятны: водитель получает «электрическое» удобство управления тягой без пауз и задержек, ДВС работает в оптимальном режиме и не крутится в отсечку, а машина превращается в милое и почти экологичное привидение с моторчиком.

BMW i3 отметилась опцией под названием range extender, то есть увеличитель запаса хода — ДВС в большинстве случаев бездействует, но готов прийти на помощь, если у вас закончилось электричество.
(Фото: BMW)

Но в реальности этот метод приводит к двойным потерям энергии: сначала на преобразование топлива в электричество, а потом на передачу его к колесам. Поэтому в чистом виде такая схема не используется, зато отдельные модели вроде BMW i3 или Chevrolet Volt отметились опциями под названием range extender, то есть увеличитель запаса хода — ДВС в большинстве случаев бездействует, но готов прийти на помощь, если у вас закончилось электричество. Считайте, просто генератор, который всегда с собой.

Последовательно-параллельные гибриды (parallel-series-hybrid)

Особая категория, представленная, по сути, только запатентованными изобретениями компании Toyota и отдельными силовыми установками, сделанными по лицензии. Здесь ДВС и электричество работают как единое целое, постоянно и бесшовно распределяя энергию туда, где она нужна. Самое массовое применение технология нашла на Toyota Prius, где без особых изменений используется уже почти 15 лет.

Называется этот уникальный привод Hybrid Synergy Drive, а примечателен он в первую очередь тем, что лишен обычной трансмиссии — в то время как в большинстве гибридов используются вариаторы, «роботы» или классические «автоматы». Здесь же два электромотора объединены с ДВС через хитрую планетарную передачу, которая вообще стирает границу между двумя мирами для конечного пользователя. Самый яркий пример — бензиновый двигатель здесь может одновременно работать на разгон и заряжать батареи, если вы не требуете от машины максимальной динамики.

Подключаемые гибриды (plug-in hybrid, PHEV)

Главный принцип здесь один: наличие отдельного разъема для зарядки аккумуляторов. При этом сам гибрид может быть как последовательным (тот же BMW i3 или Fisker Karma), так и параллельным (Porsche Cayenne e-Hybrid или Volvo XC60 Recharge). И если с первым случаем все понятно (по сути это электромобили с бензиновыми генераторами), то параллельные подключаемые гибриды интереснее. Идея заключается в том, что емкость батарей у таких автомобилей уже действительно солидная — например, у современного «Кайена» это 18 кВтч, то есть примерно треть от того, что можно найти в среднем электромобиле. Да и электромотор вполне самостоятелен: на многих подключаемых гибридах его мощность превышает 100 лошадиных сил.

Иными словами, при определенных сценариях вы можете ездить на такой машине, как на настоящем электрокаре: запас хода составляет несколько десятков километров, разгоняться можно до сотни с лишним километров в час — но делать надо все плавно. Прикатили по пробкам в центр на работу, вечером вернулись домой, подзарядились от розетки — и никаких выбросов. При этом в вашем распоряжении остается и настоящий бензиновый двигатель — со всей своей мощностью, универсальностью и возможностью заправляться когда угодно и сколько угодно. Нажимаете акселератор посильнее, и он включается в работу.

У современного «Кайена» емкость батарей — это 18 кВтч, то есть примерно треть от того, что можно найти в среднем электромобиле.
(Фото: Porsche)

Никто не отменял и дополнительной помощи от электромотора: в спортивном режиме бензоэлектрическая силовая установка даст динамику, на которую традиционный ДВС в одиночку будет не способен. Но надо понимать, что без питания от розетки подключаемые гибриды мало чем отличаются от обычных параллельных: да, запас электричества можно принудительно пополнять от бензинового мотора, но эффективности, экологичности и смысла в этом откровенно мало.

Экзотические разновидности

Не во всех случаях гибридная тяга применяется исключительно ради экономии топлива. Например, французы из Peugeot и Citroen при помощи электричества компенсируют отсутствие полноценных полноприводных машин: задние колеса вращаются при помощи электромотора. Для тяжелого бездорожья такая схема подходит слабо, но задачу всепогодного вождения решает довольно успешно.

А производители спорткаров уже давно используют гибридные технологии для того, чтобы их машины ехали быстрее — ведь максимум тяги электромотора доступен всегда и везде, и это здорово помогает на разгонах, когда бензиновый двигатель еще не вышел на пиковую отдачу. Среди ранних образцов подобных машин можно вспомнить Porsche 918 Spyder, а среди современных Koenigsegg Regera или Aston Martin Valkyrie— одни из самых быстрых гиперкаров планеты.

Гибридные автомобили в России

В наших широтах официальные продажи гибридов невелики, причем часть ранее представленных вариантов выкосило кризисом — например, Nissan Murano, Mitsubishi Outlander и даже Toyota Prius. В строю пока остаются кроссоверы Lexus NX и RX, Porsche Cayenne и Panamera, несколько моделей Mercedes-Benz, «подключаемый» Volvo XC90 и россыпь Audi — но там речь идет о «мягком» гибриде.

Впрочем, есть и пополнения: внезапно на российский рынок вышел «мягкий» Geely Atlas Pro, а плюс к тому недавно началось серийное производство отечественного седана Aurus Senat, который по конструкции является самым настоящим параллельным гибридом.

Среди гибридов, продающихся в России есть и пополнения: внезапно на рынок вышел «мягкий» Geely Atlas Pro.
(Фото: Geely)

При этом на вторичном рынке бензоэлектрические машины остаются очень популярными: их охотно везут из-за границы, ведь чаще всего рабочий объем ДВС, по которому рассчитывается таможенная пошлина, невелик — а значит, это хороший способ сэкономить деньги. А последовательные гибриды вроде BMW i3 или Nissan Note наше законодательство вообще считает электрокарами и дополнительной мзды, соответственно, не берет.

Особенности эксплуатации гибридов

В целом, гибридный автомобиль доставляет не больше хлопот, чем традиционный — а в некоторых случаях оказывается даже выгоднее. Например, в моделях, где активно используется рекуперация энергии при замедлении, приходится реже менять тормоза — ведь заметную часть работы берет на себя электромотор. В то же время, владельцам подключаемых гибридов стоит подумать о розетках, где можно будет регулярно пополнять запас электричества, иначе преимущества таких машин сведутся к минимуму.

В остальном электрическая начинка не требует особенного внимания, хотя, безусловно, нельзя обойти вниманием вопрос ресурса аккумуляторов. В среднем они должны служить около 150 тысяч километров — но Toyota, к примеру, дает аж десятилетнюю гарантию. Что случится после выработки ресурса? То же самое, что и со старым мобильником: батарея будет все хуже держать заряд, а гибридный автомобиль станет все больше походить на обычный. При этом замена аккумулятора — дело дорогостоящее, поэтому в покупке очень старого гибрида с большим пробегом особого смысла нет. Впрочем, то же самое во многом можно сказать и про любую традиционную машину.

Что такое гибридные электромобили (ГЭМ)? Как они работают? | Нудо

Что такое гибридные электромобили (ГЭМ)? Как они работают?

15 сентября 2020 г. | E-Mobility

Что такое гибридный автомобиль? Любое транспортное средство, которое сочетает в себе как минимум два источника энергии для движения, является гибридным транспортным средством. Двумя источниками могут быть бензин или дизельное топливо вместе с аккумулятором. В настоящих гибридных транспортных средствах любая из систем-источников может по отдельности питать транспортное средство. Некоторые автомобили используют топливо через генератор для зарядки аккумулятора, который затем приводит в движение двигатель. Это не полностью гибрид, поскольку технически он имеет только один источник энергии для конечного движения. Однако если топливо и батареи — по отдельности или вместе — могут приводить автомобиль в движение, то это настоящий гибридный автомобиль (HV).

Вот как мы определяем гибрид, так как же он на самом деле работает? Гибридный электромобиль использует два источника для питания электродвигателя, причем оба источника предназначены для достижения конкретных целей: увеличение запаса хода, повышение эффективности использования топлива или увеличение мощности автомобиля.

Как работают гибридные электромобили (HEV)?

ГЭМ используют топливо в качестве основного источника энергии и не требуют внешнего источника электроэнергии для подзарядки аккумуляторов. Настоящий HEV имеет как двигатель внутреннего сгорания (ДВС), так и электродвигатель. ДВС и электродвигатель работают вместе, чтобы приводить транспортное средство в движение. Эта комбинация помогает повысить эффективность двигателя. Распределение мощности позволяет автомобилям достигать оптимальной мощности в большинстве условий вождения.

В зависимости от распределения мощности существует три типа HEV:

Серийный гибрид

В этой комбинации двигатель внутреннего сгорания приводит в движение электрический генератор, а не колеса. Генератор не только заряжает аккумулятор, но и питает двигатель, приводящий в движение автомобиль. Эта установка также известна как электромобиль с увеличенным запасом хода (REEV), поскольку ДВС питает аккумулятор и двигатель, но никогда напрямую не управляет колесами.

Параллельный гибрид

В этом автомобиле колеса движутся как с ДВС, так и с электродвигателями. Они работают совместно и обеспечивают оптимальную выходную мощность. Аккумуляторы в автомобиле заряжаются, пока двигатель работает как генератор. Эти автомобили не могут ездить в чисто электрическом режиме.

Последовательно-параллельный

В этих автомобилях используется ДВС и двигатель с возможностью работы от одного источника или обоих вместе. Распределение мощности помогает автомобилю работать в оптимальном диапазоне, обеспечивая высокую эффективность.

В гибридных электромобилях реализовано множество интересных технологических особенностей:

Рекуперативное торможение

Транспортные средства обладают огромной кинетической энергией во время движения. Когда водитель тормозит автомобиль, чтобы остановиться, эта кинетическая энергия должна куда-то деваться. В регенеративной технологии электродвигатель использует сопротивление для замедления колес и остановки автомобиля. В этот период двигатель работает как генератор и преобразует кинетическую энергию колес в электрическую энергию. Затем эта энергия сохраняется в батареях для последующего использования.

Электродвигатель привода/вспомогательного привода

Автомобили с двигателем внутреннего сгорания требуют дополнительной мощности в различных сценариях вождения. Например, автомобилю требуется больше мощности при движении на малых скоростях, в гору или при ускорении. Эта дополнительная мощность исторически была получена за счет сжигания большего количества топлива, но в HEV эта дополнительная мощность исходит от электродвигателя. Это также позволяет HEV иметь двигатель меньшего размера, что повышает эффективность транспортного средства. На низких скоростях ICEV требуют максимальной мощности для поддержания контроля, но только электродвигатель HEV приводит в движение транспортное средство, полностью подавляя бензиновый двигатель.

Автоматический запуск/выключение

В некоторых гибридных электромобилях используется функция автоматического отключения двигателя при остановке автомобиля. В результате автомобиль экономит энергию и топливо. Двигатель перезапускается сам по себе при включении акселератора, и движение продолжается в обычном режиме.

Итоги

Технологии для гибридных и настоящих электромобилей быстро меняются. Инновации в этой области делают заметные успехи в разработке лучших транспортных средств для будущего.

Дополнительная литература

  1. Noodoe EV: Зарядные устройства с подключением к сети переменного и постоянного тока
  2. Noodoe EV: зарядка для квартир и квартир

Не пропустите никаких объявлений, нововведений или рекордных крутизны с EV Radar, доставляемым прямо на ваш почтовый ящик каждый вторник. Подпишите здесь.

Принципы работы гибридных автомобилей

от Robert Alley

Detailansicht Hybrid Motor изображение от 3rdTwin с сайта Fotolia. com

Гибридные автомобили, представляющие собой комбинацию автомобиля с электрическим и бензиновым двигателями, функционируют на основе определенных принципов, регулирующих их работу. Во всех автомобилях с бензиновым двигателем используется батарея, и гибрид ничем не отличается, за исключением типа батареи и ее назначения. В то время как батарея бензинового автомобиля запускает машину и питает определенные системы, такие как свет, гибрид выводит принцип работы от батареи на более высокий уровень.

Питание от аккумуляторной батареи

Принцип работы автомобиля от аккумуляторной батареи остается хорошо известным и общепринятым уже давно. Никто не сомневается в аккумуляторе бензинового автомобиля — от него зависит запуск автомобиля, управление внутренним и внешним освещением, а также радио, проигрыватель компакт-дисков и другие аксессуары. Установка в автомобиль более мощной батареи, которая действительно могла бы питать транспортное средство на дороге, соответствует принципу автомобиля с батарейным питанием. Гибрид сочетает в себе положительные стороны аккумуляторной батареи — ее способность питать автомобиль на низких скоростях на коротких дистанциях — и избегает недостатков — недостаточной мощности для дальних поездок и более высоких скоростей. Бензиновая половина гибрида справляется с последними проблемами.

Рекуперативное торможение

Рекуперативное торможение, которым оборудовано большинство гибридных автомобилей, преобразует потерянную энергию в электричество. Когда водитель нажимает на тормоз в любом типе транспортного средства, в результате этого действия вырабатывается тепло или энергия. В автомобиле с бензиновым двигателем эта тепловая энергия исчезает, выбрасываясь в воздух. Гибридный автомобиль забирает большую часть этой энергии и возвращает ее обратно в аккумулятор. Электродвигатель совершает этот подвиг, работая как генератор во время торможения, улавливая тепловую энергию, преобразовывая ее в электричество и отправляя ее в аккумуляторную батарею — по сути, перезаряжая батарею.

Эксплуатация

Принципы работы гибридного автомобиля основаны на взаимодействии двух источников энергии. Согласно TechnoBlitz, этот принцип включает в себя простую идею; когда гибрид не движется, оба двигателя не двигаются, в том числе бензиновый двигатель, который выключается при остановке на красный свет, что позволяет экономить энергию. Запуск автомобиля зависит от электродвигателя, и он продолжает приводить транспортное средство в движение до определенной скорости, после чего бензиновый двигатель берет на себя управление. В любое время, когда возникает потребность в резком ускорении, бензиновая мощность доступна в дополнение к управлению мощностью на продолжительных высоких скоростях. Это постоянное взаимодействие экономит энергию и происходит автоматически.

Ссылки

  • Система общественного вещания: План урока: Гибридные автомобили
  • Неофициальное руководство DMV: Как работает гибридный автомобиль
  • Новости альтернативной энергетики: Гибридные автомобили 2008.
Posted inДвигатель