Что такое двигатель гибридный: Как работает гибридный автомобиль: принцип, особенности, расход топлива

Гибридный двигатель: особенности, устройство, характеристика

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 двигатель

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.

Содержание

1. Принцип работы гибридных двигателей
2. Схемы взаимодействия электромотора и ДВС
3. Последовательная схема
4. Параллельная схема
5. Последовательно-параллельная схема

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.

Что такое гибридный автомобиль и стоит ли его покупать?

функция

by

Клэр Эванс

2 авг. 2021 08:00

Гибридный автомобиль — это автомобиль, в котором используется более одного средства движения: бензиновый или дизельный двигатель и электродвигатель.

Основное преимущество гибрида заключается в том, что он должен потреблять меньше топлива и, следовательно выбрасывать меньше CO2, чем сопоставимый обычный автомобиль с бензиновым или дизельным двигателем.

Поскольку гибридные автомобили часто имеют более низкие выбросы CO2, чем автомобили с обычным двигателем, их владельцы также могут получить дополнительные преимущества в виде более низкого дорожного налога в первый год и менее дорогого налога на служебный автомобиль, а также, возможно, избежать платы за пробки.

Как работают гибридные автомобили?

Гибридные автомобили имеют обычный двигатель, электродвигатель и аккумулятор. Есть три разных типа гибридов, и каждый работает по-своему.

1. Автомобили с параллельным гибридом

Это наиболее распространенный тип гибрида, наиболее широко известным примером которого является Toyota Prius. Колеса автомобиля могут приводиться в действие тремя различными способами: напрямую от двигателя, только от электродвигателя или от обоих источников энергии, работающих вместе.

При трогании с места и на скорости до 15 миль в час Prius использует только электродвигатель для питания, что делает его очень экономичным для движения по городу с частыми остановками. Бензиновый двигатель включается по мере увеличения скорости и чаще всего используется при резком ускорении.

Всякий раз, когда вы снижаете скорость или используете тормоза, система рекуперативного торможения вырабатывает электричество и сохраняет его в аккумуляторе для последующего использования. Однако аккумулятор небольшой, поэтому электродвигатель может питать автомобиль только до 1,25 мили.

Toyota также использует свою гибридную систему в хэтчбеках Yaris и Corolla и гибридных внедорожниках C-HR и RAV-4, а автомобили ее люксового бренда Lexus работают на той же основе.

2. Гибридные автомобили с увеличенным запасом хода

Они используют свой обычный двигатель только для производства электроэнергии для генератора, который подзаряжает батареи. Двигатель никогда не приводит автомобиль в движение, он только производит энергию для электродвигателя.

 BMW i3 с расширителем диапазона (теперь доступен только как подержанный автомобиль) – один из самых популярных примеров. В Honda Jazz также используется пара электродвигателей, которые при необходимости помогают своему обычному 1,5-литровому бензиновому двигателю. Jazz имеет три режима вождения: EV, Hybrid и Engine. В первом бензиновые двигатели заряжают аккумулятор, который питает электродвигатель, приводящий автомобиль в движение; в гибридном режиме автомобиль переключается между использованием бензинового двигателя и электродвигателя для управления автомобилем в зависимости от условий; а в режиме двигателя только двигатель приводит в движение колеса.

Гибриды также подразделяются на сильные и слабые в зависимости от количества заряда батареи. С большей емкостью батареи сильные гибриды могут проехать дальше, чем легкие, только на электроэнергии.

3. Подключаемые гибриды

Как следует из названия, этот тип гибрида можно подключать к электрической розетке для подзарядки аккумуляторов, а также заряжать в движении.

Подключаемые гибриды фактически являются промежуточным звеном между обычными гибридами и полностью электрическими транспортными средствами. Несмотря на то, что у них обычный двигатель, они также имеют более крупные батареи, чем обычные гибриды, и могут преодолевать большие расстояния только на электроэнергии — в некоторых случаях до 50 миль.

Количество предлагаемых подключаемых гибридов постоянно растет, включая Audi A3 Sportback 40 TFSIe, BMW 330e, Hyundai Santa Fe PHEV и Skoda Octavia Estate.

Каковы преимущества гибридного автомобиля?

Вождение гибрида аналогично вождению обычного автомобиля с автоматической коробкой передач; вам не нужно беспокоиться о смене передачи.

У большинства мощных гибридов также есть выбор режимов мощности, от экономичного до мощного, что позволяет водителю выбирать максимальную эффективность или производительность в зависимости от условий вождения.

В отличие от чисто электромобилей, вы не будете беспокоиться о том, что аккумулятор разрядится, потому что двигатель внутреннего сгорания всегда рядом, когда вам это нужно. А с параллельным гибридом вам не нужен доступ к точке зарядки, потому что он может заряжать свои собственные батареи во время движения. Однако вам понадобится удобная точка зарядки, если вы хотите наилучшим образом использовать полностью электрический режим подключаемого гибрида.

Хотя налоговые льготы при владении гибридом уже не так велики, как раньше, водители служебных автомобилей по-прежнему платят меньший налог в натуральной форме (BIK), чем водители бензиновых или дизельных автомобилей, а также автомобили с выбросами менее 75 г/л. км может быть освобожден от региональной зоны чистого воздуха или зоны с низким уровнем выбросов.

Стоит ли покупать гибридный автомобиль?

Гибридный автомобиль подойдет вам, если вы большую часть времени проезжаете по городу и его окрестностям, потому что вы получите наибольшую выгоду от использования только электроэнергии.

Если вы совершаете частые короткие поездки и не нуждаетесь в дополнительной гибкости гибрида, то вам лучше подойдет электромобиль, который позволит вам путешествовать по городу без выхлопных газов и без необходимости посещать заправочную станцию.

Однако, если вы проезжаете много миль по автомагистралям, вам может быть лучше использовать мягкий гибрид или экономичный дизельный автомобиль, оба из которых, вероятно, обеспечат лучшую экономию топлива на высокой скорости, чем гибрид. На автомагистралях и скоростных дорогах скорость, с которой вы едете, скорее всего, будет выше той, которую гибрид может поддерживать в своем чисто электрическом режиме на большом расстоянии.

Чтобы быть в курсе всех последних обзоров, советов и предложений о новых автомобилях, подпишитесь на What Car? информационный бюллетень здесь

Помогите нам найти лучшую общественную зарядку для электромобилей, рассказав нам о своем собственном опыте зарядки в нашем опросе общественного зарядного устройства для электромобилей

Экономия денегЛучшие гибридные автомобили

Что такое гибридный автомобиль?

«Гибридные автомобили приводятся в движение двигателем внутреннего сгорания и электродвигателем. Эти более экологичные автомобили позволяют водителям ощутить большую экономию топлива, чем у обычных автомобилей».

Гибридный автомобиль использует более одного источника энергии, сочетая бензиновый или дизельный двигатель с электродвигателем, и две системы работают вместе для движения автомобиля. Это позволяет автомобилю сжигать меньше бензина, достигая большей эффективности использования топлива, чем традиционный двигатель, который использует только топливо. Электроэнергия служит для повышения производительности двигателя. Гибриды, за исключением подключаемых гибридов, заряжают аккумулятор через свою внутреннюю систему, поэтому подзарядка не требуется. Подключаемые гибриды — это нечто среднее между обычными автомобилями и полностью электрическими транспортными средствами. Таким образом, они работают как от электродвигателя, так и от двигателя внутреннего сгорания, но могут заряжать свою батарею, «подключившись» к внешнему источнику электроэнергии.

Преимущества гибридного автомобиля:

1) Экологичность

Гибридные автомобили оснащены бензиновым и электрическим двигателями, что снижает зависимость от ископаемого топлива и снижает выбросы CO2.

2) Финансовые льготы

Существует множество налоговых льгот и стимулов, позволяющих сделать гибридные автомобили более доступными.

3) Система рекуперативного торможения

Энергия движения при торможении улавливается и используется для перезарядки аккумулятора. Такая система позволяет сократить количество времени на регулярную подзарядку аккумулятора.

4) Более высокая стоимость при перепродаже

С ростом популярности стоимость при перепродаже гибридов выше средней.

Недостатки гибридного автомобиля:

1) Более высокая стоимость

Гибридный автомобиль сравнительно дорог, чем обычный бензиновый автомобиль, и его технология требует более высоких затрат на техническое обслуживание.

2) Меньшая мощность

Мощность комбинации бензинового двигателя и электродвигателя в гибридных автомобилях во многих случаях меньше, чем у бензинового двигателя.

3) Плохая управляемость

Гибридные автомобили имеют больше оборудования, чем обычные автомобили. Попытки производителей избежать лишнего веса транспортных средств приводят к уменьшению размера двигателя и аккумулятора в дополнение к уменьшению поддержки подвески и кузова.

4) Высоковольтные батареи

В случае аварии наличие высокого напряжения увеличивает риск поражения пассажиров электрическим током и усложняет задачу спасателей.

●  Параллельные гибриды

Это наиболее распространенный тип гибридов, в которых электродвигатель и бензиновый двигатель объединены в общую трансмиссию, которая объединяет два источника энергии. Транспортные средства приводятся в действие либо непосредственно газовым двигателем, либо только электродвигателем, либо их комбинацией.