طرح ترتیبی یک خودروی هیبریدی. خودروی هیبریدی چیست؟

موتور هیبریدی (یا هیبرید) نیروگاهی است که از چندین نوع سوخت (دو یا چند منبع) و اثر هم افزایی استفاده ترکیبی آنها استفاده می کند. این می تواند بنزین و برق، بنزین و گاز، گازوئیل و برق، هیدروژن، بنزین و برق و بسیاری از ترکیبات دیگر باشد. خوب، فن آوری پیشرفتهبه شما امکان می دهد این کار را انجام دهید.

تاریخچه موتورهای هیبریدی

در نظر گرفتن موتور هیبریدی به عنوان نوعی اختراع پیشرفته، یک توهم جزئی است. بله، هیبریدهای مدرن یک پروژه مهندسی با تکنولوژی بالا هستند، اما اگر دقت کنید، قدمت موتور هیبریدی به قرن‌های 19-20 برمی‌گردد. بنابراین، در سال 1897، شرکت فرانسوی Parisienne des Voitures Electriques شروع به تولید خودروهایی با موتورهای هیبریدی کرد.

کمی بعد، در سال 1900، شرکت مشهور آمریکایی شروع به تسلط بر تولید هیبرید کرد. شرکت جنرال الکتریک. جالب توجه است که کامیون های هیبریدی تا سال 1940 در شیکاگو تولید می شدند، اگرچه به طور کلی، این یک تولید غیر سریالی بود.

ریشه نگرفت تکنولوژی هیبریدیدر آن زمان به چند دلیل اولاً، قیمت سوخت و انرژی در آن سال‌ها به قدری پایین بود که هر گونه امکان اقتصادی برای تولید هیبریدی را از بین می‌برد. ثانیاً، قدرت یک موتور بنزینی معمولی در آن زمان قطعاً بسیار بیشتر بود.

بحران انرژی سالهای اخیرمرتبط با افزایش سریع قیمت انرژی و همچنین انقباض است استانداردهای زیست محیطیتولیدکنندگان را به توسعه و تولید موتورهای هیبریدی کارآمد نسل بعدی تشویق کرد. یک هیبرید مدرن، به طور معمول، سیستمی از دو نیروگاه اصلی است: بنزین (یا دیزل) و برق. علاوه بر آنها، چندین گره ارائه دهنده دیگر نیز در زنجیره درگیر هستند. به عنوان مثال، آنها می توانند عبارتند از: یک ژنراتور الکتریکی، یک باتری (بار را جمع می کند)، یک اینورتر (جریان مستقیم را به جریان متناوب تبدیل می کند) و یک متغیر الکترونیکی. همه اینها توسط یک کامپیوتر قدرتمند مدرن کنترل و کنترل می شود که در مقایسه با کنترل دستی یا آنالوگ سنتی، کارایی مصرف انرژی را ده ها برابر افزایش می دهد. قسمت سوخت سیستم می تواند به طور همزمان با قسمت الکتریکی کار کند، اما چرخه های جداگانه نیز ارائه می شود. مهم است که در حین کار سیستم سوخت، برق بیکار نمی ایستد، بلکه انرژی را جمع می کند (انباشته می کند).

دستگاه، اصل عملکرد یک موتور هیبریدی. تا به امروز، انواع مختلفی از هیبرید وجود دارد:

• ترتیبی (هیبرید سری). با این ترتیب، موتور احتراق داخلییک ژنراتور را به حرکت در می آورد، برقی که از آن موتور الکتریکی نیرو می گیرد. دومی به نوبه خود چرخ های ماشین را می چرخاند. این رویکرد به شما امکان استفاده از آن را می دهد موتور گازسوز کم قدرتبه شرطی که دائماً با حداکثر کارایی کار کند. خودروهای دارای این طرح معمولا کوچک هستند و باتری بزرگی دارند (به عنوان مثال، شورولت ولت);
• موازی (هیبرید موازی). در این حالت چرخ های خودرو هم توسط موتور بنزینی و هم با موتور الکتریکی به حرکت در می آید. بسته به شرایط رانندگی، موتور الکتریکی می تواند نیروی اضافی تولید کند. این الگو بسیار رایج است. باتری ها در این مورد فشرده هستند و در هنگام رانندگی مستقیماً شارژ می شوند. وسیله نقلیه. عیب اصلیمشکل این است که موتور الکتریکی نمی تواند همزمان چرخ ها را بچرخاند و باتری را شارژ کند. طرحی مشابه در آن اجرا شده است وسایل نقلیه مدنیهیبرید و فولکس واگن توارگترکیبی؛
• سری-موازی (مختلط). از نام به راحتی می توان فرض کرد که نوع سوم دو نوع قبلی را ترکیب می کند. بر این لحظهاین کارآمدترین طرح ترکیبی است. برای چرخاندن چرخ ها می توان از کشش ترکیبی (موتور بنزینی به اضافه موتور الکتریکی) استفاده کرد. علاوه بر این، یک موتور الکتریکی می تواند به طور همزمان برق تولید کند (به عنوان یک ژنراتور عمل کند) و نیروی رانش (به عنوان یک موتور) تولید کند. نقطه ضعف این طرح هزینه بسیار بالای آن است.

نمونه ای از مدار مختلط، Hybrid Synergy Drive از Lexus (Toyota) است. یک موتور 3.3 لیتری بنزینی، 2 موتور الکتریکی و یک باتری وجود دارد. برای ارتباط بین این سه عنصر ساختاری، یک دستگاه توزیع برق با یک فشرده چرخ دنده سیاره ایکه باعث کاهش تلفات انرژی در اثر اصطکاک می شود. برای کنترل جریان انرژی، یک واحد کنترل و یک دستگاه سوئیچینگ نیمه هادی وجود دارد. اینورتر در نصب HSD جریان DC باتری را به تبدیل می کند جریان متناوببرای یک موتور الکتریکی

برای به حرکت درآوردن خودرو در سرعت های پایین و راه اندازی از موتور الکتریکی استفاده می شود. این به شما امکان می دهد بنزین را ذخیره کنید و به آرامی حرکت کنید. پس از انتقال به حالت عادیدر هنگام رانندگی، یک موتور بنزینی روشن می شود که به موازات موتورهای الکتریکی کار می کند. انرژی اضافی به باتری داده می شود. در هنگام شتاب، موتور احتراق داخلی به طور فعال کار می کند. در حالت ترمز، به اصطلاح سیستم ترمز احیا کننده استفاده می شود، زمانی که موتورهای الکتریکی در حالت ژنراتور کار می کنند و باتری را شارژ می کنند. آن ها در حالت های اصلی کار از موتور بنزینی و در حالت های برقی متوسط ​​(انتقالی) استفاده می شود.

مزایا و معایب موتور هیبریدی البته با وجود سطح بالافن آوری، گیاه هیبریدهم دارای مزایای غیرقابل انکار و هم معایبی است که مهندسان برجسته همچنان به کار روی آن ادامه می دهند. بیایید با مزایا شروع کنیم:

• مصرف سوخت کارآمد و صرفه جویی تا 35٪؛
• سطح پایین سمیت گازهای خروجی؛
• نویز پایین؛
• هندلینگ عالی و شتاب نرم تر خودرو؛
• کنترل کامل نصب با استفاده از رایانه داخلی و سیستم های الکترونیکی؛
• اجزای باتری خودروهای هیبریدیدور انداختن و بازیافت موبایل ها آسان است.
• سیستم ترمز احیا کننده به حفظ انرژی کمک می کند.
• عمر باتری طولانی در خودروهای هیبریدی

از معایب هیبریدی ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• هزینه بالای خودروهای دارای نیروگاه هیبریدی؛
• هزینه بالای قطعات یدکی و تعمیرات بعید است که تعمیر آن به تنهایی امکان پذیر باشد و تا کنون آنها فقط می توانند خدمات کاملی را به چنین خودروهایی ارائه دهند. کلان شهرها. علاوه بر این، ممکن است مشکلاتی در تامین قطعات یدکی لازم وجود داشته باشد.
• سیستم الکتریکی تغییرات دما قابل توجهی را تحمل نمی کند.

یک تصور غلط رایج در مورد موتورهای هیبریدی از دست دادن قدرت و کارایی است. نیروگاه. با قدرت هیبریدی اینطور نیست سفارش کامل. به علاوه برای سوخت گیری نیازی به سوخت خاصی نیست.

خودروسازان برجسته جهان قبلاً از مزایای موتورهای هیبریدی قدردانی کرده اند. هر ساله تعداد خودروهای هیبریدی در حال افزایش است و محبوبیت بیشتری در بین رانندگان به دست می آورد. بازارها در حال گسترش هستند. موتور هیبریدی یک شاهکار مهندسی واقعی، یک دستگاه فوق مدرن اقتصادی و سازگار با محیط زیست است که آینده نزدیک صنعت خودروسازی جهانی را در اختیار دارد. با توجه به افزایش قیمت سوخت هیدروکربنیبا اطمینان می توان پیش بینی کرد که طی 5 تا 10 سال آینده نیروگاه های هیبریدی در سراسر جهان گسترده خواهند شد.

وضعیت بحرانی محیط زیست و افزایش مداوم قیمت سوخت، سازندگان حمل و نقل را مجبور می کند به دنبال راه حل های جدید باشند. موتورهای احتراق داخلی (ICE) با موتورهای الکتریکی بهبود یافته، اصلاح شده و "مخلوط" شده اند. چرا این کار انجام می شود، چگونه یک موتور هیبریدی کار می کند، در نشریه امروز در نظر خواهیم گرفت.

ایده اتصال دو واحد (موتور احتراق داخلی و موتور الکتریکی) را نمی توان جدید نامید. در سال 1897، شرکت فرانسوی Parisienne des Voitures Electriques شروع به تولید خودروهایی با موتورهای هیبریدی کرد و کمی بعد، جنرال الکتریک آمریکایی اولین هیبریدی با بنزین را عرضه کرد. موتور چهار سیلندر. اما پس از آن معلوم شد که چنین نوآوری از نظر اقتصادی نامناسب است. سوخت ارزان بود و قدرت خودروهای هیبریدی کمتر از مدل های سنتی بود. اما زمانه تغییر کرده است. قیمت سوخت در حال افزایش است، محیط زیست رو به وخامت است. خودروهایی با پیشرانه های مختلط مطرح شدند و محبوبیت پیدا کردند.

به عبارت ساده در مورد پیچیده

موتور هیبریدی چیست؟ موتور هیبریدی سیستمی است که از دو واحد به هم پیوسته تشکیل شده است: برق و بنزین. آنها می توانند به طور جداگانه و همزمان کار کنند. این سیستم را مدیریت می کند کامپیوتر روی بردماشین. بسته به حالت رانندگی تصمیم می گیرد که کدام نوع واحد قدرتباید در یک لحظه معین از زمان فعال شود.

برای رانندگی شهری، زمانی که موتور نیازی به تولید ندارد قدرت بالابا استفاده از موتور الکتریکی هنگام رانندگی در جاده های روستایی، کامپیوتر موتور الکتریکی را خاموش می کند و واحد سوخت را فعال می کند.

در حالت رانندگی مختلط، زمانی که موتور خودرو تحت بار با شتاب ها و توقف های دوره ای کار می کند، این دو دستگاه پشت سر هم کار می کنند. علاوه بر این، در حین کارکرد موتور سوخت، شارژ در حال انجام استبرقی سزاوار توجه ویژه هستند.

صرفه جویی در مصرف انرژی در موتورهای هیبریدی

مشخص است که مقدار زیادی انرژی صرف حرکت یک ماشین می شود. در این رابطه، یک سوال طبیعی مطرح می شود: چگونه یک موتور الکتریکی، حتی در شرایط بار کم، بدون تریلر اضافی با باتری، برای مدت طولانی کار می کند. برای درک اصل عملکرد موتور الکتریکی خودرو، باید کل فرآیند را از شروع حرکت تا توقف ردیابی کنید.

هنگامی که ماشین با سرعت کم روشن می شود یا حرکت می کند، تمام کار توسط یک موتور الکتریکی انجام می شود که توسط یک باتری تغذیه می شود. علاوه بر این، وظیفه او شتاب دادن به ماشین تا حداکثر سرعت ممکن برای موتور الکتریکی است. پس از آن، کامپیوتر دستور روشن کردن موتور سوخت را می دهد. که در آن قسمت ICEانرژی به ژنراتور داده می شود که باتری را جایگزین می کند و به تغذیه موتور الکتریکی به جای آن ادامه می دهد و همزمان باتری را شارژ می کند. این خودرو به طور همزمان روی دو واحد قدرت کار می کند.

هنگام حرکت با سرعت متوسطموتور الکتریکی خاموش است، فقط موتور احتراق داخلی در حال کار است و منبع انرژی باتری را دوباره پر می کند. با افزایش بار موتور احتراق داخلی، یک موتور الکتریکی دوباره به کمک می آید. اما برق نه تنها توسط دوباره پر می شود عملیات ICE. مکانیزم ترمزماشین با موتور هیبریدیطراحی آن به گونه ای است که انرژی تولید شده در هنگام ترمز به انرژی الکتریکی تبدیل می شود و همچنین برای تامین انرژی موتور الکتریکی می رود. چنین ترمزگیری "بازسازی" نامیده می شود.

الگوریتم کار در نظر گرفته شده در بالا تصویر کلی از عملکرد یک واحد قدرت هیبریدی یک خودرو را توصیف می کند. تا به امروز، سه نوع از این موتورها وجود دارد: سریال، موازی و مخلوط.

مدار هیبریدی سری

اصل عملکرد چنین طرحی را می توان ساده ترین هیبریدها در نظر گرفت. موتور احتراق داخلی در این نوعیک عنصر کمکی است و برای عملکرد ژنراتور در نظر گرفته شده است. ژنراتور با دریافت انرژی از موتور احتراق داخلی، آن را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند و موتور الکتریکی را تغذیه می کند که خودرو را به حرکت در می آورد.

چنین طرحی، به عنوان یک قاعده، در اتومبیل های کم مصرف (ماشین های جمع و جور) استفاده می شود. اما باتری به کار رفته ظرفیت بالایی دارد، با قابلیت شارژ از پریز برق معمولی. ظرفیت بزرگباتری این امکان را به شما می دهد که استفاده از موتورهای احتراق داخلی را به حداقل برسانید، یعنی خودرو می تواند بر روی یک موتور الکتریکی حرکت کند که فقط با باتری کار می کند. شورولت ولت یکی از مدل های خودرویی است که از طرح هیبریدی سری استفاده می کند.

مدار موازی خودروهای هیبریدی

اصل عملکرد مدار موازی به این صورت است که موتور احتراق داخلی و موتور الکتریکی به گونه ای نصب شده اند که امکان استفاده از آن ها با هم و به صورت جداگانه فراهم می شود. اما هنوز هم وظیفه اصلی موتور الکتریکی در چنین مداری ایجاد یک اضافی است قدرت ICEهنگام شتاب گرفتن علاوه بر این موتور الکتریکی عملکردهای استارت و ژنراتور را انجام می دهد. باتری های دارای این طرح نیازی به شارژ مجدد ندارند، آنها انرژی کافی در طول حرکت تولید می کنند.

هوندا اینسایت، هوندا سیویکترکیبی، BMW Active Hybrid 7, Volkswagen Touareg Hybrid - مدل های با مدار موازیموتور هیبریدی

مدار هیبریدی سری موازی

در این طرح موتور احتراق داخلیو موتور الکتریکی گیربکس سیاره ای را به هم متصل می کند که با کمک آن نیروی هر دو موتور به چرخ های محرک منتقل می شود.

مدار مخلوط با مدار موازی در حضور ژنراتوری که برای موتور الکتریکی انرژی ایجاد می کند متفاوت است.

تویوتا پریوس، لکسوس RX 450h، فرار فوردهیبرید نمایندگان یک هیبرید کامل هستند.

مزایای موتورهای هیبریدی

1. مزیت اصلی هیبریدی ها اقتصادی بودن آن است. حداقل صرفه جویی در مصرف سوخت 20 درصد است که در مقابل افزایش قیمت ها یک مزیت کاملا محسوس است.
2. استفاده مشترک از دو موتور باعث کاهش انتشار CO2 می شود.
3. عالی عملکرد رانندگی، که به دلیل انباشت منطقی و متعاقب آن توزیع مجدد توان تولید شده به طور مشترک توسط دو موتور حاصل می شود.
4. در مقایسه با ماشین سنتیهیبرید دارای یک ذخیره قدرت ملموس است، یعنی حتی با مخزن خالی می تواند به حرکت خود ادامه دهد.
5. ویژگی های موتورهای هیبریدی برخلاف تصورات کلیشه ای رایج، کاملاً مشابه مدل های سنتی با موتورهای احتراق داخلی است و با در نظر گرفتن سایر مزایا، گاهی اوقات حتی از آنها پیشی می گیرد.
6. موتورهای الکتریکی تقریباً بی صدا هستند که در حین کارکرد وسیله نقلیه به راحتی می افزاید.
7. در مقایسه با یک خودروی الکتریکی، باتری یک هیبریدی توسط یک موتور سوختی شارژ می شود که باعث افزایش برد آن می شود.
8. سوخت گیری خودرو با همان بنزین خودروهای سنتی انجام می شود.

معایب هیبریدها

1. هزینه بالای ماشین.
2. تعمیر و نگهداری خودرو گران است. بعید است که تعمیر چنین دستگاهی به تنهایی امکان پذیر باشد و یافتن صنعتگران واجد شرایط بسیار دشوار است. همچنین مشکلاتی در قطعات وجود خواهد داشت.
3. تغییرات دمای آب و هوا بر باتری تأثیر بدی می گذارد و منجر به تخلیه خود به خود می شود.

از نظر خارجی، خودروهای دارای پیشرانه هیبریدی با همتایان کلاسیک بنزینی تفاوتی ندارند. البته، اگر مدل‌های خودروهای با موتورهای هیبریدی هزینه مشابهی با آنالوگ‌های موتورهای احتراق داخلی داشته باشند و تعمیر و نگهداری مشکلی ایجاد نمی‌کند، به ندرت کسی چنین خودرویی را رد می‌کند. اما در حال حاضر واقعیت این است که تفاوت قیمت هیبریدی و آنالوگ به طور متوسط ​​4000 دلار است. حتی اگر تمام مزایای چنین ماشین هایی از جمله مصرف سوخت را در نظر بگیریم، باز هم تفاوت نامتناسب خواهد بود. اگر خرابی وجود نداشته باشد و مسافت پیموده شده قابل توجه باشد، خودرو پرداخت خواهد کرد بهترین مورددر پنج سال. این وضعیت باعث ایجاد خوش بینی نمی شود. اما همانطور که می گویند: "چند نفر - این همه نظر" ، بنابراین انتخاب همیشه با یک شخص خاص باقی می ماند.

خودروهای هیبریدی تویوتا با توجه به کارایی و قابلیت اطمینان خود بسیار مورد توجه مصرف کننده قرار دارند. به نظر می رسد دویدن صاف و پایداری در جاده از همه مزایای این امر دور است ماشین ژاپنی. عالی عملکرد رانندگیماشین آلات به طرز شگفت انگیزی با مصرف اقتصادیسوخت خودروی هیبریدی تویوتا پریوس از دو منبع تغذیه نیرو می گیرد: موتور الکتریکیو موتور احتراق داخلی(یخ).

بیایید سعی کنیم بفهمیم که چگونه با افزایش قدرت، یک ماشین می تواند بنزین را در سطح یک ماشین کوچک مصرف کند. دستگاه خودروی هیبریدی تویوتا پریوس شامل موارد زیر است:

• موتور احتراق داخلی (ICE)؛
• موتور الکتریکی؛
• چرخ دنده سیاره ای(تقسیم کننده قدرت)؛
• ژنراتور؛
• معکوس کننده؛
• باتری

موتور احتراق داخلی و موتور الکتریکی می توانند به طور همزمان، متناوب و در صورت لزوم مکمل یکدیگر کار کنند. که در دستگاه هیبریدیگشتاور نیروی گشتاور را می توان مستقیماً از موتور الکتریکی و موتور احتراق داخلی به نسبت های مختلف به چرخ ها منتقل کرد.

این کار با استفاده از یک گیربکس سیاره ای (تقسیم کننده قدرت) که از مجموعه ای از چرخ دنده ها تشکیل شده است انجام می شود. چهار عدد از آنها به یک موتور بنزینی و قسمت بیرونی به یک موتور الکتریکی متصل است. ماهواره دیگری به ژنراتور متصل است که در صورت لزوم انرژی را به موتور الکتریکی می فرستد یا باتری را شارژ می کند.

یکی از مزیت های اصلی پریوس را می توان در نظر گرفت که برخلاف خودروهای برقی، شارژ یک خودروی هیبریدی نیازی به اتصال به برق ندارد. این پردازنده که تمام عملکردهای دستگاه را کنترل می کند، در صورت لزوم باتری را از موتور احتراق داخلی شارژ می کند.

اصل کار یک ماشین هیبریدی

وظیفه اصلی مهندسان تویوتا ایجاد بود ماشین اقتصادی، که در پیست از قدرتمندی پایین تر نخواهد بود" اسب های آهنی"، اما در عین حال مصرف موتور کمی خواهد داشت. برای این کار از ترکیب یک موتور احتراق داخلی و یک موتور الکتریکی استفاده شد. برای دستیابی به حداکثر بازده، در تویوتا پریوس، هر دو منبع تغذیه می توانند به طور جداگانه، با هم و به صورت موازی کار کنند.

بنابراین اصل کار تویوتا هیبریدیپریوس. موتور روشن می شود و وسیله نقلیه با استفاده از موتور الکتریکی کششی شتاب می گیرد. ماهواره بیرونی گیربکس سیاره ای را می چرخاند و بنابراین گشتاور را به چرخ ها منتقل می کند. اما با باتری زیاد راه نخواهید داشت. بنابراین، به محض افزایش سرعت خودرو، موتور احتراق داخلی روشن می شود.

استفاده ترکیبی از یک موتور الکتریکی و یک موتور احتراق داخلی این امکان را فراهم می کند حداکثر بهره وری(ضریب اقدام مفید) از کل سیستم، زیرا. هنگامی که ترمز فشرده می شود، موتور احتراق داخلی خاموش می شود و اصطلاحاً ترمز احیا کننده اتفاق می افتد (تمام انرژی حاصل از مقاومت به انرژی الکتریکی تبدیل می شود) که در آن موتور الکتریکی که در حالت ژنراتور کار می کند، باتری را شارژ می کند.

اگر ماشین نیاز داشته باشد افزایش قدرتمثلاً برای سبقت گرفتن دوباره موتور الکتریکی روشن می شود که انرژی آن برای افزایش شدید سرعت کاملاً کافی است. طرح های عملکرد خودروهای هیبریدی برای افزایش کارایی خودرو و کاهش انتشار دی اکسید کربن در جو محاسبه شد. با افزایش مصرف سوخت (هنگامی که پدال گاز را فشار می دهید)، کامپیوتر کنترل سیگنالی را به تقسیم کننده قدرت ارسال می کند و منبع الکتریکی را روشن می کند که به موتور احتراق داخلی اجازه می دهد در حالت بدون بار کار کند.

تویوتا از قابلیت اطمینان و انعطاف پذیری منحصر به فردی برخوردار است، زیرا کنترل حرکت عمدتاً با سیم انجام می شود و استفاده از اجزا و مجموعه های پیچیده را دور می زند. به هر حال، در تویوتا پریوس هیبریدی، ژنراتور به عنوان یک استارت عمل می کند و به "چرخش" موتور احتراق داخلی تا 1000 دور در دقیقه کمک می کند.

حالت کار موتور

• شروع کنید. حرکت فقط با استفاده از کشش الکتریکی.
• حرکت با سرعت ثابت. در این حالت گشتاور به ژنراتور و چرخ ها منتقل می شود.
• ژنراتور در صورت لزوم باتری را شارژ می کند و انرژی را به موتور الکتریکی منتقل می کند. در این حالت جمع گشتاورهای هر دو واحد کششی اتفاق می افتد.
• حالت اجباری موتور الکتریکی با دریافت نیروی اضافی از ژنراتور، قدرت موتور بنزینی را افزایش می دهد.
• ترمز. ترمز هیبریدی بیشتر با کمک یک موتور الکتریکی است. با این حال، هنگامی که پدال به شدت فشار داده می شود، واحدهای هیدرولیک فعال می شوند و ترمز به روش معمول رخ می دهد.

موتور (ICE)

نوع موتور هیبریدی تویوتا - Hybrid Synergy Drive (درایو هم افزایی هیبریدی)، که به شما امکان می دهد دو منبع نیرو را ترکیب کنید: یک موتور احتراق داخلی و یک موتور الکتریکی. بیایید دریابیم که کدام موتورهای سوختیروی پریوس نصب شده است.

در اواسط دهه 1950، یک مهندس رالف میلر برای بهبود این ایده پیشنهاد شده است جیمز اتکینسون . ماهیت این ایده در افزایش راندمان موتور احتراق داخلی با کاهش ضربان تراکم بیان شد. این اصل است که در حال حاضر اغلب به عنوان چرخه میلر/اتکینسون شناخته می شود، در موتورهای هیبریدی تویوتا استفاده می شود.

بنابراین، تویوتا پریوس هیبریدی، نحوه عملکرد موتور این خودرو. برخلاف سایر مدل های ICE، فرآیند فشرده سازی در سیلندر در لحظه ای که پیستون شروع به حرکت به سمت بالا می کند، شروع نمی شود، بلکه کمی دیرتر شروع می شود. بنابراین قبل از بسته شدن دریچه های ورودیبخشی از مخلوط سوخت و هوا به داخل برمی گردد منیفولد ورودی، که امکان افزایش زمان استفاده از انرژی فشار گازهای در حال انبساط را فراهم می کند. همه اینها منجر به افزایش قابل توجهی می شود راندمان موتور، راندمان دستگاه را افزایش می دهد و همچنین باعث افزایش گشتاور می شود.

مشخصات موتور:

• حجم - 1794 سانتی متر مکعب.
• قدرت (اسب بخار / کیلووات / دور در دقیقه) - 97 / 73 / 5200.
• گشتاور (نیوتن متر / دور در دقیقه) - 142/4000.
• تامین سوخت - انژکتور.
• سوخت - بنزین AI 95، AI - 92.

مصرف تویوتا پریوس هیبریدی در هر 100 کیلومتر در چرخه شهری 3.9 لیتر، در بزرگراه - 3.7 لیتر است.

موتور الکتریکی ماشین تویوتا

طراحی درایو سینرژیک هیبریدی امکان استفاده از موتور کششی. قدرتموتور الکتریکی تویوتا پریوس - 56 کیلووات، 162 نیوتن متر. این واحد حرکت خودرو را از ابتدا تا ست تضمین می کند سرعت ثابت، هنگام سبقت گرفتن و ترمز خودرو روشن می شود. کل سیستم تویوتا پریوس تا کوچکترین جزئیات طراحی شده است. خودروی هیبریدی هنگام رانندگی از موتور احتراق داخلی از طریق ژنراتور کنترل شارژ می شود.

باتری اکومولاتور

هیبریدی مجهز به دو باتری (ولتاژ بالا و کمکی اصلی) است که هر دو در صندوق عقب خودرو قرار دارند. دستگاه اصلی باتری خودرو از آلیاژ نیکل هیدرید فلز و دارای ظرفیت 6.5 Ah ولتاژ 201.6 ولت می باشد.این واحد دارای سیستم خنک کننده مخصوص به خود می باشد. در داخل باتری ولتاژ بالا یک کنترلر وجود دارد که فرآیند شارژ هر سلول (بلوک) در مجموع 168 سلول را کنترل می کند.

مصرف و بازیابی نیروی باتری توسط پردازنده کنترل خودرو کنترل می شود. باتری اکومولاتورتویوتا پریوس نیازی به شارژ مجدد از شبکه الکتریکی ندارد، این فرآیند هنگام رانندگی و ترمز (بیشتر) وسیله نقلیه انجام می شود.
باتری کمکی: 12 ولت (35 Ah, 45 Ah, 51 Ah).

نتیجه

با وجود هزینه نسبتاً بالا، خودروهای هیبریدی بیشتر و بیشتر مورد توجه خریداران قرار می گیرند. در مقایسه با سایر خودروهای هیبریدی، تویوتا پریوس مصرف قابل توجهی دارد سوخت کمتر، و دارد سطح پایینانتشار دی اکسید کربن

ایده ایجاد یک ماشین هیبریدی با استفاده از موتور الکتریکی بیش از 100 سال پیش ظاهر شد. خودروهای هیبریدی چندین عملکرد اساسی را انجام می دهند:

• صرفه جویی در مصرف بنزین گران قیمت با جایگزینی آن با موتور الکتریکی.
• خودروهای هیبریدی نسبت به خودروهای کلاسیک بنزینی سازگارتر با محیط زیست هستند.
• مسافت طی شده توسط موتور هیبریدی را به دلیل استفاده از دو منبع انرژی افزایش دهید.

خودروهای هیبریدی و دستگاه آنها

خودروهای هیبریدی ملایم و کامل وجود دارد. در طراحی هیبریدهای متوسط ​​از یک موتور بنزینی به عنوان موتور اصلی استفاده می شود و در موارد نادر یک منبع برق را به عنوان یک شبکه ایمنی متصل می کند. هیبریدهای کامل به معنای امکان استفاده از منبع انرژی جایگزین به عنوان موتور اصلی است.

طراحی خودروهای هیبریدی

انواع مختلفی از طرح های هیبریدی وجود دارد که با نحوه اتصال موتور مشخص می شود:

• وسایل نقلیه با مدار ترتیبیاتصالاتدر چارچوب این طرح، یک موتور احتراق داخلی کم مصرف متصل به یک ژنراتور الکتریکی استفاده شد. موتور الکتریکی ماشین را به حرکت در می آورد و مکانیزم اصلی محرک است. مدل‌های خودروهای هیبریدی با این طرح، شورولت ولت و همچنین اوپل آمپرا هستند. در چنین خودروهایی از باتری های الکتریکی با ظرفیت افزایش یافته استفاده می شود.

طرح سریال برای اتصال گره ها

• طرح اتصال موازیدر چارچوب این طرح، هم بنزین و هم موتورهای الکتریکی. اصولاً از یک موتور الکتریکی 20 واتی استفاده می شود که با افزایش سرعت خودرو افزایش می یابد.

طرح موازی برای اتصال گره ها

• مدار مختلط سری-موازی.اصل ساخت چنین موتوری مشابه موتور با مدار موازی است، اما یک ژنراتور به مدار مخلوط اضافه می شود که موتور الکتریکی از آن نیرو می گیرد.

طرح سریال موازی برای اتصال گره ها

موتور هیبریدی چگونه کار می کند؟

هنگامی که خودرو شروع به حرکت می کند، منبع برق و باتری مصرف می شود. بر سرعت بالایک موتور بنزینی به عملکرد منابع انرژی الکتریکی متصل است. در نتیجه کار موتور بنزینی، مقداری انرژی اضافی تولید می شود که ژنراتور را شارژ می کند. ژنراتور موتور الکتریکی را تغذیه می کند که به نوبه خود باتری را شارژ می کند.

هنگام ترمزگیری، از اصل ترمز احیا کننده استفاده می شود - در این مورد، موتور الکتریکی به عنوان یک ژنراتور عمل می کند و باتری را تغذیه می کند. بنابراین انرژی حاصل از ترمزگیری به نفع خودرو استفاده می شود.

دستگاه خودروی هیبریدی

یک خودروی هیبریدی از اجزای اصلی زیر تشکیل شده است:

1. موتور گازسوز(موتور احتراق داخلی). اما در خودروهای هیبریدی، برخلاف خودروهای کلاسیک، موتور احتراق داخلی کم مصرف است، زیرا در کنار موتور الکتریکی از آن استفاده می شود.
2. موتور الکتریکی. منبع جایگزینانرژی برای ماشین اغلب، چنین موتورهایی از فناوری بازیابی استفاده می کنند - موتور الکتریکی نه تنها به عنوان یک نیروگاه کار می کند که ماشین را به حرکت در می آورد. همچنین به عنوان یک ژنراتور عمل می کند و انرژی را در هنگام ترمزگیری و پایین آمدن از تپه ها ذخیره می کند.
3. ژنراتوربرای تولید برق در نظر گرفته شده است.
4. باطری های قابل شارژیک منبع برق برای موتور الکتریکی ذخیره کنید.
5. مخزن سوختبرای ذخیره بنزین برای موتورهای احتراق داخلی استفاده می شود.
6. انتقالبه شما این امکان را می دهد که هم موتور احتراق داخلی و هم موتور الکتریکی را کنترل کنید.

دستگاه یک خودروی هیبریدی در نمونه تویوتا پریوس

ماشین هیبریدی قبل از هر چیز برای استفاده بهینه از منابع انرژی طراحی شده است. برای دستیابی به این اثر، چندین تکنیک استفاده می شود:

1. انرژی ترمز از طریق فناوری بازیابی استفاده می شود.
2. بنزین با تغییر مکانیسم به عملکرد یک موتور الکتریکی ذخیره می شود.
3. در تولید ماشین هیبریدی از مواد سبک وزنی استفاده می شود که طراحی را تسهیل می کند و در نتیجه مصرف منابع را کاهش می دهد.
4. از خواص آیرودینامیکی مواد و سازه ها به طور موثر استفاده می شود.

صنعت خودروهای هیبریدی به طور فعال در حال توسعه است، زیرا تا کنون نمی توانیم در مورد کمال این طرح ها و در دسترس بودن آنها صحبت کنیم. اجازه دهید برخی از مزایا و معایب طراحی خودروهای هیبریدی را با جزئیات بیشتری بررسی کنیم:

• صرفه جویی در مصرف سوخت و انرژی. مزیت بدون شک هیبریدی ها کاهش هزینه است، علاوه بر این، موتور الکتریکی می تواند به طور مستقل انرژی تولید کند.
• بوم شناسی. هیبریدها به میزان قابل توجهی آسیب کمتری دارند محیطنسبت به ماشین های کلاسیک
• فاصله سفر. سوخت خودروهای هیبریدی بسیار کمتر از خودروهای بنزینی معمولی است.
• باتری های هیبریدی بسیار سبک تر و راحت تر از باتری های ماشین های الکتریکی هستند.
• موتور الکتریکی تقریباً بی صدا کار می کند.
• یک خودروی هیبریدی می تواند بدون موتور احتراق داخلی در خیابان های شهر کار کند.

اما برخی از معایب مربوط به خودروهای هیبریدی وجود دارد:

• باتری های موتورهای الکتریکی باید دائماً کار کنند، در غیر این صورت دوره کارکرد کاهش می یابد. علاوه بر این، آنها قادر به تخلیه خود هستند، تحمل نمی کنند تغییرات ناگهانیدما زیرساخت بنگاه هایی که قادر به استفاده صحیح از این عناصر باشند هنوز توسعه نیافته است.
• طراحی پیچیده موتور، تعمیر آن را دشوار و پرهزینه می کند. اغلب قطعات قابل تعمیر نیستند و باید قطعات جدید را از تولیدکنندگان سفارش داد که این امر باعث تاخیر در روند تعمیر می شود.
• موتورهای هیبریدی در درجه اول با ماشین های بنزینی، اگرچه استفاده سوخت دیزلیاز نظر اقتصادی مفیدتر است.
• قیمت خودروهای با موتور هیبریدی بسیار بالاتر از میانگین بازار است. چنین خرید گران قیمتهمه نمی توانند بپردازند

با وجود برخی کاستی ها، صنعت خودروهای هیبریدی به صورت پویا در حال توسعه و پیشرفت است. با هر فصل جدید، سازندگان بهترین خودروهای هیبریدی را با طیف وسیع تری از عملکردها و مقرون به صرفه تر برای علاقه مندان به خودرو ارائه می دهند.

چرا می خواهیم با شما در مورد چگونگی عملکرد یک موتور هیبریدی صحبت کنیم؟ مسئله این است که امروزه در بیشتر زمینه های زندگی ما تعامل فناوری های مختلف وجود دارد که در نتیجه بیشتر می شود روش های موثر، دستگاه ها و مکانیسم ها. موتورهای وسیله نقلیه عزیزمان هم کنار نماندند. در این صفحه در مورد اصول عملکرد، مزایا و معایب چنین واحدهایی صحبت خواهیم کرد.

چگونه یک موتور هیبریدی کار می کند - به زبان ساده در مورد فن آوری های جدید

اگر قبلاً در مورد اختلاط فناوری‌ها شروع کرده‌ایم، باید توضیح دهیم که چگونه این موضوع در مورد موضوعی که به آن پرداختیم نیز صدق می‌کند. موتور هیبریدی نیز دو نوع را ترکیب می کند: سوخت (بنزینی / دیزل) و الکتریکی. این کوکتل البته ناقص است، اما چیزهای مثبت زیادی به زندگی رانندگان آورده است. اما در مورد آن در زیر بیشتر است، اما ابتدا باید اصل عملکرد یک موتور هیبریدی را از هم جدا کنید.

بخش سوخت چنین موتوری می تواند همراه با موتور الکتریکی کار کند، اما امکان اجرای چرخه های کاملاً مستقل نیز وجود دارد. البته خودروهای با موتور هیبریدی مجهز به کامپیوترهایی هستند که به درستی بار را روی هر دو قسمت تقسیم می کنند. بنابراین، در خارج از شهر، جایی که قدرت واحد برق مهم است، بنزین یا تکنولوژی دیزلعلاوه بر این، گازهای خروجی اگزوز برای انسان در بزرگراه چندان مضر نیستند.

اما در شهر، قطعه الکتریکی عمدتاً کار می کند، زیرا این گزینه تمیزتر و مقرون به صرفه تر است. خودروهای با موتور هیبریدی قادر به خدمت رسانی به خود هستند، این در مورد قسمت الکتریکی موتور صدق می کند. قطعه الکتریکی در حالی که یکی از سوخت کار می کند بیکار نمی ماند، انرژی تولید شده را جمع می کند تا بعداً دوباره از آن استفاده کند.

زمانی که هر دو عنصر موتور به طور همزمان کار می کنند، به عنوان مثال، در هنگام شتاب گیری، زمانی که خودرو به هزینه های انرژی زیادی نیاز دارد، منتفی نیست.

دستگاه موتور هیبریدی - شرح مدار

موتور هیبریدی به چه معناست، به طور خلاصه تحلیل کردیم. اکنون می خواهم کمی عمیق تر بروم و طرح آن را در نظر بگیرم. لازم به ذکر است که تعداد آنها به سه نفر می رسد. بنابراین، بیایید با ساده ترین، که کمترین علاقه را برای ما دارد شروع کنیم - این یک ترکیب متوالی است. موتور الکتریکی شرکت کننده اصلی در راه اندازی و حرکت چرخ های وسیله نقلیه است، اما (ICE) فقط توسط آن پشتیبانی می شود، ژنراتور را می چرخاند.

برای خودروی امروزی، چنین دستگاه موتور هیبریدی وجود نخواهد داشت بهترین گزینهبه هر حال، باتری های جادار، موتورهای احتراق داخلی با ظرفیت کم مورد نیاز است و خود خودرو کند و دست و پا چلفتی خواهد بود. اگرچه هنوز در میان ناوگان خودرویی نمایندگانی وجود دارد، به عنوان مثال، شورلتولت. اما به دلیل مولفه الکتریکی غالب، تمام معایب وسایل نقلیه الکتریکی را دارد، حداقل مسافت پیموده شده را به یک بار شارژ باتری وابسته کنید، اما این به تدریج با استفاده از توربو ICE حل می شود.

مدارهای زیر موازی و مختلط نامیده می شوند. طرح مختلط اغلب در یافت می شود لکسوسو یک تعامل نزدیک بین موتور الکتریکی و موتور احتراق داخلی است. آنها با هم کار می کنند، ماشین را به حرکت در می آورند، اصل کار به گونه ای ساخته شده است که حتی گیربکس هم بدون پله است، دور از آنچه ما به آن عادت کرده ایم. چنین گزینه هایی بسیار مدرن هستند، اما بسیار گران هستند.

اما طرحی که ما به آن عادت کرده ایم موازی نامیده می شود و کاملا رایج است. موتور الکتریکی در اینجا، اگرچه پیشرو نیست، اما دستیار ضروری، بیمه موتور احتراق داخلی در مواقع نیاز به نیروی اضافی. باتری ها بزرگ و جادار نیستند که باعث می شود در هنگام رانندگی به راحتی شارژ شوند و همیشه آماده پاسخگویی به درخواست هستند.

ماشین هیبریدی - مزایا و معایب

اطلاعات بدون نشان دادن مثبت و ناقص خواهد بود جنبه های منفی موتورهای هیبریدی. البته، مزایا بیشتری وجود خواهد داشت، اما معایبی نیز وجود دارد، همانطور که در هر چیز جدید و کمی مطالعه شده توسط مصرف کننده وجود دارد. به عنوان مثال، به دلایلی، رایج ترین موتور بنزینی هیبریدی است، اگرچه همه مدت هاست کارایی و کارایی آن را می شناسند. قدرت بزرگ"دیزل". اما در اینجا هیچ رازی وجود ندارد ، زیرا اولاً این فناوری در خارج از کشور توسعه یافته است ، یعنی. در آمریکا، و در آنجا هنوز با سوخت دیزل آشنا نیستند. ثانیاً، هزینه هیبریدی حتی بیشتر است، اگرچه قیمت چنین فناوری هایی در حال حاضر بسیار بالاتر از حد متوسط ​​است.

کمی شک توسط هیبریدی ها به دلیل موتور الکتریکی ایجاد می شود، یعنی. باتری های آن این یک عنصر نسبتاً هوس انگیز است که نیاز دارد عملیات دائمی، در غیر این صورت عمر موتور هیبریدی دقیقاً به دلیل آن به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. این افراط دما را تحمل نمی کند، می تواند خود تخلیه شود و در آینده ابهاماتی در دفع آن وجود دارد.. همچنین، سایه ای بر شهرت موتورهای مخلوط نه تنها به دلیل هزینه بالای آنها، بلکه به دلیل هزینه بالای قطعات و در صورت لزوم تعمیرات نیز ایجاد می شود. و انجام آن به تنهایی غیرممکن است.

خوب، حالا می توانیم در مورد چیزهای خوشایند صحبت کنیم. ما می توانیم با خیال راحت در مورد سازگاری با محیط زیست و اقتصاد صحبت کنیم، این حداقل بر اساس ماهیت دوگانه واحد درست است. وجود باتری به شما امکان می دهد بدون سوخت گیری طولانی تر رانندگی کنید و در همه چیز صرفه جویی کنید شاخص های فنیبه روز. این باتری نیازی به شارژ ندارد، خودرو فقط با سوخت شارژ می شود. موتور، به لطف کامپیوتر، همیشه کار می کند حالت بهینهمهم نیست که چگونه سعی می کنید به او "تجاوز" کنید. گاهی اوقات چنین خودروهایی می توانند بدون سوخت حرکت کنند و همچنین با سرعت کم خود متمایز می شوند ، موتور به سختی قابل شنیدن است.