Hibridinio automobilio nuosekli schema. Kas yra hibridinis automobilis

Hibridinis variklis (arba hibridas) – tai jėgainė, kuri naudoja kelių rūšių kurą (du ar daugiau šaltinių) ir jų bendro naudojimo sinerginį poveikį. Tai gali būti benzinas ir elektra, benzinas ir dujos, dyzelinas ir elektra, vandenilis, benzinas ir elektra bei daugelis kitų derinių. Gerai, moderni technologija leidžia tai padaryti.

Hibridinių variklių istorija.

Manoma, kad hibridinis variklis yra kažkoks itin modernus išradimas, yra šiek tiek klaidinga nuomonė. Taip, šiuolaikiniai hibridai yra aukštųjų technologijų inžinerinis projektas, tačiau pasižiūrėjus, hibridinis variklis datuojamas XIX–XX a. Taip 1897 metais prancūzų kompanija Parisienne des Voitures Electriques pradėjo gaminti automobilius su hibridiniais varikliais.

Šiek tiek vėliau, 1900 m., garsioji Amerikos korporacija pradėjo įvaldyti hibridų gamybą. „General Electric“.. Įdomu tai, kad hibridiniai sunkvežimiai Čikagoje buvo gaminami iki 1940 m., nors apskritai jie nebuvo gaminami masiškai.

Neįleido šaknų hibridinė technologija tuo metu dėl kelių priežasčių. Pirma, degalų ir energijos išteklių kainos tais metais buvo tokios žemos, kad atgraso nuo bet kokių ekonominių hibridų gamybos galimybių. Antra, įprasto benzininio variklio galia tuomet buvo tikrai daug didesnė.

Energetikos krizė Pastaraisiais metais, siejamas su sparčiu energijos kainų augimu, taip pat sugriežtinimu aplinkosaugos standartus paskatino gamintojus kurti ir gaminti efektyvius naujos kartos hibridinius variklius. Šiuolaikinis hibridas, kaip taisyklė, yra dviejų pagrindinių jėgainių sistema: benzininė (arba dyzelinė) ir elektrinė. Be jų, grandinėje dalyvauja dar keli atraminiai mazgai. Pavyzdžiui, jie gali būti: elektros generatorius, baterija (akumuliuoja įkrovą), inverteris (paverčia nuolatinę srovę į kintamąją srovę) ir elektroninis variatorius. Visa tai valdoma ir valdoma moderniu, galingu kompiuteriu, kuris dešimtis kartų padidina energijos panaudojimo efektyvumą lyginant su tradiciniu rankiniu ar analoginiu valdymu. Sistemos kuro dalis gali veikti kartu su elektrine dalimi, tačiau numatyti ir atskiri ciklai. Svarbu, kad dirbant Degalų sistema, elektrinis nestovi be darbo, o kaupia (kaupia) energiją.

Hibridinio variklio įtaisas ir veikimo principas. Šiandien yra keletas hibridų tipų:

• Nuoseklus (serijinis hibridas). Pagal šią schemą variklis vidaus degimas varo generatorių, kurio elektra maitina elektros variklį. Pastarasis savo ruožtu suka automobilio ratus. Šis metodas leidžia naudoti Dujinis variklis mažai energijos su sąlyga, kad ji nuolat veikia maksimaliu efektyvumu. Tokios konstrukcijos automobiliai paprastai yra maži ir turi didelį akumuliatorių (pvz. Chevrolet voltas);
• Lygiagretus hibridas. Šiuo atveju automobilio ratus varo ir benzininis, ir elektrinis. Priklausomai nuo važiavimo sąlygų, elektros variklis gali suteikti papildomos galios. Šis modelis pasitaiko labai dažnai. Akumuliatoriai šiuo atveju yra kompaktiški ir įkraunami vairuojant. transporto priemonė. Pagrindinis trūkumas Problema ta, kad elektros variklis negali vienu metu pasukti ratų ir įkrauti akumuliatoriaus. Panaši schema įgyvendinama Civiliniai automobiliai Hibridinis ir Volkswagen Touareg hibridas;
• Serija-lygiagreti (mišri). Iš pavadinimo nesunku manyti, kad trečiasis tipas sujungia du ankstesnius. Įjungta Šis momentas Tai yra efektyviausias hibridinis dizainas. Ratams pasukti galima naudoti kombinuotą trauką (benzininį variklį ir elektros variklį). Be to, elektros variklis vienu metu gali generuoti elektros energiją (dirbti kaip generatorius) ir sukurti trauką (kaip variklis). Schemos trūkumas yra labai didelė kaina.

Mišrios schemos pavyzdys yra „Lexus“ („Toyota“) hibridinė jėgainė „Hybrid Synergy Drive“. Yra 3,3 litro benzininis variklis, 2 elektros varikliai ir akumuliatorius. Norėdami susisiekti tarp šių trijų konstrukcinių elementų, elektros paskirstymo įrenginys su kompaktišku planetinė pavara, kuris sumažina energijos nuostolius dėl trinties. Energijos srautams valdyti yra valdymo blokas ir puslaidininkinis perjungimo įtaisas. HSD įrenginyje esantis keitiklis konvertuoja akumuliatoriaus nuolatinę srovę į kintamoji srovė elektros varikliui.

Elektrinis variklis naudojamas automobiliui judėti mažu greičiu ir užvesti. Tai leidžia sutaupyti benzino ir sklandžiai judėti. Einant į normalus režimas Važiuojant įjungiamas benzininis variklis, kuris veikia lygiagrečiai su elektros varikliais. Energijos perteklius perduodamas akumuliatoriui. Įsibėgėjimo metu aktyviai veikia vidaus degimo variklis. Stabdymo režimu naudojama vadinamoji regeneracinė stabdymo sistema, kai elektros varikliai veikia generatoriaus režimu, įkraunant akumuliatorių. Tie. pagrindiniais darbo režimais naudojamas benzininis variklis, o tarpiniuose (pereinamuose) režimuose – elektrinis.

Hibridinio variklio privalumai ir trūkumai. Žinoma, nepaisant aukštas lygis technologijos, hibridinis montavimas turi ir neabejotinų pranašumų, ir tam tikrų trūkumų, su kuriais vadovaujantys inžinieriai ir toliau dirba. Pradėkime nuo privalumų:

• efektyvios degalų sąnaudos ir sutaupymas iki 35 %;
• mažas išmetamųjų dujų toksiškumo lygis;
• žemas garsas;
• puikus valdymas ir sklandesnis automobilio įsibėgėjimas;
• visiška instaliacijos kontrolė naudojant borto kompiuterį ir elektronines sistemas;
• akumuliatoriaus komponentai hibridiniai automobiliai mobiliuosius telefonus lengva išmesti ir perdirbti;
• regeneracinė stabdžių sistema padeda taupyti energiją;
• ilgas akumuliatoriaus veikimo laikas hibridiniam automobiliui.

Tarp hibridų trūkumų verta paminėti:

• didelė automobilių su hibridine jėgaine kaina;
• didelės atsarginių dalių ir remonto kainos. Vargu ar pavyks patiems susiremontuoti, o pilnavertį aptarnavimą tokiems automobiliams galima suteikti tik labai didieji miestai. Be to, gali vėluoti būtinų atsarginių dalių tiekimas;
• Elektros sistema netoleruoja didelių temperatūros pokyčių.

Populiarus klaidingas supratimas apie hibridinius variklius yra mitas apie galios ir efektyvumo praradimą. elektrinė. Tai netinka hibrido galiai. pilna tvarka. Be to, degalų papildymui nereikia specialių degalų.

Pirmaujantys pasaulio automobilių gamintojai jau įvertino hibridinių variklių privalumus. Kiekvienais metais hibridinių automobilių skaičius auga, įgyja vis didesnį populiarumą tarp vairuotojų. Rinkos plečiasi. Hibridinis variklis – tikras inžinerijos šedevras, itin modernus, ekonomiškas ir aplinką tausojantis įrenginys, kuris yra artimiausia pasaulinės automobilių pramonės ateitis. Dėl kylančių kainų angliavandenilių kuro galime drąsiai prognozuoti, kad po 5-10 metų hibridinės elektrinės bus plačiai paplitusios visame pasaulyje.

Kritinė aplinkos situacija ir nuolat brangstantys degalai verčia transporto gamintojus ieškoti naujų sprendimų. Tobulinami, modifikuojami ir „maišomi“ su elektros varikliais vidaus degimo varikliai (ICE). Kodėl tai daroma, kaip veikia hibridinis variklis, mes apsvarstysime šiandieniniame leidinyje.

Idėja sujungti du agregatus (vidaus degimo variklį ir elektros variklį) negali būti vadinama nauja. 1897 metais prancūzų kompanija Parisienne des Voitures Electriques pradėjo gaminti automobilius su hibridiniais varikliais, o kiek vėliau amerikiečių General Electric išleido pirmąjį hibridą su benzininiu varikliu. keturių cilindrų variklis. Tačiau tada tokia naujovė pasirodė ekonomiškai neįgyvendinama. Degalai buvo pigūs, o hibridinio automobilio galia buvo prastesnė nei tradicinių modelių. Bet laikai pasikeitė. Kyla kuro kainos, blogėja aplinkosauginė situacija. Automobiliai su mišriais galios blokais tapo aktualūs ir pradėjo populiarėti.

Paprastais žodžiais apie kompleksą

Kas yra hibridinis variklis? Hibridinis variklis yra sistema, susidedanti iš dviejų tarpusavyje sujungtų blokų: elektrinio ir benzininio. Jie gali dirbti tiek atskirai, tiek vienu metu. Valdo šią sistemą borto kompiuteris automobilis. Jis, priklausomai nuo važiavimo režimo, nusprendžia, kokio tipo energijos vienetas reikia aktyvuoti tam tikru momentu.

Vairavimui mieste, kai variklis neprivalo gaminti Aukšta įtampa, naudojamas elektros variklis. Važiuojant užmiesčio keliais kompiuteris išjungia elektros variklį ir naudoja kuro bloką.

Mišriu važiavimo režimu, kai automobilio variklis veikia apkrautas, periodiškai įsibėgėjant ir sustojus, abu agregatai veikia kartu. Be to, kai veikia degalų variklis, vyksta įkrovimas elektrinis. Jie nusipelno ypatingo dėmesio.

Energijos taupymas hibridiniuose varikliuose

Yra žinoma, kad automobiliui perkelti sunaudojama daug energijos. Šiuo atžvilgiu kyla logiškas klausimas: kaip elektros variklis, net esant nedidelėms apkrovoms, gali ilgai veikti be papildomos priekabos su akumuliatoriais? Norint suprasti automobilio elektros variklio veikimo principą, reikia sekti visą procesą nuo judėjimo pradžios iki sustojimo.

Automobiliui užvedus ar pajudėjus nedideliu greičiu, visą darbą atlieka elektros variklis, kuris maitinamas iš akumuliatoriaus. Toliau jo užduotis – pagreitinti automobilį iki didžiausio elektros variklio galimo greičio. Po to kompiuteris duoda komandą įjungti kuro variklį. Kuriame ICE dalis energija perduodama generatoriui, kuris pakeičia akumuliatorių ir vietoj to toliau maitina elektros variklį, tuo pačiu įkraunant akumuliatorių. Tuo pačiu metu automobilis vienu metu veikia dviem jėgos agregatais.

Važiuojant su Vidutinis greitis Elektros variklis išsijungia, veikia tik vidaus degimo variklis, papildantis akumuliatoriaus energijos atsargas. Padidėjus vidaus degimo variklio apkrovai, jam vėl į pagalbą ateina elektros variklis. Bet elektra pasipildo ne tik dėl vidaus degimo variklio veikimas. Stabdžių mechanizmas automobilis su hibridinis variklis jis suprojektuotas taip, kad stabdymo metu susidariusi energija paverčiama elektros energija ir taip pat eina elektros varikliui maitinti. Šis stabdymo tipas vadinamas „regeneraciniu“.

Aukščiau aptartas veikimo algoritmas apibūdina bendrą transporto priemonės hibridinio jėgos agregato veikimo vaizdą. Šiandien yra trijų tipų tokie varikliai: nuoseklusis, lygiagretusis ir mišrus.

Hibridinė nuosekli grandinė

Tokios schemos veikimo principas gali būti laikomas paprasčiausiu iš hibridų. Vidaus degimo variklis in Šis tipas yra pagalbinis elementas ir skirtas generatoriui valdyti. Generatorius, gaudamas energiją iš vidaus degimo variklio, paverčia ją elektra ir maitina elektros variklį, kuris paleidžia automobilį.

Ši schema dažniausiai naudojama mažos galios automobiliuose (mažuose automobiliuose). Tačiau naudojama baterija yra didelės talpos, kurią galima įkrauti iš įprasto elektros lizdo. Didelė talpa Akumuliatorius leidžia iki minimumo sumažinti vidaus degimo variklio naudojimą, tai yra, automobilis gali judėti elektros varikliu, kurį maitina tik baterija. „Chevrolet Volt“ yra vienas iš automobilių modelių, kuriame naudojamas serijinis hibridinis dizainas.

Lygiagreti hibridinio automobilio grandinė

Lygiagrečios grandinės veikimo principas yra tas, kad vidaus degimo variklis ir elektros variklis sumontuoti taip, kad būtų galima juos naudoti ir kartu, ir atskirai. Bet vis tiek pagrindinė elektros variklio funkcija tokioje grandinėje yra sukurti papildomą variklio galia kai įsibėgėja. Be to, elektros variklis tarnauja kaip starteris ir generatorius. Baterijos su šia schema nereikalauja papildomo įkrovimo, judant jie turi pakankamai energijos.

„Honda Insight“, Honda Civic hibridas, BMW Active Hybrid 7, Volkswagen Touareg Hybrid – modeliai su lygiagreti grandinė hibridinis variklis.

Serijinė lygiagreti hibridinė grandinė

Šiame vidaus degimo variklio diagrama o elektrinis variklis jungia planetinę pavarų dėžę, per kurią abiejų variklių galia perduodama varantiesiems ratams.

Mišri grandinė nuo lygiagrečios skiriasi tuo, kad yra generatorius, kuris sukuria energiją elektros varikliui.

„Toyota Prius“, „Lexus RX 450h“, Ford Escape Hibridas yra pilno hibrido atstovai.

Teigiami hibridinių variklių aspektai

1. Pagrindinis hibridų pranašumas yra jo efektyvumas. Minimali degalų sąnaudų suma yra 20%, o tai gana reikšmingas pranašumas kylančių kainų akivaizdoje.
2. Kartu naudojant du variklius sumažėja CO2 emisija.
3. Puikiai vairavimo našumas, kurie buvo pasiekti dėl racionalaus dviejų variklių kartu generuojamos galios kaupimo ir vėlesnio perskirstymo.
4. Palyginus su tradicinis automobilis Hibridas turi pastebimą atstumą, tai reiškia, kad jis gali toliau judėti net ir tuščiu baku.
5. Hibridinių variklių charakteristikos visiškai identiškos tradiciniams modeliams su vidaus degimo varikliais, priešingai vyraujantiems stereotipams, o atsižvelgiant į kitus privalumus, kartais net juos pranoksta.
6. Elektriniai varikliai veikia beveik tyliai, o tai suteikia komforto vairuojant automobilį.
7. Lyginant su elektromobiliu, hibrido akumuliatorių įkrauna degalų variklis, o tai padidina jo atstumą.
8. Automobilis pilamas tuo pačiu benzinu kaip ir tradiciniai automobiliai.

Hibridų trūkumai

1. Didelė automobilio kaina.
2. Automobilio priežiūra brangi. Vargu ar pavyks tokią mašiną pataisyti patiems, o kvalifikuotų meistrų rasti bus labai sunku. Taip pat garantuojama, kad bus problemų su komponentais.
3. Klimato temperatūros pokyčiai blogai veikia akumuliatorius ir sukelia jų savaiminį išsikrovimą.

Išoriškai automobiliai su hibridiniais jėgos agregatais nesiskiria nuo klasikinių benzininių kolegų. Žinoma, jei automobilių modeliai su hibridiniais varikliais kainavo tiek pat, kiek jų kolegos su vidaus degimo varikliais, o priežiūra nesukėlė sunkumų, vargu ar kas nors tokio automobilio atsisakytų. Tačiau šiuo metu realybė tokia, kad hibridinio ir analoginio kainos skirtumas vidutiniškai siekia 4000 USD. Net jei atsižvelgsime į visus tokių automobilių privalumus, įskaitant degalų taupymą, skirtumas vis tiek bus neproporcingas. Jei nėra gedimų, o rida yra didelė, automobilis atsipirks geriausiu atveju per penkerius metus. Tokia padėtis nekelia optimizmo. Bet kaip sakoma: „Kiek žmonių - tiek nuomonių“, todėl pasirinkimas visada lieka asmeniui.

Dėl savo efektyvumo ir patikimumo hibridiniai Toyota automobiliai kelia didelį vartotojų susidomėjimą. Sklandus važiavimas ir stabilumas kelyje, pasirodo, nėra visi to privalumai Japoniškas automobilis. Puikiai važiavimo kokybė automobiliai nuostabiai derinami su ekonomiškas vartojimas kuro. Toyota Prius hibridinis automobilis varomas dviem energijos šaltiniais: elektrinis variklis Ir vidaus degimo variklis(LEDAS).

Pabandykime išsiaiškinti, kaip padidinus galią automobilis gali sunaudoti benziną mažo automobilio lygiu. Toyota Prius hibridinį automobilį sudaro:

• vidaus degimo variklis (ICE);
• elektrinis variklis;
• planetinė pavarų dėžė(galios daliklis);
• generatorius;
• inverteris;
• baterija.

Vidaus degimo variklis ir elektros variklis gali veikti vienu metu, pakaitomis ir prireikus vienas kitą papildyti. IN hibridinis įrenginys, sukimo momentas iš elektros variklio ir vidaus degimo variklio gali būti perduodamas ratams tiesiogiai įvairiomis proporcijomis.

Tai atliekama naudojant planetinę pavarų dėžę (galios daliklį), kurią sudaro krumpliaračių rinkinys. Keturi iš jų prijungti prie benzininio variklio, o išorinė – su elektros varikliu. Kitas palydovas yra prijungtas prie generatoriaus, kuris, esant reikalui, siunčia energiją į elektros variklį arba įkrauna akumuliatorių.

Vienas pagrindinių „Prius“ privalumų – skirtingai nei elektromobilių, hibridinio automobilio įkrovimui nereikia maitinimo jungties. Procesorius, kuris kontroliuoja visus mašinos veiksmus, prireikus įkrauna akumuliatorių iš vidaus degimo variklio.

Kaip veikia hibridinis automobilis

Pagrindinė „Toyota“ inžinierių užduotis buvo sukurti ekonomiškas automobilis, kuris trasoje nenusileistų galingiesiems“ geležiniai arkliai“, bet tuo pačiu turėtų mažą variklio suvartojimą. Tam buvo panaudotas vidaus degimo variklio ir elektros variklio derinys. Siekiant maksimalaus efektyvumo, „Toyota Prius“ abu maitinimo šaltiniai gali veikti atskirai, kartu ir lygiagrečiai.

Taigi, veikimo principas hibridinis Toyota Priusas. Variklis užvedamas ir automobilis įsibėgėja naudojant traukos elektros variklį. Jis suka išorinį planetinės pavarų dėžės palydovą ir taip perduoda sukimo momentą ratams. Bet su akumuliatoriumi toli nenueisi. Todėl vos tik automobilis padidina greitį, pradeda veikti vidaus degimo variklis.

Kartu naudojant elektros variklį ir vidaus degimo variklį galima pasiekti maksimalus efektyvumas(koeficientas naudingas veiksmas) visos sistemos, nes. Paspaudus stabdį, išsijungia vidaus degimo variklis ir įvyksta vadinamasis regeneracinis stabdymas (visa energija iš pasipriešinimo paverčiama elektra), kurio metu elektros variklis, dirbdamas generatoriaus režimu, įkrauna akumuliatorių.

Jei automobiliui vėl prireiks padidinta galia, pavyzdžiui, norint aplenkti, vėl įjungiamas elektros variklis, kurio energijos visiškai pakanka staigiam greičiui padidinti. Hibridinių automobilių veikimo schemos buvo sukurtos siekiant padidinti transporto priemonių efektyvumą ir sumažinti anglies dvideginio išmetimą į atmosferą. Padidėjus degalų sąnaudoms (paspaudus dujų pedalą), valdymo kompiuteris siunčia signalą į galios daliklį ir įjungia elektros šaltinį, kuris leidžia vidaus degimo varikliui veikti tuščiosios eigos režimu.

Toyotos pasižymi unikaliu patikimumu ir lankstumu, nes judesių valdymas dažniausiai atliekamas laidu, apeinant sudėtingų komponentų ir mazgų naudojimą. Beje, Toyota Prius hibride generatorius veikia kaip starteris ir padeda „apsukti“ vidaus degimo variklį iki reikiamų 1000 aps./min.

Variklio darbo režimas

• Pradėti. Judėjimas naudojant tik elektrinę trauką.
• Judėjimas pastoviu greičiu. Tokiu atveju sukimo momentas perduodamas generatoriui ir ratams.
• Generatorius, jei reikia, įkrauna akumuliatorių ir perduoda energiją elektros varikliui. Šiuo atveju abiejų traukos agregatų sukimo momentai sumuojami.
• Priverstinis režimas. Elektros variklis, gaunantis papildomą galią iš generatoriaus, padidina benzininio variklio galią.
• Stabdymas. Hibridiniai stabdžiai dažniausiai naudojami elektros varikliu. Tačiau stipriai paspaudus pedalą suaktyvinami hidrauliniai agregatai ir stabdymas vyksta įprastu būdu.

Variklis (ICE)

„Toyota Hybrid“ variklio tipas yra „Hybrid Synergy Drive“, leidžiantis derinti du energijos šaltinius: vidaus degimo variklį ir elektros variklį. Išsiaiškinkime, kuri kuro varikliaiįdiegta „Prius“.

Praėjusio amžiaus 50-ųjų viduryje inžinierius Ralfas Milleris pasiūlė patobulinti idėją Jamesas Atkinsonas . Idėjos esmė buvo padidinti vidaus degimo variklio efektyvumą sumažinant suspaudimo taktą. Būtent šis principas, dabar dažnai vadinamas Millero/Atkinsono ciklu, naudojamas Toyota hibridiniuose varikliuose.

Taigi, Toyota Prius hibridas, kaip veikia šio automobilio variklis. Skirtingai nuo kitų vidaus degimo variklių modelių, suspaudimo procesas cilindre prasideda ne tuo metu, kai stūmoklis pradeda judėti aukštyn, o šiek tiek vėliau. Todėl prieš uždarant įsiurbimo vožtuvai dalis kuro ir oro mišinio grįžta atgal įsiurbimo kolektorius, kuri leidžia padidinti laiką, per kurį naudojama besiplečiančių dujų slėgio energija. Visa tai lemia reikšmingą padidėjimą Variklio efektyvumas, padidina įrenginio efektyvumą, taip pat padidina sukimo momentą.

Variklio charakteristikos:

• Tūris – 1794 kub.
• Galia (AG/kW/rpm) – 97 / 73 / 5200.
• Sukimo momentas (Nm/rpm) – 142/4000.
• Kuro padavimas - purkštukas.
• Kuras – benzinas AI 95, AI 92.

„Toyota Prius“ hibrido sąnaudos 100 km miesto cikle yra 3,9 litro, užmiestyje – 3,7 litro.

Toyota automobilio elektrinis variklis

Hibridinės sinergijos pavaros dizainas apima naudojimą traukos variklis. Galia Toyota Prius elektros variklis - 56 kW, 162 Nm. Šis įrenginys užtikrina automobilio judėjimą nuo starto iki komplektacijos pastovus greitis, įsijungia automobiliui lenkiant ir dalyvauja stabdant. Visa Toyota Prius sistema apgalvota iki smulkmenų. Hibridinio automobilio įkrovimas vyksta važiuojant, iš vidaus degimo variklio per valdymo generatorių.

Akumuliatoriaus baterija

Hibridas komplektuojamas su dviem akumuliatoriais (pagrindinis aukštos įtampos ir pagalbinis), abu yra automobilio bagažinėje. Pagrindinis automobilio akumuliatoriaus įrenginys pagamintas iš nikelio-metalo hidrido lydinio, jo galia 6,5 ​​A/h, įtampa 201,6 V. Šis įrenginys turi savo aušinimo sistemą. Aukštos įtampos akumuliatoriaus viduje yra valdiklis, valdantis kiekvieno elemento (bloko), iš viso 168 elementų, įkrovimo procesą.

Akumuliatoriaus energijos suvartojimą ir atkūrimą valdo transporto priemonės valdymo procesorius. Akumuliatoriaus baterija Toyota Prius nereikia įkrauti iš elektros tinklo, šis procesas vyksta automobiliui judant ir stabdant (daugiausia).
Pagalbinė baterija: 12 V (35 Ah, 45 Ah, 51 Ah).

Išvada

Nepaisant gana didelės kainos, hibridiniai automobiliai sulaukia vis didesnio pirkėjų susidomėjimo. Palyginti su kitais hibridiniais automobiliais, Toyota Prius iš tikrųjų sunaudoja daug mažiau degalų, ir turi žemas lygis anglies dioksido emisijos.

Idėja sukurti hibridinį automobilį naudojant elektros variklį kilo daugiau nei prieš 100 metų. Hibridiniai automobiliai atlieka keletą pagrindinių funkcijų:

• Taupykite brangų benziną pakeitę jį elektros varikliu.
• Hibridiniai automobiliai yra ekologiškesni nei klasikiniai benzininiai automobiliai.
• Hibridinio variklio įveikiamo atstumo didinimas dėl dviejų energijos šaltinių naudojimo.

Hibridiniai automobiliai ir jų dizainas

Yra lengvųjų ir visiškai hibridinių automobilių. Lengvųjų hibridų konstrukcijoje kaip pagrindinis naudojamas benzininis variklis, o retais atvejais kaip atsarginis prijungiamas elektros energijos šaltinis. Visiški hibridai reiškia galimybę kaip pagrindinį variklį naudoti alternatyvų energijos šaltinį.

Hibridinių transporto priemonių dizainas

Yra keletas hibridinių konstrukcijų tipų, išsiskiriančių variklio prijungimo būdu:

• Automobiliai su nuoseklioji grandinė jungtys. Grandinėje naudojamas mažos galios vidaus degimo variklis, prijungtas prie elektros generatoriaus. Elektrinis variklis varo automobilį ir yra pagrindinis varomasis mechanizmas. Hibridinių automobilių modeliai su šia schema yra „Chevrolet Volt“ ir „Opel Ampera“. Tokiuose automobiliuose naudojami padidintos talpos elektros akumuliatoriai.

Mazgų nuoseklaus prijungimo schema

• Lygiagretaus sujungimo schema. Pagal šią schemą tiek benzinas, tiek elektros varikliai. Iš esmės naudojamas 20 W galios elektros variklis, kuris didėja didėjant transporto priemonės greičiui.

Mazgų lygiagretaus sujungimo schema

• Mišri nuosekli lygiagreti grandinė. Tokio variklio konstravimo principas yra panašus į variklį su lygiagrečia grandine, tačiau į mišrią grandinę pridedamas generatorius, iš kurio maitinamas elektros variklis.

Serijinio lygiagretaus mazgo sujungimo schema

Kaip veikia hibridinis variklis?

Automobiliui pajudėjus, išeikvojamas elektros variklio ir akumuliatoriaus maitinimas. Įjungta didelis greitis Benzininis variklis yra prijungtas prie elektros energijos šaltinių veikimo. Veikiant benzininiam varikliui susidaro tam tikras energijos perteklius, kuris įkrauna generatorių. Generatorius maitina elektros variklį, o jis savo ruožtu įkrauna akumuliatorių.

Stabdant naudojamas regeneracinio stabdymo principas – elektros variklis šiuo atveju veikia kaip generatorius, maitinantis akumuliatorių. Tokiu būdu stabdant gaunama energija panaudojama transporto priemonės labui.

Hibridinio automobilio prietaisas

Hibridinis automobilis susideda iš šių pagrindinių komponentų:

1. Dujinis variklis(vidaus degimo variklis). Tačiau hibridiniuose automobiliuose, skirtingai nei klasikiniuose, vidaus degimo variklis yra mažos galios, nes naudojamas kartu su elektros varikliu.
2. Elektrinis variklis. Alternatyvus šaltinis energijos automobiliui. Dažnai tokiuose varikliuose naudojama rekuperacinė technologija – elektros variklis veikia ne tik kaip jėgainė, kuri varo automobilį. Jis taip pat veikia kaip generatorius, kaupiantis energiją stabdant ir leidžiantis nuo įkalnių.
3. Generatorius skirtas elektros gamybai.
4. Įkraunamos baterijos saugoti elektros energijos atsargas elektros varikliui.
5. Kuro bakas naudojamas vidaus degimo variklių benzinui laikyti.
6. Užkrato pernešimas leidžia valdyti ir vidaus degimo variklį, ir elektros variklį.

Hibridinio automobilio dizainas naudojant Toyota Prius pavyzdį

Hibridinis automobilis visų pirma skirtas efektyviam energijos išteklių naudojimui. Norint pasiekti šį efektą, naudojami keli būdai:

1. Stabdymo energija naudojama rekuperacinėmis technologijomis.
2. Benzino taupoma perjungus mechanizmą valdyti elektros variklį.
3. Hibridinių automobilių gamyboje naudojamos lengvos medžiagos, kurios palengvina konstrukciją ir taip sumažina išteklių sąnaudas.
4. Efektyviai išnaudojamos medžiagų ir konstrukcijų aerodinaminės savybės.

Hibridinių automobilių pramonė aktyviai vystosi, nes kol kas negalime kalbėti apie šių konstrukcijų tobulumą ir jų prieinamumą. Pažvelkime atidžiau į kai kuriuos hibridinių automobilių dizaino privalumus ir trūkumus:

• Sutaupoma kuro ir energijos sąnaudų. Neabejotinas hibridų pranašumas yra išlaidų mažinimas, o elektros variklis gali savarankiškai gaminti energiją.
• Ekologija. Hibridai yra žymiai mažiau kenksmingi aplinką nei klasikiniai automobiliai.
• Diapazonas. Hibridinius automobilius reikia pilti kur kas rečiau nei įprastus benzininius automobilius.
• Hibridiniai akumuliatoriai yra daug lengvesni ir lengviau naudojami nei elektromobilių akumuliatoriai.
• Elektros variklis veikia beveik tyliai.
• Miesto gatvėse hibridinis automobilis gali apsieiti ir be vidaus degimo variklio.

Tačiau yra ir tam tikrų su hibridiniais automobiliais susijusių trūkumų:

• Elektros variklių akumuliatoriai turi būti nuolat naudojami, antraip sutrumpės jų tarnavimo laikas. Be to, jie gali savaime išsikrauti ir netoleruoja aštrūs pokyčiai temperatūros Įmonių, galinčių tinkamai disponuoti šiais elementais, infrastruktūra dar nesukurta.
• Sudėtinga variklio konstrukcija apsunkina ir brangina remontą. Dažnai dalių nepavyksta taisyti ir tenka iš gamintojų užsakyti naujas, o tai vilkina remonto procesą.
• Hibridiniai varikliai daugiausia veikia su benzininiai automobiliai, nors naudojimas dyzelinis kuras ekonomiškai pelningesnis.
• Automobilių su hibridiniais varikliais kaina yra daug didesnė nei rinkos vidurkis. Tai brangus pirkinys Ne visi gali tai sau leisti.

Nepaisant tam tikrų trūkumų, hibridinių automobilių gamybos pramonė dinamiškai vystosi ir tobulėja. Su kiekvienu nauju sezonu gamintojai pristato geresnius hibridinius automobilius, kurie turi platesnį funkcijų spektrą ir yra labiau prieinami automobilių entuziastams.

Kodėl norime su jumis aptarti klausimą, kaip veikia hibridinis variklis? Reikalas tas, kad daugelyje mūsų gyvenimo sričių šiandien vyksta sąveika tarp įvairių technologijų, kurios dėl to suteikia daugiau veiksmingi metodai, prietaisai ir mechanizmai. Neliko nuošalyje ir mūsų mėgstamos transporto priemonės varikliai. Šiame puslapyje kalbėsime apie tokių įrenginių veikimo principus, privalumus ir trūkumus.

Kaip veikia hibridinis variklis – paprastais žodžiais apie naujas technologijas

Jei jau pradėjome kalbėti apie maišymo technologijas, tuomet turėtume paaiškinti, kaip tai susiję su mūsų palietė tema. Hibridinis variklis taip pat derina dviejų tipų: kuro (benzino/dyzelinio) ir elektrinio. Šis kokteilis, žinoma, netobulas, tačiau į automobilininkų gyvenimus įnešė daug teigiamų dalykų. Bet plačiau apie tai žemiau, bet pirmiausia turėtume pažvelgti į hibridinio variklio veikimo principą.

Tokio variklio kuro dalis gali dirbti kartu su elektrine dalimi, tačiau galimi ir visiškai nepriklausomi ciklai. Žinoma, automobiliuose su hibridiniu varikliu yra sumontuoti kompiuteriai, kurie teisingai paskirsto apkrovą tarp abiejų dalių. Taigi, už miesto ribų, kur svarbi maitinimo bloko galia, benzinas arba dyzelino technologija, be to, greitkelyje išmetamosios dujos nėra tokios kenksmingos žmogui.

Tačiau mieste elektrinis komponentas daugiausia veikia, nes ši parinktis yra švaresnė ir ekonomiškesnė. Automobiliai su hibridiniu varikliu gali patys išsilaikyti, tai galioja ir elektrinei variklio daliai. Kai degalų komponentas veikia, elektrinis komponentas nesėdi tuščiąja eiga; jis kaupia generuojamą energiją ir vėl pradeda veikti.

Neatmetamos situacijos, kai abu variklio elementai veikia vienu metu, pavyzdžiui, įsibėgėjant, kai iš automobilio reikia didelių galios sąnaudų.

Hibridinio variklio konstrukcija – grandinės aprašymas

Trumpai aptarėme, ką reiškia hibridinis variklis. Dabar norėčiau šiek tiek pasigilinti ir apsvarstyti jo diagramą. Reikėtų pažymėti, kad jų yra trys. Todėl pradėkime nuo paprasčiausio, kuris mus mažiausiai domina – tai serijinis hibridas. Elektros variklis yra pagrindinis transporto priemonės paleidimo ir ratų judėjimo dalyvis, tačiau vidaus degimo variklį palaiko tik jis, sukdamas generatorių.

Šiandieniniams automobiliams tokio hibridinio variklio įrenginio nebus geriausias variantas, nes reikalingi talpūs akumuliatoriai ir mažo tūrio vidaus degimo varikliai, o pats automobilis bus lėtas ir nerangus. Nors tarp lengvųjų automobilių parko vis dar yra atstovų, pvz. ChevroletVolt. Bet dėl ​​dominuojančio elektrinio komponento jis turi visus elektromobiliams būdingus trūkumus, pavyzdžiui, ridos priklausomybę nuo vieno akumuliatoriaus įkrovimo, tačiau tai pamažu sprendžiama naudojant turbininį vidaus degimo variklį.

Šios schemos vadinamos lygiagrečiomis ir mišriomis. Mišri schema dažniausiai randama Lexus ir atspindi glaudžią elektros variklio ir vidaus degimo variklio sąveiką. Jie veikia kartu, paleidžia automobilį, veikimo principas sukurtas taip, kad net ir transmisija būtų nuolat keičiama, toli gražu ne tokia, prie kurios esame įpratę. Šios galimybės yra labai modernios, bet ir labai brangios.

Tačiau mums pažįstama grandinė vadinama lygiagrečia ir randama gana dažnai. Elektrinis variklis čia, nors ir ne pirmaujantis, bet nepakeičiamas pagalbininkas, apdraudžiant vidaus degimo variklį, esant papildomos galios poreikiui. Akumuliatoriai nėra dideli ir talpūs, todėl juos lengva įkrauti vairuojant, be to, jie visada pasiruošę reaguoti į poreikį.

Automobiliai su hibridiniu varikliu – pliusai ir minusai

Informacija būtų neišsami, nenurodant teigiamo ir neigiamus aspektus hibridiniai varikliai. Žinoma, privalumų bus ir daugiau, bet yra ir trūkumų, kaip ir su viskuo, kas nauja ir vartotojo mažai tyrinėta. Pavyzdžiui, kažkodėl randamas labiausiai paplitęs hibridinis benzininis variklis, nors visi seniai žinojo efektyvumą ir Aukšta įtampa"dyzeliai". Bet čia nėra jokios paslapties, nes, pirma, technologija buvo sukurta užsienyje, t.y. Amerikoje, bet ten jie dar mažai susipažinę su dyzelinu. Antra, hibridas kainuotų dar brangiau, nors tokių technologijų kaina jau dabar gerokai viršija vidutinę.

Hibridai kelia šiokį tokį skepticizmą dėl elektros variklio, t.y. jo baterijos. Tai gana kaprizingas elementas, kurio reikia nuolatinis veikimas, kitu atveju hibridinio variklio tarnavimo laikas gerokai sumažės būtent dėl ​​to. Jis blogai toleruoja temperatūros pokyčius, gali savaime išsikrauti, todėl ateityje kyla neaiškumų dėl jo šalinimo. Taip pat šešėlį mišrių variklių reputacijai meta ne tik didelė jų kaina, bet ir didelės komponentų bei remonto kainos, jei reikia. Be to, neįmanoma to atlikti savarankiškai.

Na, dabar galime kalbėti apie malonius dalykus. Galime drąsiai kalbėti apie ekologiškumą ir efektyvumą; taip iš tikrųjų yra, bent jau dėl dvigubo įrenginio pobūdžio. Akumuliatoriaus buvimas leidžia ilgiau važiuoti nepildant degalų, taupant viską techniniai rodikliai iki šiol. Šio akumuliatoriaus krauti nereikia, automobilis pilamas tik degalais. Variklis kompiuterio dėka visada dirba optimalus režimas kad ir kaip bandytum jį „prievartauti“. Kartais tokie automobiliai gali judėti visai be kuro, be to, jie išsiskiria mažu greičiu, vos girdimas variklis.