Гибридное транспортное средство (гибрид) - это транспортное средство, которое оснащено не обычным двигателем внутреннего сгорания, а так называемым гибридным силовым агрегатом. Основное отличие гибридных автомобилей в том, что они приводятся в движение с использованием различных источников энергии: тепла и электричества. Другими словами, у гибридного автомобиля есть несколько типов бортовых двигателей, которые приводят его в движение.
Что касается самой концепции гибридного двигателя, многие неправильно понимают этот термин как особую силовую установку. Фактически под «гибридом» следует понимать несколько двигателей разного типа, которые объединены в сложную единую систему для преобразования различных источников энергии в полезную работу. В современном автомобилестроении гибридные автомобили комплектуются силовыми агрегатами двух типов: электродвигатель работает в паре с двигателем внутреннего сгорания.
Достоинства и недостатки
Главное преимущество использования тандема ДВС и электродвигателя - заметное снижение расхода топлива. Показатель современных гибридных автомобилей до 30% ниже, чем у обычных автомобилей. Сжигание меньшего количества бензина или дизельного топлива в то же время снизило токсичность гибридов.
Получается, что такие автомобили дешевле и экологичнее своих традиционных аналогов, которые оснащены исключительно двигателями внутреннего сгорания. Кроме того, гибриды производят меньше шума при работе.
Что касается электромобилей, то гибридные решения по сравнению с электромобилями имеют больший запас хода, а также являются «универсальными» в плане повседневного использования. Гибрид не требует подзарядки от сети и питается от простого бензина. После сгорания топлива часть энергии накапливается в аккумуляторе, от которого приводится в действие электродвигатель.
Дополнительным источником энергии для зарядки аккумулятора является регенерация торможения, то есть преобразование кинетической энергии движущегося автомобиля в электричество.
Кроме того, гибридные автомобили имеют ряд конструктивных решений и максимум вспомогательных систем для повышения эффективности и снижения вредных выбросов: система старт-стоп, изменение времени, система рециркуляции отработавших газов, подогрев охлаждающей жидкости выхлопными газами и т.д.
К недостаткам гибридов специалисты относят высокую начальную стоимость, а также определенные сложности в процессе ремонта и обслуживания таких машин. Еще один недостаток - возможный критический разряд гибридного аккумулятора и быстрый выход этого элемента из строя в условиях значительных температурных колебаний.
Следует добавить, что хотя гибридные автомобили демонстрируют высокую экономичность в городском движении (постоянные остановки, холостой ход, езда на малой скорости), эффективность гибридной установки на дороге не так заметна. Дело в том, что в основе работы гибридов лежит определенное распределение нагрузок между электрореактивной установкой и углеводородным двигателем. Для поддержания высокой скорости основная нагрузка ложится на двигатель внутреннего сгорания, в результате чего расход топлива естественным образом увеличивается.
Как взаимодействуют двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель у гибридов
Одной из первых разработок была схема, в которой каждая из электростанций включается при определенных условиях. Если автомобиль простаивает или движение идет на малой скорости, колеса вращаются с помощью электродвигателя. Для разгона и большего поддержания скорости подключается бензиновый двигатель.
Последующее развитие техники привело к тому, что у гибридов есть несколько вариантов реализации взаимодействия обычного двигателя и электродвигателя.
Такое взаимодействие может быть:
- последовательное;
- параллельное;
- последовательно-параллельное;
- постоянное взаимодействие.
Последовательная схема напоминает электромобили, поскольку движение транспортного средства осуществляется за счет работы электродвигателя. Двигатель внутреннего сгорания в этой конструкции подключается к генератору, от генератора мощность поступает на сам электродвигатель, также параллельно заряжается аккумулятор. На одном заряде литий-ионного аккумулятора большей емкости часто можно пройти около 50 км пути, после чего включается двигатель внутреннего сгорания, удлиняющий указанный отрезок до 10 раз (примерно 500 км.)
Гибриды с параллельным взаимодействием установок предполагают возможность как раздельной работы ДВС и электродвигателя, так и одновременной работы. Эта конструкция создана путем объединения электрического агрегата, двигателя внутреннего сгорания и трансмиссии с помощью специальных муфт. Эти гибридные автомобили имеют маломощный электродвигатель, который не только приводит автомобиль в движение, но и передает мощность при разгоне. Часто упомянутый электродвигатель представляет собой автомобильный стартер и генератор, которые конструктивно занимают промежуточное положение между двигателем внутреннего сгорания и коробкой передач.
В последовательно-параллельной конструкции двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель связаны посредством планетарного редуктора. Особенностью этой схемы реализации является то, что каждую силовую установку можно включать и выключать, передавая минимальную или максимальную мощность на колеса. Кроме того, указанная мощность подается отдельно или одновременно. В устройстве такой схемы присутствует генератор, питающий электродвигатель гибрида.
В постоянном взаимодействии электродвигатель, двигатель внутреннего сгорания и генератор объединены в общую систему посредством планетарного редуктора. Двигатель внутреннего сгорания предлагает минимум мощности в «цикле Аткинсона», что позволяет экономить топливо.
Гибридный автомобиль с такой схемой взаимодействия предполагает:
- Экономичный режим движения только на электротяге с выключенным двигателем внутреннего сгорания, при котором электродвигатель питается от аккумуляторной батареи.
- Поддерживайте заданную скорость, распределяя мощность двигателя внутреннего сгорания на колеса и генератор, от которого питается электродвигатель, работающий параллельно. Аккумулятор тоже заряжается.
- Режим интенсивного разгона и серьезных нагрузок, когда ДВС и электродвигатель работают параллельно. В этом режиме электродвигатель питается от аккумулятора, без отбора мощности от генератора.
Добавить комментарий