Jaka jest zasada działania silnika samochodu hybrydowego. Jak działa silnik hybrydowy w samochodzie

Jak to działa, rozważmy przykład Touarega z hybrydowym układem napędowym.

Co oznacza technologia hybrydowa?

Termin „hybryda” pochodzi od łacińskiego słowa hybrida i oznacza coś skrzyżowanego lub zmieszanego. W inżynierii hybryda to system, w którym łączą się ze sobą dwie różne technologie. W związku z koncepcjami napędu termin technologia napędu hybrydowego jest używany w odniesieniu do dwóch obszarów: dwupaliwowego (lub dwupaliwowego) układu napędowego hybrydowego układu napędowego

Technologia napędu hybrydowego to połączenie dwóch różnych układów napędowych, które działają na różnych zasadach działania. Technologia napędu hybrydowego odnosi się obecnie do połączenia silnika spalinowego z silnikiem elektrycznym/generatorem (maszyną elektryczną). Ta maszyna elektryczna może być wykorzystywana jako generator do wytwarzania energii elektrycznej, silnik trakcyjny do napędzania samochodu oraz rozrusznik do uruchamiania silnika spalinowego. W zależności od wersji podstawowej konstrukcji wyróżnia się trzy typy hybrydowych jednostek napędowych: tzw. Jednostka napędowa „mikrohybrydowa”, tzw. Jednostka napędowa „mid-hybrydowa”, tzw. Jednostka napędowa „w pełni hybrydowa”.

Układ napędowy „mikrohybrydowy”

W tej koncepcji napędu element elektryczny (rozrusznik / alternator) służy wyłącznie do funkcji Start-Stop. Część energii kinetycznej może być ponownie wykorzystana jako energia elektryczna (rekuperacja). Sama trakcja elektryczna nie jest zapewniona. Parametry akumulatora 12 V z włókna szklanego są przystosowane do częstych rozruchów silnika.

Napęd „średnia hybryda”

Napęd elektryczny podtrzymuje pracę silnika spalinowego. Ruch samochodu tylko na trakcji elektrycznej jest niemożliwy. W napędzie „środkowo-hybrydowym” większość energii kinetycznej jest odzyskiwana podczas hamowania i magazynowana jako energia elektryczna w akumulatorze wysokonapięciowym. Akumulator wysokonapięciowy oraz komponenty elektryczne są zaprojektowane dla wyższych napięć elektrycznych, a tym samym wyższych mocy wyjściowych. Dzięki wsparciu silnika generatora tryb pracy silnika cieplnego można przesunąć w obszar maksymalnej sprawności. Nazywa się to przemieszczeniem punktu obciążenia.

„W pełni hybrydowy” układ napędowy

Potężny silnik elektryczny / generator jest połączony z silnikiem spalinowym. Możliwa jest tylko jazda elektryczna. Silnik elektryczny/generator, jeśli pozwalają na to warunki, wspomaga pracę silnika spalinowego. Ruch z małą prędkością odbywa się tylko na trakcji elektrycznej. Wdrożono funkcję Start-stop dla silnika spalinowego. Regeneracja służy do ładowania akumulatora wysokiego napięcia. Za pomocą sprzęgła odsprzęgającego między silnikiem spalinowym a silnikiem elektrycznym/generatorem można zapewnić rozłączenie obu systemów. Silnik spalinowy uruchamiany jest tylko wtedy, gdy jest to konieczne.

Podstawy hybrydy

W pełni hybrydowe układy napędowe są podzielone na trzy podgrupy: równoległy napęd hybrydowy, dzielony układ napędowy (z dzielonymi strumieniami mocy) i sekwencyjny hybrydowy układ napędowy.

Równoległy hybrydowy układ napędowy

Równoległa konstrukcja hybrydowego układu napędowego jest prosta. Stosuje się go, gdy konieczna jest „hybrydyzacja” istniejącego pojazdu. Silnik spalinowy, prądnica i skrzynia biegów znajdują się na tej samej osi. Zazwyczaj równoległy hybrydowy układ napędowy wykorzystuje jeden silnik elektryczny/generator. Suma mocy jednostkowej silnika spalinowego i mocy silnika elektrycznego generatora odpowiada mocy całkowitej. Ta koncepcja zapewnia wysoki stopień zapożyczenia z poprzedniego pojazdu. W pojazdach z napędem na wszystkie koła z równoległym hybrydowym układem napędowym wszystkie cztery koła są napędzane przez mechanizm różnicowy Torsen i skrzynię rozdzielczą.

Oddzielny napęd hybrydowy

Dzielona hybryda ma oprócz silnika spalinowego także silnik elektryczny/generator. Oba silniki znajdują się pod maską. Moment obrotowy silnika spalinowego, a także silnika elektrycznego generatora przekazywany jest poprzez przekładnię planetarną do skrzyni biegów pojazdu. W przeciwieństwie do równoległego napędu hybrydowego nie można w ten sposób wyliczyć sumy poszczególnych mocy napędu kół. Wytworzona moc jest częściowo zużywana na prowadzenie samochodu, częściowo w postaci energii elektrycznej jest gromadzona w akumulatorze wysokonapięciowym.

Sekwencyjny hybrydowy układ napędowy

Pojazd wyposażony jest w silnik spalinowy, prądnicę oraz silnik-generator elektryczny. Jednak w przeciwieństwie do obu opisanych wcześniej koncepcji, silnik spalinowy nie ma możliwości samodzielnego napędzania pojazdu za pomocą wału lub skrzyni biegów. Moc z silnika spalinowego nie jest przekazywana na koła. Główny napęd samochodu realizowany jest przez prądnicę z silnikiem elektrycznym. Jeśli pojemność akumulatora wysokonapięciowego jest zbyt niska, uruchamia się silnik spalinowy. Silnik spalinowy ładuje akumulator wysokiego napięcia za pośrednictwem generatora. Silnik elektryczny / generator może być ponownie zasilany z akumulatora wysokiego napięcia.

Oddzielny seryjny hybrydowy układ napędowy

Dzielony sekwencyjny hybrydowy układ napędowy jest mieszaną formą dwóch napędów hybrydowych opisanych powyżej. Pojazd wyposażony jest w jeden silnik spalinowy oraz dwa silniki elektryczne i prądnice. Silnik spalinowy oraz pierwszy silnik/generator elektryczny znajdują się pod maską. Drugi silnik/generator elektryczny znajduje się na tylnej osi. Ta koncepcja jest stosowana w pojazdach z napędem na wszystkie koła. Silnik spalinowy oraz pierwszy silnik/generator elektryczny mogą napędzać skrzynię biegów pojazdu poprzez przekładnię planetarną. I w tym przypadku obowiązuje zasada, zgodnie z którą pojedyncze siły napędowe nie mogą być odebrane napędowi kół w postaci mocy całkowitej. Drugi silnik elektryczny / prądnica na tylnej osi jest uruchamiany w razie potrzeby. W związku z taką konstrukcją napędu akumulator wysokiego napięcia znajduje się pomiędzy obiema osiami pojazdu.

Inne terminy i definicje Inne terminy i definicje często używane w połączeniu z technologią hybrydową zostaną tutaj pokrótce wyjaśnione.

Regeneracja. Ogólnie termin ten w technologii oznacza sposób zwrotu energii. Dzięki rekuperacji dostępna energia jednego rodzaju jest zamieniana na inną, która jest wykorzystywana w kolejnej formie energii. Potencjalna energia chemiczna paliwa jest zamieniana w przekładni na energię kinetyczną. Jeśli samochód jest hamowany konwencjonalnym hamulcem, nadwyżka energii kinetycznej jest przekształcana w energię cieplną poprzez tarcie hamulców. Powstałe ciepło jest rozpraszane w otaczającej przestrzeni i dlatego nie może być wykorzystane w przyszłości.

Jeśli natomiast, podobnie jak w przypadku napędu hybrydowego, oprócz klasycznych hamulców, generator jest używany jako hamulec silnikowy, wówczas część energii kinetycznej jest przekształcana w energię elektryczną, a tym samym staje się dostępna do późniejszego wykorzystania. Poprawia się bilans energetyczny pojazdu. Ten rodzaj hamowania regeneracyjnego nazywa się hamowaniem regeneracyjnym.

Jak tylko w trybie wymuszonego biegu jałowego prędkość pojazdu jest zmniejszana przez hamowanie przez naciśnięcie pedału hamulca lub pojazd toczy się na wybiegu lub pojazd porusza się w dół c Hybrydowy układ napędowy włącza silnik elektryczny-generator i używa go w trybie generatora.

W takim przypadku ładuje akumulator wysokiego napięcia. Tak więc w wymuszonym trybie bezczynności
ruch, staje się możliwe „tankowanie” pojazdów z elektrycznym napędem hybrydowym energią elektryczną.
Gdy pojazd porusza się na wybiegu, prądnica z silnikiem elektrycznym, działająca w trybie prądnicy,
zamienia z energii ruchu na energię elektryczną tylko taką ilość energii, która
wymagane do działania 12-woltowej sieci pokładowej.

Silnik-generator elektryczny (maszyna elektryczna)

Termin silnik elektryczny-generator lub maszyna elektryczna jest używany zamiast terminów generator, silnik elektryczny i rozrusznik. Zasadniczo każdy silnik elektryczny może być również używany jako generator. Jeżeli wał silnika elektrycznego jest napędzany z napędu zewnętrznego, to silnik elektryczny, podobnie jak generator, wytwarza energię elektryczną. Jeśli do maszyny elektrycznej dostarczana jest energia elektryczna, działa ona jak silnik elektryczny. W ten sposób silnik elektryczny/generator elektrycznych pojazdów hybrydowych zastępuje konwencjonalny rozrusznik silnika spalinowego oraz konwencjonalny generator (generator światła).

Akcelerator elektryczny (E-boost)

Podobnie jak funkcja kickdown w silnikach spalinowych, która udostępnia maksymalną moc silnika, napęd hybrydowy wyposażony jest w elektryczny akcelerator zwany E-Boost. Podczas korzystania z tej funkcji silnik-generator i silnik spalinowy dostarczają swoje maksymalne indywidualne moce, które są dodawane do wyższej wartości mocy całkowitej. Suma poszczególnych mocy obu typów silników odpowiada łącznej mocy przekładni.

Ze względu na straty mocy w silniku elektrycznym-generatorze jego moc w trybie generatora jest mniejsza niż w trybie silnika trakcyjnego. Moc silnika elektrycznego generatora w trybie silnikowym wynosi 34 kW. Moc silnika elektrycznego generatora w trybie generatora wynosi 31 kW. Touareg z napędem hybrydowym posiada silnik spalinowy o mocy 245 kW oraz silnik-generator elektryczny o mocy 31 kW. W trybie silnika trakcyjnego silnik elektryczny-generator dostarcza 34 kW. Łącznie silnik spalinowy i silnik elektryczny-generator w trybie trakcyjnego silnika elektrycznego osiągają łączną moc 279 kW.

Funkcja Start-Stop

Argumenty przemawiające za technologią hybrydową

Dlaczego łączymy generator silnika elektrycznego z silnikiem spalinowym? Aby zdjąć moment obrotowy, prędkość silnika spalinowego nie może być niższa niż prędkość biegu jałowego. Po zatrzymaniu silnik nie może dostarczyć momentu obrotowego. Wraz ze wzrostem prędkości silnika spalinowego wzrasta jego moment obrotowy. Prądnica z silnikiem elektrycznym przy pierwszych obrotach wytwarza maksymalny moment obrotowy. Nie ma na to biegu jałowego. Wraz ze wzrostem prędkości jego moment obrotowy maleje. Dzięki pracy silnika elektrycznego generatora wykluczony jest najtrudniejszy tryb pracy silnika spalinowego: w zakresie poniżej obrotów biegu jałowego. Dzięki wsparciu generatora z silnikiem elektrycznym silnik spalinowy może pracować w bardziej wydajnych trybach. Ta zmiana punktu obciążenia zwiększa wydajność układu napędowego.

Dlaczego używany jest w pełni hybrydowy układ napędowy (napęd)?

Kompletny hybrydowy układ napędowy, w przeciwieństwie do innych wariantów hybrydowych, łączy w sobie zintegrowany system Start-Stop, system E-Boost, funkcję rekuperacji oraz możliwość jazdy wyłącznie z silnikiem elektrycznym (tryb trakcji elektrycznej).

Generator silnika elektrycznego

Generator silnika elektrycznego znajduje się pomiędzy silnikiem spalinowym a automatyczną skrzynią biegów. Jest to silnik synchroniczny prądu trójfazowego. Napięcie 288 V DC jest przekształcane na 3-fazowe napięcie AC za pomocą modułu energoelektronicznego. Napięcie trójfazowe wytwarza trójfazowe pole elektromagnetyczne w silniku elektrycznym-generatorze.

Akumulator wysokiego napięcia

Dostęp do akumulatora wysokonapięciowego uzyskuje się przez wykładzinę podłogową w bagażniku. Został zaprojektowany jako moduł i zawiera różne komponenty systemu wysokiego napięcia Touarega. Moduł akumulatora wysokiego napięcia waży 85 kg i można go wymienić tylko jako kompletną jednostkę.

Akumulatora HV nie można porównać z konwencjonalnym akumulatorem 12 V. Podczas normalnej pracy akumulator HV działa w wolnym zakresie od 20% do 85% poziomu naładowania. Zwykły akumulator 12-woltowy nie jest w stanie wytrzymać takich obciążeń przez długi czas. Dlatego akumulator wysokiego napięcia należy traktować jako magazyn energii on-line do napędu elektrycznego. Podobnie jak kondensator, może magazynować i ponownie uwalniać energię elektryczną. W zasadzie rekuperacja, czyli odzyskiwanie energii, można postrzegać jako możliwość tankowania samochodu energią podczas jazdy. Zastosowanie akumulatora wysokonapięciowego w pojeździe hybrydowym charakteryzuje się naprzemiennymi cyklami ładowania (rekuperacji) i rozładowywania (napęd elektryczny) akumulatora wysokonapięciowego.

Przykład: Jeśli porównasz energię akumulatora wysokonapięciowego z energią generowaną przez spalanie paliwa, to ilość energii, jaką akumulator może wytworzyć, odpowiada około 200 ml paliwa. Ten przykład pokazuje, że na drodze do tworzenia pojazdów elektrycznych akumulatory, pod względem ich zdolności do magazynowania energii, wymagają znacznej modernizacji.

W ostatnich latach coraz więcej ludzi myśli o ekologii. Przemysł samochodowy nie jest wyjątkiem. Każdego roku podnoszone są standardy środowiskowe, a wraz z nimi modernizowane i ulepszane są silniki pojazdów. Silnik hybrydowy to jedno z rozwiązań poprawiających przyjazność dla środowiska pojazdu.

Co to jest silnik hybrydowy

Czym jest silnik hybrydowy i jego budowa? Samo słowo „hybryda” jest tłumaczone z łaciny jako „krzyż”. W rzeczywistości jest to skrzyżowanie klasycznej wersji jednostki napędowej z silnikiem elektrycznym. Tak więc napęd kół napędowych odbywa się poprzez obrót za pomocą konwencjonalnego silnika spalinowego lub silnika elektrycznego.

Każdy z bloków energetycznych w ruchu spełnia określoną funkcję. Tak więc, gdy pojazd znajduje się w korku miejskim, ruch odbywa się za pomocą silnika elektrycznego, ale na autostradzie uruchamia się elektrownia benzynowa.

Plusy „hybrydy”

Być może największym plusem korzystania z hybrydowego układu napędowego jest jego ekonomia. Zazwyczaj taki silnik zużywa o 25-30% mniej paliwa niż standardowe silniki benzynowe.

Drugim pozytywnym punktem jest wysoki standard ochrony środowiska. Wraz ze spadkiem zużycia paliwa do ekosystemu trafia mniej spalin.

Trzeci plus to to, że akumulatory do silnika elektrycznego ładowane są z silnika benzynowego i jeśli się wyczerpią, zawsze można przełączyć się na benzynę. Obejmuje to również te same parametry techniczne. Pod względem charakterystyki mocy „hybryda” w niczym nie ustępuje konwencjonalnemu silnikowi.

Co najlepsze, silnik „hybrydowy” doskonale sprawdza się w miejskim cyklu użytkowania, w którym zdarzają się częste postoje. W tym przypadku w zasadzie działa sam silnik elektryczny. W wielu krajach samochody „hybrydowe” są prowadzone przez policję miejską.

Wady korzystania z „hybrydy”

Pierwszą wadą, na którą warto zwrócić uwagę, jest kosztowna naprawa silników hybrydowych. Producenci „hybrydy” tłumaczą to faktem, że jednostka napędowa jest konstrukcyjnie trudna, zarówno w konserwacji, jak i renowacji.

Akumulatory silników hybrydowych, które są dość wrażliwe na ekstremalne temperatury i obniżenia, przez co przy spadku poniżej -15 stopni Celsjusza szybko się rozładowują, a eksploatację prowadzi się głównie na benzynie.

Wysoki koszt samego pojazdu z silnikiem hybrydowym. Nie każdego miłośnika motoryzacji stać na samochód za 20 000 dolarów. Mimo to wiele krajów wprowadziło preferencyjne podatki od odprawy celnej, rejestracji i użytkowania silników hybrydowych, aby zachęcić kupujących do zakupu tych pojazdów. Nie zostało to jeszcze zrobione w krajach WNP.

Nowoczesne wskaźniki

Toyota jest liderem pod względem liczby hybryd i aktywnie produkuje te samochody od 1997 roku, a także w modyfikacjach zarówno konwencjonalnych samochodów Prius, crossoverów Lexus RX400h, jak i samochodów luksusowych - Lexus LS 600h.

Do końca 2006 roku na całym świecie sprzedano ponad pół miliona modeli Priusa. Technologia napędu hybrydowego Toyoty HSD została licencjonowana przez Forda (Escape Hybrid), Nissana (Altima Hybrid).

Masowa produkcja pojazdów hybrydowych jest ograniczona brakiem akumulatorów niklowo-metalowo-wodorkowych.

W 2006 roku w Japonii sprzedano 90 410 pojazdów hybrydowych, o 47,6% więcej niż w 2005 roku.

W 2007 r. sprzedaż pojazdów hybrydowych w Stanach Zjednoczonych wzrosła o 38% w porównaniu z 2006 r. Samochody hybrydowe w Stanach Zjednoczonych mają 2,15% udziału w rynku nowych samochodów osobowych. W 2007 roku w Stanach Zjednoczonych sprzedano około 350 000 pojazdów hybrydowych (z wyłączeniem sprzedaży GM).

Od 1999 do końca 2007 roku w Stanach Zjednoczonych sprzedano łącznie 1 002 000 pojazdów hybrydowych.

Wyjście

Jak pokazuje obecny trend, coraz więcej kierowców zaczyna preferować hybrydowe układy napędowe. Są bardziej ekonomiczne, cichsze i bardziej przyjazne dla środowiska. Wadą stosowania są kosztowne naprawy i wrażliwość akumulatorów na zmiany temperatury.

Prototyp samochodu z silnikiem hybrydowym pojawił się pod koniec XIX wieku. Dziś jest to pojazd zdolny nie zużywać paliwa przy niskich prędkościach, ale jeździć z wykorzystaniem energii elektrycznej.

Silnik hybrydowy to układ składający się z silników elektrycznych i paliwowych. Jednocześnie w okresie eksploatacji każdy może być zaangażowany zarówno osobno, jak i oba w niezależnych cyklach.

Urządzenie i zasada działania

Najczęstszym trybem pracy silnika hybrydowego jest to, że gdy samochód porusza się z małą prędkością, na przykład w mieście, wykorzystywana jest jego jednostka elektryczna. Gdy samochód porusza się po autostradzie, silnik spalinowy (ICE) jest włączony. W przypadku dużego obciążenia, na przykład podczas ostrych podjazdów, włączane są oba silniki.

Oczywiście do zalet takiego urządzenia należy fakt, że podczas korzystania z silnika elektrycznego zużycie paliwa jest znacznie zmniejszone, ponieważ działa na stale uzupełnianej energii akumulatora.

Zdolność, przynajmniej w części, do zmniejszenia ilości szkodliwych substancji emitowanych do powietrza to kolejny plus systemu hybrydowego samochodu.

Hybrydy charakteryzują się niską mocą, co pomaga zrekompensować silnik spalinowy.

Silniki w hybrydach mogą być benzynowe lub wysokoprężne. Co więcej, producenci sprzętu gazowego (LPG) opracowali systemy, które mogą pracować na tych pojazdach.

Przykład konstrukcji hybrydowej

Urządzenie hybrydowe zawiera:

Jego konstrukcja i wymiary mają na celu zmniejszenie masy, emisji i zużycia paliwa.

Silnik elektryczny został zaprojektowany z myślą o hybrydzie. Został on wykonany nie tylko generowany przez pracę z blokiem paliwowym, ale także zwracał szczególną uwagę na wskaźniki mocy. Równolegle generuje energię do ładowania akumulatora pojazdu. Może być wbudowany w elektrownię lub umieszczony oddzielnie, w niektórych modelach obie opcje są używane jednocześnie.

Przenoszenie. Działanie przekładni hybrydowej jest praktycznie takie samo jak w konwencjonalnych samochodach. Ale w zależności od typu silnika hybrydowego mogą się różnić. Przekładnie w nich są zarówno hybrydowe ze zintegrowanym silnikiem elektrycznym, jak i konwencjonalne wersje mechaniczne i automatyczne. Na przykład skrzynia biegów samochodu Toyoty została zaprojektowana z rozwidleniem przepływu mocy. Silnik tego typu pracuje w trybie płynnego obciążenia, co pozwala znacznie obniżyć zużycie paliwa.

Zbiornik paliwa. Wymagane do dostarczania paliwa do silnika spalinowego. Dla jasności co niesie za sobą szereg zalet, przytoczę jeden przemawiający za tym fakt: energia uzyskana podczas spalania 1 litra benzyny jest porównywalna z energią generowaną przez akumulator ważący około 450 kg.

Bateria. Jego główną funkcją jest generowanie energii wystarczającej do uruchomienia silnika elektrycznego. Samochód wykorzystuje dwa akumulatory, wysokonapięciowy i zwykły 12 (V) do zasilania sieci pokładowej. Początkowo przed uruchomieniem wszystkich systemów zasilanie jest dostarczane tylko ze standardu, ponieważ do pracy akumulatora wysokonapięciowego i falownika wymagane jest stałe chłodzenie.

Falownik przekształca prąd stały akumulatora wysokonapięciowego na trójfazowy prąd przemienny dla silnika elektrycznego i odwrotnie. Reguluje również dystrybucję mocy i steruje silnikiem elektrycznym.

Generator. Jego zasada działania jest taka sama jak silnika elektrycznego, ale ma na celu generowanie energii elektrycznej.

3 rodzaje jednostek hybrydowych

Jak wspomniano wcześniej, hybrydowy system samochodowy to połączenie silników, rodzaj dwóch różnych skrzyżowanych technologii. Technologia napędu hybrydowego charakteryzuje się dwojako – jest to dwupaliwowy lub biwalentny i hybrydowy układ napędowy.

Ten podział na dwie kombinacje bloków energetycznych jest zdefiniowany w celu ich klasyfikacji według różnych zasad działania.

Hybrydowy układ napędowy obejmuje silnik spalinowy i prądnicę z silnikiem elektrycznym. Tak więc silnik elektryczny jest zarówno generatorem energii, silnikiem trakcyjnym, jak i rozrusznikiem do rozruchu silnika spalinowego.

Istnieją trzy rodzaje hybrydowego układu napędowego. Głównym kryterium klasyfikacji jest wykonanie podstawowej konstrukcji. A zatem mamy do czynienia z: mikrohybrydowym układem napędowym, średnio-hybrydowym układem napędowym oraz w pełni hybrydowym układem napędowym.

Mikrohybrydowy układ napędowy

Cechą koncepcyjną tego typu napędu jest jego część elektryczna, która jest niezbędna tylko do realizacji funkcji „start-stop”. Jednocześnie część wytworzonej energii kinetycznej jest ponownie wykorzystywana jako energia elektryczna (proces rekuperacji).

Nie jest możliwa jazda wyłącznie poprzez działanie trakcji elektrycznej. Charakterystyki osiągów 12-woltowego akumulatora hybrydowego wypełnionego włóknem szklanym są dostosowane do częstych rozruchów silnika. Również urządzenie magazynujące w postaci kondensatora elektrochemicznego może służyć do magazynowania energii z rekuperacji.

Mikrohybryda z Mazdy

Średni hybrydowy układ napędowy

Napęd elektryczny wspomaga pracę silnika spalinowego. W takim przypadku ruch hybrydy tylko z powodu trakcji elektrycznej nie jest wykonywany. W przypadku tego typu silnika hybrydowego energia elektryczna jest regenerowana podczas hamowania, a następnie magazynowana w akumulatorze wysokonapięciowym.

Urządzenie akumulatora wysokonapięciowego hybrydy i wszystkie jego części elektryczne spełniają wymagany poziom napięcia, co umożliwia generowanie wystarczająco dużej mocy. Dzięki temu, dzięki wsparciu silnika spalinowego przez silnik elektryczny, jego praca charakteryzuje się maksymalną wydajnością.

W pełni hybrydowy układ napędowy

Praca dwóch silników: elektrycznego i spalinowego, w tym typie jest ze sobą połączona. W pełni hybrydowy typ pozwala na poruszanie się samochodu wyłącznie trakcją elektryczną i na odpowiednio dużą odległość. W pewnych warunkach układ napędowy działa jak średnia hybryda.

Samochody te są wyposażone w wystarczająco mocny silnik elektryczny i akumulatory wysokonapięciowe o większej objętości, co pozwala im wytwarzać takie cechy. Podstawą doładowania baterii jest również proces odzyskiwania energii.

Funkcja Start-Stop jest zaimplementowana w silniku spalinowym, który uruchamia się tylko w razie potrzeby. A oddzielenie silnika spalinowego od silnika elektrycznego odbywa się dzięki zainstalowanemu między nimi sprzęgłem, dzięki czemu mogą funkcjonować niezależnie od siebie.

Schematy interakcji pomiędzy pracą silnika elektrycznego a silnikiem spalinowym

Samochody hybrydowe są projektowane według trzech schematów interakcji silnika. Rozważmy każdy z nich.

Schemat komunikacji sekwencyjnej

Ta zasada urządzenia jest najprostszą wersją hybrydowego silnika samochodowego. Jego schemat pracy jest następujący: moment obrotowy z silnika spalinowego trafia do generatora. Generator następnie wytwarza energię elektryczną niezbędną do działania i przekazuje ją do akumulatora. Dodatkowo akumulator jest doładowywany w procesie odzyskiwania energii kinetycznej. W tym schemacie ruch samochodu odbywa się tylko za pomocą trakcji elektrycznej.

Obwód ten charakteryzuje się sekwencyjną konwersją energii, tj. energia pochodząca z paliwa palnego w silniku spalinowym jest zamieniana na energię mechaniczną, następnie za pośrednictwem generatora zamieniana na energię elektryczną, a następnie ponownie zamieniana na energię mechaniczną.

Pozytywne aspekty schematu sekwencyjnego:

1. Silnik spalinowy pracuje ze stałą prędkością.
2. Nie ma potrzeby stosowania silnika o dużej mocy i zużyciu paliwa.
3. Skrzynia biegów i sprzęgło nie są tutaj potrzebne.
4. Energia elektryczna z wysokonapięciowego akumulatora hybrydowego umożliwia poruszanie się pojazdu przy wyłączonym silniku.

Negatywne strony schematu sekwencyjnego:

1. Na etapach konwersji energii następuje jej utrata.
2. Wymiary i koszt baterii są dość wysokie.

Najbardziej widoczny przykład samochodu hybrydowego z sekwencyjnym schematem interakcji Chevroleta Volt

Jeśli mówimy o najbardziej odpowiedniej opcji dla samochodu z sekwencyjnym schematem interakcji, to jest to ruch miejski z częstymi postojami, gdy system odzyskiwania energii jest stale włączony.

Schemat interakcji równoległej

Ten schemat otrzymał tę nazwę, ponieważ silniki samochodów stale współpracują ze sobą. Zasada działania tego typu współdziałania dwóch modułów zachodzi dzięki elektronice samochodu, silnikowi elektrycznemu i silnikowi spalinowemu. Oba silniki są połączone ze skrzynią biegów za pośrednictwem przekładni planetarnej.

Napędzane wyłącznie energią elektryczną takie hybrydy są w stanie jeździć przez krótki czas, podczas gdy silnik spalinowy jest odłączany od skrzyni biegów przez sprzęgło.

Jednostka sterująca rozdziela moment obrotowy z obu silników w zależności od trybu jazdy pojazdu. Silnik spalinowy odgrywa ważniejszą rolę, a silnik elektryczny jest uruchamiany, gdy potrzebna jest dodatkowa trakcja, na przykład, gdy samochód gwałtownie przyspiesza. Podczas hamowania lub płynnego poruszania się silnik elektryczny działa jak generator prądu.

Silnik elektryczny zintegrowany z przekładnią BMW 530E iPerformance

Istnieją modyfikacje z silnikiem elektrycznym niezależnym od silnika spalinowego, są układem złożonym, ale jednocześnie skutecznym. Moduł ten składa się z dwóch silników elektrycznych, trakcyjnych połączonych poprzez przekładnię planetarną z drugim, który służy jako generator i rozrusznik.

W takim schemacie silnik spalinowy nie jest bezpośrednio połączony z kołami, co pozwala na ciągłe przekazywanie części momentu do generatora i ładowanie akumulatora.

Elektrownia hybrydowa równoległa z niezależnymi silnikami elektrycznymi

Pozytywne aspekty obwodu równoległego:

Ponieważ główna praca jest przypisana do silnika spalinowego, nie ma potrzeby instalowania mocnego akumulatora wysokonapięciowego. Silnik spalinowy jest bezpośrednio połączony z kołami napędowymi, dzięki czemu straty energii są znacznie mniejsze.

Negatywne strony obwodu równoległego:

Główną wadą tego schematu jest wyższe zużycie paliwa w porównaniu z innymi schematami interakcji silnika. Okazuje się, że nie będziesz w stanie zaoszczędzić na ruchu miejskim, najskuteczniejszą opcją byłoby poruszanie się po autostradzie.

Schemat komunikacji szeregowo-równoległej

Już sama nazwa tego obwodu wskazuje, że ten typ jest wariantem połączenia dwóch wcześniej rozważanych obwodów: sekwencyjnego i równoległego. Ruch samochodu z małą prędkością i jego ruszanie z postoju odbywa się tylko dzięki mocy części elektrycznej. Silnik spalinowy wspomaga działanie autogeneratora, podobnie jak w przypadku sekwencyjnego schematu interakcji. Przeniesienie momentu obrotowego z silnika spalinowego na koła następuje podczas jazdy z dużą prędkością.

Przy dużych obciążeniach wymagających zwiększonej mocy prądnica pojazdu może nie dostarczać wymaganej ilości energii iw tym przypadku silnik elektryczny jest dodatkowo zasilany z akumulatora, tak jak w układzie równoległego współdziałania.

W tym schemacie przewidziany jest dodatkowy generator, który ładuje akumulator. Silnik elektryczny jest potrzebny tylko do napędzania kół napędowych i zapewnienia hamowania regeneracyjnego.

Część momentu obrotowego przenoszonego z silnika spalinowego trafia na koła napędowe, a część trafia do generatora, który z kolei zasila silnik elektryczny i ładuje akumulator.

Za kierunek momentu obrotowego na koła, prądnicę lub silnik elektryczny i jego przełożenie odpowiada przekładnia planetarna - rozdzielacz mocy. Zasilanie z generatora i akumulatora jest kontrolowane przez elektroniczną jednostkę sterującą pojazdu.

Ta technologia jest również stosowana w hybrydowych samochodach z napędem na cztery koła. Na przedniej osi silnik spalinowy z silnikiem elektrycznym jest zainstalowany w układzie równoległym, a na tylnej osi tylko silnik elektryczny jest połączony z silnikiem spalinowym zgodnie ze schematem sekwencyjnym.

Hybryda z napędem na wszystkie koła od Mitsubishi

Pozytywne aspekty obwodu szeregowo-równoległego:

Nietrudno zgadnąć, że niekwestionowaną zaletą tego hybrydowego schematu jest jego wysoka efektywność paliwowa połączona z dobrymi charakterystykami mocy. Miłośnicy przyrody docenią jego przyjazność dla środowiska.

Negatywne strony obwodu szeregowo-równoległego:

Z drugiej strony jest to bardziej złożony projekt w porównaniu z poprzednimi schematami, a co za tym idzie wyższa cena. Ponieważ potrzebny jest dodatkowy generator, duża bateria i złożony elektroniczny obwód sterujący.

Wniosek

Rozważaliśmy wszystkie typy hybryd i schematy ich interakcji, ale ogólnie istnieje wiele typów, które trudno przypisać do jednego z nich, ponieważ z biegiem czasu technologie są coraz bardziej mieszane i udoskonalane.

W niektórych zamiast przekładni planetarnej stosuje się sprzęgła hydrokinetyczne ze skrzynią biegów, w innych eksperymentują z tylnym układem silnika spalinowego, a nawet rozkładają silnik spalinowy i silnik elektryczny na dwie osie. Projektanci nie są zadowoleni z tego, co już zostało osiągnięte i coraz bardziej rozwijają ten kierunek.

Dlaczego poruszyliśmy ten temat na naszym portalu? A dlaczego chcemy Cię edukować na temat działania silników hybrydowych? Wszystko jest niezwykle proste i jednoznaczne. Faktem jest, że wiele sfer naszego życia jest dosłownie przesiąkniętych interakcją wszelkiego rodzaju technologii, które w swojej symbiozie dają początek znacznie skuteczniejszym metodom, gadżetom i mechanizmom. I oczywiście nie odważyli się odłożyć silników dla naszych czterokołowych faworytów. I chodzi właśnie o takie jednostki, ich pozytywne i negatywne strony, jak działają, i będziemy rozmawiać w tym temacie. W międzyczasie wybierzmy się na krótką wycieczkę do historii. Udać się!

Trochę historii

Samochody z hybrydowymi „sercami” nie są nowym wynalazkiem, jak mogłoby się wydawać na pierwszy rzut oka. Ksiądz jezuicki imieniem Ferdynand Verbiest. W 1665 rozpoczął prace nad projektami prostego czterokołowego powozu napędzanego pojazdami parowymi i konnymi. Ale pierwsze seryjne modele z silnikami hybrydowymi ujrzały światło dzienne już na przełomie XIX i XX wieku. Przez dziesięć lat, począwszy od 1887 roku, francuska Compagnie Parisienne des Voitures Electriques wypuścił serię samochodów z silnikami hybrydowymi. A w 1900 roku General Electric stworzył samochód hybrydowy z czterocylindrowym silnikiem benzynowym. Firma Walker Vehicle Company z Chicago produkowała ciężarówki hybrydowe do 1940 roku.

Oczywiście w tym czasie produkcja takich samochodów ograniczała się do małych partii i tworzenia różnego rodzaju prototypów. Jednak w naszych czasach dotkliwy brak zasobów ropy naftowej i stale postępujący kryzys gospodarczy skłoniły projektantów i projektantów samochodów do powrotu do podstaw i wznowienia produkcji samochodów z silnikami hybrydowymi.

Jak działa silnik hybrydowy – w prostych słowach o nowych technologiach

Cóż, teraz nadszedł czas, aby dowiedzieć się, czym jest hybrydowa jednostka silnikowa i dlaczego tak gorliwie produkuje się samochody z takimi sercami? Silnik hybrydowy to układ dwóch połączonych ze sobą silników: benzynowego i elektrycznego. Dwa silniki mogą pracować zarówno w połączeniu, jak i osobno, wszystko zależy od tego, jaki tryb pracy jest aktualnie używany. Proces redystrybucji „mocy” jest kontrolowany przez potężny komputer, który w takim czy innym czasie decyduje, który z silników powinien teraz działać. W przypadku ruchu w trybie podmiejskim całą pracę przejmuje silnik paliwowy, ponieważ akumulator na autostradzie nie starcza na długo. Do poruszania się po mieście włączany jest silnik elektryczny.

Jeśli samochód jest poddawany dużym obciążeniom lub musi często i dość intensywnie przyspieszać, to oba silniki już współpracują. Ciekawostką jest to, że gdy samochód pracuje na silniku paliwowym, w tym czasie ładowany jest silnik elektryczny. Samochód z silnikiem hybrydowym emituje do atmosfery o 90% mniej substancji niż silniki paliwowe, do których jesteśmy przyzwyczajeni i to pomimo tego, że zawiera również jednostkę benzynową. Również zużycie benzyny w mieście można zredukować do zera, czego oczywiście nie można powiedzieć o wycieczkach na wieś.

Przyjrzyjmy się, jak odjeżdża pojazd hybrydowy. Na samym początku ruchu i przy niskich prędkościach działa tylko akumulator i silnik elektryczny. Energia zmagazynowana w akumulatorze zasila centrum energii, które następnie rozprowadza ją do silników elektrycznych, które już bezgłośnie i bardzo płynnie uruchamiają samochód z miejsca. Po osiągnięciu maksymalnej prędkości silnika elektrycznego podłącza się również jednostkę benzynową. Moment obrotowy na koła napędowe dostarczany jest już przez noc przez dwa silniki. W procesie takiej pracy silnik spalinowy oddaje część wytworzonej energii do generatora, który dalej zasila silniki elektryczne, rozładowując akumulator, natomiast nadmiar energii przekazywany jest do akumulatora uzupełniając go, tracona rezerwa na początku ruchu.

Jeśli samochód porusza się w trybie normalnym, to tylko napęd na przednie koła jest używany przez automat, w innych przypadkach rozdział momentu obrotowego jest już dostarczany na dwie osie. W trybie przyspieszania moment obrotowy na koła pochodzi głównie z silnika spalinowego, a jeśli konieczne jest zwiększenie dynamiki, to silniki elektryczne uzupełniające silnik spalinowy są już używane. Ale ciekawszy punkt wciąż hamuje. Elektroniczny „mózg” auta utrzymuje kontrolę nad włączaniem i wyłączaniem, gdy trzeba podłączyć hydraulikę, a gdy jest to hamowanie regeneracyjne, ale nadal preferowane jest to drugie. Oznacza to, że gdy kierowca HV naciska pedał hamulca, silniki elektryczne wchodzą w tryb generatora, wytwarzając w ten sposób moment hamowania na kołach, który również wytwarza energię elektryczną, która zasila akumulator przez centrum dystrybucji mocy. To właśnie kryje w sobie całą esencję „podkreślenia” silnika hybrydowego.

W klasykach, do których jesteśmy przyzwyczajeni, energia uwalniana podczas hamowania jest marnowana, po prostu tracona w przestrzeni, jak ciepło z tarcz hamulcowych i innych części. Wykorzystanie energii hamowania jest bardzo efektywne w środowiskach miejskich, gdzie częste jest hamowanie na światłach. System VDIM, czyli system kontroli dynamiki jazdy, zarządza działaniem wszystkich aktywnych systemów bezpieczeństwa w samochodach, łącząc je w jeden „organizm”.

Być może pierwszym udanym egzemplarzem wyposażonym w silnik hybrydowy, wypuszczonym do mas, był teraz dobrze znany Prius z firmy Toyota. Ten cudowny samochód zużywa nieco ponad trzy litry benzyny na każde sto kilometrów w trybie miejskim. Japońska firma poszła również dalej, oferując luksusowy hybrydowy crossover Lexus RX400h. Ale koszt tego samochodu wynosi średnio 70 000 USD. Zauważ, że pierwsza generacja Toyoty Prius była gorsza od samochodów tej samej klasy z silnikami spalinowymi pod względem prędkości i mocy, w przeciwieństwie do Lexusa RX400h, który początkowo dobrze konkurował w swojej klasie.

Po Toyocie, wiodące światowe koncerny motoryzacyjne również nie lekceważyły ​​stosowania silników hybrydowych, ponieważ było to postrzegane jako rozwiązanie globalnego problemu zanieczyszczenia środowiska i oszczędności paliwa. I tak nastąpiła zapowiedź powstania hybrydowej ciężarówki i pojazdu transportowego z Grupy Volvo. Według ich obliczeń, uwalnianie tych produktów z czasem zmniejszy zużycie paliwa nawet o 35%.

Ale przy całym wielkim pragnieniu i kalkulacjach koncernów samochodowych, samochody z silnikami hybrydowymi nie są jeszcze wyprzedane na całym świecie jak ciepłe bułeczki. Popularność pojazdów hybrydowych nabiera tempa tylko w Kanadzie i Stanach Zjednoczonych. Popyt na hybrydy wśród ludności amerykańskiej wzrósł z powodu gwałtownego wzrostu cen paliw, które wcześniej były bezlitośnie zwalniane. W końcu amerykański przemysł samochodowy zawsze słynął z „muscle cars” z niesamowicie mocnymi silnikami i ogromnym zużyciem łatwopalnych cieczy. Europejscy entuzjaści samochodów byli generalnie neutralni wobec pojazdów hybrydowych. Prowadzony jest przez dość przyjaznego dla środowiska i bardziej ekonomicznego, godnego zaufania weterana – diesla.

Większość samochodów w Europie napędzana jest olejem napędowym, czego nie można powiedzieć o Stanach Zjednoczonych. Co więcej, samochody z silnikami wysokoprężnymi są znacznie tańsze od hybrydowych, a ponadto są prostsze i bardziej niezawodne w swojej konstrukcji. Przecież wszyscy znają ten postulat: „im bardziej złożony jest system, tym mniejsza jego niezawodność”. To właśnie ten czynnik decyduje o liczbie pojazdów hybrydowych w naszym kraju. Oficjalnie takie samochody nie są nam dostarczane, a problem stacji paliw jest po prostu nieunikniony w przypadku awarii. W naszym kraju po prostu nie ma specjalistycznych stacji serwisowych do naprawy silników hybrydowych. I na własną rękę takie urządzenie, naszym zdaniem, mało kto podejmie się jego naprawy.

Urządzenie silnika hybrydowego - opis obwodu

Tak więc pokrótce omówiliśmy, czym jest silnik hybrydowy i dlaczego jego zastosowanie nie jest tak rozpowszechnione na świecie, jak byśmy tego chcieli. Teraz chciałbym „pogłębić” i zastanowić się nad schematem jego budowy. Ale jest ich trzech. Proponujemy zacząć od najprostszego obwodu, który nas najmniej interesuje – sekwencyjnego silnika hybrydowego.

Schemat seryjny silnika hybrydowego

W tym schemacie samochód jest uruchamiany z silnika elektrycznego. Silnik spalinowy jest połączony z generatorem zasilającym zestaw akumulatorów. Pojazdy hybrydowe typu plug-in są często dostępne z opcją plug-in na koniec podróży. Obecność tej funkcji implikuje zastosowanie akumulatorów o dużej energii, co znacznie obniża koszty paliwa do używania silnika spalinowego, co z kolei zmniejsza ilość szkodliwych emisji do atmosfery. Te samochody to Chevrolet Volt i Opel Ampera. Nazywane są również pojazdami elektrycznymi o szerokim zasięgu. Samochody te mogą jeździć na zasilaniu bateryjnym tylko z prędkością 60 km/h i wykorzystując energię generatora, który napędza silnik benzynowy nawet przez 500 kilometrów.

Obwód równoległy samochodu hybrydowego

W tym schemacie silnik spalinowy połączony równolegle i silnik elektryczny są instalowane w taki sposób, że mogą pracować zarówno osobno, jak i razem. Efekt ten uzyskuje się dzięki konstrukcji jednostki, w której silnik benzynowy, silnik elektryczny i skrzynia biegów są połączone automatycznie sterowanymi sprzęgłami. Samochód z tą hybrydową konstrukcją silnika wykorzystuje silnik elektryczny o małej mocy, około 20 kW. Jego głównym zadaniem jest dodawanie mocy do silnika spalinowego podczas przyspieszania pojazdu.

W większości tych konstrukcji silnik elektryczny jest zainstalowany między silnikiem spalinowym a Służy również jako generator i rozrusznik. Najbardziej znanymi przedstawicielami samochodów z sekwencyjnym silnikiem hybrydowym są BMW Active Hybrid 7, Honda Insight, Volkswagen Touareg Hybrid, Honda Civic Hybrid. Schemat ten pojawił się dzięki manifestacji inicjatywy firmy Honda z jej systemem Integrated Motor Assist - IMA. Działanie tego systemu można podzielić na kilka charakterystycznych trybów:

- praca z silnikiem elektrycznym;

Wspólna praca silnika elektrycznego i silnika spalinowego;

Praca z silnika spalinowego z równoległym ładowaniem akumulatora za pomocą silnika elektrycznego, który pełni rolę generatora;

Naładuj akumulator podczas hamowania odzyskowego.

Obwód hybrydowy szeregowo-równoległy

W tym schemacie silnik elektryczny i silnik spalinowy są połączone za pomocą przekładni planetarnej. Umożliwia to jednoczesne przenoszenie mocy z każdego z silników na koła napędowe w stosunku od 0 do 100% mocy znamionowej. Obwód szeregowo-równoległy różni się od poprzedniego tym, że pierwszy jest wyposażony w generator, który wytwarza energię do działania silnika elektrycznego.

Znani przedstawiciele samochodów z takim hybrydowym schematem silnika to Toyota Prius, Ford Escape Hybrid, Lexus RX 450h. Toyota jest liderem w tym segmencie rynku hybrydowego dzięki Hybrid Synergy Drive - HSD. Układ napędowy systemu Hybrid Synergy Drive jest przedstawiony w następujący sposób:

- ICE komunikuje się z przekładnią planetarną;

Silnik elektryczny podłączony do koła koronowego reduktora planetarnego;

Koło słoneczne przekładni planetarnej jest połączone z generatorem.

Silnik spalinowy pracuje w cyklu Atkinsona, co oznacza, że ​​przy niskich obrotach wytwarza niską moc, co skutkuje lepszą wydajnością paliwową i mniejszą ilością spalin.

Samochód hybrydowy – plusy i minusy

Pozytywne aspekty silników hybrydowych

1. Najważniejszą zaletą pojazdów hybrydowych jest ich ekonomia. Zużycie paliwa w tych samochodach jest o 25% mniejsze niż w klasycznych samochodach z silnikiem spalinowym. A w naszej sytuacji przy stale rosnących cenach benzyny jest to bardzo ważny czynnik.

2. Kolejny ważny punkt Kolejnym najważniejszym punktem wśród pozytywnych aspektów silników hybrydowych jest przyjazność dla środowiska. Samochody hybrydowe wyrządzają znacznie mniej szkód dla naszego środowiska niż klasyczne. Osiąga się to dzięki bardziej efektywnemu zużyciu paliwa. A gdy samochód całkowicie się zatrzyma, silnik spalinowy przestaje działać, przenosząc wodze na silnik elektryczny. W konsekwencji, gdy pojazd hybrydowy jest zatrzymany, atmosfera nie jest zanieczyszczona emisją CO2.

3. Akumulatory hybrydowe są ładowane przez silnik benzynowy, co nie ma miejsca w pojazdach elektrycznych, co znacznie wydłuża zasięg silnika benzynowego. I może działać dłużej bez tankowania.

4. Nowoczesne samochody hybrydowe w niczym nie ustępują podobnej klasie samochodów tradycyjnych we wszystkich podstawowych cechach. Odrzućmy więc ten mit, w który wielu prawdopodobnie uwierzy.

5. W środowisku miejskim z częstymi postojami pojazdy hybrydowe działają jak pojazdy elektryczne.

6. Podczas postoju pojazd hybrydowy jest całkowicie cichy, ponieważ działa tylko na silniku elektrycznym.

7. Zasilanie hybrydy odbywa się benzyną i tak samo jak w przypadku tradycyjnego samochodu.

Wady samochodów hybrydowych

Nic na świecie nie jest idealne, co oznacza, że ​​silniki hybrydowe mają też swoje wady.

1. A główną wadą są drogie naprawy. Ponieważ konstrukcja takich silników jest bardzo złożona, bardzo trudno jest znaleźć specjalistę, który zajmie się eliminacją problemów. To wyjaśnia wysokie koszty utrzymania hybryd.

2. Akumulatory zainstalowane w hybrydach są podatne na samorozładowanie. Nie tolerują również nagłych zmian temperatury. A ich żywotność jest bardzo ograniczona. Ale do tej pory nie ustaliliśmy jeszcze, jaki wpływ mają baterie na środowisko, dlatego ich utylizacja jest problematyczna.

Oczywiste jest oczywiście, że silniki hybrydowe mają więcej plusów niż minusów, ale do tej pory nie zakorzeniły się w naszym kraju. Pierwszym tego powodem jest cena. Popularna na Ukrainie Toyota Prius kosztuje od 850 000 UAH. Ale jest nie tylko najpopularniejszy pod względem popularności, ale także najtańszy. Również w Rosji planowano uruchomić hybrydę o nazwie „Yo-mobile”, ale projekt został anulowany. Najmocniejszym do tej pory pojazdem hybrydowym jest BMW ActiveHybrid X6.

Walka o środowisko w naszych czasach toczy się pełną parą i bardzo zażartą, w związku z czym zachęca się kierowców do zakupu samochodów z silnikami hybrydowymi. Tak więc w Ameryce właściciele takich samochodów mają zapewnione pewne korzyści i bezpłatne miejsca parkingowe. Planowane jest również wprowadzenie podobnych przepisów w naszym kraju, w szczególności obniżone zostaną cła importowe na samochody z silnikami hybrydowymi. Silniki benzynowe już powoli odchodzą na dalszy plan, tracąc swoje pozycje. A silniki hybrydowe są jednym z głównych kroków, jakie podejmuje się, aby to osiągnąć. Ale dopóki kategoria cenowa tych samochodów pozostanie na tym samym poziomie, popyt na nie będzie niewielki.

O cenach samochodów z silnikami hybrydowymi

Jak wszystko nowe, niezwykłe i ciekawe, samochody z silnikami hybrydowymi różnią się od swoich klasycznych odpowiedników większą ceną. Dziś samochody hybrydowe są znacznie droższe niż samochody o podobnych parametrach, ale z silnikami benzynowymi. Na przykład hybrydowa Toyota Camry jest prawie o 7 000 USD droższa niż jej odpowiednik benzynowy. Hybrydowa Honda Civic wzrosła o 4000 USD w stosunku do swojego tradycyjnego modelu. Lexus GS 450h to znakomita dynamika (od 0 do 100 w zaledwie 5,9 sekundy), a przy tym znacznie oszczędniejsza od podobnych mocnych sedanów z ośmiocylindrowymi silnikami. Zużycie paliwa przez ten pojazd wynosi około 8 litrów na 100 kilometrów w cyklu mieszanym. Średnia cena detaliczna tego samochodu na Ukrainie wyniesie średnio około 80 000 USD.

Na temat wprowadzenia samochodów hybrydowych można oczywiście długo rozmawiać i zająć określone stanowiska i bronić swoich punktów widzenia, ale jedno jest pewne – przyszłość nie jest odległa i niedługo ten skok zostanie wykonany . Zmiany w branży motoryzacyjnej są nieuchronne! I mamy nadzieję, że tego wszyscy potrzebujemy.

Dzięki swojej ekonomiczności i niezawodności samochody hybrydowe Toyoty cieszą się dużym zainteresowaniem konsumentów. Płynna jazda i stabilność na drodze, jak się okazuje, to nie wszystkie zalety tego japońskiego auta. Doskonałe właściwości jezdne zaskakująco łączą się z oszczędnym zużyciem paliwa. Hybrydowa Toyota Prius jest zasilana dwoma źródłami mocy: silnik elektryczny oraz silnik spalinowy(LÓD).

Spróbujmy dowiedzieć się, jak wraz ze wzrostem mocy samochód może zużywać benzynę na poziomie małego samochodu. Urządzenie hybrydowe Toyota Prius składa się z:

• silnik spalinowy (ICE);
• silnik elektryczny;
• przekładnia planetarna (dzielnik mocy);
• generator;
• falownik;
• bateria.

Silnik spalinowy i silnik elektryczny mogą pracować jednocześnie, naprzemiennie i uzupełniać się w razie potrzeby. W urządzeniu hybrydowym moment napędowy na koła może być przenoszony bezpośrednio z silnika elektrycznego i silnika spalinowego w różnych proporcjach.

Odbywa się to za pomocą przekładni planetarnej (dzielnika mocy), która składa się z zestawu kół zębatych. Cztery z nich są podłączone do silnika benzynowego, a zewnętrzna do silnika elektrycznego. Kolejny satelita jest podłączony do generatora, który w razie potrzeby przesyła energię do silnika elektrycznego lub ładuje akumulator.

Jedną z głównych zalet Priusa jest to, że w przeciwieństwie do pojazdów elektrycznych, ładowanie pojazdu hybrydowego nie wymaga podłączenia do sieci. Procesor, który kontroluje wszystkie działania maszyny, w razie potrzeby doładowuje akumulator z silnika spalinowego.

Jak działa samochód hybrydowy

Głównym zadaniem inżynierów Toyoty było stworzenie ekonomicznego samochodu, który nie byłby gorszy od potężnych „żelaznych koni” na torze, ale jednocześnie miałby niskie zużycie silnika. W tym celu zastosowano kombinację silnika spalinowego z silnikiem elektrycznym. Aby osiągnąć maksymalną wydajność, w Toyocie Prius oba źródła zasilania mogą pracować osobno, razem i równolegle.

Tak więc zasada działania hybrydowej Toyoty Prius. Silnik jest uruchamiany i pojazd jest przyspieszany za pomocą trakcyjnego silnika elektrycznego. Obraca zewnętrzną satelitę przekładni planetarnej i w ten sposób przenosi moment obrotowy na koła. Ale na baterii nie zajdziesz daleko. Dlatego, gdy tylko samochód nabiera prędkości, włącza się silnik spalinowy.

Połączone zastosowanie silnika elektrycznego i silnika spalinowego pozwala na osiągnięcie maksymalnej sprawności (sprawności) całego systemu, ponieważ. W momencie wciśnięcia hamulca silnik spalinowy zostaje wyłączony i następuje tzw. hamowanie regeneracyjne (cała energia z oporu zamieniana jest na elektryczną), w której silnik elektryczny pracujący w trybie generatorowym ładuje akumulator.

Jeśli samochód ponownie potrzebuje więcej mocy, na przykład do wyprzedzania, ponownie włącza się silnik elektryczny, którego energia wystarcza do gwałtownego przyspieszenia. Schematy eksploatacji samochodów hybrydowych zostały zaprojektowane w celu zwiększenia ekonomiczności samochodu i zmniejszenia emisji dwutlenku węgla do atmosfery. Wraz ze wzrostem zużycia paliwa (po wciśnięciu pedału gazu) komputer sterujący wysyła sygnał do dzielnika mocy i włącza źródło elektryczne, co pozwala na pracę silnika spalinowego bez obciążenia.

Toyota charakteryzuje się wyjątkową niezawodnością i elastycznością, ponieważ sterowanie ruchem odbywa się głównie za pomocą przewodów, z pominięciem skomplikowanych komponentów i zespołów. Nawiasem mówiąc, w hybrydowej Toyocie Prius generator działa jak rozrusznik i pomaga „rozkręcić” silnik spalinowy do wymaganych 1000 obr./min.

Tryb pracy silnika

• Początek. Poruszanie się tylko z trakcją elektryczną.
• Jazda ze stałą prędkością. W takim przypadku moment obrotowy jest przenoszony na generator i koła.
• Generator w razie potrzeby ładuje akumulator i przekazuje energię do silnika elektrycznego. W tym przypadku następuje sumowanie momentów obrotowych obu zespołów trakcyjnych.
• Tryb wymuszony. Silnik elektryczny, otrzymując dodatkową moc z generatora, zwiększa moc silnika benzynowego.
• Hamowanie. Hybryda hamuje głównie silnikiem elektrycznym. Jednak po mocnym wciśnięciu pedału uruchamiają się elementy hydrauliczne i hamowanie następuje w zwykły sposób.

Silnik (lód)

Typ silnika hybrydowego Toyoty - Hybrid Synergy Drive (hybrydowy napęd synergiczny), który pozwala łączyć dwa źródła zasilania: silnik spalinowy i silnik elektryczny. Dowiedzmy się, jakie silniki paliwowe są zainstalowane w Priusie.

W połowie lat 50. ubiegłego wieku inżynier Ralph Miller zasugerował ulepszenie pomysłu Jamesa Atkinsona ... Istota pomysłu została wyrażona w zwiększeniu sprawności silnika spalinowego poprzez zmniejszenie suwu sprężania. To właśnie ta zasada, obecnie często nazywana cyklem Millera/Atkinsona, stosowana jest w silnikach hybrydowych Toyoty.

A więc hybryda Toyota Prius, jak działa silnik tego samochodu. W przeciwieństwie do innych modeli ICE proces sprężania w cylindrze nie rozpoczyna się w momencie, gdy tłok zaczyna poruszać się w górę, ale nieco później. Dlatego przed zamknięciem zaworów ssących część mieszanki paliwowo-powietrznej wraca do kolektora ssącego, co pozwala wydłużyć czas wykorzystania energii ciśnienia gazu rozprężnego. Wszystko to prowadzi do znacznego wzrostu sprawności silnika, wzrostu sprawności jednostki, a także zwiększa moment obrotowy.

Charakterystyka silnika:

• Objętość - 1794 cm3
• Moc (KM / kW / obr./min) - 97/73/5200.
• Moment obrotowy (Nm / obr./min) - 142/4000.
• Zasilanie paliwem - wtryskiwacz.
• Paliwo - benzyna AI 95, AI - 92.

Zużycie hybrydowej Toyoty Prius na 100 km w cyklu miejskim wynosi 3,9 litra, na autostradzie – 3,7 litra.

Silnik elektryczny Toyoty

Konstrukcja hybrydowego napędu synergicznego wykorzystuje silnik trakcyjny. Moc silnik elektryczny Toyota Prius - 56 kW, 162 Nm. Ta jednostka zapewnia ruch samochodu od startu do stałej ustawionej prędkości, włącza się, gdy samochód jedzie do wyprzedzania i uczestniczy w hamowaniu. Cały system Toyoty Prius jest przemyślany w najdrobniejszych szczegółach. Pojazd hybrydowy jest ładowany podczas jazdy, z silnika spalinowego poprzez prądnicę sterującą.

Bateria akumulatora

Hybryda wyposażona jest w dwa akumulatory (główny wysokiego napięcia i pomocniczy), oba znajdują się w bagażniku samochodu. Główne urządzenie akumulatora samochodowego wykonane jest ze stopu niklowo-metalowo-wodorkowego i ma wydajność 6,5 A / h, napięcie 201,6 V. To urządzenie ma własny układ chłodzenia. Wewnątrz akumulatora wysokonapięciowego znajduje się sterownik, który kontroluje proces ładowania każdego ogniwa (bloku) łącznie 168 ogniw.

Zużycie i regeneracja baterii są kontrolowane przez procesor sterujący pojazdu. Akumulator Toyota Prius nie wymaga ładowania z sieci elektrycznej, proces ten odbywa się podczas jazdy i hamowania (w większości) pojazdu.
Akumulator pomocniczy: 12 V (35 A/h, 45 A/h, 51 A/h).

Wniosek

Mimo stosunkowo wysokich kosztów samochody hybrydowe cieszą się coraz większym zainteresowaniem nabywców. W porównaniu do innych pojazdów hybrydowych, Toyota Prius rzeczywiście zużywa znacznie mniej paliwa i ma niski ślad węglowy.