Motor hibrid Motor hibrid - perfecțiune sau durere de cap? Câteva fapte din istoria hibrizilor

Cum funcționează, să ne uităm la exemplul Touareg-ului, cu o unitate de putere hibridă.

Ce înseamnă termenul „tehnologie hibridă”?

Termenul „hibrid” provine din cuvântul latin hybrida și înseamnă ceva încrucișat sau amestecat. În inginerie, un hibrid este un sistem în care două tehnologii diferite sunt combinate între ele. În legătură cu conceptele de acționare, termenul de tehnologie de acționare hibridă este folosit pentru a se referi la două direcții: grup motopropulsor bivalent (sau cu dublu combustibil)

În cazul tehnologiei de propulsie hibridă, vorbim despre o combinație de două unități de putere diferite, a căror funcționare se bazează pe principii de funcționare diferite. În prezent, tehnologia de propulsie hibridă înseamnă o combinație între un motor cu ardere internă și un motor-generator electric (mașină electrică). Această mașină electrică poate fi folosită ca generator pentru a genera energie electrică, un motor de tracțiune pentru a deplasa mașina și un demaror pentru a porni motorul cu ardere internă. În funcție de designul designului principal, se disting trei tipuri de unități de putere hibride: așa-numitele. unitate de putere „microhibridă”, așa-numita. unitate de putere „mid-hybrid”, așa-numita. unitate de putere „full hybrid”.

Grup motopropulsor „microhibrid”.

În acest concept de antrenare, componenta electrică (demaror/alternator) servește exclusiv la implementarea funcției de pornire-oprire. O parte din energia cinetică poate fi reutilizată ca energie electrică (recuperare). Conducerea numai cu tracțiune electrică nu este furnizată. Parametrii bateriei de 12 volți cu umplutură din fibră de sticlă sunt adaptați la pornirile frecvente ale motorului.

Drive „mid-hibrid”.

Acționarea electrică sprijină funcționarea motorului cu ardere internă. Este imposibil ca o mașină să se deplaseze numai cu energie electrică. Cu o unitate „mid-hibrid”, cea mai mare parte a energiei cinetice în timpul frânării este regenerată și stocată sub formă de energie electrică într-o baterie de înaltă tensiune. Bateria de înaltă tensiune, precum și componentele electrice sunt proiectate pentru o tensiune electrică mai mare și astfel o putere mai mare. Datorită suportului motorului-generator electric, modul de funcționare al motorului termic poate fi mutat în zona de eficiență maximă. Aceasta este denumită deplasarea punctului de sarcină.

Grup motopropulsor „full hybrid”.

Un motor-generator electric puternic este combinat cu un motor cu ardere internă. Mișcarea este posibilă numai pe tracțiune electrică. Motorul-generator electric, dacă condițiile permit, sprijină funcționarea motorului cu ardere internă. Mișcarea la viteză mică se efectuează numai pe tracțiune electrică. Funcția Start Stop a fost implementată pentru motorul cu ardere internă. Recuperarea este utilizată pentru a încărca bateria de înaltă tensiune. Datorită ambreiajului de decuplare dintre motorul cu ardere și motorul electric-generator, este posibilă decuplarea ambelor sisteme. Motorul cu ardere internă este pus în funcțiune numai atunci când este necesar.

Bazele tehnologiei hibride

Sistemele de propulsie hibrid complet sunt împărțite în trei subgrupe: grup motopropulsor hibrid paralel, grup motopropulsor hibrid split (cu fluxuri de putere separate), grup motopropulsor hibrid în serie.

Grup motopropulsor hibrid paralel

Designul paralel al unității de putere hibridă este simplu. Este utilizat atunci când este necesară „hibridizarea” unui vehicul existent. Motorul cu ardere internă, generatorul motorului electric și cutia de viteze sunt situate pe aceeași axă. De obicei, un sistem de propulsie hibrid paralel utilizează un singur motor-generator electric. Suma puterii unitare a motorului cu ardere internă și a puterii motorului electric al generatorului corespunde puterii totale. Acest concept asigură un grad ridicat de împrumut al componentelor și pieselor de la mașina precedentă. Pentru vehiculele cu tracțiune integrală cu un grup motopropulsor hibrid paralel, toate cele patru roți sunt conduse folosind un diferențial Torsen și o cutie de transfer.

Drive hibrid split

În sistemul de propulsie hibrid split, pe lângă motorul cu ardere internă, există un motor-generator electric. Ambele motoare sunt situate sub capotă. Cuplul motorului cu ardere internă, precum și al motorului-generator electric, este furnizat cutiei de viteze a vehiculului printr-un angrenaj planetar. Spre deosebire de o tracțiune hibridă paralelă, nu este posibil să se extragă suma puterilor individuale de tracțiune pe roți în acest fel. Puterea generată este parțial cheltuită pentru conducerea mașinii și parțial, sub formă de energie electrică, acumulată într-o baterie de înaltă tensiune.

Grup motopropulsor hibrid secvenţial

Vehiculul este echipat cu un motor cu ardere internă, un generator și un motor-generator electric. Cu toate acestea, spre deosebire de ambele concepte descrise anterior, motorul cu ardere internă nu are capacitatea de a conduce independent mașina printr-un arbore sau printr-o cutie de viteze. Puterea de la motorul cu ardere internă nu este transmisă roților. Conducerea principală a mașinii este efectuată de un motor-generator electric. Dacă capacitatea bateriei de înaltă tensiune este prea mică, motorul cu ardere internă pornește. Prin generator, motorul cu ardere internă încarcă bateria de înaltă tensiune. Motorul-generator electric poate primi din nou energie de la bateria de înaltă tensiune.

Grup motopropulsor hibrid secvenţial divizat

Sistemul de propulsie hibrid secvenţial divizat este o formă hibridă a celor două motoare hibride descrise mai sus. Mașina este echipată cu un motor cu ardere internă și două motoare și generatoare electrice. Motorul cu ardere internă și primul motor-generator electric sunt amplasate sub capotă. Al doilea motor-generator electric este situat pe puntea spate. Acest concept este utilizat pentru vehiculele cu tracțiune integrală. Motorul cu ardere internă și primul motor-generator electric pot conduce cutia de viteze a vehiculului printr-un angrenaj planetar. Și în acest caz, se aplică regula conform căreia puterile individuale de acționare nu pot fi selectate pentru a conduce roțile sub formă de putere totală. Un al doilea motor electric și generator pe puntea spate sunt activate atunci când este necesar. Datorită acestui design al acționării, bateria de înaltă tensiune este situată între ambele osii ale vehiculului.

Alți termeni și definiții Alți termeni și definiții adesea folosiți în legătură cu tehnologia de propulsie hibridă vor fi explicați pe scurt aici.

Recuperare. În general, acest termen în tehnologie înseamnă o metodă de returnare a energiei. În timpul recuperării, energia disponibilă de un tip este convertită într-un alt tip de energie care este utilizată ulterior. Energia chimică potențială a combustibilului este transformată în energie cinetică în transmisie. Dacă o mașină este frânată cu o frână convențională, excesul de energie cinetică este transformat în energie termică prin frecarea frânei. Căldura rezultată este disipată în spațiul înconjurător și, prin urmare, nu poate fi folosită în viitor.

Dacă, pe de altă parte, ca și în cazul tehnologiei de propulsie hibridă, un generator este utilizat ca frână de motor în plus față de frânele clasice, atunci o parte din energia cinetică este convertită în energie electrică și astfel devine disponibilă pentru utilizare ulterioară. Bilanțul energetic al vehiculului se îmbunătățește. Acest tip de frânare regenerativă se numește frânare regenerativă.

De îndată ce viteza vehiculului este redusă în modul de ralanti forțat prin frânare prin apăsarea pedalei de frână sau vehiculul se deplasează în roate sau vehiculul se mișcă în jos c Sistemul de propulsie hibrid include un motor-generator electric și îl folosește în modul generator.

În acest caz, încarcă bateria de înaltă tensiune. Astfel, în modul inactiv forțat
progres, devine posibilă „alimentarea” cu energie electrică a mașinilor cu o unitate hibridă electrică.
Când vehiculul este în deplasare, motorul electric și generatorul funcționează în modul generator
transformă din energia de mișcare în energie electrică doar o astfel de cantitate de energie încât
necesare pentru funcționarea rețelei de bord de 12 volți.

Motor-generator electric (mașină electrică)

Termenul motor-generator electric sau mașină electrică este folosit în locul termenilor generator, motor electric și demaror. În principiu, orice motor electric poate fi folosit și ca generator. Dacă arborele motorului electric este antrenat de o unitate externă, atunci motorul electric, ca un generator, generează energie electrică. Dacă o mașină electrică este furnizată energie electrică, aceasta funcționează ca un motor electric. Astfel, motorul-generator electric al vehiculelor cu propulsie hibridă electrică înlocuiește demarorul convențional al motorului cu ardere internă, precum și generatorul convențional (generator de iluminat).

Booster electric (E-boost)

Similar cu funcția de kickdown a motoarelor cu ardere internă, care face disponibilă puterea maximă a motorului, propulsia hibridă are o funcție de accelerație electrică numită E-Boost. Atunci când se utilizează funcția, motorul-generator electric și motorul cu ardere internă își produc puterea individuală maximă, care se adună la o valoare totală mai mare a puterii. Suma puterilor individuale ale ambelor tipuri de motoare corespunde puterii totale a transmisiei.

Din cauza pierderilor de putere în motorul-generator electric, puterea acestuia în modul generator este mai mică decât în ​​modul motor de tracțiune. Puterea motorului-generator electric în modul motor este de 34 kW. Puterea motorului-generator electric în modul generator este de 31 kW. La Touareg cu propulsie hibridă, motorul cu ardere are o putere de 245 kW, iar motorul-generator electric are o putere de 31 kW. În modul motor de tracțiune, motorul-generator electric produce o putere de 34 kW. Împreună, motorul cu ardere internă și motorul-generator electric în regim de motor de tracțiune dezvoltă o putere totală de 279 kW.

Funcția pornire-oprire

Argumente în favoarea tehnologiei hibride

De ce combinăm un generator cu motor electric cu un motor cu ardere internă? Pentru a selecta cuplul, viteza de rotație a motorului cu ardere internă nu trebuie să fie mai mică decât turația de ralanti. Când este oprit, motorul nu poate produce cuplu. Pe măsură ce viteza de rotație a unui motor cu ardere internă crește, cuplul acestuia crește. Generatorul cu motor electric produce cuplu maxim la primele rotații. Nu există turație în gol pentru el. Pe măsură ce viteza de rotație crește, cuplul acesteia scade. Datorită funcționării motorului-generator electric, cel mai dificil mod de funcționare al motorului cu ardere internă este eliminat: în intervalul sub turația de ralanti. Datorită suportului motorului-generator electric, motorul cu ardere internă poate fi funcționat în moduri mai eficiente. Această schimbare a punctului de încărcare crește eficiența unității de putere.

De ce se folosește un sistem de propulsie complet hibrid?

O unitate complet hibridă, spre deosebire de alte opțiuni de propulsie hibridă, combină funcția unui sistem integrat start-stop, un sistem E-Boost, o funcție de recuperare și capacitatea de a conduce numai cu un motor electric (modul de tracțiune electric).

Generator cu motor electric

Motorul-generator electric este situat între motorul cu ardere internă și transmisia automată. Este un motor sincron trifazat. Folosind un modul electronic de putere, tensiunea de 288 V DC este convertită în tensiune AC trifazată. Tensiunea trifazată creează un câmp electromagnetic trifazat în motorul electric-generator.

Baterie de înaltă tensiune

Bateria de înaltă tensiune este accesibilă prin podeaua portbagajului. Este conceput ca un modul și conține diverse componente ale sistemului de înaltă tensiune Touareg. Modulul bateriei de înaltă tensiune cântărește 85 kg și poate fi înlocuit doar ca ansamblu.

Bateria de înaltă tensiune nu poate fi comparată cu o baterie convențională de 12 V. În timpul funcționării normale, bateria de înaltă tensiune funcționează într-un interval liber de nivel de încărcare de la 20% la 85%. O baterie convențională de 12 volți nu poate suporta astfel de sarcini pentru o perioadă lungă de timp. Prin urmare, bateria de înaltă tensiune ar trebui considerată ca un dispozitiv de stocare a energiei on-line pentru acționarea electrică. La fel ca un condensator, poate stoca și elibera din nou energie electrică. În principiu, recuperarea, regenerarea energiei, poate fi considerată ca fiind capacitatea de a alimenta o mașină cu energie în timpul conducerii. Utilizarea unei baterii de înaltă tensiune într-un vehicul cu propulsie hibridă se caracterizează prin cicluri alternative de încărcare (recuperare) și descărcare (conducere electrică) a bateriei de înaltă tensiune.

Exemplu: Dacă comparați energia unei baterii de înaltă tensiune cu energia generată de arderea combustibilului, cantitatea de energie pe care o poate produce bateria va corespunde cu aproximativ 200 ml de combustibil. Acest exemplu demonstrează că pe calea creării de vehicule electrice, bateriile trebuie îmbunătățite semnificativ în ceea ce privește capacitatea lor de a stoca energie.

De ce vrem să discutăm cu tine întrebarea cum funcționează un motor hibrid? Chestia este că în majoritatea domeniilor vieții noastre de astăzi există o interacțiune între diverse tehnologii, care, ca urmare, oferă metode, dispozitive și mecanisme mai eficiente. Nici motoarele pentru vehiculul nostru preferat nu au fost lăsate deoparte. Despre principiile de funcționare, avantajele și dezavantajele unor astfel de unități vom vorbi pe această pagină.

Cum funcționează un motor hibrid - în cuvinte simple despre noile tehnologii

Dacă am început deja să vorbim despre combinarea tehnologiilor, atunci ar trebui să explicăm cum se leagă acest lucru cu subiectul pe care l-am atins. Motorul hibrid combină și două tipuri: combustibil (benzină/diesel) și electric. Acest cocktail, desigur, este imperfect, dar a adus o mulțime de lucruri pozitive în viața șoferilor. Dar mai multe despre asta mai jos, dar mai întâi ar trebui să ne uităm la principiul de funcționare al unui motor hibrid.

Partea de combustibil a unui astfel de motor poate funcționa împreună cu partea electrică, dar sunt posibile și cicluri complet independente. Desigur, mașinile cu motor hibrid sunt echipate cu calculatoare care distribuie corect sarcina între ambele părți. Așadar, în afara orașului, unde puterea unității de putere este importantă, intră în joc tehnologia benzină sau diesel și, în plus, pe autostradă gazele de eșapament nu sunt atât de dăunătoare pentru oameni.

Dar în oraș, componenta electrică funcționează în principal, deoarece această opțiune este mai curată și mai economică. Mașinile cu motor hibrid se pot întreține singure, acest lucru se aplică părții electrice a motorului. Componenta electrică nu sta inactiv în timp ce componenta de combustibil funcționează; acumulează energia generată și apoi o pune din nou în acțiune.

Nu sunt excluse situațiile când ambele elemente ale motorului funcționează simultan, de exemplu, în timpul accelerației, când sunt necesare cheltuieli mari de putere de la mașină.

Design motor hibrid - descrierea circuitului

Am discutat pe scurt ce înseamnă un motor hibrid. Acum aș dori să aprofundez puțin și să analizez diagrama acesteia. Trebuie menționat că sunt trei dintre ele. Prin urmare, să începem cu cel mai simplu, care ne interesează cel mai puțin - acesta este un hibrid în serie. Motorul electric este principalul participant la pornirea și mișcarea roților vehiculului, dar motorul cu ardere internă este susținut doar de acesta, rotind generatorul.

Pentru mașina de astăzi, un astfel de dispozitiv cu motor hibrid nu va fi cea mai bună opțiune, deoarece necesită baterii încăpătoare, un motor cu combustie internă cu cilindree mică, iar mașina în sine va fi lentă și stângace. Deși există încă unii reprezentanți în rândul parcului de autoturisme, de exemplu, ChevroletVolt. Dar, datorită componentei electrice dominante, are toate dezavantajele vehiculelor electrice, de exemplu, dependența kilometrajului de o singură încărcare a bateriei, dar acest lucru se rezolvă treptat prin utilizarea unui motor turbo cu ardere internă.

Următoarele scheme sunt numite paralele și mixte. Schema mixtă se găsește cel mai adesea în Lexusși reprezintă o interacțiune strânsă între motorul electric și motorul cu ardere internă. Ele lucrează împreună, punând mașina în mișcare; principiul de funcționare este conceput în așa fel încât până și transmisia să fie continuu variabilă, departe de ceea ce suntem obișnuiți. Aceste opțiuni sunt foarte moderne, dar și foarte scumpe.

Dar circuitul cu care suntem familiarizați se numește paralel și se găsește destul de des. Motorul electric de aici este, deși nu lider, ci un asistent indispensabil, asigurând motorul cu ardere internă în cazurile de nevoie de putere suplimentară. Bateriile nu sunt mari și încăpătoare, ceea ce le face ușor de încărcat în timpul conducerii și sunt întotdeauna gata să răspundă la cerere.

Mașini cu motor hibrid - argumente pro și contra

Informațiile ar fi incomplete fără a indica aspectele pozitive și negative ale motoarelor hibride. Desigur, vor fi mai multe avantaje, dar sunt și dezavantaje, la fel ca tot ce este nou și puțin studiat de consumator. De exemplu, din anumite motive, cel mai des se găsește un motor hibrid pe benzină, deși toată lumea cunoaște de mult eficiența și puterea mare a motoarelor diesel. Dar nu există niciun secret aici, pentru că, în primul rând, tehnologia a fost dezvoltată în străinătate, adică. în America, dar acolo sunt încă puțin familiarizați cu motorina. În al doilea rând, un hibrid ar costa și mai mult, deși prețul pentru astfel de tehnologii este deja mult peste medie.

Hibrizii provoacă puțin scepticism din cauza motorului electric, adică. bateriile lui. Acesta este un element destul de capricios care necesită o funcționare constantă, altfel durata de viață a motorului hibrid va fi redusă semnificativ tocmai din cauza acestuia. Nu tolerează bine schimbările de temperatură, se poate autodescărca, iar în viitor există incertitudini în ceea ce privește eliminarea acestuia. De asemenea, o umbră asupra reputației motoarelor mixte este aruncată nu numai de costul ridicat al acestora, ci și de costul ridicat al componentelor și reparațiilor, dacă este necesar. În plus, este imposibil să o desfășori pe cont propriu.

Ei bine, acum putem vorbi despre lucruri plăcute. Putem vorbi în siguranță despre respectarea mediului și eficiență; acesta este într-adevăr cazul, cel puțin pe baza naturii duale a unității. Prezența unei baterii vă permite să conduceți mai mult timp fără să faceți realimentare, păstrând toți indicatorii tehnici la zi. Această baterie nu trebuie încărcată; mașina este alimentată numai cu combustibil. Motorul, datorită computerului, funcționează întotdeauna în modul optim, indiferent de modul în care încercați să-l „forțați”. Uneori, astfel de mașini se pot mișca deloc fără combustibil și se disting și prin turația redusă, motorul abia se aude.

Fiecare șofer are propria sa părere despre modelele de mașini hibride. Unii cred că astfel de mașini ar trebui să fie cele mai răspândite din cauza ecologicității lor. Alții vorbesc despre unele proprietăți de performanță mitice ale unor astfel de modele, fără să cunoască toate detaliile și adevărul. Pentru a fi încrezători în cuvintele noastre referitoare la mașinile hibride, ne vom uita la diferite tipuri de astfel de mașini și vom vorbi despre caracteristicile lor distinctive.

Economie de energie

Omenirea a fost întotdeauna preocupată de problemele de mediu, și anume de poluarea mediului. Pentru a reduce la minimum poluarea aerului de la mașini, este necesar să se reducă emisiile de gaze de eșapament. Acum, astfel de metode de păstrare a curățeniei planetei sunt, de asemenea, profitabile din punct de vedere economic. Achiziționând produse ecologice ieftine, cumpărătorul nu numai că economisește bani, ci și ajută mediul în toate modurile posibile.

Lumea, reprezentată de state mari, se luptă cu consumul abundent de resurse energetice prin toate mijloacele. În același timp, combustibilul, petrolul și benzina sunt în continuă creștere. De aici rezultă că este profitabil doar pentru dvs. să cumpărați tehnologii de economisire a energiei.

Dezvoltarea continuă a modelelor hibride

De la apariția mașinilor hibride pe piață, aproape toate marile companii de automobile au început să dezvolte și să producă propriile modele unice de acest tip. Toate acestea sunt justificate de viitorul strălucit al modelelor hibride de pe piața auto. Pionierii unor astfel de dezvoltări au fost organizațiile asiatice Toyota și Honda.

Astăzi vei fi uimit de selecția uriașă de mașini hibride. Datorită cererii tot mai mari pentru aceste mașini, experții pieței auto vorbesc cu încredere despre o creștere a volumului producției și, în consecință, o creștere a numărului de cumpărători pentru aceste modele. Apropo, unii șoferi cumpără astfel de mașini din cauza taxei de stat scăzute pe care le plătesc: pentru o mașină cu o capacitate impresionantă a motorului, va trebui să cheltuiți mai mulți bani din cauza taxei mari.

Ce este o mașină hibridă

O mașină hibridă este un vehicul în care unitatea de putere are nu una, ci două tehnologii de procesare a energiei. Aproape toate tipurile de mașini hibride combină un motor pe benzină (combustie internă) și unul electric. Unele modele de astfel de mașini pot alimenta ambele motoare în același timp, în timp ce altele au un singur motor care interacționează cu roțile, al doilea furnizând doar energie.

O altă caracteristică a unor astfel de mașini este capacitatea de a porni oricare dintre motoare la discreția șoferului. Producătorii de mașini hibride notează că această tehnologie are multe avantaje. Șoferul are dreptul de a porni motorul electric dacă este blocat într-un ambuteiaj sau conduce cu viteză mică. În astfel de cazuri, combustibilul este consumat foarte repede și, folosind economii, puteți reduce costurile cu benzina.

Avantajele unei mașini hibride

Pret justificat

Costul mașinilor crește atât din dimensiunea mașinii, cât și din calitatea modelului. La urma urmei, este mult mai ușor și mai ieftin să creezi o mașină în miniatură, iar mecanismele mari necesită mult combustibil pentru a se deplasa.

Luați în considerare o mașină Toyota Camry. În călătoriile regulate prin oraș vei cheltui 9,5 litri de benzină, iar în afara orașului - 6,7. Analogul hibrid al unei astfel de mașini are nevoie de doar 5,5 - 6 litri la suta de kilometri. Atunci apare următoarea întrebare: cât timp va dura un astfel de model să se plătească singur? Totul depinde de costul unei mașini hibride, care costă cu 3 - 4 mii de dolari mai mult decât cea obișnuită. Potrivit experților, Toyota Camry Hybrid pe care o luăm în considerare se va amortiza integral în aproximativ cinci ani.

Dacă utilizați o mașină pentru călătorii la magazin sau la serviciu, atunci nu ar trebui să cumpărați o astfel de versiune specializată a mașinii. În acest caz, o astfel de achiziție nu va fi profitabilă din punct de vedere economic și, după câțiva ani, este posibil să fiți dornici să schimbați mașina. Dar pentru șoferii care își folosesc mașinile pentru a câștiga bani, acest model le va veni la îndemână. În câțiva ani, cu o astfel de achiziție vei obține profit și vei economisi combustibil până la 50% din costul inițial.

Viteza redusă economisește energie

Acum să trecem la modelul Toyota Prius C. Mulți șoferi se plâng de încetineala acestei mașini. Nu o ascundem, este adevărat, dar pentru a conduce prin oraș nu aveți nevoie de un motor puternic al mașinii. Multe mașini moderne care ard combustibil au un mod economic pentru a economisi energie în timpul blocajelor de trafic. În schimb, Toyota Prius C se caracterizează printr-o economie excelentă, atunci când este pornită, mașina are performanțe mai bune și răspunde mai rapid la cerințele șoferului.

Dar versiunile puternice ale mașinilor hibride nu sunt în niciun fel inferioare omologilor lor pe benzină. De exemplu, Lexus GS450h are calități de viteză mare cu un motor de 338 de cai putere. Această mașină prietenoasă cu mediul va mulțumi foarte mult pasionații de conducere rapidă. Pentru a face acest lucru, trebuie doar să utilizați modul Sport S.

Nu cu mult timp în urmă, Porshe a prezentat eco-sedanul sport Panamera S, capabil să accelereze în 5,7 secunde până la 100 km/h. Viteza maximă a mașinii este de 270 km/h, iar consumul de combustibil atunci când circulați prin oraș este de doar 10 litri. Vehiculele cu combustibil nu pot invidia decât astfel de caracteristici.

Frumosal-lea design

Acele vremuri îndepărtate în care mașinile hibride arătau ca niște structuri extraterestre au trecut de mult. Acum, aceste modele nu sunt inferioare ca design față de mașinile obișnuite pe benzină. Se pare că hibridul arată exact ca versiunea sa cu combustibil (de exemplu, Toyota Camry). Unii producători evidențiază în mod special hibrizii cu un design unic. De exemplu, Ford Fusion, prietenos cu mediul, este foarte asemănător ca aspect cu o mașină sport scumpă.

Potrivit pentru călătorii lungi

La început, eco-modelele produse erau potrivite pentru călătorii doar în interiorul orașului. Din cauza acestui defect, șoferii încă nu cred că hibridul rămâne o mașină de oraș. Vă asigurăm că acest lucru nu este adevărat, producătorii au îmbunătățit mult tehnologia motoarelor electrice de-a lungul timpului. Astăzi, o mașină hibridă poate suporta o taxă pentru călătorii lungi între orașe. În același timp, viteza și capacitatea bateriei nu se vor schimba în niciun fel. Un bun exemplu este Ford Fusion, care poate parcurge mai mult de o sută de kilometri cu un singur motor electric. Și dacă se epuizează, puteți conecta cu ușurință un motor pe benzină pentru a funcționa.

Cele mai populare modele:

• Toyota Prius, prima mașină cu motor hibrid dintre modelele actuale de astăzi. Mașina economisește eficient combustibil și, de asemenea, atrage la un preț accesibil. Capacitatea motorului este de 1,8 litri, puterea este de 36 de cai putere, adăugați la aceasta două motoare electrice și un motor puternic pe benzină. Cele două motoare disponibile funcționează perfect unul cu celălalt, drept urmare este ușor să atingeți viteze mari pe un astfel de hibrid.
• Toyota Camry Hybrid. Un model sigur și economic cu un motor de 200 de cai putere face posibilă accelerarea până la 100 km/h într-un timp minim de 7,4 secunde. Designul nu este diferit de analogul combustibilului.
• Ford Fusion Hybrid este o mașină de familie cu un nivel ridicat de confort datorită interiorului său spațios. Un motor de 2,5 litri nu va face decât să facă fericit un om de familie atunci când achiziționează un astfel de hibrid.

Am analizat toate modelele de mașini ecologice care au fost populare printre pasionații de mașini în ultimii ani. Iar concluzia este aceasta: mașinile hibride au făcut un salt mare, îmbunătățind motoarele și timpul de funcționare al mașinii în sine. Acum puteți conduce astfel de mașini atât pe distanțe lungi, cât și la magazin sau la cinema. Achiziționând un astfel de model, puteți economisi bani și nu dăuna mediului cu gazele de eșapament.

Marea majoritate a mașinilor moderne folosesc un motor cu ardere internă ca unitate de putere. Pe fondul epuizării treptate a rezervelor de petrol, precum și al cerințelor crescânde pentru respectarea mediului, inginerii auto dezvoltă noi tehnologii care ne vor permite să renunțăm la utilizarea hidrocarburilor drept combustibil sau, cel puțin, să reducem consumul.

Există două moduri de a rezolva această problemă: instalați un motor electric sau un motor hibrid în locul unui motor cu ardere internă. Multe mărci de mașini recurg la acestea din urmă.

După cum sugerează și numele, o astfel de unitate de putere este un motor clasic cu ardere internă și, în același timp, un motor electric, combinat într-unul singur. Din multe motive, această soluție este preferabilă numai propulsiei electrice.

Astăzi, mașinile electrice au dezavantaje serioase. Cele mai semnificative dintre ele sunt lipsa unei rețele dezvoltate de stații de încărcare electrică, precum și autonomia insuficientă de călătorie fără reîncărcare (pentru diferite modele de vehicule electrice variază de la 80 la 160 km).

În plus, va dura câteva ore pentru a încărca complet bateriile, ceea ce înseamnă că mobilitatea unei astfel de mașini este limitată la călătoriile de acasă la serviciu și retur.

Cu toate acestea, nu trebuie să uităm de avantajele unui motor electric, inclusiv eficiența mai mare (cu un motor cu ardere internă, eficiența maximă este atinsă doar la anumite turații), absența oricăror emisii și cuplul ridicat.

Un motor electric, spre deosebire de unul care funcționează cu produse petroliere, nu necesită o alimentare constantă cu combustibil. Poate rămâne în starea oprită atât timp cât se dorește până când i se aplică tensiune. Când este furnizată electricitate, aceasta transferă tracțiune maximă roților aproape instantaneu.


Motorul hibrid combină avantajele ambelor motoare, rezultând eficiență, respectarea mediului și caracteristici dinamice bune.

Principiul de funcționare al motoarelor hibride

Motorul hibrid este proiectat în așa fel încât ambele motoare să funcționeze, relativ vorbind, una pe cealaltă. Motorul cu ardere internă întoarce generatorul și furnizează energie motorului electric, ceea ce permite „partenerului” să lucreze în modul optim, fără fluctuații și sarcini bruște. În plus, hibrizii sunt de obicei echipați cu un sistem de recuperare a energiei cinetice KERS (similar cu cel folosit pe mașinile de Formula 1).

Acest sistem vă permite să încărcați bateriile în timpul frânării și când mașina rulează. Principiul funcționării sale este că la frânare, roțile activează un motor electric, care în acest caz joacă el însuși rolul unui generator și încarcă bateriile. KERS este util mai ales atunci când conduceți prin oraș în modul „start-stop”.

În funcție de gradul de hibridizare, unitățile de putere sunt împărțite în trei tipuri: „moderate”, „complete” și plug-in. În modurile „moderate”, motorul cu ardere internă funcționează în mod constant, iar motorul electric este pornit numai atunci când este nevoie de putere suplimentară.

O mașină cu un hibrid „complet” este capabilă să circule singură cu energie electrică, fără a consuma combustibil.

Un plug-in, ca un hibrid complet, poate călători doar cu energie electrică, dar are capacitatea de a fi încărcat de la o priză, combinând astfel toate avantajele unui vehicul electric și scăpând de principalul său dezavantaj - kilometraj limitat fără reîncărcare. Când bateriile se epuizează, plug-in-ul funcționează ca un hibrid obișnuit.

Scheme de interacțiune între un motor electric și un motor cu ardere internă

Inginerii de la diferite companii au abordări diferite cu privire la problema propulsiei hibride. Mașinile moderne sunt echipate cu motoare hibride construite conform uneia dintre cele trei scheme pentru interacțiunea dintre combustibil și componentele electrice, care vor fi discutate mai jos.

Circuit în serie

Aceasta este cea mai simplă opțiune. Principiul funcționării acestuia este următorul: cuplul de la motorul cu ardere internă în acest caz este transmis exclusiv generatorului, care generează electricitate și încarcă bateriile. În acest caz, mașina se deplasează numai cu energie electrică.

Un sistem de recuperare a energiei cinetice este, de asemenea, utilizat pentru a încărca bateria. Această schemă își datorează numele conversiilor secvențiale de energie: energia arderii combustibilului de către un motor cu ardere internă este convertită în energie mecanică, apoi în energie electrică folosind un generator și din nou în energie mecanică.


Avantajele acestui design sunt următoarele:

• Motorul cu ardere internă funcționează întotdeauna la turație constantă, cu randament maxim;
• nu este nevoie să echipați mașina cu un motor puternic și avid de putere;
• nu este nevoie de ambreiaj sau cutie de viteze;
• Mașina se poate mișca chiar și cu motorul cu ardere internă oprit folosind energia stocată în baterie.

Cu toate acestea, circuitul secvenţial are, de asemenea, dezavantajele sale:

1. pierderi de energie în timpul procesului de transformare;
2. dimensiune mare, greutate și cost ridicat al bateriilor.

Cea mai mare eficiență a acestei scheme este atinsă atunci când conduceți cu opriri frecvente, când KERS lucrează activ. Prin urmare, și-a găsit aplicație în transportul urban. De asemenea, motoarele hibride cu circuit secvenţial sunt folosite în basculantele miniere, care necesită un cuplu mare pentru funcţionare şi nu necesită viteză mare.

Circuit paralel

Principiul de funcționare al unui motor hibrid „paralel” este complet diferit de cel descris mai sus. Mașini cu un motor hibrid paralel care utilizează atât un motor cu ardere internă, cât și un motor electric. În acest caz, motorul electric trebuie să fie reversibil, adică. capabil să funcționeze ca generator. Funcționarea coordonată a ambelor motoare se realizează prin control computerizat.

În funcție de modul de conducere, unitatea de control distribuie cuplul provenit de la ambele elemente ale hibridului. Lucrul principal este efectuat de motorul cu ardere internă, dar motorul electric este conectat atunci când este nevoie de putere suplimentară (la pornire, la accelerare); la frânare și decelerare, funcționează ca un generator.


Avantajele acestui aranjament sunt că nu este nevoie să instalați o baterie de mare capacitate, pierderile de energie sunt mult mai mici decât în ​​cazul unui circuit secvenţial, deoarece motorul cu ardere internă este conectat direct la roțile motoare și, în plus, designul în sine. este destul de simplu și, prin urmare, ieftin.

Principalele dezavantaje ale schemei sunt eficiența redusă a combustibilului în comparație cu alte opțiuni și eficiența scăzută în condiții urbane. Mașinile cu motor hibrid paralel sunt cele mai eficiente atunci când conduc pe autostradă.

Mașinile hibride Honda sunt construite conform acestei scheme. Principiul principal al managementului companiei: designul motorului hibrid ar trebui să fie cât mai simplu și ieftin posibil, iar funcția motorului electric este doar de a ajuta motorul cu ardere internă să economisească cantitatea maximă posibilă de combustibil. Acest brand are două modele hibride – Civic (încetat în 2010) și Insight.

Circuit serie-paralel

Un circuit serie-paralel este o combinație a primelor două. Un generator suplimentar și un divizor de putere au fost adăugate la circuitul paralel. Datorită acestui lucru, la pornire și la viteze mici, mașina se mișcă numai pe tracțiune electrică, motorul cu ardere internă asigură doar funcționarea generatorului (ca într-un circuit în serie).

La turații mari, cuplul este transmis și roților motoare de la motorul cu ardere internă. La sarcini crescute (de exemplu, la urcarea unui munte), când generatorul nu poate furniza curentul necesar, motorul electric primește putere suplimentară de la baterie (circuit paralel).


Deoarece sistemul are un generator separat care încarcă bateria, motorul electric este folosit doar pentru a antrena roțile motoare și în timpul frânării regenerative. Printr-un mecanism planetar (cunoscut și sub numele de divizor de putere), o parte din cuplul motorului cu ardere internă este transmisă parțial roților și parțial selectată pentru a acționa generatorul, care alimentează fie motorul electric, fie bateria. Unitatea electronică de control reglează în mod constant sursa de alimentare din ambele surse.

Avantajele unui motor hibrid serie-paralel de acest design sunt eficiența maximă a consumului de combustibil și respectarea ridicată a mediului. Dezavantajele sistemului sunt complexitatea designului și costul ridicat, deoarece sunt necesare un generator suplimentar, o baterie suficient de încăpătoare și o unitate de control electronică complexă.

Un circuit serie-paralel este utilizat pe mașinile Toyota (Prius, Camry, Highlander Hybrid, Harrier Hybrid), precum și pe unele modele Lexus. Ford Escape Hybrid și Nissan Altima Hybrid sunt echipate cu motoare hibride similare.

Un motor hibrid (sau hibrid) este o centrală electrică care utilizează mai multe tipuri de combustibil (două sau mai multe surse) și efectul sinergic al utilizării lor combinate. Aceasta poate fi benzină și electricitate, benzină și gaz, motorină și electricitate, hidrogen, benzină și electricitate și multe alte combinații. Din fericire, tehnologia modernă permite acest lucru.

Istoria motoarelor hibride.

A lua în considerare un motor hibrid un fel de invenție ultramodernă este o mică concepție greșită. Da, hibrizii moderni sunt un proiect de inginerie de înaltă tehnologie, dar dacă te uiți la el, motorul hibrid datează din secolele XIX-XX. Astfel, în 1897, compania franceză Parisienne des Voitures Electriques a început să producă mașini cu motoare hibride.

Puțin mai târziu, în 1900, celebra corporație americană General Electric a început să stăpânească producția de hibrizi. Interesant este că camioanele hibride au fost fabricate în Chicago până în 1940, deși în general nu au fost produse în serie.

Tehnologia hibridă nu a prins rădăcini la acel moment din mai multe motive. În primul rând, prețurile pentru combustibil și resurse energetice în acei ani au fost atât de mici încât au descurajat orice fezabilitate economică a producerii de hibrizi. În al doilea rând, puterea unui motor convențional pe benzină era cu siguranță mult mai mare pe atunci.

Criza energetică din ultimii ani, asociată cu creșterea rapidă a prețurilor la energie, precum și reglementările mai stricte de mediu, au determinat producătorii să dezvolte și să producă motoare hibride eficiente de nouă generație. Un hibrid modern este, de regulă, un sistem de două centrale electrice principale: pe benzină (sau motorină) și electrice. În plus față de acestea, în lanț sunt implicate mai multe noduri suport. De exemplu, ele pot fi: un generator electric, o baterie (acumulează sarcina), un invertor (transformă curentul continuu în curent alternativ) și un variator electronic. Toate acestea sunt controlate și controlate de un computer modern, puternic, care crește eficiența utilizării energiei de zeci de ori în comparație cu controlul tradițional manual sau analogic. Partea de combustibil a sistemului poate funcționa simultan cu partea electrică, dar sunt prevăzute și cicluri separate. Este important ca în timpul funcționării sistemului de combustibil, sistemul electric să nu stea inactiv, ci să acumuleze (acumulează) energie.

Dispozitivul și principiul de funcționare al unui motor hibrid. Astăzi există mai multe tipuri de hibrizi:

• Secvenţial (hibrid de serie). Cu această schemă, motorul cu ardere internă antrenează un generator, electricitatea de la care alimentează motorul electric. Acesta din urmă, la rândul său, rotește roțile mașinii. Această abordare permite utilizarea unui motor pe benzină de putere redusă, cu condiția ca acesta să funcționeze constant la randament maxim. Mașinile cu acest design sunt de obicei mici și au o baterie mare (de exemplu, Chevrolet Volt);
• Hibrid paralel. În acest caz, roțile mașinii sunt antrenate atât de un motor pe benzină, cât și de unul electric. În funcție de condițiile de conducere, motorul electric poate furniza putere suplimentară. Acest tipar apare foarte des. În acest caz, bateriile sunt compacte și se încarcă direct în timp ce vehiculul este în mișcare. Principalul dezavantaj aici este că motorul electric nu poate roti roțile și încărca bateria în același timp. O schemă similară este implementată pe Civic Hybrid și Volkswagen Touareg Hybrid;
• Serie-paralel (mixt). Din nume este ușor să presupunem că al treilea tip le combină pe cele două precedente. Aceasta este în prezent cea mai eficientă schemă hibridă. Tracțiunea combinată (motor pe benzină plus motor electric) poate fi folosită pentru a roti roțile. În plus, un motor electric poate genera simultan energie electrică (funcționează ca generator) și poate crea forță (ca un motor). Dezavantajul schemei este costul foarte ridicat.

Un exemplu de schemă mixtă este centrala hibridă Hybrid Synergy Drive de la Lexus (Toyota). Există un motor pe benzină de 3,3 litri, 2 motoare electrice și o baterie. Legătura dintre aceste trei elemente structurale folosește un dispozitiv de distribuție a puterii cu un angrenaj planetar compact, care reduce pierderile de energie din cauza frecării. Pentru a controla fluxurile de energie, există o unitate de control și un dispozitiv de comutare cu semiconductor. Invertorul din unitatea HSD convertește curentul DC de la baterie în curent AC pentru motorul electric.

Un motor electric este folosit pentru deplasarea mașinii la viteze mici și pentru pornire. Acest lucru vă permite să economisiți benzină și să vă deplasați fără probleme. La trecerea în modul normal de conducere, motorul pe benzină este pornit, care funcționează în paralel cu motoarele electrice. Excesul de energie este transferat bateriei. În timpul accelerării, motorul cu ardere internă funcționează activ. În modul de frânare, se utilizează așa-numitul sistem de frânare regenerativă, atunci când motoarele electrice funcționează în modul generator, reîncărcând bateria. Acestea. în principalele moduri de funcționare se folosește un motor pe benzină, iar în modurile intermediare (de tranziție) se folosește unul electric.

Avantajele și dezavantajele unui motor hibrid. Desigur, în ciuda nivelului ridicat de tehnologie, instalația hibridă are atât avantaje incontestabile, cât și unele dezavantaje, la care inginerii de frunte continuă să lucreze. Să începem cu avantajele:

• consum eficient de combustibil și economii de până la 35%;
• nivel scăzut de toxicitate a gazelor de eșapament;
• Zgomot redus;
• manevrabilitate excelentă și accelerație mai lină a mașinii;
• controlul deplin al instalației folosind un computer de bord și sisteme electronice;
• Componentele bateriei vehiculelor hibride sunt ușor de reciclat și reciclat;
• sistemul de frânare regenerativă ajută la conservarea energiei;
• autonomie mare a bateriei pentru un vehicul hibrid.

Dintre dezavantajele hibrizilor, merită menționat următoarele:

• costul ridicat al mașinilor cu o centrală hibridă;
• costul ridicat al pieselor de schimb și al reparațiilor. Este puțin probabil să îl puteți repara singur, iar service-ul cu drepturi depline pentru astfel de mașini poate fi furnizat în prezent numai în orașe foarte mari. În plus, pot exista întârzieri în furnizarea pieselor de schimb necesare;
• Sistemul electric nu tolerează schimbări semnificative de temperatură.

O concepție greșită populară despre motoarele hibride este mitul că există o pierdere de putere și eficiență din partea sistemului de propulsie. Nu este așa; puterea hibridului este în perfectă ordine. În plus, nu este nevoie de combustibil special pentru realimentare.

Principalii producători auto din lume au apreciat deja beneficiile motoarelor hibride. În fiecare an, numărul de mașini hibride crește, câștigând din ce în ce mai multă popularitate în rândul șoferilor. Piețele se extind. Motorul hibrid este o adevărată capodoperă a ingineriei, un dispozitiv ultramodern, economic și prietenos cu mediul, care este viitorul apropiat al industriei auto globale. Având în vedere costul în creștere al combustibililor cu hidrocarburi, putem anticipa cu siguranță că în 5-10 ani, centralele hibride vor fi răspândite în întreaga lume.