ГлавнаяРазноеГибридный двигатель принцип работы

Гибридный двигатель принцип работы. Гибридный двигатель принцип работы


Гибридный двигатель принцип работы | Юридическая фирма

Суть работы гибридных «сердец»

Критическая ситуация с экологией и постоянный рост цен на топливо заставляют искать производителей транспорта новые решения. Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) усовершенствуются, модифицируются и «смешиваются» с электродвигателями. Для чего это делается, как работает гибридный двигатель, рассмотрим в сегодняшней публикации.

Идею соединить два агрегата (двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель) новой не назовешь. В 1897 году французская компания Parisienne des Voitures Electriques начала производство авто с гибридными двигателями, а немногим позднее американская General Electric выпустила первый гибрид с бензиновым четырехцилиндровым двигателем. Но тогда такое новшество оказалась экономически нецелесообразным. Топливо было дешевым, а мощность автомобиля-гибрида уступала мощности традиционных моделей. Но времена изменились. Топливо дорожает, экологическая обстановка ухудшается. Автомобили со смешанными силовыми агрегатами стали актуальными и начали набирать популярность.

Простыми словами о сложном

Что же представляет собой гибридный двигатель? Гибридный двигатель – это система, состоящая из двух связанных между собой агрегатов: электрического и бензинового. Они могут работать как по отдельности, так и одновременно. Управляет этой системой бортовой компьютер автомобиля. Он решает, в зависимости от режима движения, какой тип силового агрегата нужно задействовать в конкретный момент времени.

Для движения по городу, когда от двигателя не требуется выработки большой мощности, используется электродвигатель. Во время движения по загородным трассам компьютер отключает электродвигатель и задействует топливный агрегат.

При смешанном режиме езды, когда двигатель автомобиля работает под нагрузкой с периодическими ускорениями и остановками – два агрегата работают в тандеме. Причем во время работы топливного двигателя, идет зарядка электрического. Отдельного внимания заслуживают двигатели, работающие на водороде.

Экономия электроэнергии в гибридных двигателях

Известно, что на движение автомобиля затрачивается огромное количество энергии. В связи с этим возникает закономерный вопрос: как электромотор даже в условиях малых нагрузок может долго работать без дополнительного прицепа с аккумуляторами. Чтобы понять принцип работы электродвигателя автомобиля, нужно проследить весь процесс от начала движения до остановки.

Когда автомобиль трогается либо движется на малых скоростях, всю работу осуществляет электродвигатель, который питается от аккумулятора. Далее в его задачу входит разогнать автомобиль до предельно возможной для электродвигателя скорости. После этого компьютер дает команду на включение топливного двигателя. При этом ДВС часть энергии отдает на генератор, который подменяет АКБ и продолжает вместо нее питать электромотор, параллельно заряжая аккумулятор. Автомобиль при этом работает на двух силовых агрегатах одновременно.

При движении со средней скоростью электродвигатель отключается, работает только ДВС, пополняя запас энергии аккумулятора. При повышении нагрузки на ДВС ему на помощь снова приходит электромотор. Но электроэнергия пополняется не только за счет работы ДВС. Тормозной механизм автомобиля с гибридным двигателем устроен таким образом, что образовавшаяся во время торможения энергия, преобразовывается в электрическую и тоже идет на питание электромотора. Такое торможение получило название «рекуперативное».

Рассмотренный выше алгоритм работы описывает общую картину работы гибридного силового агрегата автомобиля. На сегодняшний день существует три типа таких двигателей: последовательный, параллельный и смешанный.

Последовательная схема гибрида

Принцип работы такой схемы можно считать самой простой из гибридов. Двигатель внутреннего сгорания в данном типе является вспомогательным элементом и предназначен для работы генератора. Генератор, получая энергию от ДВС, преобразует ее в электрическую и запитывает электромотор, который приводит автомобиль в движение.

Такая схема, как правило, применяется в маломощных автомобилях (малолитражках). Но используемый аккумулятор имеет большую емкость, с возможностью зарядки от обычной электросети. Большая емкость АКБ позволяет минимизировать использование ДВС, то есть автомобиль может двигаться на электродвигателе, который питается только от аккумулятора. Chevrolet Volt – это одна из моделей автомобилей, в которой использована последовательная схема гибрида.

Параллельная схема гибридного автомобиля

Принцип работы параллельной схемы заключается в том, что ДВС и электромотор установлены таким образом, что появляется возможность их использовать как вместе, так и по отдельности. Но все же основная функция электромотора в такой схеме – это создание дополнительной мощности ДВС при ускорении. Кроме того электродвигатель выполняет функции стартера и генератора. Аккумуляторы при такой схеме не требуют дополнительной подзарядки, им хватает энергии, вырабатываемой при движении.

Honda Insight, Honda Civic Hybrid, BMW Active Hybrid 7, Volkswagen Touareg Hybrid – модели с параллельной схемой гибридного двигателя.

Последовательно – параллельная схема гибрида

В этой схеме ДВС и электромотор связывает между собой планетарный редуктор, при помощи которого мощность от обоих двигателей передается на ведущие колеса.

Смешанная схема отличается от параллельной наличием генератора, создающего энергию для электродвигателя.

Toyota Prius, Lexus RX 450h, Ford Escape Hybrid – это представители полного гибрида.

Положительные стороны гибридных двигателей

  1. Основное достоинство гибридов заключается в его экономичности. Минимальная экономия топлива составляет 20%, что в условиях роста цен довольно ощутимое преимущество.
  2. Совместное использование двух двигателей снижает количество выбросов СО2.
  3. Отличные ходовые характеристики, которые достигнуты благодаря рациональному накоплению и последующему перераспределению мощностей, выработанных совместно двумя двигателями.
  4. В сравнении с традиционным автомобилем гибрид обладает ощутимым запасом хода, то есть он может продолжать движение даже с пустым баком.
  5. Характеристики гибридных двигателей полностью идентичны традиционным моделям с ДВС, вопреки сложившимся стереотипам, а с учетом других преимуществ порой даже превосходит их.
  6. Электродвигатели практически бесшумны, что добавляет комфорта при эксплуатации автомобиля.
  7. В сравнении с электромобилем, АКБ гибрида заряжается от топливного двигателя, что увеличивает запас его хода.
  8. Заправка автомобиля осуществляется тем же бензином, что и традиционные авто.

Недостатки гибридов

  1. Высокая стоимость автомобиля.
  2. Обслуживание автомобиля требует больших затрат. Ремонтировать такую машину самостоятельно вряд ли удастся, а квалифицированных мастеров найти большая сложность. С комплектующими также гарантированно будут проблемы.
  3. Перепады климатических температур плохо влияют на АКБ и приводят к их саморазряду.

Внешне автомобили с гибридными силовыми агрегатами не отличаются от классических бензиновых собратьев. Конечно, если бы модели автомобилей с гибридными двигателями имели такую же стоимость, как аналоги с ДВС, а обслуживание не вызывало сложностей, вряд ли кто отказался бы от такой машины. Но на данный момент реалии таковы, что разница в цене гибрида и аналога составляет в среднем 4000 долларов. Даже если взять в расчет все плюсы таких машин, включая экономию топлива, то разница все равно будет несоразмерная. Если не будет поломок, а пробег будет значительным, машина окупится в лучшем случае лет через пять. Такое положение вещей не вселяет оптимизма. Но как говорится: «Сколько людей – столько и мнений», поэтому выбор всегда остается за конкретным человеком.

wends.ru

ИНЖЕНЕРЫ РФ - Статья - Принцип работы двигателя гибридного автомобиля

Питание от батареи

Принцип питания от аккумуляторной батареии для движения автомобиля хорошо известен и используется в электромобилях. Никто не ставит под сомнение необходимость аккумуляторной батареи в бензиновом автомобиле - он полностью зависит от батарии, которая обеспечивает все, начиная от пуска двигателя, работы радио, CD-проигрывателя, внутреннего и внешнего освещения и других устройст. Если установить более мощную батарею, можно использовать электроэнергию, запасенную в ней для движения автомобиля. Поскольку емкость батареи ограничена, использовать ее можно только при небольшой мощности, потребляемой электродвигателем, что эквивалентно применению электротяги на небольших оборотах двигателя. С другой стороны известно, что электромоторы способны создавать большой крутящий момент на низких скоростях вращения (см. рис. 1, синий график), а после достижения номинальной скорости, вращающий момент их начинает быстро снижаться.

Рисунок 1. График зависимости вращающего момента (синий) и мощности (красный) электродвигателя от скорости вращения.

 

Принцип действия гибридного двигателя использует эту сильную сторону электротяги и гибридный автомобиль движется при помощи электродвигателя, питаемого от батареи только при низких скоростях движения и на коротких дистанциях. Управляющая гибридной силовой установкой электроника запускатет бензиновый двигатель по достижению определенной частоты вращения коленвала и продолжате движение на двигателе внутреннего сгорания при более высоких скоростях и на больший расстояния.

Рисунок 2. График зависимости вращающего момента (1) и мощности (2) двигателя внутреннего сгорания от скорости вращения.

 

Такой принцип работы компенсирует один из основных недостатков двигателя внутреннего сгорания - провал по крутящему моменту на низких скоростях вращения коленвала (см. рис. 2, график 1), что существенно улучшает параметры разгона автомобиля и снижает потребление топлива двигателем внутреннего сгорания.

Рекуперативное торможение

В обычных автомобилях торможение осуществляется наложением на тормозные диски колес тормозных колодок фрикционного тормоза. Кинетическая энергия движущегося автомобиля при этом переходит в тепло и выделяется в атмосферу.

В большинстве гибридных автомобилей используется режим рекуперативного торможения, когда тяговый электродвигатель переводится управляющей электроникой в генераторный режим, осуществляя таким образом замедление транспортного средства и одновременно подзаряжая аккумуляторную батарею.

Работа гибридной силовой установки

Принцип работы гибридного автомобиля таким образом заключается в комбинировании рабочих циклов двигателя внутреннего сгорания в качестве силового привода автомобиля и электродвигателя, используемого как в качестве системы привода, так и в качестве системы генерации электроэнергии.

За выбор оптимального алгоритма переключения между различными силовыми установками и оптимизацию режимов их работы отвечает управляющая электроника, представляющая собой программируемый микропроцессорный контроллер.

В общих чертах, оптимальный алгоритм выбора рабочей силовой установыки выглядит следующим образом: во время стоянки, двигатель внутреннего сгорания остановлен, электродвигатель так же находится в состоянии покоя. Фаза начала движения осуществляется при помощи электродвигателя, который на небольших скоростях вращения потребляет небольшое количество энергии, создавая при этом ощутимый тяговый момент для разгона транспортного средства. После достижения валом электродвигателя определенной скорости вращения, происходит подача топлива и запуск двигателя внутреннего сгорания. Процесс запуска двигателя внутреннего сгорания происходит без провала по тяговому моменту, поскольку скорость вращения коленчатого вала при запуске достаточна для безударного выхода двигателя внутренного сгорания на режим работы с нормальным вращающим моментом. При этом электродвигатель при движении на двигателе внутреннего сгорания может подзаряжать аккумуляторную батарею, в режимах движения (напрмер при движении с крейсерской скорость), определяемые управляющей электроникой. Электродвигатель так же может подключаться при необходимости резкого ускорения, создавая дополнительный крутящий момент и повышая разгонные характеристики автомобиля.

Рисунок 3. Вид гибридной силовой установки автомобиля в разрезе. Справа - электродвигатель и блок управляющей электроники, слева - двигатель внутреннего сгорания.

 

Гибридная силовая установка современных автомобилей представляет собой моноблок (см. рис. 3), что позваляет решить вопрос с формированием единого валопровода силовой установки, а в качестве аккумуляторных батарей используются специализированные аккумуляторы, либо суперконденсаторы.

www.ruengineer.ru

Гибридный двигатель принцип работы | Территория закона

Для связи между тремя этими элементами конструкции используется устройство распределения энергии с компактной планетарной передачей, которая снижает потери энергии на трении. Для управления потоками энергии имеется блок управления и полупроводниковое устройство переключения. Инвертор в установке HSD преобразует постоянный ток батареи в переменный ток для электродвигателя. Для движения автомобиля на небольших скоростях и для старта используется электродвигатель. Это позволяет сэкономить бензин и плавно тронуться с места. При переходе в нормальный режим езды включается бензиновый двигатель, который работает параллельно с электромоторами. Излишки энергии отдаются на аккумулятор. Во время разгона активно работает двигатель внутреннего сгорания.

Гибридный двигатель: принцип работы, особенности и преимущества

Параллельный гибрид Микрогибридный. Этот принцип разработан компанией «Тойота». «Гибрид» двигается на малых скоростях и стартует исключительно благодаря электродвигателю. При переходе на повышенную скорость подключается ДВС (двигатель внутреннего сгорания).

Но при этом во время подъёмов, езды на сложных участках дороги (песок, грязь), увеличения других нагрузок электрический двигатель дополнительно подпитывается от аккумулятора для параллельной работы и увеличения тяги. Всё это контролируется электроникой и не требует вмешательства водителя.

Среднегибридный. Такое авто с гибридным двигателем имеет свои особенности — на электродвигателе езда невозможна. Но при этом электротяга значительно увеличивает эффективность работы теплового двигателя благодаря выработке напряжения несколько выше, чем могут дать аккумуляторы, что, в свою очередь, повышает мощность основного двигателя. Полногибридный.

Автомобили с гибридным двигателем, плюсы и минусы, принцип работы

Почему мы хотим разобрать вместе с вами вопрос, как работает гибридный двигатель? Все дело в том, что в большинстве сфер нашей жизни сегодня наблюдается взаимодействие различных технологий, которые в результате дают более эффективные методы, приборы и механизмы. Не остались в стороне и моторы для нашего любимого транспортного средства.

Инфоinfo О принципах работы, плюсах и минусах таких агрегатов мы и поговорим на этой странице. Содержание
  • 1 Как работает гибридный двигатель – простыми словами о новых технологиях
  • 2 Устройство гибридного двигателя – описание схемы
  • 3 Авто с гибридным двигателем – плюсы и минусы

Как работает гибридный двигатель – простыми словами о новых технологиях Если уж мы начали о смешении технологий, то следует пояснить, как это касается и затронутой нами темы.

Гибридный двигатель – совершенство или головная боль?

Вниманиеattention Как правило, они меньшего размера и модернизированные по последнему слову техники, что значительно снижает общий вес автомобиля и повышает мощность;
  • Электродвигателя — не только более мощного, но и созданного для работы во взаимодействии с бензиновым. Также он может работать как генератор для зарядки аккумулятора;
  • Аккумуляторов, главная функция которых накапливать энергию для электродвигателя, который, в свою очередь, может взаимно их подпитывать;
  • Генератора — работающего по принципу электродвигателя, но на выработку электроэнергии.
  • Трансмиссии — функции практически те же, что и у обычных авто.
Но при этом в зависимости от вида гибрида могут быть различными. Трансмиссия марки Toyota характеризуется разветвлением потоков мощности. Мотор в таком случае работает в наиболее комфортном диапазоне нагрузок и оборотов.

Суть работы гибридных «сердец»

Плюсы такой конструкции заключаются в следующем:

  • ДВС всегда работает на неизменных оборотах, с максимальным КПД;
  • нет необходимости оснащать автомобиль мощным и прожорливым двигателем;
  • не нужно сцепление и коробка передач;
  • автомобиль способен передвигаться и с выключенным двигателем внутреннего сгорания за счет энергии, запасенной аккумуляторной батареей.

Однако есть у последовательной схемы и свои минусы:

  1. потери энергии в процессе преобразований;
  2. большой размер, вес и высокая стоимость аккумуляторных батарей.

Наибольшая эффективность такой схемы достигается при движении с частыми остановками, когда активно работает KERS. Поэтому она нашла применение в городском транспорте.

Принцип работы гибридного двигателя на автомобиле

Когда автомобиль трогается либо движется на малых скоростях, всю работу осуществляет электродвигатель, который питается от аккумулятора. Далее в его задачу входит разогнать автомобиль до предельно возможной для электродвигателя скорости. После этого компьютер дает команду на включение топливного двигателя. При этом ДВС часть энергии отдает на генератор, который подменяет АКБ и продолжает вместо нее питать электромотор, параллельно заряжая аккумулятор.

Важноimportant

Автомобиль при этом работает на двух силовых агрегатах одновременно. При движении со средней скоростью электродвигатель отключается, работает только ДВС, пополняя запас энергии аккумулятора.

При повышении нагрузки на ДВС ему на помощь снова приходит электромотор. Но электроэнергия пополняется не только за счет работы ДВС.

Гибридный двигатель — как он устроен?

Вместе двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель-генератор в режиме тягового электродвигателя развивают суммарную мощность 279 кВт. Функция Старт-стоп Технология гибридного привода позволяет реализовать в этой конструкции автомобиля функцию Стартстоп. В случае обычного автомобиля с системой Стартстоп, для отключения двигателя внутреннего сгорания автомобиль должен остановиться (пример: Passat BlueMotion). Однако автомобиль с полным гибридным приводом может двигаться и на электрической тяге.

Эта особенность позволяет системе Стартстоп отключать двигатель внутреннего сгорания на движущемся, или катящемся накатом автомобиле. Двигатель внутреннего сгорания включается в зависимости от потребности.

Это может происходить в случае быстрого разгона, при движении на высокой скорости, с высокой нагрузкой, или при высокой степени разряженности высоковольтной батареи.

Гибридный двигатель -это экономия и двойная тяга

А энергоустановка в свою очередь, через трансмиссию передает крутящий момент на колеса. Таким образом достигается оптимальный режим движения и создаётся добавочное усилие. Кроме того сглаживются пиковые нагрузки и колебания, в следствии чего растёт производительность и КПД. Гибридный двигатель. Устройство Существует несколько вариантов гибридного двигателя:

  • Параллельный.

    Бензиновый движок питается от топливного бака, а электродвигатель от аккумуляторной батареи. В итоге два двигателя вращают трансмиссию, которая затем передаёт крутящий момент на колёса.

  • Микрогибридный.

    Этот вариант разработали специалисты компании «Тойота». Их гибридный автомобиль стартует и движется на малых скоростях только с помощью электрической тяги.

    А вот на повышенной скорости начинает работать двигатель внутреннего сгорания.

Устройство и принцип действия гибридного двигателя

Для общей информации: всего 56 кг весит двигатель Insight объёмом 1 л, при этом мощность достаточно приличная (67 лошадиных сил) и обороты в минуту (5 700). «Помощь» электродвигателя на старте позволяет обеспечить разгон с 0 вплоть до 100 км/ч. В таких авто отпала необходимость в коробке передач.

Происходит автоматическое изменение силы тяги ведущих колёс, которое обеспечивает электродвигатель. Благодаря постоянным разработкам дизайнеров повышается аэродинамика.

Это то, за что борются все конструкторы. Именно сопротивление силе воздуха и ветра не позволяет «съедать» значительные ресурсы внутреннего «сердца», помноженное на помощь параллельной системы энергии. Ещё одним из ресурсов экономии является установка специальных, более жёстких, в сравнении с обычными, шин. Они накачиваются под относительно высоким давлением. Это способствует снижению сопротивляемости дорожному покрытию.

legeterra.ru

Гибридный двигатель принцип работы

Автомобили с гибридным двигателем, плюсы и минусы, принцип работы

По степени гибридизации силовые агрегаты разделились три типа: «умеренные», «полные» и plug-in. В «умеренных» постоянно работает двигатель внутреннего сгорания, а электромотор включается только тогда, когда необходима дополнительная мощность.

Автомобиль с «полным» гибридом способен двигаться на одной электротяге, не расходуя горючего. Схемы взаимодействия электромотора и ДВС Последовательная схема Также для зарядки аккумуляторной батареи применяется система рекуперации кинетической энергии.

Гибридный двигатель: принцип работы, особенности и преимущества

«Гибрид» двигается на малых скоростях и стартует исключительно благодаря электродвигателю.

При переходе на повышенную скорость подключается ДВС (двигатель внутреннего сгорания). Но при этом во время подъёмов, езды на сложных участках дороги (песок, грязь), увеличения других нагрузок электрический двигатель дополнительно подпитывается от аккумулятора для параллельной работы и увеличения тяги. Всё это контролируется электроникой и не требует вмешательства водителя.

Полногибридный. В этом варианте на первое место выходит электричество.

Гибридный двигатель – совершенство или головная боль?

Информация была бы неполной без указания положительных и отрицательных сторон гибридных моторов. Конечно, плюсов будет больше, но и минусы имеются, как во всем новом и малоизученном со стороны потребителя.

Например, почему-то чаще всего встречается гибридный бензиновый двигатель, хотя давно всем известна экономичность и большая мощность «дизелей». Но никакого секрета тут нет, потому что, во-первых, технологию разрабатывали за океаном, т.е.

Суть работы гибридных — сердец

На сегодняшний день существует три типа таких двигателей: последовательный, параллельный и смешанный. Принцип работы такой схемы можно считать самой простой из гибридов. Двигатель внутреннего сгорания в данном типе является вспомогательным элементом и предназначен для работы генератора.

Гибридный двигатель -это экономия и двойная тяга

Также аккумуляторы боятся перепадов температур, саморазряжаются.

Плюс ко всему высокая стоимость запчастей и ремонта. Причём самому его сделать вряд ли получится.

Но давайте о приятном. Одно из главных преимуществ гибридного двигателя низкий расхода топлива и минимальные выбросы вредных веществ в атмосферу, а все это благодаря: согласованной работе двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя; применению батареи большой емкости; использованию энергии торможения (рекуперативное торможение), которое преобразует кинетическую энергию движения в электричество.

Информация была бы неполной без указания положительных и отрицательных сторон гибридных моторов. Конечно, плюсов будет больше, но и минусы имеются, как во всем новом и малоизученном со стороны потребителя.

Например, почему-то чаще всего встречается гибридный бензиновый двигатель, хотя давно всем известна экономичность и большая мощность «дизелей».

Но никакого секрета тут нет, потому что, во-первых, технологию разрабатывали за океаном, т.е.

«Гибрид» двигается на малых скоростях и стартует исключительно благодаря электродвигателю. При переходе на повышенную скорость подключается ДВС (двигатель внутреннего сгорания).

Но при этом во время подъёмов, езды на сложных участках дороги (песок, грязь), увеличения других нагрузок электрический двигатель дополнительно подпитывается от аккумулятора для параллельной работы и увеличения тяги. Всё это контролируется электроникой и не требует вмешательства водителя.

Полногибридный. В этом варианте на первое место выходит электричество.

Гибридный двигатель — как он устроен?

После того, как набрана максимальная для электродвигателя скорость, подключается и бензиновый агрегат.

Крутящий момент на ведущие колёса уже поступает от двух двигателей в одночасье. В процессе такой работы двигатель внутреннего сгорания отдаёт часть выработанной энергии на генератор, который далее и питает электродвигатели, разгружая АКБ, излишки же энергии передаются на аккумулятор, восполняя его, утраченный на начало движения, запас.

Топливная часть системы может работать одновременно с электрической, но предусмотрены и раздельные циклы.

Важно, что во время работы топливной системы, электрическая не простаивает, а накапливает (аккумулирует) энергию. Устройство, принцип работы гибридного двигателя. На сегодняшний день существует несколько типов гибридов: В пример смешанной схемы можно привести гибридную силовую установку Hybrid Synergy Drive от Lexus (Toyota).

buropalazzo.ru