Гибридный двигатель - схема, принцип работы и характеристики. Принцип работы гибридный двигатель
Гибридный двигатель на автомобиле - устройство и принципы работы
Дорогие соотечественники, сегодня поговорим, что такое гибридный двигатель на автомобиле, как он работает, из чего состоит, о плюсах и минусах новых разработок.
В большинстве современных автомобилей в качестве силовой установки используется двигатель внутреннего сгорания, но учитывая истощение запасов нефти, и возрастающие требования к экологичности двигателей, автокорпорации занялись разработкой новых технологий, которые позволили бы отказаться от углеводородов как от основного топлива или хотя бы снизить их потребление.
Вместо двигателя внутреннего сгорания устанавливать электромоторы пока не эффективно, потому как энергоемкость аккумуляторов связана с большим весом и соответственно их высокой стоимостью.
Однако уже почти все крупнейшие мировые авто производители начали выпускать свои модели гибридных автомобилей. Они сочетают двигатель внутреннего сгорания и электрическую энергоустановку.
Признанный лидер в разработке и выпуске гибридных автомобилей остается Toyota. Этот концерн выпустил в серию первый гибрид еще в 1997 году и продолжает выпускать еще несколько моделей надежных автомобилей.
Что такое гибридный двигатель. Принцип работы энергоустановки
Гибрид — переводится на русский как скрещивание. Сочетание этих двух различных технологий благополучно выполняют основную задачу — движения автомобиля.
Функция гибридного двигателя состоит в том, что мотор внутреннего сгорания приводит в движение генератор, который отдаёт энергию на энергоустановку: аккумуляторная батарея-электродвигатель. 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. При этом на сложных участках дороги – подъёмы, песок, грязь, другие нагрузки, электродвигатель подпитывается ещё и от аккумуляторной батареи для параллельной работы и усиления тяги. Все эти режимы контролирует электроника.
Среднегибридный. У такого авто свои особенности ‒ на электрическом двигателе езда не предусмотрена. Но электротяга заметно увеличивает эффективность, благодаря получению более высокого напряжения, чем даёт аккумуляторная батарея, а это соответственно повышает мощность силовой установки в целом.
Полногибридный. Здесь электричество на первом месте ‒ за его счёт обеспечивается движение. Батарея заряжается благодаря рекуперации. А раздельное сцепление между двумя двигателями обеспечивает возможность разъединения этих систем. В результате бензиновый двигатель подключается лишь в случае крайней необходимости.
Раздельный. Содержит пару двигатель-генератор и бензиновый мотор. Посредством планетарной передачи крутящий момент поступает на коробку передач. Какая-то часть энергии используется для обеспечения движения машины, а другая направляется в высоковольтную батарею.
Последовательный. Здесь схема следующая: бензиновый двигатель вращает генератор, который заряжает аккумуляторную батарею, а с неё энергия поступает к электродвигателю, а уже тот вращает трансмиссию и, собственно, колёса.
Плюсы и минусы гибридного двигателя автомобиля
Конечно, плюсы перевешивают, но есть и минусы, как во всех новинках. К примеру, чаще встречается бензиновый гибридный двигатель, хотя экономичность дизелей не подвергается сомнению.
Но так уж сложилось – технологию разрабатывали в Америке, а там солярка не в почёте. Да и гибридный дизельный агрегат стоил бы дороже, а учитывая, что цена и так далеко выше средней, то вопрос можно считать закрытым.
Больше всего автолюбителей смущает гибридный двигатель из-за аккумуляторной батареи. Это весьма капризный компонент, так как требует постоянной эксплуатации, иначе срок её службы значительно снизится.
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.
Кроме того гибридный двигатель собрал в себе массу других инноваций, которые позволят сэкономить топливо и сберечь атмосферу. Среди них:
изменение фаз газораспределения;
стоп-старт;
рециркуляция отработавших газов;
подогрев тосола отработавшими газами;
электропривод водяного насоса, климат-контроля и усилителя руля;
шины с улучшенным качением.
Заметный эффект наблюдается при использовании гибридного автомобиля в городском цикле, когда происходят частые остановки, двигатель работает на холостом ходу.
А вот на трассе, при движении с высокой скоростью, гибридный двигатель уже не так эффективен.С другой стороны та же батарея даёт возможность более продолжительное время ездить без заправки. Притом батарею можно не заряжать, а заправлять авто лишь топливом.
Двигатель, благодаря компьютерному управлению, всегда работает в оптимальном режиме, как бы вы ни старались его перегрузить.
Часто подобные гибридные автомобили могут передвигаться без топлива. А ещё они отличаются тем, что мотор работает едва слышно.
Надеюсь что статья поможет вам найти правильное решение, если встанет вопрос выбора автомобиля с гибридной силовой установкой.
Разместите ссылку на статью в социальных сетях – возможно ваши друзья уже имеют опыт эксплуатации подобной техники и поделятся своими впечатлениями с вами, а также с читателями нашего блога.
До новых встреч.
auto-ru.ru
Устройство и принцип действия гибридного двигателя
Как работает гибридный двигатель?
Как работает, рассмотрим на примере Touareg, с гибридным силовым агрегатом.
Что означает понятие «техника гибридного привода»?
Термин «гибрид» берет свое начало от латинского слова hybrida, и означает нечто скрещенное, или смешанное. В технике гибридом называют систему, в которой комбинируются друг с другом две разных технологии. В связи с концепциями привода термин технология гибридного привода применяется для обозначения двух направлений: бивалентный (или двухтопливный) силовой агрегат гибридный силовой агрегат
В случае гибридной технологии привода речь идет о комбинации из двух разных силовых агрегатов, работа которых основана на разных принципах действия. В настоящее время под технологией гибридного привода подразумевают комбинацию двигателя внутреннего сгорания и электродвигателягенератора (электромашины). Эта электромашина может использоваться как генератор для выработки электрической энергии, тяговый электродвигатель для движения автомобиля, и стартер для запуска двигателя внутреннего сгорания. В зависимости от исполнения основной конструкции различают три вида гибридного силового агрегата: т.н. «микрогибридный» силовой агрегат, т.н. «среднегибридный» силовой агрегат, т.н. «полногибридный» силовой агрегат.
"Микрогибридный" силовой агрегат
В этой концепции привода электрический компонент (стартер/генератор) служит исключительно для реализации функции Стартстоп. Часть кинетической энергии можно снова использовать в качестве электрической энергии (рекуперация). Привод только от электрической тяги не предусмотрен. Параметры 12 вольтной АКБ со стекловолоконным наполнителем адаптированы к частым запускам двигателя.
«Среднегибридный» привод
Электрический привод поддерживает работу двигателя внутреннего сгорания. Движение автомобиля только на электрической тяге невозможно. У «среднегибридного» привода большая часть кинетической энергии при торможении регенерируется, и в виде электрической энергии накапливается в высоковольтной батарее. Высоковольтная батарея, а также электрические компоненты сконструированы для более высокого электрического напряжения и, таким образом, более высокой мощности. Благодаря поддержке электродвигателягенератора режим работы теплового двигателя может быть смещен в область максимальной эффективности. Это обозначается как смещение точки нагрузки.
«Полногибридный» силовой агрегат
Мощный электродвигательгенератор комбинируется с двигателем внутреннего сгорания. Возможно движение только на электрической тяге. Электродвигательгенератор, если только позволяют условия, поддерживает работу двигателя внутреннего сгорания. Движение с малой скоростью осуществляется только на электрической тяге. Реализована функция Стартстоп для двигателя внутреннего сгорания. Рекуперация используется для зарядки высоковольтной батареи. Благодаря разделительному сцеплению между двигателем внутреннего сгорания и электродвигателемгенератором можно обеспечить разъединение обеих систем. Двигатель внутреннего сгорания подключается в работу только при необходимости.
Основы гибридной техники
Системы полного гибридных силовых агрегатов делятся на три подгруппы: параллельный гибридный силовой агрегат, раздельный силовой агрегат (с разделёнными потоками мощности), последовательный гибридный силовой агрегат.
Параллельный гибридный силовой агрегат
Параллельное исполнение гибридного силового агрегата отличается простотой. Он используется в случае, когда необходимо «гибридизировать» существующий автомобиль. Двигатель внутреннего сгорания, электромоторгенератор и коробка передач располагаются на одной оси. Обычно в системе параллельного гибридного силового агрегата используется один электродвигатель генератор. Сумма единичной мощности двигателя внутреннего сгорания и мощности электродвигателягенератора соответствует полной мощности. Эта концепция обеспечивает высокую степень заимствования узлов и деталей прежнего автомобиля. У полноприводных автомобилей со схемой параллельного гибридного силового агрегата привод всех четырех колёс реализован с помощью дифференциала Torsen и раздаточной коробки.
Раздельный гибридный привод
В системе раздельного гибридного привода помимо двигателя внутреннего сгорания имеется электродвигательгенератор. Оба двигателя располагаются под капотом. Крутящий момент двигателя внутреннего сгорания, также как и от электродвигателягенератора, через планетарную передачу подаётся на коробку передач автомобиля. В противоположность параллельному гибридному приводу, снять таким образом сумму отдельных мощностей для привода колёс невозможно. Вырабатываемая мощность частично тратится на приведение автомобиля в движение, частично, в виде электрической энергии, накапливается в высоковольтной батарее.
Последовательный гибридный силовой агрегат
Автомобиль оборудован двигателем внутреннего сгорания, генератором и электродвигателем генератором. Однако в отличие от обеих описанных ранее концепций, двигатель внутреннего сгорания не имеет возможности самостоятельно приводить автомобиль в движение валом, или через коробку передач. Мощность от двигателя внутреннего сгорания на колеса не передаётся. Основной привод автомобиля осуществляет электродвигатель генератор. Если ёмкость высоковольтной батареи слишком низкая, запускается двигатель внутреннего сгорания. Через генератор двигатель внутреннего сгорания заряжает высоковольтную батарею. Электродвигательгенератор снова может получать энергию от высоковольтной батареи.
Раздельный последовательный гибридный силовой агрегат представляет собой смешанную форму двух описанных выше гибридных приводов. Автомобиль оборудован одним двигателем внутреннего сгорания и двумя электродвигателями генераторами. Двигатель внутреннего сгорания и первый электродвигательгенератор размещены под капотом. Второй электродвигательгенератор расположен на задней оси. Эта концепция используется для полноприводных автомобилей. Двигатель внутреннего сгорания и первый электродвигательгенератор через планетарную передачу могут приводить коробку передач автомобиля. И в этом случае действует правило, согласно которому одиночные мощности привода не могут отбираться для привода колёс в виде суммарной мощности. Второй электродвигатель генератор на задней оси активируется при необходимости. В связи с таким конструктивным исполнением привода высоковольтная батарея располагается между обеими осями автомобиля.
Другие термины и определения Здесь будут кратко разъяснены другие термины и определения, часто используемые в связи с технологией гибридного привода.
Рекуперация. В общем случае этот термин в технике означает способ возврата энергии. При рекуперации имеющаяся энергия одного вида преобразуется в другой, используемый в последующем вид энергии. Потенциальная химическая энергия топлива преобразуется в трансмиссии в кинетическую энергию. Если автомобиль затормаживается обычным тормозом, то избыточная кинетическая энергия посредством трения тормозов превращается в тепловую энергию. Возникающее тепло рассеивается в окружающем пространстве, и поэтому использовать его в дальнейшем невозможно.
Если же напротив, как при использовании технологии гибридного привода, дополнительно к классическим тормозам генератор используется в качестве моторного тормоза, то часть кинетической энергии преобразуется в электрическую энергию, и таким образом становится доступной для последующего использования. Энергетический баланс автомобиля улучшается. Этот вид регенеративного торможения называют рекуперативным тормозом.
Как только в режиме принудительного холостого хода скорость автомобиля снижается путем торможения нажатием педали тормоза или автомобиль движется накатом или автомобиль движется под уклон cистема гибридного привода включает электродвигатель - генератор, и использует его в режиме генератора.
В этом случае он заряжает высоковольтную батарею. Таким образом в режиме принудительного холостогохода появляется возможность «заправлять» автомобили с электрическим гибридным приводом электроэнергией.При движении автомобиля накатом электродвигатель генератор, работающий в режиме генератора,преобразует из энергии движения в электрическую энергию только такое количество энергии, котороетребуется для работы 12 вольтной бортовой сети.
Электродвигатель-генератор (электромашина)
Термин электродвигатель-генератор, или электромашина, используется вместо терминов генератор, электродвигатель и стартер. В принципе, любой электродвигатель можно применять и в качестве генератора. Если вал электродвигателя приводится от внешнего привода, то электродвигатель, подобно генератору, вырабатывает электрическую энергию. Если к электромашине подводится электрическая энергия, то она работает как электродвигатель. Таким образом, электродвигательгенератор автомобилей с электрическим гибридным приводом заменяет обычный стартер двигателя внутреннего сгорания, а также обычный генератор (осветительный генератор).
Электрический ускоритель (E-boost)
По аналогии с функцией Kickdown двигателей внутреннего сгорания, которая делает доступной максимальную мощность двигателя, гибридный привод располагает функцией электрического ускорителя E-Boost. При использовании функции электродвигатель-генератор и двигатель внутреннего сгорания выдают свои максимальные индивидуальные мощности, которые складываются в более высокое значение суммарной мощности. Сумма индивидуальных мощностей обоих видов двигателей соответствует суммарной мощности трансмиссии.
Вследствие потерь мощности в электродвигателе-генераторе, его мощность в режиме генератора ниже, чем в режиме тягового электродвигателя. Мощность электродвигателя-генератора в режиме двигателя составляет 34 кВт. Мощность электродвигателя-генератора в режиме генератора равна 31 кВт. У Touareg с гибридным приводом двигатель внутреннего сгорания имеет мощность 245 кВт, а электродвигатель-генератор мощность 31 кВт. В режиме тягового электродвигателя электродвигатель-генератор выдаёт мощность 34 кВт. 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. При высокой степени разряженности высоковольтной батареи система гибридного привода может использовать двигатель внутреннего сгорания в сочетании с электродвигателем-генератором, работающим в режиме генератора, для зарядки высоковольтной батареи.
В других случаях автомобиль с полным гибридным приводом может двигаться на электрической тяге. Двигатель внутреннего сгорания при этом находится в режиме останова. Это действительно и в случае медленного движения транспортоного потока, остановки на светофоре, при движении в режиме принудительного холостого хода под уклон, или при движении автомобиля накатом.
Когда двигатель внутреннего сгорания не работает, он не расходует топливо и не выбрасывает в атмосферу вредные вещества.
Интегрированная в систему гибридного привода функция Старт-стоп повышает КПД и экологичность автомобиля.
В то время, когда двигатель внутреннего сгорания находится в режиме останова, климатическая установка может продолжать работу. Компрессор климатической установки является элементом высоковольтной системы.
Аргументы в пользу гибридной техники
Почему мы комбинируем электродвигатель-генератор с двигателем внутреннего сгорания? Для отбора крутящего момента частота вращения двигателя внутреннего сгорания должна быть не ниже частоты вращения холостого хода. При остановке двигатель не может отдавать крутящий момент. При увеличении частоты вращения двигателя внутреннего сгорания его крутящий момент увеличивается. Электромоторгенератор с первыми оборотами выдает максимальный крутящий момент. Для него не существует частоты вращения холостого хода. При увеличении частоты вращения его крутящий моментуменьшается. Благодаря работе электродвигателя-генератора у двигателя внутреннего сгорания исключен наиболее сложный режим работы: в диапазоне ниже оборотов холостого хода. Благодаря поддержке электродвигателягенератора двигатель внутреннего сгорания может эксплуатироваться в более эффективных режимах. Это смещение точки нагрузки повышает КПД силового агрегата.
Почему применяется полный гибридный силовой агрегат (привод)?
Полный гибридный агрегат, в отличие от остальных вариантов гибридного привода, объединяет функцию встроенной системы Стартстоп, систему E-Boost, функцию рекуперации и возможность движения только на электродвигателе (режим электрической тяги).
Электродвигатель-генератор
Электродвигатель-генератор размещён между двигателем внутреннего сгорания и АКП. Он представляет собой синхронный двигатель трехфазного тока. С помощью силового электронного модуля постоянное напряжение 288 В преобразуется в трёхфазное переменное напряжение. Три фазы напряжение создают в электродвигателегенераторе трёхфазное электромагнитное поле.
Высоковольтная батарея
Доступ к высоковольтной батарее обеспечивается через напольное покрытие багажного отсека. Она выполнена в виде модуля и включает различные компоненты высоковольтной системы Touareg. Модуль высоковольтной батареи имеет массу 85 кг и может заменятьсятолько в сборе.
Высоковольтную батарею нельзя сравнивать с обычной аккумуляторной батареей с напряжением 12 В. В нормальном режиме эксплуатации высоковольтная батарея задействуется в свободном диапазоне уровня зарядки от 20% до 85%. Переносить такие нагрузки в течение длительного времени обычная 12 вольтная АКБ неспособна. Поэтому высоковольтную батарею следует рассматривать как оперативное устройство накопления энергии для электрического привода. Подобно конденсатору она может накапливать и снова отдавать электрическую энергию. В принципе, рекуперацию, регенерацию энергии, можно рассматривать как возможность заправки автомобиля энергией во время движения. Применение высоковольтной батареи в автомобиле с гибридным приводом отличается чередование циклов зарядки (рекуперация) и разрядки (движение на электрическом приводе) высоковольтной батареи.
Пример: Если сравнить энергию высоковольтной батареи с энергией, образующейся при сжигании топлива, то количество энергии, которую может выработать батарея, будет соответствовать примерно 200 мл топлива. Этот пример демонстрирует, что на пути к созданию электромобилей, аккумуляторные батареи, с точки зрения способности накапливать энергию, должны быть существенно модернизированы.
www.carluck.ru
Гибридный двигатель – схема, принцип работы и характеристики
На сегодняшний день большое количество агрегатов инженеры получают путем скрещения двух и более механизмов, как это, отчасти, реализовано в атмосферных моторах. Все дело в том, что такое слияние позволяет добиться более эффективной работы многих устройств. Сегодня мы поговорим о том, что такое гибридный двигатель, его схеме, принципе работы и характеристиках.
Как работает гибридный двигатель?
Для начала постараемся рассказать, что представляет собой такой двигатель. Прежде всего, это смесь электрического мотора с бензиновым или дизельным. Такой автомобиль может применять разные тяговые агрегаты для улучшения экономичности и повышения эффективности мотора. Пока что, такой двигатель еще не достиг своей финальной точки развития, но, тем не менее, уже порадовал большое количество автовладельцев.
Данный мотор может работать как совместно с электрическим приводом, так и отдельно от него. В процессе работы в дело вступает специальный компьютер, который позволяет правильно распределить нагрузку и вывести наиболее экономичный режим работы. Например, для движения по трассе двигатель будет потреблять такое топливо, как бензин, а в городской среде, где нет поездок на дальние расстояния, в дело вступит электропривод. Кроме того, такие двигатели могут прекрасно дополнять друг друга в различных условиях. При передвижении на бензиновой составляющей, в дело вступает специальный генератор, который подзаряжает аккумуляторную батарею и позволяет вам двигаться в дальнейшем на электрическом моторе. Это даст вам возможность сэкономить средства на электроэнергию, необходимую для электродвигателя.
При разгоне автомобиля, водитель требует от мотора максимальной отдачи, поэтому компьютер, считывая показания педали газа, подключает в дело сразу два силовых агрегата. В этом случае, гибридный двигатель работает наиболее эффективно.
Устройство и принцип работы гибридного двигателя
Поняв, из чего состоит гибридный двигатель, самое время разобраться в его принципе действия. Для начала, нужно научиться различать системы работы такого мотора, потому что всего существует три вида гибридных двигателей. В первую очередь, мы рассмотрим простейшую систему, которая применяется уже давно и становится на второй план – это последовательная.
Впервые, она была использована на тепловозах, которым требовалась мощная тяга для перемещения больших грузов на некоторое расстояние. Данная система представляет собой самый обычный двигатель внутреннего сгорания, который не принимает никакого участия во вращении колес транспорта.
Такой двигатель посредством общего вала или через редуктор раскручивает мощный генератор. Электрическая машина вырабатывает необходимую электроэнергию и приводит в движение сам электрический двигатель, который вращает колеса транспорта. В целом, это остается тот же мотор, с таким управлением положения дроссельной заслонкой, однако у данной системы есть один недостаток. Дело в том, что для более экономичной работы, мотор должен быть малолитражным, а аккумулятору необходима большая емкость для последующего запуска такого двигателя. В результате, данная система и осталась в реализации на железнодорожном транспорте – медленных, тяжелых и неповоротливых машин. Одним из представителем данной системы среди автомобилей можно назвать Chevrolet Volt со всеми вытекающими недостатками, которые в современном мире решаются применением специальных турбированных двигателей.
Вторая схема работы представлена смешанной системой. В этом случае бензиновый или дизельный мотор находятся на одном уровне с электрическим двигателем и одинаково приводят колеса в движение. Главной особенностью такого агрегата является то, что у трансмиссии такого двигателя отсутствуют ступени, что делает его не привычным, но довольно современным. Основной недостаток такого мотора – это высокая цена, а главным производителем автомобилей с таким двигателем является Lexus.
Последний вид двигателя – этот тот, о котором изначально шла речь. Представляет собой параллельную систему, когда электродвигатель помогает ДВС создать необходимую мощность для разгона автомобиля. Для такого мотора не выпускают больших и емких батарей, а потому на них применяются мощные генераторы, которые позволяют снабдить энергией электромотор в любое время в процессе движения автомобиля.
Видео - Гибридные автомобили
В чем преимущества и недостатки гибридных авто?
Как и у любой системы, тут тоже есть свои плюсы и минусы. Без этого, пока что не обходится ни один механизм в мире. Но есть и приятные новости – положительных сторон у такого двигателя намного больше, чем отрицательных, поэтому здесь в данных технологиях есть куда стремиться.
Начнем с плохого: большинство выпускаемых гибридных двигателей оснащаются только бензиновым мотором, хотя многим автопроизводителям и потребителям давно уже известно о том, что дизельный мотор более экономичнее и мощнее, чем его «собрат». На самом деле, понять это не сложно. Дело в том, что большинство выпускаемых двигателей с гибридной компоновкой является американским изобретением, где дизельное топливо освоено не в полной мере. Вторым недостатком такого мотора можно считать его высокую стоимость из-за высокой технологической сложности производства.
Последний минус связан со сложностью обслуживания такого мотора, а точнее его электрической части – батареи. Так как она имеет небольшую емкость, то склонна очень быстро терять свой заряд. Кроме того, она довольно плохо переносит большие перепады температур и в конце срока службы совершенно не подлежит утилизации.
Теперь поговорим о плюсах данного двигателя. Пожалуй, самый главный из них – это высокая экономичность агрегата. Она объясняется применением сразу двух мощных силовых агрегатов, где питание одного осуществляется от другого. Заправлять такой автомобиль нужно исключительно топливом, а работать будет он на двух видах энергии одновременно. Другой приятной стороной является оптимальность работы такого мотора. Как бы водитель не пытался его «угробить», сделать это не выйдет, так как компьютер этого не позволяет и создает только нормированные параметры, необходимые для работы электрического привода.
Ну и последнее – благодаря правильной конструкции трансмиссии и малой скорости электромотора, такой двигатель излучает самый минимальный уровень шума, что делает поездку на большие расстояния более комфортной.
Вот и все, что необходимо знать о гибридных двигателях.
vipwash.ru
Принцип работы автомобиля c гибридным двигателем
Проблема экономии энергоресурсов в настоящий момент стоит очень остро. Дорожающее автомобильное топливо способствует изобретению все новых и новых методов его экономии. Наилучшие результаты в минимальном потреблении горючего на сегодняшний день показывают автомобили с гибридными двигателями. Сегодня практически все мировые автопроизводители либо уже имеют такие модели своих машин, либо активно ведут работы над их созданием.
Гибридный двигатель. Что это?
На самом деле автомобили с так называемым гибридным двигателем имеют два мотора. Первый представляет собой обычный бензиновый либо дизельный агрегат. Второй мотор – это электродвигатель, который работает от специального, очень емкого аккумулятора. О том, чтобы заряжать его от обычной электрической розетки речи не идет. Он запасается энергией во время движения машины накатом или торможения.
Порш
История создания
Идея создания гибридного двигателя появилась еще в начале ХХ века. Эта мысль пришла в голову известному сегодня конструктору и основателю одноименного бренда Фердинанду Порше. Сначала он построил автомобиль только с одним электрическим мотором. Через некоторое время конструктора посещает идея о значительной модернизации модели. И Порше встраивает в схему трансмиссии сразу два бензиновых агрегата. Они питали энергией электродвигатели, которые устанавливались непосредственно на колеса и приводили их в движение. Часть невостребованной энергии (своего рода излишки) перетекала в аккумуляторы, где скапливалась, и впоследствии расходовалась когда это было необходимо. Однако в те времена идея гибридного двигателя не стала востребованной. Это обуславливалось дороговизной подобных машин и более высокой сложностью их обслуживания. Кроме того, вопрос экономии топлива стоял тогда не настолько остро как сегодня. К идее создания гибридного средства передвижения вернулись только в шестидесятых годах прошлого столетия, когда в мире случился бензиновый кризис. Основная работа велась в Америке. Конструктор Виктор Воук совместил роторный бензиновый двигатель с электрическим мотором на автомобиле Buick Skylark. Результаты оказались впечатляющими. Расход горючего уменьшился наполовину.
В СССР тоже велись подобные разработки. Руководил ими ученый Нурбей Гулиа. Советские конструкторы создали прототип грузовика с гибридным двигателем на базе УАЗ-450. Велись работы и по созданию гибридных автобусов. Однако востребованными эти технологии в Советском Союзе так и не стали.
Гибридный двигатель на Порш
Распродажа новых внедорожников
Кредит 9.9%, рассрочка 0%, скидки, подарки!
Массовое производство серийных машин с гибридными двигателями началось на рубеже двадцатого и двадцать первого веков. Самым популярным гибридным автомобилем и по сей день является Тойота Приус. Первая модель этой машины увидела свет еще в 1997 году. С тех пор она неоднократно обновлялась и подвергалась рестайлингу. Наибольшую популярность автомобили, имеющие гибридный двигатель, завоевали в США. Там очень популярны не только компактные машины, но и внедорожники, и даже спортивные автомобили с такими двигателями.
Принцип работы
Существует три варианта гибридного двигателя:
Последовательный;
Параллельный;
Последовательно-параллельный или смешанный.
Принцип работы первого варианта состоит в том, что бензиновый или дизельный двигатель соединен с электрогенератором. Этот генератор подает энергию электромоторам, которые приводят в движение ведущие колеса. Таким образом, при этом варианте бензиновый двигатель выступает всего лишь своеобразным помощником электрических моторов. Данная схема имеет массу недостатков и очень слабо распространена на современных автомобилях.
Параллельный вариант гибридного мотора работает по другому принципу. В этом случае энергия на колеса подается через специальный дифференциал. Она может идти как от двигателя внутреннего сгорания, так и от электромотора в зависимости от ситуации. Когда это требуется, энергия поступает сразу из двух этих источников. Особенностью данного варианта является еще и то, что он подразумевает использование механической коробки передач либо бесступенчатого вариатора. Наиболее распространен второй случай.
При смешанном варианте работы гибридного привода бензиновый или дизельный двигатель связан с электрическим мотором и электрогенератором так называемым планетарным редуктором. Эта схема работы очень сложна в изготовлении и обслуживании, а автомобили с такой схемой стоят намного дороже более простых аналогов. Наибольшее распространение этот вариант получил на автомобилях марки Лексус.
Гибридный двигатель
Плюсы и минусы гибридного двигателя
Сегодня, когда цены на топливо бьют новые рекорды, автомобили с гибридным двигателем становятся все более популярными у населения. Несомненно, что главной причиной является низкий расход горючего. Особенно значительной экономии можно добиться в городских условиях с частыми остановками на светофорах и пробками. В таких автомобилях работает так называемая система «старт – стоп», которая отключает двигатель внутреннего сгорания при коротких остановках и включает его снова во время начала движения. Кроме того, работает система рекуперации энергии. Таким образом, при торможении энергия накапливается в аккумуляторах и впоследствии расходуется электромотором. Использование двух двигателей позволило значительно увеличить мощность автомобилей. Аналоги с традиционными моторами уступают гибридным автомобилям в динамике разгона, поэтому в настоящее время такие агрегаты стали устанавливать на спортивные автомобили и внедорожники. Еще одним немаловажным фактором в пользу гибрида является меньшая зависимость от заправок. Заезжать на них владельцу таких машин приходится гораздо реже, что в свою очередь экономит значительную часть свободного времени. Кроме того, минимальные выбросы вредных веществ в атмосферу не могут не радовать экологов. А хозяина гибридного автомобиля, как правило, берет гордость за то, что он ездит на машине, в которой применены передовые технические разработки. Престиж сегодня для многих гораздо важнее практичности.
Однако есть в этой бочке меда и ложка дегтя. Самым существенным недостатком гибридных автомобилей является дороговизна. Уже при покупке машины владелец вынужден значительно переплачивать за машину с гибридной силовой установкой. Аналоги с традиционными моторами стоят существенно дешевле. Уже после покупки затраты также будут подстерегать автомобилиста на каждом шагу. Обслуживание этих машин, ввиду сложности конструкции, обходится существенно дороже. Особенно дороги аккумуляторы, от энергии которых работает электромотор. Они, к сожалению, не вечны и при интенсивной эксплуатации через несколько лет могут выйти из строя. Замена их новыми батареями очень дорогое удовольствие. Поэтому, несмотря на то что гибридный автомобиль потребляет мало топлива, назвать его экономичным и недорогим в эксплуатации нельзя. На сегодняшний момент покупка такой машины это скорее имиджевый ход, нежели забота о кошельке.
Похожие статьи:
autodont.ru
Гибридная силовая установка - принцип работы
Гибридная силовая установка Lexus RX400h
Содержание:
В гибридной силовой установке сочетается работа современного ДВС и электромотора. Всем комплексом управляет электронная система, в том числе расходом топлива (в зависимости от выбранного способа вождения).
Начало движения
Движение начинает электромотор, который также работает при небольших скоростях. С увеличением скорости энергия направляется батарей на блок управления электропитанием, который ее распределяет на электромоторы. Электромоторы позволяют гибридам трогаться с места очень плавно. Весь принцип работы гибридной силовой установки демонстрирует гибридный автомобиль Lexus RХ400h.
При движении машины в нормальном режиме энергия распределяется между колесами и генератором, генератором, который в движение приводит электромоторы. Контролирует энергию, в целях ее максимальной экономии, электронная система. Генератор, в случае необходимости, отдает излишек энергии батареи, заряжая ее.
При разгоне гибрида, работает ДВС, а для того, чтобы улучшить динамику, существует электродвигатель. При торможении происходит преобразование энергий - кинетической в электрическую. Ее направляют электромоторы на блок управления электропитанием, который, в свою очередь, возвращает ее на высоковольтную батарею. При этом, в обычном режиме работает двигатель бензиновый.
Задача гибридных силовых установок:
Обеспечить хорошие эксплуатационные характеристики и быстрый набор скорости за счет мгновенной подачи энергии.
Сохранить при торможении часть энергии, частично преобразовав ее в электрическую, а частично – в тепловую (в отличие от автомобилей обычных, где она 100% превращается в тепловую).
Обеспечить гибрид современной системой управления расходуемой энергией.
Снизить размеры и массу компонентов.
«То есть, гибридные силовые установки в автомобилях должны объединить желание защитить окружающую среду с высокой безопасностью вождения и максимально получаемым от этого удовольствием». Это высказывание главного инженера Lexus RХ400h, который так же сообщил, что новая гибридная система, созданная компанией, отлично подходит для автомобилей большого и среднего размера.
Гибридная трансмиссия
Ее целью в гибридной силовой установке является перераспределение потока мощности туда, где она нужна больше. Но, помимо обеспечения максимально экономного расходования мощности, она также управляет совместной работой двух двигателей, откликаясь на потребность водителя в большей мощности мгновенно.
Два источника энергии – электрический и бензиновый, которые RX400h (как и любой другой автомобиль) приводят в движение, являются прекрасным дополнением друг друга. Моментально обеспечивая дополнительную мощность, электрические моторы не расходуют топливо, сохраняя при этом чистоту атмосферы. Каждый из источников работает в системе в оптимальном режиме, обеспечивая топливную экономичность автомобилю и прекрасные качества ходовые.
Восстановление энергии в гибридной силовой установке
Энергию, безвозвратно теряемую в обычных условиях, гибридные технологии силовой установке позволяют частично использовать, т.е. это и является одним из источников экономии. В частности гибридные технологии Lexus обеспечивают высокую производительность благодаря высокопроизводительному основному источнику энергии, в качестве которого используется современный двигатель внутреннего сгорания V6 и электромотору с большим крутящим моментом, обеспечивающему дополнительную мощность. При этом не возникает никаких вибраций, снижается уровень шума, расход бензина и количество СО2, выбрасываемых в атмосферу. Водитель только чувствует, как мгновенно двигатель реагирует на команды. Сложная и компактная одновременно гибридная силовая установка, к которой относится высоковольтный мотор электрический, обеспечивает плавный разгон и максимальный комфорт во время движения.
При торможении автомобиля также используется генератор, что при поездках по городу особенно эффективно. В гибридной силовой установке практически отсутствует трения благодаря тому, что нет коробки передач, что и позволяет сохранить энергию кинетическую, преобразовав ее в электрическую.
Инвертор в гибридной силовой установке
Постоянный ток преобразуется в переменный, который и питает электромотор, благодаря инвертору. В Lexus RХ400h используется высоковольтная схема, повышающая напряжение, за счет чему при том же значении тока растет электрическая мощность, повышается производительность и кутящий момент привода двигателя электрического.
VDIM, или система интегрированного управления динамикой машины
Повышение качества управления обеспечивает еще и модифицированная подвеска, электронная система управления, современная система контроля устойчивости и собственно VDIM, разработана которая, была с целью объединения систем, которые до этого имели тенденцию отдельного развития, даже, если установлены они были в одном авто: ABS - антиблокировочная система тормозов, TRC – система антипробуксовочная, VCS – система устойчивости курсовой, ЕРS – электроусилитель руля. Это и характеристики гибрида улучшило, и безопасность, как и позволило сделать более предсказуемым и мягким поведение авто. VDIM не только все их объединяет, получая с многочисленных датчиков информацию о текущем состоянии транспортного средства, но и управляет системой полного привода и гибридной силовой установкой. А оптимизация работы систем, благодаря VDIM, положительно отражается на характеристиках динамических. Эта силовая установка намного эффективнее и менее «навязчива» в сравнении с обычными системами контроля устойчивости. Система управления динамикой при помощи высокоскоростной технологии управления трансмиссией, тормозами и двигателем, полностью контролирует гибридную силовую установку, систему торможения и полный привод на все колеса, управляя одновременно обоими двигателями в соответствии с конкретными условиями движения.
Запуск системы
Включается система подачи энергии, получив подтверждение от электронного ключа, означающее, что водитель находится внутри авто. Как только включается зажигание, осуществляется проверка системой исправности всех датчиков, мотора бензинового и электрического, батареи и генератора. Затем включаются различные компоненты системы высоковольтной – авто готово к работе.
Отключение системы
До того, как салон покинет водитель, отключивший зажигание, все компоненты силовой утсановки отключаются – последним отключается компьютер, удостоверившись, что отключение компонентов завершено.
Контроль торможения в гибридной силовой установке
Система регенеративного торможения, которой управляет электроника, для оптимизации количества сохраняемой энергии, самостоятельно принимает решение о том, когда необходимо использовать тормоза гидравлические, а в каких случаях производить регенеративное торможение, которое она (система) по возможности применяет чаще.
Управление мощностью
Контроль за потребляемой энергией силовая установка осуществляет по всему автомобилю, определяя, отталкиваясь от текущего состояния гибрида, какой из двух моторов нужно включить в работу. То есть, исходит она из того, требуется ли ускорение, а также на подаваемых компьютером сигналах от батареи. Если заряда батареи достаточно, а температура не слишком низкая, то при первом запуске авто работает от электромотора, для чего вначале запускается от генератора мотор (сразу производится расчет энергии, которая нужна для всего авто). Далее производится расчет условий движения исходя из обеспечения максимальной эффективности, требующейся для выработки необходимой энергии. После этого, сигнал направляется к двигателю, чтобы получить требуемое количество оборотов, дальнейший контроль за которыми производит генератор.
Интересные материалы:
Что такое автомобиль с гибридным приводом? Делаем гибридный автомобиль своими руками примерная стоимость
motocarrello.ru
схема и принцип работы движка
Всем доброго дня! Сегодня мы разберем и расскажем о том, что такое гибридный двигатель в автомобиле. Немного затронем принцип его работы и взаимодействие с основным мотором.
Гибридный автомобиль: что это и как его определить?
Подавляющее большинство современных автомобилей работают от двигателей внутреннего сгорания. Но, учитывая мировые тенденции на снижение нефтяных запасов, а также необходимости бережного отношения к окружающей среде, в последнее время чаще подымается вопрос замены ДВС на что-то более экономичное и мощное, которое позволит полностью удовлетворить потребности человека в быстром, комфортном и безопасном передвижении.
Хорошей альтернативой современным автомобилям, работающим на энергии сгорания топлива, могут стать электромобили, питающиеся электричеством — это не гибридный вариант авто.
Правда, сегодня они еще имеют определенные конструктивные недостатки. В частности это малый запас хода (в большинстве случаев он не превышает 150 – 180 км), а также очень длительный срок подзарядки (обычно занимает несколько часов). Кроме прочего такие автомобили имеют достаточно высокую стоимость, поэтому в ближайшем будущем рассчитывать, что они полностью придут на замену существующим топливным машинам не стоит.
Поэтому хорошей альтернативой, совмещающей достоинства обеих конструкций — это автомобиль с гибридным двигателем. Принцип его работы заключается в использовании энергии сгорания топлива для подзарядки специальных аккумуляторов, которые в дальнейшем питают тягу авто.
Таким образом достигается минимизация использования топлива, снижение стоимости автомобиля, повышение уровня его мощности, а также повышение уровня его экологической чистоты. При этом отсутствует потребность тратить время на длительную подзарядку батарей, а одной заправки бака топливом хватает на большее расстояние, даже при повышенной мощности или расходе горючего в городских условиях, чем в обычном автомобиле.
Принцип работы гибридного мотора
Чтобы понять, что представляют собой и как работают автомобили с гибридным двигателем, следует рассмотреть принцип их действия. Сегодня, учитывая степень гибридизации, выделяют три основных типа таких двигателей, а именно:
• умеренные;
• полные;
• plug-in.
Для первой категории гибридного автомобиля характерна постоянная работа ДВС, а установленный электродвигатель включается в работу в экстремальных условиях, когда автомобилю нужна мощность. Такой подход позволяет существенно экономить топливо (ведь его расход при увеличении мощности существенно возрастает), более равномерно использовать ДВС и не допускать его чрезмерных перегрузок.
Для второго типа гибридного автомобиля характерна работа в качестве тягового агрегата только электродвигателя. ДВС в этом случае используется как источник его постоянной подзарядки. Такой подход дает возможность выработать постоянный режим работы ДВС, что дает возможность достигнуть максимального показателя его КПД. При этом, учитывая, что не требуется снижение или увеличение тяговой нагрузки, расход топлива существенно снижается.
В третьем случае в автомобиле еще и добавляется возможность прямой подзарядки от источника электрического питания. Такой тип машины полностью избавляется от главного недостатка обычных электромобилей, а именно он может работать после окончания заряда батареи (в этом случае включается ДВС и машина начинает работать по принципу обычного гибрида).
Ко всему прочему современные гибридные автомобили еще и оснащаются системами KERS (осуществляют переработку кинетической энергии вращения). Суть работы этой системы сводится к дополнительной подзарядке аккумуляторных батарей за счет вращательной энергии колес, когда автомобиль двигается накатом (своим ходом), либо во время торможения. Такой подход позволяет еще больше снизить уровень потребления топлива в городских условиях.
Немного о схемах взаимодействия и видах гибридных автомобилей
Сегодня выделяют три основные схемы взаимодействия ДВС и электромоторов, устанавливаемых на современных гибридных двигателях. А именно:
• последовательную;
• параллельную;
• последовательно-параллельную.
В первом случае принцип взаимодействия максимально прост. ДВС работает исключительно в качестве источника подзарядки аккумуляторной батареи и не привлекается в качестве тяговой силы.
Из положительных характеристик такой гибридной схемы следует выделить равномерность работы ДВС, достижение его максимального КПД, снижение уровня потребления топлива. Тут же отсутствие системы переключения передач, возможность передвижения даже при выключенном ДВС, за счет накопленной аккумуляторами энергии. Но есть и некоторые недостатки. В частности необходимость использования внушительных размеров аккумуляторов, а также потеря энергии в процессе преобразования.
В следующей, параллельной схеме используются два двигателя одновременно. При этом основным тяговым агрегатом остается ДВС, а электромотор выступает как вспомогательный. Его сила используется в случаях, когда начинает требоваться дополнительная мощность. Это позволяет существенно экономить расход горючего, при этом не требуется устанавливать громадных аккумуляторов.
Такая схема гибридного двигателя наиболее оптимально по стоимости и получения конечного результата. Отлично подходят для условий скоростной езды по трассам. А вот из минусов – в условиях городской езды, когда автомобиль постоянно «дергается», они малоэффективны. Тут же стоит отметить незначительную, по сравнению с другими гибридными вариантами, экономию топлива (большую продолжительность времени гибридный автомобиль все же работает от ДВС).
Третий тип схемы предусматривает совмещение принципа работы двух предыдущих. Здесь энергия работы тягового ДВС частично перенаправляется на генератор, заряжающий электродвигатель. В дальнейшем путем компьютерного регулирования оптимально синхронизируется работа двух двигателей, что позволяет максимально использовать полезные моменты каждого из них.
По сути на выходе получается универсальное транспортное средство, способное одинаково комфортно чувствовать себя как в городских условиях, так и на скоростных трассах. Но есть здесь и некоторые недостатки. В частности очень сложная конструктивная система, аккумулятор весьма внушительной мощности, компьютерное управление, необходимость установки дополнительного генератора.
На сегодня это все, что мы хотели Вам рассказать о гибридном двигателе.
Удачи!
Поделитесь информацией с друзьями:
shokavto.ru
как устроен и принцип работы
Ноя 4 2014
В данном материале делается уклон на понимание общего принципа работы гибридного двигателя на примерах видео гибридов от Volvo и Toyota.
Гибридным автомобилем называется механическое транспортное средство, приводимое в движение с помощью гибридной силовой установки. Отличительной особенностью гибридной силовой установки является использование двух и более источников энергии и соответствующим им двигателей, преобразующих энергию в механическую работу.
Принцип работы гибридного двигателя от Volvo
Изначально электрический привод использовался в железнодорожном транспорте и сверхтяжелых (карьерных) самосвалах. Это обусловливается тем, что передать крутящий момент на колеса крупногабаритного транспортного средства механическим способом довольно сложно.
Общий принцип работы двигателя гибрида заключается в том, что обычный двигатель внутреннего сгорания приводит в действие электрогенератор, электроэнергия от которого, через схему управления, питает электродвигатели, которые, в свою очередь, заставляют передвигаться транспортное средство. Такая себе электростанция на колесах, работающая во благо своего же движения.
Гибридные машины используют тот же принцип за некоторым исключением. Первоочередным является использование аккумуляторных батарей. Следует учесть, что батарея гибридного автомобиля имеет меньшую емкость, нежели аккумулятор электромобиля, следовательно, она легче и компактнее.
Гибридный двигатель изначально разрабатывался с целью уменьшения числа вредных выбросов в атмосферу, что является предпочтительным для городского транспорта. Данная система приводит к снижению выбросов оксида азота на 50%, а сажи и углеводородов на 90%. В сравнении с обычными автобусами и дизельными двигателями экономия топлива гибридных машин составляет 60%, а увеличение стартового ускорениея на 50%.
На данный момент, гибридные автомобили в Украине можно купить таких моделей как Lexus RX450h, LS600h, GS450h, Nissan Altim hybrid, Toyota Prius, Honda Civic Hybrid и т.д.
Mitsubishi Pajero Sport: удар по Prado? В редеющем, но популярном у нас сегменте рамных вседорожников появился сильный игрок – легендарный Mitsubishi Pajero Sport третьего поколения, который полностью затмил предшественника. Но хватит ли пр...
Toyota Corolla: юбилею посвящается В честь 50-летнего юбилея своей популярной модели компания Toyota обновила мировой хит под названием Corolla. По традиции рестайлинг подчеркнул преимущества бестселлера. Внешний вид стал более выразит...
Добавить сайт в избранное
Чтобы понять, что представляют собой и как работают автомобили с гибридным двигателем, следует рассмотреть принцип их действия. Сегодня, учитывая степень гибридизации, выделяют три основных типа таких двигателей, а именно:
Сегодня выделяют три основные схемы взаимодействия ДВС и электромоторов, устанавливаемых на современных гибридных двигателях. А именно:
.jpg)
