Ocjena najboljih i najjeftinijih hibridnih automobila u Rusiji. Hibridni motor - kako radi? Šta znači hibridni tip motora?

Hibridni automobil nije novi izum. Prvi korak ka stvaranju hibrida Vozilo, napravljen je 1665. godine kada je Ferdinand Verbiest, jezuitski svećenik, započeo rad na planovima za izgradnju jednostavnih vozila na četiri kotača koja bi mogla pokretati parna ili konjska vuču. Prvi automobili s hibridnim motorom pojavili su se na prijelazu iz 19. u 20. stoljeće. Štaviše, neki programeri su uspeli da pređu sa projekata na proizvodnju malih razmera. Počevši od 1897. godine i tokom narednih 10 godina, francuska Compagnie Parisienne des Voitures Electriques proizvodila je seriju električnih vozila i automobila sa hibridnim motorima. General Electric je 1900. godine dizajnirao hibridni automobil sa 4-cilindričnim motorom. benzinski motor. A "hibridni" kamioni su sišli sa proizvodne trake kompanije Walker Vehicle Company iz Čikaga do 1940. godine.
Naravno, sve su to bili samo prototipovi i mali automobili. Međutim, sada akutna nestašica nafte i ekonomska kriza potaknuli su razvoj hibridnih motora. Pogledajmo sada pobliže šta je hibridni motor i koja je njegova korist? Hibridni motor- Ovo je sistem od dva motora - električnog i benzinskog. Ovisno o načinima rada, benzinski i električni se mogu uključiti istovremeno ili odvojeno. Ovim procesom upravlja snažan kompjuter, koji odlučuje šta bi trebalo da radi u ovom trenutku, tako da se prilikom kretanja autoputem pali benzinski motor, jer baterija neće dugo trajati na autoputu. Ako se automobil kreće u gradskom režimu, tada se električni motor već koristi; za vrijeme ubrzanja ili velikih opterećenja oba rade. Dok benzinski motor radi, baterija se puni. Takav motor, čak i uzimajući u obzir činjenicu da sistem koristi benzinski motor, omogućava smanjenje štetnih emisija u atmosferu za 90% i istovremeno značajno smanjuje potrošnju benzina u gradu (na autoputu samo benzinski motor radi, tako da tu nema uštede).

Počnimo od toga kako se auto kreće. Samo pri pokretanju i pri malim brzinama akumulatorska baterija i elektromotore. Energija pohranjena u bateriji ulazi u energetski centar, koji je, zauzvrat, usmjerava na elektromotore, uzrokujući da se automobil kreće glatko i tiho. Nakon dobijanja brzine, motor se uključuje u rad unutrašnjim sagorevanjem, a obrtni moment na pogonske točkove dolazi istovremeno od elektromotora i motora sa unutrašnjim sagorevanjem. U tom slučaju dio energije motora s unutrašnjim sagorijevanjem odlazi u generator, a on sada napaja elektromotore, a višak energije daje bateriji koja je na početku kretanja izgubila dio svoje energetske rezerve. Kada vozite u normalnom režimu, samo Pogon na prednje točkove, u svim ostalim - kompletan. U režimu ubrzanja, obrtni moment na točkovima dolazi uglavnom od benzinski motor, a elektromotori nadopunjuju motor s unutarnjim sagorijevanjem ako je potrebno za povećanje dinamike. Jedan od najzanimljivijih aspekata je kočenje. Elektronski "mozak" automobila sam odlučuje kada će koristiti hidrauliku kočioni sistem, a kod regenerativnog kočenja dajući prednost potonjem. Odnosno, u trenutku pritiska na papučicu kočnice, prebacuju elektromotore u "generatorski" režim rada i stvaraju kočni moment na točkovima, generišući električnu energiju i napajajući bateriju kroz energetski centar. Ovo je vrhunac "hibrida".

IN klasični automobili energija kočenja se potpuno gubi, ostavljajući se kao toplota kočioni diskovi i drugi detalji. Upotreba energije kočenja posebno je efikasna u urbanim sredinama, kada morate često kočiti na semaforu. Vehicle Dynamics Integrated Management (VDIM) integriše i kontroliše sve sisteme aktivna sigurnost.
Jedan od prvih uspješni automobili opremljen hibridnim motorom, koji je otišao u mase i koji je razvila Toyota" Toyota Prius“, troši 3,2 litre benzina na 100 km (u gradu). Kompanija Toyota takođe je objavio SUV sa hibridnim motorom, Lexus RX400h.Cijena takvog automobila, ovisno o konfiguraciji, kreće se od 68 do 77 hiljada dolara. Treba napomenuti da je prvi Toyotine verzije Prius je bio inferioran u odnosu na automobile iste klase i po brzini i po snazi, ali Lexus RX400h više nije inferioran u odnosu na svoje kolege ni po brzini ni po snazi.

Vodeći svjetski automobilski koncerni također su svoju pažnju usmjerili na hibridne motore kao rješenje za problem uštede goriva i zagađenja okoliša. Tako je Volvo grupa najavila stvaranje hibridnog motora za kamione, tegljače, poluprikolice i autobuse. Programeri kompanije očekuju da će njihova ideja postići uštedu goriva od 35%.
Uz sve ovo, mora se reći da su hibridni automobili do sada naglo krenuli samo u Sjevernoj Americi (Kanada i SAD). A u Americi potražnja za njima sve više raste, jer ima do posljednjih godina Automobili koji su trošili mnogo goriva bili su popularni, a pošto su cijene goriva počele naglo i strmo rasti, Amerikanci su počeli oštro razmišljati o štednji i počeli su koristiti automobile s hibridnim motorima kao rješenje problema. U Evropi su mirno reagovali na pojavu hibridnih motora, jer ih tamo pokreće stari dobri dizel, ekonomičniji i ekološki prihvatljiviji od benzinskog motora. Za razliku od SAD-a, više od 50% automobila u Evropi opremljeno je dizel motorima. Osim toga dizel automobili Jeftiniji od hibridnih, jednostavniji i pouzdaniji. Uostalom, svi znaju da što je sistem složeniji, to je manje pouzdan! I upravo zbog svoje složenosti i hirovitosti, hibridni automobili Na postsovjetskom prostoru praktično nema mobilnih telefona. Zvanični trgovci nisu dovedeni ovamo. I svaki vlasnik takvog automobila neizbježno će se susresti s problemom u servisu. Nemamo servise koji se bave hibridnim automobilima. A takvu mašinu ne možete sami popraviti!

Zašto smo se dotakli ovog pitanja na našem portalu? A zašto vas želimo educirati o radu hibridnih motora? Sve je krajnje jednostavno i jasno. Činjenica je da su mnoga područja našeg života doslovno prožeta interakcijom svih vrsta tehnologija, koje u svojoj simbiozi generiraju mnogo više efikasne metode, gadgeti i mehanizmi. I naravno, nismo se usudili ostaviti po strani motore za naše favorite na četiri točka. A upravo o tim jedinicama, njihovim pozitivnim i negativnim stranama, te kako funkcioniraju, govorit ćemo u ovoj temi. U međuvremenu, uradimo to mali izlet u istoriju. Idi!

Malo istorije

Automobili sa hibridnim "srcima" nisu novi izum, kako bi se moglo činiti na prvi pogled. Pronalazač i utjelovljenje ideje hibridnog motora bio je jezuitski sveštenik po imenu Ferdinand Verbiest. Godine 1665. počeo je raditi na planovima za stvaranje jednostavnih kočija na četiri kotača na paru i konjsku vuču. Ali one prve proizvodnih modela sa hibridnim motorima ugledao je svjetlo dana već na prijelazu iz 19. u 20. vijek. Deset godina, počevši od 1887, Francuzi Compagnie Parisienne des Voitures Electriques izdao seriju automobila sa hibridnim motorima. A 1900. godine General Electric je stvorio hibridni automobil sa četverocilindričnim benzinskim motorom. Kompanija Walker Vehicle iz Čikaga proizvodila je hibridne kamione do 1940. godine.

Naravno, u to vrijeme proizvodnja takvih automobila bila je ograničena na male serije i stvaranje raznih vrsta prototipova. Međutim, u naše vrijeme, akutna nestašica naftnih resursa i ekonomska kriza koja stalno napreduje, potaknuli su dizajnere i programere automobila da se vrate svojim korijenima i nastave proizvodnju automobila s hibridnim motorima.

Kako radi hibridni motor - jednostavnim riječima o novim tehnologijama

Pa, sada je vrijeme da shvatimo kakva je jedinica hibridni motor i zašto tako revnosno proizvode automobile takvog srca? Hibridni motor je sistem od dva međusobno povezana motora: benzinskog i električnog. Dva motora mogu raditi ili u kombinaciji ili odvojeno, sve ovisi o tome koji se način rada trenutno koristi. Proces preraspodjele "ovlasti" kontrolira moćan kompjuter, koji u jednom ili drugom trenutku odlučuje koji motor sada treba pokrenuti. Za vožnju u prigradskom režimu, motor za gorivo obavlja sav posao, jer baterija ne traje dugo na autoputu. Za kretanje gradom se uključuje električni motor.

Ako je automobil podvrgnut velikim opterećenjima ili mora ubrzavati često i prilično intenzivno, tada oba motora već rade zajedno. Zanimljiva je činjenica da dok se automobil kreće na motor na gorivo, električni se istovremeno puni. Automobil s hibridnim motorom emituje 90% manje tvari u atmosferu od konvencionalnih motora na gorivo, i to uprkos činjenici da sadrži i benzinska jedinica Isto. Takođe, potrošnja benzina u gradu može se svesti na nulu, što se, naravno, ne može reći za seoska putovanja.

Pogledajmo kako se pokreće automobil sa hibridnim motorom. Na samom početku kretanja i pri malim brzinama rade samo baterija i elektromotor. Energija pohranjena u bateriji napaja energetski centar, koji je dalje distribuira između elektromotora, koji zatim nečujno i vrlo glatko pokreću automobil iz mjesta. Nakon što se postigne maksimalna brzina za elektromotor, priključuje se i benzinska jedinica. Obrtni moment se već napaja pogonskim točkovima iz dva motora preko noći. Tokom ovog rada, motor sa unutrašnjim sagorevanjem prenosi deo generisane energije na generator, koji zatim pokreće elektromotore, istovarujući bateriju, dok se višak energije prenosi na bateriju, nadoknađujući rezervu izgubljenu na početku kretanja.

Ako se automobil kreće u normalnom režimu, tada automatski mjenjač koristi samo pogon na prednje kotače; u drugim slučajevima, raspodjela obrtnog momenta se isporučuje na dvije osovine. U režimu ubrzanja obrtni moment na točkovima dolazi uglavnom od motora sa unutrašnjim sagorevanjem, a ako je potrebno povećati dinamiku, tada se elektromotori koriste kao dopuna motora sa unutrašnjim sagorevanjem. Ali zanimljivija stvar je kočenje. Elektronski "mozak" automobila drži kontrolu nad njegovim paljenjem i gašenjem.Kada se isplati priključiti hidrauliku, a kada regenerativno kočenje, ali prednost se ipak daje drugom. Odnosno, kada vozač hibridnog automobila pritisne papučicu kočnice, elektromotori se prebacuju u generatorski režim rada, stvarajući na taj način kočioni moment na točkovima, koji takođe stvara električnu energiju koja napaja bateriju kroz centar za distribuciju energije. Tu se krije cijela suština "zest" hibridnog motora.

U klasicima na koje smo navikli, energija oslobođena prilikom kočenja se gubi, jednostavno se gubi u prostoru kao toplota kočioni diskovi i drugi detalji. Upotreba energije kočenja je veoma efikasna u gradskim uslovima, gde je uobičajeno često kočenje na semaforu. VDIM sistem, koji je kontrola dinamika automobila, upravlja radom svih automobilski sistemi aktivnu sigurnost, kombinujući ih u jedan "organizam".

Možda je prvi uspješan primjerak opremljen hibridnim motorom puštenim u mase bio sada poznati "Prius" iz kompanije Toyota. Ovaj čudesni automobil troši nešto više od tri litre benzina na svakih stotinu kilometara u gradskom režimu. Također Japanska kompanija otišao dalje izdavanjem svog luksuznog hibrida Lexus crossover RX400h. Ali i trošak ovog automobila u prosjeku unutar 70.000 USD Imajte na umu da prvi Toyotina generacija Prius je bio inferioran u odnosu na automobile iste klase sa motorima sa unutrašnjim sagorevanjem u pogledu karakteristika brzine i snage, za razliku od Lexusa RX400h, koji je u početku bio dobar konkurent u svojoj klasi.

Nakon Toyote, vodeći svjetski automobilski koncerni također nisu zanemarili upotrebu hibridnih motora, jer je to viđeno kao rješenje globalnog problema zagađenja okoliša i ekonomičnosti goriva. Tako je stigla i najava stvaranja hibridne teretne i transportne opreme iz Volvo Grupa. Prema njihovim proračunima, puštanje u promet ovih proizvoda će na kraju smanjiti potrošnju goriva za čak 35%.

No, uprkos svim najvećim željama i kalkulacijama automobilskih koncerna, automobili s hibridnim motorima još se ne prodaju kao vrući kolači širom svijeta. Popularnost hibridnih automobila samo dobija na zamahu u Kanadi i Sjedinjenim Državama. Potražnja za hibridima među američkom populacijom je povećana zbog nagli rast cijena gorivo koje je ranije nemilosrdno spaljeno. Na kraju krajeva, američka auto industrija je oduvijek bila poznata po svojim "mišićnim automobilima" sa nevjerovatnim moćni motori i velika potrošnja zapaljive tečnosti. Evropski entuzijasti automobila su uglavnom bili neutralni prema automobilima sa hibridnim motorima. Vodi ga prilično ekološki prihvatljiv i ekonomičniji veteran od povjerenja - dizel.

Većina automobila u Evropi radi na dizel, što nije slučaj u Sjedinjenim Državama. Štaviše, automobili sa dizel motori znatno jeftiniji od hibridnih, a ujedno i jednostavniji i pouzdaniji u svom dizajnu. Uostalom, svi znaju ovaj postulat: "što je sistem složeniji, to je manje pouzdan." Upravo ovaj faktor određuje broj hibridnih automobila u našoj zemlji. Službeno nam se takvi automobili ne isporučuju, a problem servisa je jednostavno neizbježan u slučaju kvara. U našoj zemlji jednostavno ne postoje specijalizovani servisi za popravku hibridnih motora. I mislimo da je malo vjerovatno da će se itko poduzeti da sam popravi takav uređaj.

Dizajn hibridnog motora - opis kruga

Dakle, ukratko smo ispitali šta je hibridni motor i zašto njegova upotreba nije toliko raširena u svijetu koliko bismo željeli. Sada bih želio "kopati" dublje i razmotriti dijagram njegove strukture. Ali ima ih troje. Predlažemo da počnete sa najjednostavnija šema Ono što nas najmanje zanima je sekvencijalni hibridni motor.

Sekvencijalni krug hibridnog motora

U ovoj šemi, automobil počinje od elektromotor. Motor sa unutrašnjim sagorevanjem povezan je sa generatorom koji napaja bateriju. Hibridni automobili With sekvencijalno kolo jedinice za napajanje (Plug-inHybrid), često se proizvode sa mogućnošću povezivanja na električnu mrežu na kraju putovanja. Prisutnost ove funkcije podrazumijeva korištenje punjivih baterija visokog energetskog kapaciteta, što značajno smanjuje troškove goriva za korištenje motora s unutarnjim sagorijevanjem, što zauzvrat smanjuje broj štetne emisije u atmosferi. Takvi automobili uključuju Chevrolet Volt i Opel Ampera. Nazivaju se i električnim vozilima širokog dometa. Ovi automobili mogu da putuju samo na baterijski pogon brzinom od 60 km/h i koristeći energiju generatora koji pokreće benzinski motor čak 500 kilometara.

Paralelno kolo hibridnog automobila

S ovom shemom, paralelno povezani motor s unutarnjim sagorijevanjem i električni motor ugrađeni su na takav način da mogu raditi ili odvojeno jedan od drugog ili zajedno. Ovaj efekat se postiže zahvaljujući dizajnu jedinice, u kojoj su benzinski motor, elektromotor i menjač povezani automatski kontrolisanim spojnicama. Automobil sa takvim hibridnim motorom koristi električni motor male snage, otprilike 20 kW. Njegov glavni zadatak je da doda snagu motoru sa unutrašnjim sagorevanjem dok ubrzava automobil.

U većini ovih dizajna Elektromotor je ugrađen između motora sa unutrašnjim sagorevanjem i Također obavlja funkcije generatora i startera. Najpoznatiji predstavnici među automobilima sa sekvencijalnim hibridnim motorom su BMW Active Hybrid 7, Honda Insight, Volkswagen Touareg hibrid, Honda Civic Hibrid. Ova šema se pojavila zahvaljujući inicijativi Honde sa svojim Integrated Motor Assist - IMA sistemom. Rad ovog sistema može se podijeliti na nekoliko karakterističnih načina rada:

- rad od elektromotora;

Zajednički rad elektromotora i motora sa unutrašnjim sagorevanjem;

Rad iz motora s unutarnjim sagorijevanjem s paralelnim punjenjem baterije pomoću elektromotora koji djeluje kao generator;

Punjenje baterije tokom regenerativnog kočenja.

Serijsko-paralelni hibridni krug

U ovoj shemi, električni motor i motor s unutarnjim sagorijevanjem povezani su pomoću planetarnog mjenjača. To vam omogućava da istovremeno prenesete snagu sa svakog motora na pogonske kotače u omjeru od 0 do 100% nazivne snage. Serijsko-paralelni krug razlikuje se od prethodnog po tome što je u prvom ugrađen generator koji stvara energiju za rad elektromotora.

Poznati predstavnici automobila sa takvom hibridnom šemom motora su Toyota Prius, Ford Escape Hibrid, Lexus RX 450h. Toyota je lider u ovom segmentu "hibridnog" tržišta sa svojim Hybrid Synergy Drive - HSD sistemom. Pogonski sklop Hybrid Synergy Drive sistema predstavljen je na sljedeći način:

- Motor sa unutrašnjim sagorevanjem povezan je sa planetarnim menjačem;

Elektromotor koji je spojen na prstenasti zupčanik planetarnog mjenjača;

Sunčani zupčanik planetarnog mjenjača spojen je na generator.

Motor sa unutrašnjim sagorevanjem radi u Atkinsonovom ciklusu, što znači low revs proizvodi nisku snagu, što rezultira boljom potrošnjom goriva i manjim emisijama izduvnih gasova.

Automobili sa hibridnim motorom - prednosti i mane

Pozitivni aspekti hibridnih motora

1. Najviše važna prednost automobila sa hibridnim motorima je njihova efikasnost. Potrošnja goriva takvih automobila je 25% manja nego kod klasičnih automobila sa motorom sa unutrašnjim sagorevanjem. A u našoj situaciji sa konstantnim rastom cijena benzina, to je vrlo važan faktor.

2. Sljedeće ništa manje važna tačka Sljedeća najvažnija tačka među pozitivne aspekte Hibridni motori su ekološki prihvatljivi. Hibridni automobili nanose mnogo manje štete našoj okolini od klasičnih automobila. To se postiže efikasnijom potrošnjom goriva. A kada se automobil potpuno zaustavi, motor sa unutrašnjim sagorevanjem prestaje da radi, prepuštajući uzde elektromotoru. Stoga, kada je hibridno vozilo zaustavljeno, atmosfera nije zagađena emisijom CO2.

3. Baterije hibridnih motora se pune iz benzinskog motora, što nije slučaj kod električnih vozila, što poboljšava domet motor goriva mnogo veći. A može i duže bez dopunjavanja goriva.

4. Moderni hibridni automobili po svim osnovnim karakteristikama ni na koji način nisu inferiorni od slične klase tradicionalnih. Pa hajde da razbijemo ovaj mit, u koji mnogi vjerovatno vjeruju.

5. U urbanim sredinama za zaustavljanje i kretanje, hibridna vozila rade kao električna vozila.

6. Kada miruje, hibridno vozilo je potpuno nečujno jer ga pokreće isključivo električni motor.

7. Hibrid se puni benzinom na isti način kao i tradicionalni automobil.

Nedostaci hibridnih automobila

Ništa nije savršeno na svijetu, što znači da i hibridni motori imaju svoje mane.

1. A glavni nedostatak su skupe popravke. Budući da je dizajn takvih motora vrlo složen, vrlo je teško pronaći stručnjaka koji će riješiti probleme. Ovo objašnjava visoke troškove servisiranja hibrida.

2. Baterije instalirane na hibridima podložne su samopražnjenju. Takođe ne podnose nagle promene temperature. A njihov vijek trajanja je vrlo ograničen. Ali još uvijek nismo shvatili kakav utjecaj baterije imaju na okoliš, zbog čega je njihova reciklaža problematičan zadatak.

Očigledno je, naravno, da hibridni motori imaju više prednosti nego mana, ali kod nas još nisu zaživjeli. Prvi razlog za to je cijena. Cijena popularne Toyote Prius u Ukrajini počinje od 850.000 grivna. Ali nije samo najpopularniji po svojoj popularnosti, već i najjeftiniji. Takođe u Rusiji je planirano pokretanje proizvodnje hibrida pod nazivom "Yo-mobile", ali je projekat prekinut. Danas najviše moćan auto sa hibridnim motorom je BMW ActiveHybrid X6.

Borba za životnu sredinu u naše vrijeme je u punom jeku i vrlo revnosno, pa se vozači ohrabruju da kupuju automobile s hibridnim motorima. Tako se u Americi vlasnicima ovakvih automobila obezbjeđuju određene pogodnosti i besplatna parking mjesta. Naša zemlja takođe planira uvođenje sličnih zakona, a posebno će se smanjiti carine na uvoz automobila sa hibridnim motorima. Benzinski motori se već postupno povlače u pozadinu, gube svoje pozicije. A hibridni motori su jedan od glavnih koraka koji se poduzimaju za to. Ali sve dok cjenovna kategorija ovih automobila ostane na istom nivou, potražnja za njima će biti mala.

O cijenama automobila sa hibridnim motorima

Kao i sve novo, neobično i zanimljivo, automobili sa hibridnim motorima razlikuju se od svojih klasičnih kolega po skupljim cijenama. Danas su hibridni automobili mnogo skuplji od automobila sličnih karakteristika ali sa benzinskim motorima. Na primjer, hibrid Toyota Camry premašuje cijenu svog benzinskog kolege za skoro 7.000 dolara. Cijena Honde Civic Hybrid porasla je za 4.000 dolara u odnosu na njen tradicionalni model. Lexus GS 450h je odličan, dinamičan (od 0 do 100 za samo 5,9 sekundi) automobil, koji je i mnogo ekonomičniji od limuzina sa osmocilindarskim motorima slične snage. Potrošnja goriva ovog automobila je oko 8 litara na 100 kilometara. mješoviti ciklus. Prosječna maloprodajna cijena ovog automobila u Ukrajini iznosit će oko 80.000 dolara.

O temi uvođenja hibridnih automobila, naravno, možete dugo razgovarati i zauzimati određene stavove i braniti svoje gledište, ali jedno je jasno - budućnost je pred vratima i uskoro će se ovaj iskorak napraviti. Velike promjene dolaze u automobilsku industriju! I nadamo se da će ovo biti ono što nam je svima potrebno.

Ogromna većina modernih automobila Kao pogonska jedinica koristi se motor sa unutrašnjim sagorevanjem. U pozadini postepenog iscrpljivanja rezervi nafte, kao i sve većih zahtjeva za ekološkom prihvatljivošću, automobilski inženjeri razvijaju nove tehnologije koje će nam omogućiti da napustimo upotrebu ugljikovodika kao goriva ili, barem, smanjimo potrošnju.

Postoje dva načina za rješavanje ovog problema: instalirati elektromotor ili hibridni motor umjesto motora s unutrašnjim sagorijevanjem. Mnoge marke automobila pribjegavaju potonjem.

Kao što naziv implicira, takav pogonski agregat je klasični motor s unutarnjim sagorijevanjem i istovremeno elektromotor, spojeni u jedan. Iz mnogo razloga, ovo rješenje je poželjnije od samog električnog pogona.

Danas električni automobili imaju ozbiljne nedostatke. Najznačajniji od njih su nedostatak razvijene mreže električnih punionica, kao i nedovoljan domet putovanja bez punjenja (npr. različiti modeli za električna vozila kreće se od 80 do 160 km).

Osim toga, za potpuno punjenje baterija trebat će nekoliko sati, što znači da je mobilnost takvog automobila ograničena na putovanja od kuće do posla i nazad.

Međutim, ne smijemo zaboraviti na prednosti elektromotora, uključujući veću efikasnost (kod motora s unutrašnjim sagorijevanjem maksimalna efikasnost se postiže samo pri određenim brzinama), odsustvo ikakvih emisija i veliki okretni moment.

Električni motor, za razliku od onog koji radi na naftne derivate, ne zahtijeva stalnu opskrbu gorivom. Može ostati u isključenom stanju koliko god želite dok se na njega ne dovede napon. Kada se napaja struja, ona prenosi maksimalnu vuču na točkove skoro trenutno.

Hibridni motor kombinuje prednosti oba motora, što rezultira efikasnošću, ekološkom prihvatljivošću i dobrim dinamičkim karakteristikama.

Princip rada hibridnih motora

Hibridni motor je dizajniran na način da oba motora, relativno govoreći, rade jedan na drugom. Motor s unutarnjim sagorijevanjem okreće generator i opskrbljuje elektromotor energijom, što omogućava „partneru“ da radi u optimalnom režimu bez naglih fluktuacija i opterećenja. Pored toga, hibridi su obično opremljeni KERS sistemom za oporavak kinetičke energije (slično onom koji se koristi na bolidima Formule 1).

Ovaj sistem vam omogućava da punite baterije tokom kočenja i kada se automobil kreće. Princip njegovog rada je da pri kočenju kotači aktiviraju elektromotor, koji u ovom slučaju i sam igra ulogu generatora i puni baterije. KERS je posebno koristan kada se gradom vozi u režimu „start-stop“.

Prema stepenu hibridizacije, agregati se dijele na tri tipa: "umjereni", "puni" i plug-in. U "umjerenim" načinima rada motor s unutarnjim sagorijevanjem stalno radi, a elektromotor se uključuje samo kada je potrebna dodatna snaga.

Automobil sa "punim" hibridom može se kretati samo na električnu energiju bez potrošnje goriva.

Plug-in, kao i potpuni hibrid, može da putuje samo na struju, ali ima mogućnost punjenja iz utičnice, kombinujući tako sve prednosti električnog vozila i oslobađajući se njegovog glavnog nedostatka – ograničenu kilometražu bez dopunjavanja. Kada se baterije isprazne, plug-in radi kao običan hibrid.

Sheme interakcije između elektromotora i motora s unutarnjim sagorijevanjem

Inženjeri različite kompanije imaju različite pristupe pitanju konstrukcije hibridnih motora. Moderni automobili opremljeni su hibridnim motorima izgrađenim prema jednoj od tri sheme za interakciju goriva i električnih komponenti, o čemu će biti riječi u nastavku.

Serijsko kolo

Ovo je najjednostavnija opcija. Princip njegovog rada je sljedeći: okretni moment iz motora s unutarnjim sagorijevanjem u ovom slučaju se prenosi isključivo na generator, koji proizvodi električnu energiju i puni baterije. U ovom slučaju, automobil se kreće samo na električnu energiju.

Za punjenje baterije koristi se i sistem za obnavljanje kinetičke energije. Ova shema svoj naziv duguje sekvencijalnim pretvaranjima energije: energija sagorijevanja goriva motorom s unutarnjim sagorijevanjem pretvara se u mehaničku energiju, zatim u električnu energiju pomoću generatora, i opet u mehaničku energiju.

Prednosti ovog dizajna su sljedeće:

Motor sa unutrašnjim sagorevanjem uvek radi konstantnom brzinom, sa maksimalnom efikasnošću;
nema potrebe za opremanjem automobila snažnim motorom koji je gladan snage;
nema potrebe za kvačilom ili mjenjačem;
Automobil je u stanju da se kreće čak i sa isključenim motorom sa unutrašnjim sagorevanjem koristeći energiju uskladištenu u bateriji.

Međutim, sekvencijalni krug također ima svoje nedostatke:

gubici energije tokom procesa transformacije;
velike veličine, težine i visoke cijene baterija.

Najveća efikasnost ove šeme postiže se pri vožnji sa čestim zaustavljanjima, kada KERS aktivno radi. Stoga je našla primjenu u gradskom saobraćaju. Također, koriste se hibridni motori sa sekvencijalnim krugom rudarski kiperi, koji zahtijevaju veliki obrtni moment za rad i ne zahtijevaju veliku brzinu.

Paralelno kolo

Princip rada "paralelnog" hibridnog motora potpuno je drugačiji od gore opisanog. Automobili sa paralelnim hibridnim motorom pokreću i motor sa unutrašnjim sagorevanjem i električni motor. U tom slučaju elektromotor mora biti reverzibilan, tj. sposoban da radi kao generator. Koordiniran rad oba motora postiže se kompjuterskom kontrolom.

U zavisnosti od režima vožnje, kontrolna jedinica raspoređuje obrtni moment koji dolazi iz oba elementa hibrida. Glavni posao obavlja motor sa unutrašnjim sagorevanjem, ali se elektromotor uključuje kada je potrebna dodatna snaga (pri paljenju, ubrzanju), a pri kočenju i usporavanju radi kao generator.

Prednosti ovog aranžmana su da nema potrebe za ugradnjom baterije velikog kapaciteta, gubici energije su mnogo manji nego kod sekvencijalnog kruga, budući da je motor s unutarnjim sagorijevanjem direktno povezan s pogonskim kotačima, a osim toga, sam dizajn je prilično jednostavan, a samim tim i jeftin.

Glavni nedostaci šeme su niža efikasnost goriva u poređenju sa drugim opcijama i niska efikasnost u urbanim sredinama. Automobili sa paralelnim hibridnim motorom najefikasniji su u vožnji autoputem.

Honda hibridni automobili su napravljeni prema ovoj shemi. Glavni princip menadžment kompanije: krug hibridnog motora treba da bude što jednostavniji i jeftiniji, a funkcija elektromotora je samo da pomogne motoru sa unutrašnjim sagorevanjem da uštedi maksimalnu moguću količinu goriva. Ovaj brend ima dva hibridna modela – Civic (prekinut 2010.) i Insight.

Serijsko-paralelno kolo

Serijsko-paralelni krug je kombinacija prva dva. Dodato u paralelno kolo dodatni generator i razdjelnik snage. Zahvaljujući tome, prilikom pokretanja i pri malim brzinama, automobil se kreće samo na električnu vuču, motor s unutarnjim sagorijevanjem samo osigurava rad generatora (kao u serijskom krugu).

Pri velikim brzinama obrtni moment se također prenosi na pogonske kotače iz motora s unutrašnjim sagorijevanjem. Pri povećanim opterećenjima (na primjer, pri penjanju na planinu), kada generator ne može osigurati potrebnu struju, elektromotor dobiva dodatnu snagu iz baterije (paralelni krug).

Budući da sistem ima poseban generator koji puni bateriju, elektromotor se koristi samo za pogon pogonskih točkova i tokom regenerativnog kočenja. Putem planetarnog mehanizma (također poznatog kao razdjelnik snage), dio obrtnog momenta iz motora sa unutrašnjim sagorevanjem se delimično prenosi na točkove i delimično se bira da radi na generatoru, koji napaja ili elektromotor ili bateriju. Elektronska kontrolna jedinica stalno reguliše napajanje iz oba izvora.

Prednosti serijsko-paralelnog hibridnog motora ovog dizajna su maksimalna efikasnost goriva i visoka ekološka prihvatljivost. Nedostaci sistema su složenost dizajna i visoka cijena, budući da je dodatni generator, dovoljno kapacitetna baterija i kompleks elektronska jedinica menadžment.

Serijsko-paralelni krug se koristi na Toyotinim automobilima (Prius, Camry, Highlander Hybrid, Harrier Hybrid), kao i na nekim Lexus modelima. Ford Escape Hybrid i Nissan Altima Hybrid opremljeni su sličnim hibridnim motorima.

Kritična ekološka situacija i stalni rast cijena goriva tjeraju proizvođače transporta da traže nova rješenja. Motori sa unutrašnjim sagorevanjem (ICE) se unapređuju, modifikuju i „mešaju” sa elektromotorima. Zašto se to radi, kako radi hibridni motor, razmotrit ćemo u današnjoj publikaciji.

Ideja o povezivanju dvije jedinice (motor s unutarnjim sagorijevanjem i električni motor) ne može se nazvati novom. Godine 1897. francuska kompanija Parisienne des Voitures Electriques počela je proizvoditi automobile s hibridnim motorima, a nešto kasnije američki General Electric objavio je prvi hibrid sa četverocilindričnim benzinskim motorom. Ali onda se takva inovacija pokazala ekonomski neizvodljivom. Gorivo je bilo jeftino, a snaga hibridnog automobila bila je inferiorna u odnosu na tradicionalne modele. Ali vremena su se promijenila. Cijene goriva rastu, a ekološka situacija se pogoršava. Vozila sa mješovitom pogonske jedinice postao relevantan i počeo da dobija na popularnosti.

Jednostavnim riječima o kompleksu

Šta je hibridni motor? Hibridni motor je sistem koji se sastoji od dvije međusobno povezane jedinice: električne i benzinske. Mogu raditi odvojeno ili istovremeno. Upravlja ovim sistemom on-board kompjuter auto. On odlučuje, ovisno o načinu vožnje, koji tip agregata treba koristiti u određenom trenutku.

Za gradsku vožnju, kada motor ne mora proizvoditi veliku snagu, koristi se električni motor. Kada vozite seoskim putevima, računar isključuje električni motor i koristi jedinicu za gorivo.

U mješovitom načinu vožnje, kada motor automobila radi pod opterećenjem s periodičnim ubrzanjima i zaustavljanjima, dvije jedinice rade u tandemu. Štaviše, tokom rada motora na gorivo, punjenje u toku električni. Zaslužuju posebnu pažnju.

Ušteda energije kod hibridnih motora

Poznato je da se ogromna količina energije troši na kretanje automobila. S tim u vezi, postavlja se logično pitanje: kako električni motor, čak i pod uvjetima malog opterećenja, može dugo raditi bez dodatne prikolice s baterijama? Da biste razumjeli princip rada elektromotora automobila, morate pratiti cijeli proces od početka kretanja do zaustavljanja.

Kada se automobil pokrene ili kreće malim brzinama, sav posao obavlja elektromotor koji se napaja iz baterije. Dalje, njegov zadatak je da ubrza automobil do maksimalne brzine moguće za električni motor. Nakon toga, kompjuter daje komandu za uključivanje motora za gorivo. U tom slučaju, motor sa unutrašnjim sagorevanjem prenosi deo svoje energije na generator, koji zamenjuje bateriju i nastavlja da napaja elektromotor, istovremeno puneći bateriju. U isto vrijeme, automobil radi na dvije pogonske jedinice istovremeno.

Prilikom vožnje prosječnom brzinom, električni motor se isključuje i radi samo motor s unutarnjim sagorijevanjem, koji dopunjuje energetske rezerve baterije. Kada se poveća opterećenje motora sa unutrašnjim sagorevanjem, u pomoć mu ponovo dolazi električni motor. Ali struja se puni ne samo zbog rad motora sa unutrašnjim sagorevanjem. Mehanizam kočnice Automobil sa hibridnim motorom je konstruisan tako da se energija nastala prilikom kočenja pretvara u električnu energiju i takođe ide na pogon elektromotora. Ova vrsta kočenja se naziva "regenerativno".

Gornji algoritam rada opisuje opću sliku rada hibridne pogonske jedinice vozila. Danas postoje tri tipa takvih motora: serijski, paralelni i mješoviti.

Hibridni sekvencijalni krug

Princip rada takve sheme može se smatrati najjednostavnijim od hibrida. Motor sa unutrašnjim sagorevanjem u ovaj tip je pomoćni element i dizajniran je za rad generatora. Generator, koji prima energiju iz motora sa unutrašnjim sagorevanjem, pretvara je u električnu energiju i pokreće električni motor, koji pokreće automobil.

Ova shema se obično koristi u automobilima male snage (mali automobili). Ali baterija koja se koristi ima veliki kapacitet, s mogućnošću punjenja iz obične električne utičnice. Veliki kapacitet Baterija vam omogućava da minimizirate upotrebu motora sa unutrašnjim sagorevanjem, odnosno automobil se može kretati na električni motor, koji se napaja samo iz baterije. Chevrolet Volt je jedan od modela automobila koji koristi serijski hibridni dizajn.

Paralelno kolo hibridnog automobila

Princip rada paralelnog kruga je da su motor s unutarnjim sagorijevanjem i elektromotor ugrađeni na takav način da ih je moguće koristiti zajedno i odvojeno. Ali ipak, glavna funkcija elektromotora u takvoj shemi je stvaranje dodatne snage za motor s unutarnjim izgaranjem tijekom ubrzanja. Osim toga, elektromotor služi kao starter i generator. Baterije s ovom shemom ne zahtijevaju dodatno punjenje, imaju dovoljno energije koja se stvara tokom kretanja.

Honda Insight, Honda Civic Hybrid, BMW Active Hybrid 7, Volkswagen Touareg Hybrid su modeli sa paralelnim hibridnim motorom.

Serijsko-paralelni hibridni krug

U ovoj shemi, motor s unutarnjim sagorijevanjem i elektromotor su povezani planetarnim mjenjačem, preko kojeg se snaga oba motora prenosi na pogonske kotače.

Mješoviti krug se razlikuje od paralelnog kruga po prisutnosti generatora koji stvara energiju za elektromotor.

Toyota Prius, Lexus RX 450h, Ford Escape Hybrid su predstavnici potpunog hibrida.

Pozitivni aspekti hibridnih motora

Glavna prednost hibrida je njegova efikasnost. Minimalna ekonomičnost goriva je 20%, što je prilično značajna prednost u odnosu na rastuće cijene.
Kombinovana upotreba dva motora smanjuje emisiju CO2.
Odlično vozne performanse, koji su postignuti zahvaljujući racionalnoj akumulaciji i naknadnoj preraspodjeli snage koju zajedno generiraju dva motora.
U poređenju sa tradicionalnim automobilom, hibrid ima primetan domet, što znači da može da nastavi vožnju čak i sa praznim rezervoarom.
Karakteristike hibridnih motora potpuno su identične tradicionalnim modelima sa motorima sa unutrašnjim sagorevanjem, suprotno preovlađujućim stereotipima, a uzimajući u obzir druge prednosti, ponekad ih čak i prevazilaze.
Elektromotori su gotovo nečujni, što dodaje udobnost prilikom upravljanja automobilom.
U poređenju sa električnim vozilom, hibridna baterija se puni motorom za gorivo, što povećava njegov domet.
Automobil se puni istim benzinom kao i tradicionalni automobili.

Nedostaci hibrida

Visoka cijena automobila.
Održavanje automobila je skupo. Malo je vjerovatno da ćete moći sami popraviti takvu mašinu, a bit će vrlo teško pronaći kvalificirane majstore. Takođe je zagarantovano da će biti problema sa komponentama.
Promjene klimatskih temperatura loše utiču na baterije i dovode do njihovog samopražnjenja.

Izvana, automobili s hibridnim pogonskim jedinicama ne razlikuju se od svojih klasičnih benzinskih kolega. Naravno, ako su modeli automobila s hibridnim motorima imali istu cijenu kao i njihovi kolege s motorima s unutarnjim sagorijevanjem, a održavanje nije izazvalo poteškoće, malo je vjerojatno da bi itko odbio takav automobil. Ali u ovom trenutku, realnost je takva da je razlika u cijeni između hibrida i analoga u prosjeku 4.000 dolara. Čak i ako uzmemo u obzir sve prednosti takvih automobila, uključujući i ekonomičnost goriva, razlika će i dalje biti nesrazmjerna. Ako nema kvarova i kilometraža je značajna, auto će se isplatiti najboljem scenariju za pet godina. Ovakvo stanje stvari ne uliva optimizam. Ali kako kažu: "Koliko ljudi - toliko mišljenja", tako da izbor uvijek ostaje na pojedincu.

Ideja o stvaranju hibridnog automobila pomoću električnog motora pojavila se prije više od 100 godina. Hibridni automobili obavljaju nekoliko osnovnih funkcija:

Ušteda skupog benzina zamjenom za električni motor.
Hibridni automobili su ekološki prihvatljiviji od klasičnih automobila na benzin.
Povećanje udaljenosti koju prelazi hibridni motor zbog upotrebe dva izvora energije.

Hibridni automobili i njihov dizajn

Postoje blagi i potpuno hibridni automobili. Dizajn blagih hibrida koristi benzinski motor kao glavni, a u rijetkim slučajevima povezuje izvor električne energije kao rezervni. Puni hibridi podrazumijevaju mogućnost korištenja alternativnog izvora energije kao glavnog motora.

Dizajn hibridnih vozila

Postoji nekoliko vrsta hibridnih dizajna, koje se razlikuju po načinu povezivanja motora:

Automobili sa krugom za serijsku vezu. U okviru šeme koristi se motor sa unutrašnjim sagorevanjem niske snage priključen na električni generator. Električni motor pokreće automobil i glavni je pogonski mehanizam. Modeli hibridnih automobila sa ovom šemom su Chevrolet Volt i Opel Ampera. Takvi automobili koriste električne baterije povećanog kapaciteta.

Dijagram serijskog povezivanja čvorova

Dijagram paralelnog povezivanja. U okviru ove šeme, i benzin i električni motori. U osnovi se koristi elektromotor snage 20 W, koji se povećava sa povećanjem brzine vozila.

Dijagram paralelnog povezivanja čvorova

Mješovito serijsko-paralelno kolo. Princip konstrukcije takvog motora sličan je motoru s paralelnim krugom, ali se u mješoviti krug dodaje generator iz kojeg se napaja elektromotor.

Dijagram serijsko-paralelnog povezivanja čvorova

Kako radi hibridni motor?

Kada se automobil krene, troši se napajanje elektromotora i baterije. On velika brzina Benzinski motor je povezan sa radom izvora električne energije. Kao rezultat rada benzinskog motora, stvara se određeni višak energije, koji puni generator. Generator pokreće električni motor, a on zauzvrat puni bateriju.

Prilikom kočenja koristi se princip regenerativnog kočenja - električni motor u ovom slučaju djeluje kao generator, koji napaja bateriju. Na taj način se energija dobijena kočenjem koristi za dobrobit vozila.

Dizajn hibridnog automobila

Hibridni automobil se sastoji od sljedećih glavnih komponenti:

Plinski motor(motor sa unutrašnjim sagorevanjem). Ali u hibridnim automobilima, za razliku od klasičnih, motor s unutarnjim sagorijevanjem je male snage, jer se koristi u tandemu s električnim motorom.
Električni motor. Alternativni izvor energije za automobil. Često takvi motori koriste tehnologiju rekuperacije - električni motor ne radi samo kao motor elektrana koji pokreće auto. Funkcioniše i kao generator, koji skladišti energiju tokom kočenja i spuštanja sa brda.
Generator dizajniran za proizvodnju električne energije.
Punjive baterije skladištiti zalihe električne energije za elektromotor.
Rezervoar za gorivo koristi se za skladištenje benzina za motore sa unutrašnjim sagorevanjem.
Prijenos omogućava vam da kontrolišete i motor sa unutrašnjim sagorevanjem i električni motor.

Dizajn hibridnog automobila na primjeru Toyote Prius

Hibridni automobil je prvenstveno dizajniran za efikasno korišćenje energetskih resursa. Da bi se postigao ovaj efekat, koristi se nekoliko tehnika:

Energija kočenja koristi se tehnologijom rekuperacije.
Benzin se štedi prebacivanjem mehanizma za rad elektromotora.
U proizvodnji hibridnih automobila koriste se lagani materijali koji olakšavaju konstrukciju, čime se smanjuje potrošnja resursa.
Aerodinamička svojstva materijala i konstrukcija se efikasno koriste.

Industrija hibridnih automobila se aktivno razvija, jer se do sada ne može govoriti o savršenstvu ovih dizajna i njihovoj dostupnosti. Pogledajmo bliže neke od prednosti i mana dizajna hibridnih automobila:

Uštede u potrošnji goriva i energije. Nesumnjiva prednost hibrida je smanjenje troškova, a električni motor može samostalno proizvoditi energiju.
Ekologija. Hibridi su znatno manje štetni okruženje nego klasični automobili.
Domet. Hibridne automobile je potrebno puniti mnogo rjeđe od konvencionalnih automobila na benzin.
Hibridne baterije su mnogo lakše i lakše za upotrebu od baterija električnih automobila.
Elektromotor radi gotovo nečujno.
Hibridni automobil može bez motora sa unutrašnjim sagorevanjem na gradskim ulicama.

Ali postoje i neki nedostaci povezani sa hibridnim automobilima:

Baterije elektromotora moraju biti stalno u upotrebi, inače će im se skratiti vijek trajanja. Osim toga, sposobni su za samopražnjenje i ne podnose nagle promjene temperature. Infrastruktura preduzeća koja su sposobna da pravilno raspolažu ovim elementima još nije razvijena.
Složen dizajn motora čini popravke teškim i skupim. Često se dijelovi ne mogu popraviti i morate naručiti nove od proizvođača, što odlaže proces popravke.
Hibridni motori rade uglavnom sa benzinskih automobila, iako upotreba dizel gorivo ekonomski isplativije.
Cijena automobila sa hibridnim motorima je mnogo veća od tržišnog prosjeka. Ne može svako priuštiti tako skupu kupovinu.

Uprkos nekim nedostacima, industrija proizvodnje hibridnih automobila se dinamično razvija i unapređuje. Sa svakom novom sezonom, proizvođači uvode bolje hibridne automobile koji imaju širi spektar karakteristika i dostupniji su ljubiteljima automobila.