Bedømmelse af de bedste og billigste hybridbiler i Rusland. Hybridmotor - hvordan virker det? Hvad betyder hybrid type motor?

Hybridbilen er ikke en ny opfindelse. Det første skridt mod at skabe hybrid Køretøj, blev lavet i 1665, da Ferdinand Verbiest, en jesuittpræst, begyndte at arbejde på planer om at bygge simple firehjulede køretøjer, der kunne drives af damp eller hestetrukne køretøjer. De første biler med en hybridmotor dukkede op i begyndelsen af ​​det 19. og 20. århundrede. Desuden har nogle udviklere formået at gå fra projekter til småskalaproduktion. Fra 1897 og i løbet af de næste 10 år producerede det franske Compagnie Parisienne des Voitures Electriques en serie elektriske køretøjer og biler med hybridmotorer. I 1900 designede General Electric en hybridbil med en 4-cylindret motor. benzin motor. Og "hybride" lastbiler rullede af samlebåndet for Walker Vehicle Company i Chicago indtil 1940.
Det var selvfølgelig alle kun prototyper og små biler. Men nu har en akut mangel på olie og den økonomiske krise ansporet udviklingen af ​​hybridmotorer. Lad os nu se nærmere på, hvad en hybridmotor er, og hvad er brugen af ​​den? Hybrid motor- Dette er et system med to motorer - el og benzin. Afhængigt af driftstilstandene kan både benzin og elektrisk tændes samtidigt eller separat. Denne proces styres af en kraftfuld computer, som bestemmer, hvad der skal virke lige nu, så når man bevæger sig langs motorvejene, er benzinmotoren tændt, da batteriet ikke holder længe på motorvejen. Hvis bilen bevæger sig i bytilstand, er elmotoren allerede brugt; under acceleration eller tunge belastninger fungerer begge dele. Mens benzinmotoren kører, er batteriet opladet. En sådan motor, selv under hensyntagen til det faktum, at systemet bruger en benzinmotor, gør det muligt at reducere skadelige emissioner til atmosfæren med 90% og reducerer samtidig benzinforbruget i byen betydeligt (på motorvejen kun en benzinmotor kører, så der er ingen besparelser der).

Lad os starte med, hvordan bilen begynder at bevæge sig. Kun når du begynder at bevæge dig og ved lave hastigheder akkumulator batteri og elektriske motorer. Den energi, der er lagret i batteriet, kommer ind i energicentret, som igen leder den til elmotorerne, hvilket får bilen til at bevæge sig jævnt og lydløst. Efter at have fået fart, er motoren tilsluttet til arbejde intern forbrænding, og drejningsmomentet til drivhjulene kommer samtidigt fra elmotorerne og forbrændingsmotoren. I dette tilfælde går en del af energien fra forbrændingsmotoren til generatoren, og nu driver den elektriske motorer og giver sin overskydende energi til batteriet, som mistede en del af sin energireserve i begyndelsen af ​​bevægelsen. Ved kørsel i normal tilstand er kun den Forhjulstræk, i alle andre - komplet. I accelerationstilstand kommer drejningsmomentet til hjulene hovedsageligt fra benzin motor, og elektriske motorer supplerer forbrændingsmotoren, hvis det er nødvendigt for at øge dynamikken. Et af de mest interessante aspekter er bremsning. Bilens elektroniske "hjerne" bestemmer selv, hvornår hydraulikken skal bruges bremsesystem, og ved regenerativ bremsning, at give fortrinsret til sidstnævnte. Det vil sige, at i det øjeblik, hvor bremsepedalen trykkes, skifter de elektriske motorer til "generator" driftstilstand, og de skaber bremsemoment på hjulene, genererer elektricitet og fører batteriet gennem energicentret. Dette er højdepunktet af "hybriden".

I klassiske biler bremseenergien går fuldstændig tabt og efterlader som varme igennem bremseskiver og andre detaljer. Brugen af ​​bremseenergi er især effektiv i bymiljøer, hvor du ofte skal bremse i lyskryds. Vehicle Dynamics Integrated Management (VDIM) integrerer og styrer alle systemer aktiv sikkerhed.
En af de første succesrige biler udstyret med en hybridmotor, som gik til masserne og blev udviklet af Toyota " Toyota Prius", der forbruger 3,2 liter benzin pr. 100 km (i byen). Også Toyota firma også udgivet en SUV med en hybridmotor, Lexus RX400h. Omkostningerne ved en sådan bil, afhængigt af konfigurationen, varierer fra 68 til 77 tusind dollars. Det skal bemærkes, at den første Toyota versioner Prius var ringere end biler af samme klasse i både hastighed og kraft, men Lexus RX400h er ikke længere ringere end sine klassekammerater i hverken hastighed eller kraft.

Verdens førende bilkoncerner har også rettet deres opmærksomhed mod hybridmotorer som en løsning på problemet med brændstoføkonomi og miljøforurening. Således annoncerede Volvo-koncernen skabelsen af ​​en hybridmotor til lastbiler, traktorer, sættevogne og busser. Virksomhedens udviklere forventer, at deres ide vil opnå en brændstofbesparelse på 35 %.
Med alt dette må det siges, at hybridbiler indtil videre kun er gået med et brag i Nordamerika (Canada og USA). Og i Amerika vokser efterspørgslen efter dem mere og mere, da der er op til seneste år Biler, der forbrugte meget brændstof, var populære, og da brændstofpriserne begyndte at stige kraftigt og stejlt, begyndte amerikanerne at tænke skarpt på at spare det og begyndte at bruge biler med hybridmotorer som en løsning på problemet. I Europa reagerede man roligt på fremkomsten af ​​hybridmotorer, da de dér er drevet af den gode gamle diesel, som er økonomisk og mere miljøvenlig end en benzinmotor. I modsætning til USA er mere end 50 % af bilerne i Europa udstyret med dieselmotorer. Udover diesel biler Billigere end hybride, enklere og mere pålidelige. Når alt kommer til alt ved alle, at jo mere komplekst systemet er, jo mindre pålideligt er det! Og netop på grund af dens kompleksitet og lunefuldhed, hybridbiler Der er praktisk talt ingen mobiltelefoner i det postsovjetiske rum. Officielle forhandlere de bringes ikke hertil. Og enhver ejer af en sådan bil vil uundgåeligt støde på et tankstationsproblem. Vi har ikke servicestationer, der beskæftiger sig med hybridbiler. Og du kan ikke reparere sådan en maskine selv!

Hvorfor berørte vi dette spørgsmål på vores portal? Og hvorfor ønsker vi at uddanne dig om driften af ​​hybridmotorer? Alt er ekstremt enkelt og overskueligt. Faktum er, at mange områder af vores liv bogstaveligt talt er gennemsyret af samspillet mellem alle slags teknologier, som i deres symbiose genererer meget mere effektive metoder, gadgets og mekanismer. Og selvfølgelig turde vi ikke lægge motorerne til side for vores firehjulede favoritter. Og det er netop disse enheder, deres positive og negative sider, og hvordan de fungerer, vi vil tale om i dette emne. I mellemtiden, lad os gøre det lille udflugt ind i historien. Gå!

Lidt historie

Biler med hybride "hjerter" er ikke en ny opfindelse, som det kan se ud ved første øjekast. Opdageren og legemliggørelsen af ​​ideen om en hybridmotor var en jesuiterpræst ved navn Ferdinand Verbiest. I 1665 begyndte han at arbejde på planer om at skabe enkle firehjulede vogne drevet af damp og hestetræk. Men de første produktionsmodeller med hybridmotorer så dagens lys allerede ved overgangen til det 19. og 20. århundrede. I ti år, startende i 1887, franskmændene Compagnie Parisienne des Voitures Electriques udgivet en serie af biler med hybridmotorer. Og i 1900 skabte General Electric en hybridbil med en firecylindret benzinmotor. Walker Vehicle Company i Chicago producerede hybridlastbiler indtil 1940.

Selvfølgelig var produktionen af ​​sådanne biler på det tidspunkt begrænset til små partier og skabelsen af ​​forskellige slags prototyper. Men i vores tid har en akut mangel på olieressourcer og en stadigt fremadskridende økonomisk krise fået bildesignere og -udviklere til at vende tilbage til deres rødder og genoptage produktionen af ​​biler med hybridmotorer.

Sådan fungerer en hybridmotor - med enkle ord om nye teknologier

Nå, nu er det tid til at finde ud af, hvilken slags enhed en hybridmotor er, og hvorfor de så nidkært producerer biler med sådanne hjerter? En hybridmotor er et system af to indbyrdes forbundne motorer: benzin og elektrisk. To motorer kan fungere enten sammen eller hver for sig, det hele afhænger af, hvilken driftstilstand der bruges i øjeblikket. Processen med omfordeling af "autoriteter" styres af en kraftfuld computer, som på et eller andet tidspunkt bestemmer, hvilken motor der skal køre nu. Til kørsel i forstadstilstand gør brændstofmotoren alt arbejdet, fordi batteriet ikke holder længe på motorvejen. For at bevæge sig rundt i byen er elmotoren tændt.

Hvis bilen bliver udsat for store belastninger, eller den skal accelerere hyppigt og ret intenst, så arbejder begge motorer allerede sammen. En interessant kendsgerning er, at mens bilen kører på en brændstofmotor, oplader den elektriske samtidig. En bil med hybridmotor udleder 90 % færre stoffer til atmosfæren end konventionelle brændstofmotorer, og det på trods af, at den også indeholder benzin enhed Samme. Også benzinforbruget i byen kan reduceres til nul, hvilket naturligvis ikke kan siges om landture.

Lad os se på, hvordan en bil med en hybridmotor starter. Allerede i begyndelsen af ​​bevægelsen og ved lave hastigheder er det kun batteri og elmotor, der virker. Den energi, der er lagret i batteriet, driver energicentret, som fordeler den yderligere blandt elmotorerne, som så starter bilen fra stilstand lydløst og meget jævnt. Efter at den maksimale hastighed for elmotoren er nået, er benzinenheden også tilsluttet. Drejningsmoment er allerede leveret til drivhjulene fra to motorer natten over. Under denne operation overfører forbrændingsmotoren en del af den genererede energi til generatoren, som derefter driver de elektriske motorer, aflæsser batteriet, mens overskydende energi overføres til batteriet, og genopfylder den tabte reserve ved starten af ​​bevægelsen.

Hvis bilen bevæger sig i normal tilstand, bruger den automatiske transmission kun forhjulstræk; i andre tilfælde leveres drejningsmomentfordelingen til to aksler. I accelerationstilstand kommer drejningsmomentet til hjulene hovedsageligt fra forbrændingsmotoren, og hvis det er nødvendigt at øge dynamikken, bruges elektriske motorer til at komplementere forbrændingsmotoren. Men det mere interessante punkt er bremsningen. Bilens elektroniske "hjerne" holder kontrollen over at tænde og slukke for den. Når det er værd at tilslutte hydraulik, og hvornår det er værd at bruge regenerativ bremsning, men fortrinsret gives stadig til den anden. Det vil sige, at når føreren af ​​en hybridbil trykker på bremsepedalen, skifter elmotorerne til generatordriftstilstand, hvorved der skabes bremsemoment på hjulene, som også genererer elektricitet, som føder batteriet gennem strømfordelingscentret. Det er her, hele essensen af ​​hybridmotorens "gejst" er gemt.

I de klassikere, vi er vant til, er den energi, der frigives under opbremsning, spildt, simpelthen tabt i rummet som varme fra bremseskiver og andre detaljer. Brugen af ​​bremseenergi er meget effektiv i byforhold, hvor hyppige opbremsninger ved lyskryds er almindelige. VDIM system, som er styringen bilens dynamik, styrer alles arbejde bilsystemer aktiv sikkerhed, der kombinerer dem til en enkelt "organisme".

Måske var det første succesrige eksemplar udstyret med en hybridmotor frigivet til masserne den nu berømte "Prius" fra virksomheden Toyota. Denne mirakelbil bruger lidt over tre liter benzin for hver hundrede kilometer i bytilstand. Også japansk selskab gik videre ved at frigive sin luksushybrid Lexus crossover RX400h. Men også omkostningerne af denne bil i gennemsnit inden for 70.000 USD Bemærk, at den første Toyota generation Prius var ringere end biler af samme klasse med forbrændingsmotorer med hensyn til hastighed og kraftegenskaber, i modsætning til Lexus RX400h, der i starten var en god konkurrent i sin klasse.

Efter Toyota ignorerede verdens førende bilkoncerner heller ikke brugen af ​​hybridmotorer, da dette blev set som en løsning på det globale problem med miljøforurening og brændstoføkonomi. Og så kom meddelelsen om oprettelsen af ​​hybrid fragt og transportudstyr fra Volvo Gruppe. Ifølge deres beregninger vil frigivelsen af ​​disse produkter i sidste ende reducere brændstofforbruget med så meget som 35%.

Men på trods af alle de største ønsker og beregninger af bilproblemer, sælger biler med hybridmotorer endnu ikke som varmt brød rundt om i verden. Populariteten af ​​hybridbiler tager kun fart i Canada og staterne. Efterspørgslen efter hybrider blandt den amerikanske befolkning er steget pga kraftig prisstigning brændstof, der førhen blev afbrændt nådesløst. Den amerikanske bilindustri har trods alt altid været berømt for sine "muskelbiler" med utrolige kraftige motorer og stort forbrug af brændbar væske. Europæiske bilentusiaster var generelt neutrale over for biler med hybridmotorer. Den drives af en ret miljøvenlig og mere økonomisk, pålidelig veteran - diesel.

De fleste biler i Europa er drevet med diesel, hvilket ikke er tilfældet i USA. Desuden biler med dieselmotorer meget billigere end hybride, og også enklere og mere pålidelige i deres design. Når alt kommer til alt, kender alle dette postulat: "jo mere kompleks systemet er designet, jo mindre pålideligt er det." Det er denne faktor, der bestemmer antallet af hybridbiler i vores land. Officielt leveres sådanne biler ikke til os, og problemet med tankstationen er simpelthen uundgåeligt i tilfælde af et sammenbrud. Der er simpelthen ingen specialiserede servicestationer til reparation af hybridmotorer i vores land. Og vi tror, ​​det er usandsynligt, at nogen vil påtage sig at reparere sådan en enhed på egen hånd.

Hybridmotordesign - kredsløbsbeskrivelse

Så vi har kort undersøgt, hvad en hybridmotor er, og hvorfor dens brug ikke er så udbredt i verden, som vi gerne ville have. Nu vil jeg gerne "grave" dybere og overveje diagrammet over dets struktur. Men der er tre af dem. Vi foreslår at starte med den enkleste ordning Den, der vækker vores mindste interesse, er den sekventielle hybridmotor.

Hybridmotor sekventielt kredsløb

I denne ordning starter bilen fra elektrisk motor. Forbrændingsmotoren er forbundet med en generator, der driver batteriet. Hybridbiler Med sekventielt kredsløb strømenhed (Plug-inHybrid), er ofte produceret med mulighed for at forbinde til det elektriske netværk i slutningen af ​​turen. Tilstedeværelsen af ​​denne funktion indebærer brugen af ​​genopladelige batterier med høj energikapacitet, hvilket væsentligt reducerer brændstofomkostningerne ved brug af en forbrændingsmotor, hvilket igen reducerer antallet af skadelige emissioner i atmosfæren. Sådanne biler omfatter Chevrolet Volt og Opel Ampera. De kaldes også bredspektrede elektriske køretøjer. Disse biler kan kun køre på batteristrøm med en hastighed på 60 km/t og bruge energien fra en generator, der driver en benzinmotor i så meget som 500 kilometer.

Parallelt kredsløb af en hybridbil

Med denne ordning er en parallelforbundet forbrændingsmotor og en elektrisk motor installeret på en sådan måde, at de kan fungere enten separat fra hinanden eller sammen. Denne effekt opnås takket være enhedens design, hvor benzinmotoren, elmotoren og transmissionen er forbundet med automatisk styrede koblinger. En bil med et sådant hybridmotorkredsløb bruger en elmotor med lav effekt, cirka 20 kW. Dens hovedopgave er at tilføje kraft til forbrændingsmotoren, mens bilen accelererer.

I de fleste af disse designs Elmotoren er installeret mellem forbrændingsmotoren og Den udfører også funktionerne som en generator og starter. De mest berømte repræsentanter blandt biler med et sekventielt hybridmotorkredsløb er BMW Active Hybrid 7, Honda Insight, Volkswagen Touareg Hybrid, Honda Civic Hybrid. Denne ordning dukkede op takket være initiativet fra Honda med dets integrerede motorassistent - IMA-system. Driften af ​​dette system kan opdeles i flere karakteristiske tilstande:

- drift fra en elektrisk motor;

Fælles drift af den elektriske motor og forbrændingsmotoren;

Drift fra en forbrændingsmotor med parallel opladning af batteriet ved hjælp af en elektrisk motor, der fungerer som en generator;

Genopladning af batteriet under regenerativ bremsning.

Serie-parallel hybrid kredsløb

I denne ordning er den elektriske motor og forbrændingsmotoren forbundet ved hjælp af en planetgearkasse. Dette giver dig mulighed for samtidigt at overføre kraft fra hver motor til drivhjulene i et forhold fra 0 til 100 % af den nominelle effekt. Det serieparallelle kredsløb adskiller sig fra det foregående ved, at det første har en generator installeret, som skaber energi til driften af ​​den elektriske motor.

Kendte repræsentanter for biler med en sådan hybridmotorordning er Toyota Prius, Ford Escape Hybrid, Lexus RX 450h. Toyota er førende i dette segment af "hybrid"-markedet med sit Hybrid Synergy Drive - HSD-system. Drivlinjen i Hybrid Synergy Drive-systemet præsenteres som følger:

- Forbrændingsmotoren er forbundet til planetgearkassen;

En elektrisk motor, der er forbundet med planetgearets ringgear;

Planetgearkassens solgear er forbundet med generatoren.

Forbrændingsmotoren fungerer i Atkinson-cyklussen, hvilket betyder lave omdrejninger den producerer lav effekt, hvilket resulterer i bedre brændstoføkonomi og færre udstødningsemissioner.

Biler med hybridmotor - fordele og ulemper

De positive aspekter ved hybridmotorer

1. For det meste en vigtig fordel biler med hybridmotorer er deres effektivitet. Brændstofforbruget for sådanne biler er 25 % mindre end for klassiske biler med forbrændingsmotor. Og i vores situation med konstant stigende benzinpriser er dette en meget vigtig faktor.

2. Næste ikke mindre vigtigt punkt Det næstvigtigste punkt blandt positive aspekter Hybridmotorer er miljøvenlige. Hybridbiler forårsager meget mindre skade på vores miljø end klassiske biler. Dette opnås gennem et mere effektivt brændstofforbrug. Og når bilen stopper helt, holder forbrændingsmotoren op med at fungere og overlader tøjlerne til elmotoren. Når hybridbilen standses, er atmosfæren derfor ikke forurenet af CO2-emissioner.

3. Batterierne i hybridmotorer genoplades fra en benzinmotor, hvilket ikke er tilfældet med elektriske køretøjer, hvilket forbedrer rækkevidden brændstofmotor meget større. Og det kan også gå længere uden at tanke.

4. Moderne hybridbiler er på ingen måde ringere end en lignende klasse af traditionelle biler i alle grundlæggende egenskaber. Så lad os aflive denne myte, som mange højst sandsynligt tror.

5. I stop-and-go bymiljøer fungerer hybridbiler som elektriske køretøjer.

6. Når det holder stille, er et hybridbil helt lydløst, da det udelukkende drives af en elektrisk motor.

7. Hybriden tankes med benzin på samme måde som en traditionel bil.

Ulemper ved hybridbiler

Intet er perfekt i verden, hvilket betyder, at hybridmotorer også har deres ulemper.

1. Og den største ulempe er dyre reparationer. Da designet af sådanne motorer er meget komplekst, er det meget svært at finde en specialist, der vil løse problemerne. Dette forklarer de høje omkostninger ved at servicere hybrider.

2. Batterier installeret på hybrider er underlagt selvafladning. De kan heller ikke tolerere pludselige temperaturændringer. Og deres levetid er meget begrænset. Men vi har stadig ikke fundet ud af, hvilken indvirkning batterier har på miljøet, hvorfor genanvendelse af dem er en problematisk opgave.

Det er selvfølgelig indlysende, at hybridmotorer har flere fordele end ulemper, men de har endnu ikke slået rod i vores land. Den første grund til dette er prisen. Prisen på den populære Toyota Prius i Ukraine starter fra 850.000 Hryvnia. Men det er ikke kun den mest populære i sin popularitet, men også den billigste. Også i Rusland var det planlagt at lancere produktionen af ​​en hybrid kaldet "Yo-mobile", men projektet blev indskrænket. Dagens mest kraftig bil med en hybridmotor er BMW ActiveHybrid X6.

Kampen for miljøet i vor tid er i fuld gang og meget iver, og derfor opfordres bilister til at købe biler med hybridmotorer. Så i Amerika får ejere af sådanne biler visse fordele og gratis parkeringspladser. Vores land planlægger også at indføre lignende love, især afgifterne på import af biler med hybridmotorer vil blive reduceret. Benzinmotorer er allerede gradvist trukket tilbage i baggrunden og mister deres positioner. Og hybridmotorer er et af de vigtigste skridt, der tages for dette. Men så længe priskategorien på disse biler forbliver på samme niveau, vil efterspørgslen efter dem være lille.

Om priser på biler med hybridmotorer

Som alt andet nyt, usædvanligt og interessant adskiller biler med hybridmotorer sig fra deres klassiske modstykker ved at være dyrere. I dag er hybridbiler meget dyrere end biler med lignende egenskaber, men med benzinmotorer. For eksempel hybrid Toyota Camry overstiger prisen på dens benzinmodstykke med næsten 7.000 USD. Honda Civic Hybrids pris er steget med $4.000 i forhold til dens traditionelle model. Lexus GS 450h er en fremragende, dynamisk (fra 0 til 100 på kun 5,9 sekunder) bil, som også er meget mere økonomisk end sedaner med otte-cylindrede motorer med tilsvarende effekt. Brændstofforbruget for denne bil er cirka 8 liter pr. 100 kilometer. blandet cyklus. Den gennemsnitlige udsalgspris for denne bil i Ukraine vil være omkring $80.000.

Med hensyn til introduktion af hybridbiler kan du selvfølgelig tale i lang tid og indtage bestemte holdninger og forsvare dine synspunkter, men én ting er klar - fremtiden er lige rundt om hjørnet, og snart vil dette spring blive taget. Store forandringer er på vej til bilindustrien! Og vi håber, at det bliver det, vi alle har brug for.

Overvældende flertal moderne biler En forbrændingsmotor bruges som en kraftenhed. På baggrund af den gradvise udtømning af oliereserver samt stigende krav til miljøvenlighed udvikler bilingeniører nye teknologier, der vil give os mulighed for at opgive brugen af ​​kulbrinter som brændstof eller i det mindste reducere forbruget.

Der er to måder at løse dette problem på: Installer en elektrisk motor eller en hybridmotor i stedet for en forbrændingsmotor. Mange bilmærker tyr til det sidste.

Som navnet antyder, er en sådan kraftenhed en klassisk forbrændingsmotor og samtidig en elektrisk motor, kombineret til en. Af mange grunde er denne løsning at foretrække frem for elektrisk fremdrift alene.

I dag har elbiler alvorlige ulemper. De vigtigste af dem er manglen på et udviklet netværk af elektriske ladestationer samt utilstrækkelig rækkevidde uden genopladning (f. forskellige modeller for elektriske køretøjer varierer den fra 80 til 160 km).

Derudover vil det tage flere timer at lade batterierne helt op, hvilket betyder, at en sådan bils mobilitet er begrænset til ture fra hjem til arbejde og tilbage.

Vi må dog ikke glemme fordelene ved en elektrisk motor, herunder højere effektivitet (med en forbrændingsmotor opnås maksimal effektivitet kun ved visse hastigheder), fraværet af emissioner og højt drejningsmoment.

En elektrisk motor, i modsætning til en, der kører på olieprodukter, kræver ikke en konstant forsyning af brændstof. Den kan forblive i slukket tilstand, så længe det ønskes, indtil der påføres spænding til den. Når der tilføres elektricitet, overfører den maksimalt trækkraft til hjulene næsten øjeblikkeligt.


Hybridmotoren kombinerer fordelene ved begge motorer, hvilket resulterer i effektivitet, miljøvenlighed og gode dynamiske egenskaber.

Driftsprincip for hybridmotorer

Hybridmotoren er designet sådan, at begge motorer relativt set virker på hinanden. Forbrændingsmotoren drejer generatoren og leverer energi til elmotoren, hvilket gør det muligt for "partneren" at arbejde i optimal tilstand uden pludselige udsving og belastninger. Derudover er hybrider normalt udstyret med et KERS kinetisk energigenvindingssystem (svarende til det, der bruges på Formel 1-biler).

Dette system giver dig mulighed for at oplade batterierne under opbremsning, og når bilen er i friløb. Princippet for dets drift er, at hjulene ved bremsning aktiverer en elektrisk motor, som i dette tilfælde selv spiller rollen som en generator og oplader batterierne. KERS er især nyttig, når du kører rundt i byen i "start-stop"-tilstand.

I henhold til graden af ​​hybridisering er kraftenheder opdelt i tre typer: "moderat", "fuld" og plug-in. I "moderat" tilstande kører forbrændingsmotoren konstant, og elmotoren tændes kun, når der er behov for yderligere strøm.

En bil med en "fuld" hybrid er i stand til at køre på el alene uden at forbruge brændstof.

Et plug-in kan ligesom en fuld hybrid kun køre på elektricitet, men har mulighed for at blive opladet fra en stikkontakt, og kombinerer dermed alle fordelene ved et el-køretøj og slipper for dens største ulempe - begrænset kilometertal uden genopladning. Når batterierne løber tør, fungerer plug-in'et som en almindelig hybrid.

Skemaer for interaktion mellem en elektrisk motor og en forbrændingsmotor

Ingeniører forskellige virksomheder har forskellige tilgange til spørgsmålet om hybridmotorkonstruktion. Moderne biler er udstyret med hybridmotorer bygget i henhold til en af ​​tre ordninger for samspillet mellem brændstof og elektriske komponenter, som vil blive diskuteret nedenfor.

Serie kredsløb

Dette er den enkleste mulighed. Princippet for dets drift er som følger: drejningsmomentet fra forbrændingsmotoren i dette tilfælde overføres udelukkende til generatoren, som genererer elektricitet og oplader batterierne. I dette tilfælde bevæger bilen sig kun på elektrisk strøm.

Et kinetisk energigenvindingssystem bruges også til at oplade batteriet. Denne ordning skylder sit navn til sekventielle energiomdannelser: energien fra brændstofforbrænding af en forbrændingsmotor omdannes til mekanisk energi, derefter til elektrisk energi ved hjælp af en generator og igen til mekanisk energi.


Fordelene ved dette design er som følger:

• Forbrændingsmotoren kører altid ved konstant hastighed, med maksimal effektivitet;
• der er ingen grund til at udstyre bilen med en kraftfuld og kraftkrævende motor;
• intet behov for kobling eller gearkasse;
• Bilen er i stand til at bevæge sig selv med slukket forbrændingsmotor ved hjælp af den energi, der er lagret i batteriet.

Det sekventielle kredsløb har dog også sine ulemper:

1. energitab under transformationsprocessen;
2. stor størrelse, vægt og høj pris på batterier.

Den største effektivitet af denne ordning opnås ved kørsel med hyppige stop, når KERS arbejder aktivt. Derfor har den fundet anvendelse i bytransport. Også hybridmotorer med et sekventielt kredsløb bruges i minedrift dumpere, som kræver højt drejningsmoment til drift og ikke kræver høj hastighed.

Parallelt kredsløb

Funktionsprincippet for en "parallel" hybridmotor er helt anderledes end det, der er beskrevet ovenfor. Biler med en parallel hybridmotor kører både med en forbrændingsmotor og en elmotor. I dette tilfælde skal elmotoren være reversibel, dvs. i stand til at fungere som en generator. Den koordinerede drift af begge motorer opnås gennem computerstyring.

Afhængigt af køretilstanden fordeler styreenheden det drejningsmoment, der kommer fra begge elementer i hybriden. Hovedarbejdet udføres af forbrændingsmotoren, men den elektriske motor er tilsluttet, når der er behov for yderligere strøm (ved start, acceleration); ved bremsning og deceleration fungerer den som en generator.


Fordelene ved dette arrangement er, at der ikke er behov for at installere et batteri med stor kapacitet, energitab er meget mindre end med et sekventielt kredsløb, da forbrændingsmotoren er direkte forbundet med drivhjulene, og derudover selve designet er ret simpelt, og derfor billigt.

De største ulemper ved ordningen er lavere brændstofeffektivitet sammenlignet med andre muligheder og lav effektivitet i bymiljøer. Biler med parallel hybridmotor er mest effektive, når de kører på motorvejen.

Honda hybridbiler er bygget efter denne ordning. Hovedprincip virksomhedsledelse: hybridmotorkredsløbet skal være så simpelt og billigt som muligt, og elmotorens funktion er kun at hjælpe forbrændingsmotoren med at spare så meget brændstof som muligt. Dette mærke har to hybridmodeller – Civic (udgået i 2010) og Insight.

Serie-parallel kredsløb

Et serie-parallelt kredsløb er en kombination af de to første. Tilføjet til parallelkredsløb ekstra generator og en effektdeler. Takket være dette, når den starter og ved lave hastigheder, bevæger bilen sig kun på elektrisk trækkraft, forbrændingsmotoren sikrer kun driften af ​​generatoren (som i et seriekredsløb).

Ved høje hastigheder overføres momentet også til drivhjulene fra forbrændingsmotoren. Ved øgede belastninger (for eksempel når man bestiger et bjerg), når generatoren ikke er i stand til at levere den nødvendige strøm, modtager den elektriske motor yderligere strøm fra batteriet (parallel kredsløb).


Fordi systemet har en separat generator, der oplader batteriet, bruges elmotoren kun til at drive drivhjulene og under regenerativ bremsning. Gennem en planetarisk mekanisme (også kendt som en effektdeler) overføres en del af drejningsmomentet fra forbrændingsmotoren delvist til hjulene og delvist udvalgt til at drive generatoren, som driver enten elmotoren eller batteriet. Den elektroniske styreenhed regulerer konstant strømforsyningen fra begge kilder.

Fordelene ved en serie-parallel hybridmotor af dette design er maksimal brændstofeffektivitet og høj miljøvenlighed. Ulemperne ved systemet er kompleksiteten af ​​designet og høje omkostninger, da en ekstra generator, et tilstrækkeligt rummeligt batteri og et komplekst den elektroniske enhed ledelse.

Et serieparallelt kredsløb bruges på Toyota-biler (Prius, Camry, Highlander Hybrid, Harrier Hybrid) såvel som på nogle Lexus-modeller. Ford Escape Hybrid og Nissan Altima Hybrid er udstyret med lignende hybridmotorer.

Den kritiske miljøsituation og den konstante stigning i brændstofpriserne tvinger transportproducenterne til at lede efter nye løsninger. Forbrændingsmotorer (ICE) bliver forbedret, modificeret og "blandet" med elektriske motorer. Hvorfor dette gøres, hvordan hybridmotoren fungerer, vil vi overveje i dagens publikation.

Ideen om at forbinde to enheder (en forbrændingsmotor og en elektrisk motor) kan ikke kaldes ny. I 1897 begyndte det franske firma Parisienne des Voitures Electriques at producere biler med hybridmotorer, og lidt senere udgav amerikanske General Electric den første hybrid med en firecylindret benzinmotor. Men så viste sådan en innovation sig at være økonomisk uoverkommelig. Brændstof var billigt, og kraften i en hybridbil var ringere end traditionelle modellers. Men tiderne har ændret sig. Brændstofpriserne stiger, og miljøsituationen forværres. Køretøjer med blandet kraftenheder blev relevant og begyndte at vinde popularitet.

Med enkle ord om det komplekse

Hvad er en hybridmotor? En hybridmotor er et system, der består af to indbyrdes forbundne enheder: el og benzin. De kan arbejde enten separat eller samtidigt. Styrer dette system indbygget computer bil. Den bestemmer, afhængigt af køretilstanden, hvilken type kraftenhed der skal bruges på et bestemt tidspunkt.

Til bykørsel, når motoren ikke skal producere meget kraft, bruges en elmotor. Ved kørsel på landeveje slukker computeren for elmotoren og bruger brændstofenheden.

I blandet kørselstilstand, når bilmotoren kører under belastning med periodiske accelerationer og stop, arbejder de to enheder i tandem. Desuden, under drift af brændstofmotoren, opladning i gang elektrisk. De fortjener særlig opmærksomhed.

Energibesparelser i hybridmotorer

Man ved, at der bliver brugt enormt meget energi på at flytte en bil. I denne forbindelse opstår et logisk spørgsmål: hvordan kan en elektrisk motor, selv under lette belastningsforhold, fungere i lang tid uden en ekstra trailer med batterier? For at forstå princippet om driften af ​​en bils elektriske motor skal du følge hele processen fra start af bevægelse til stop.

Når bilen starter eller kører ved lav hastighed, udføres alt arbejdet af elmotoren, som drives af batteriet. Dernæst er hans opgave at accelerere bilen til den maksimalt mulige hastighed for elmotoren. Herefter giver computeren en kommando om at tænde for brændstofmotoren. I dette tilfælde overfører forbrændingsmotoren en del af sin energi til generatoren, som erstatter batteriet og fortsætter med at drive elmotoren i stedet, samtidig med at batteriet oplades. Samtidig kører bilen på to kraftenheder samtidigt.

Ved kørsel med gennemsnitshastighed slukker elmotoren, og kun forbrændingsmotoren kører, hvilket genopbygger batteriets energireserver. Når belastningen på forbrændingsmotoren stiger, kommer elmotoren igen til hjælp. Men strøm bliver genopfyldt ikke kun pga forbrændingsmotordrift. Bremsemekanisme En bil med hybridmotor er designet på en sådan måde, at den energi, der genereres ved opbremsning, omdannes til elektrisk energi og også går til at drive elmotoren. Denne type bremsning kaldes "regenerativ".

Driftsalgoritmen diskuteret ovenfor beskriver det generelle billede af driften af ​​et køretøjs hybridkraftenhed. I dag er der tre typer af sådanne motorer: seriel, parallel og blandet.

Hybrid sekventielt kredsløb

Driftsprincippet for en sådan ordning kan betragtes som den enkleste af hybrider. Forbrændingsmotor ind denne type er et hjælpeelement og er designet til at betjene generatoren. Generatoren, der modtager energi fra forbrændingsmotoren, omdanner den til elektricitet og driver elmotoren, som sætter bilen i gang.

Denne ordning bruges normalt i biler med lav effekt (små biler). Men det brugte batteri har en stor kapacitet, med mulighed for at lade op fra en almindelig stikkontakt. Stor kapacitet Batteriet giver dig mulighed for at minimere brugen af ​​forbrændingsmotoren, det vil sige, at bilen kan bevæge sig på en elektrisk motor, som kun drives af batteriet. Chevrolet Volt er en af ​​de bilmodeller, der bruger et seriehybriddesign.

Parallelt kredsløb af en hybridbil

Princippet for driften af ​​et parallelkredsløb er, at forbrændingsmotoren og elmotoren er installeret på en sådan måde, at det bliver muligt at bruge dem både sammen og hver for sig. Men stadig er hovedfunktionen af ​​den elektriske motor i en sådan ordning at skabe yderligere kraft til forbrændingsmotoren under acceleration. Derudover fungerer elmotoren som starter og generator. Batterier med denne ordning kræver ikke yderligere opladning; de har nok energi genereret under bevægelse.

Honda Insight, Honda Civic Hybrid, BMW Active Hybrid 7, Volkswagen Touareg Hybrid er modeller med en parallel hybridmotor.

Serie-parallel hybrid kredsløb

I denne ordning er forbrændingsmotoren og den elektriske motor forbundet med en planetgearkasse, gennem hvilken kraften fra begge motorer overføres til drivhjulene.

Et blandet kredsløb adskiller sig fra et parallelt kredsløb i nærvær af en generator, der skaber energi til den elektriske motor.

Toyota Prius, Lexus RX 450h, Ford Escape Hybrid er repræsentanter for en fuld hybrid.

De positive aspekter ved hybridmotorer

1. Den største fordel ved hybrider er dens effektivitet. Den mindste brændstoføkonomi er 20%, hvilket er en ganske betydelig fordel i lyset af stigende priser.
2. Den kombinerede brug af to motorer reducerer CO2-emissionerne.
3. Fremragende køreegenskaber, som blev opnået takket være den rationelle akkumulering og efterfølgende omfordeling af kraft genereret i fællesskab af to motorer.
4. Sammenlignet med en traditionel bil har en hybrid en mærkbar rækkevidde, hvilket betyder, at den kan fortsætte med at køre selv med en tom tank.
5. Egenskaberne ved hybridmotorer er fuldstændig identiske med traditionelle modeller med forbrændingsmotorer, i modsætning til de fremherskende stereotyper, og under hensyntagen til andre fordele, overgår det nogle gange endda dem.
6. Elmotorer er næsten støjsvage, hvilket tilføjer komfort ved betjening af bilen.
7. Sammenlignet med et elektrisk køretøj oplades en hybrids batteri af brændstofmotoren, hvilket øger rækkevidden.
8. Bilen tankes med samme benzin som traditionelle biler.

Ulemper ved hybrider

1. Høje omkostninger på bilen.
2. Bilvedligeholdelse er dyrt. Det er usandsynligt, at du selv vil være i stand til at reparere en sådan maskine, og det vil være meget svært at finde kvalificerede håndværkere. Der er med garanti også problemer med komponenter.
3. Ændringer i klimatiske temperaturer har en dårlig effekt på batterier og fører til deres selvafladning.

Eksternt adskiller biler med hybridkraftenheder sig ikke fra deres klassiske benzinmodstykker. Selvfølgelig, hvis bilmodeller med hybridmotorer havde samme pris som deres modstykker med forbrændingsmotorer, og vedligeholdelse ikke forårsagede vanskeligheder, er det usandsynligt, at nogen ville nægte en sådan bil. Men i øjeblikket er virkeligheden, at forskellen i pris mellem en hybrid og en analog i gennemsnit er 4.000 dollars. Selvom vi tager højde for alle fordelene ved sådanne biler, inklusive brændstoføkonomi, vil forskellen stadig være uforholdsmæssig. Hvis der ikke er havarier, og kilometertallet er betydeligt, betaler bilen sig selv ind bedste tilfælde om fem år. Denne situation inspirerer ikke til optimisme. Men som de siger: "Hvor mange mennesker - så mange meninger," så valget forbliver altid hos den enkelte.

Ideen om at skabe en hybridbil ved hjælp af en elektrisk motor dukkede op for mere end 100 år siden. Hybridbiler udfører flere grundlæggende funktioner:

• Sparer dyr benzin ved at erstatte den med en elektrisk motor.
• Hybridbiler er mere miljøvenlige end klassiske benzinbiler.
• Forøgelse af afstanden tilbagelagt af en hybridmotor på grund af brugen af ​​to energikilder.

Hybridbiler og deres design

Der er milde og fuld hybridbiler. Designet af milde hybrider bruger en benzinmotor som den vigtigste, og forbinder en elektrisk strømkilde som backup i sjældne tilfælde. Fuld hybrider indebærer muligheden for at bruge en alternativ kraftkilde som hovedmotor.

Hybridbildesign

Der er flere typer hybriddesign, kendetegnet ved metoden til at forbinde motoren:

• Biler med seriel forbindelseskredsløb. Inden for ordningens rammer anvendes en forbrændingsmotor lav strøm tilsluttet en elektrisk generator. Den elektriske motor driver bilen og er den vigtigste fremdrivningsmekanisme. Modeller af hybridbiler med denne ordning er Chevrolet Volt og Opel Ampera. Sådanne biler bruger elektriske batterier med øget kapacitet.

Seriel forbindelsesdiagram af noder

• Parallelforbindelsesdiagram. Inden for rammerne af denne ordning kan både benzin og elektriske motorer. Som udgangspunkt bruges en elmotor med en effekt på 20 W, som stiger i takt med at køretøjets hastighed stiger.

Parallelt forbindelsesdiagram af noder

• Blandet serie-parallel kredsløb. Princippet om at konstruere en sådan motor ligner en motor med et parallelt kredsløb, men en generator tilføjes til det blandede kredsløb, hvorfra elmotoren drives.

Serie-parallel node forbindelsesdiagram

Hvordan fungerer en hybridmotor?

Når bilen begynder at bevæge sig, opbruges forsyningen af ​​elmotor og batteri. På høj hastighed En benzinmotor er forbundet med driften af ​​elektriske energikilder. Som et resultat af driften af ​​benzinmotoren genereres en vis overskydende energi, som genoplader generatoren. Generatoren driver elmotoren, og den genoplader til gengæld batteriet.

Ved bremsning anvendes princippet om regenerativ bremsning - den elektriske motor i dette tilfælde fungerer som en generator, der fodrer batteriet. På denne måde bruges energien fra bremsning til gavn for køretøjet.

Hybrid bil design

En hybridbil består af følgende hovedkomponenter:

1. Gas motor(forbrændingsmotor). Men i hybridbiler, i modsætning til klassiske, er forbrændingsmotoren laveffekt, da den bruges sammen med en elektrisk motor.
2. Elektrisk motor. En alternativ energikilde til en bil. Ofte bruger sådanne motorer rekreationsteknologi - den elektriske motor fungerer ikke kun som en kraftværk der sætter bilen i gang. Den fungerer også som en generator, der lagrer energi under opbremsning og nedstigning fra bakker.
3. Generator designet til at producere elektricitet.
4. Genopladelige batterier opbevare en forsyning af elektricitet til elmotoren.
5. Brændstoftank bruges til opbevaring af benzin til forbrændingsmotorer.
6. Smitte giver dig mulighed for at styre både forbrændingsmotoren og elmotoren.

Designet af en hybridbil ved hjælp af eksemplet med Toyota Prius

En hybridbil er primært designet til effektiv udnyttelse af energiressourcer. For at opnå denne effekt bruges flere teknikker:

1. Bremseenergi bruges gennem genopretningsteknologi.
2. Benzin spares ved at skifte mekanismen til at betjene en elektrisk motor.
3. I produktionen af ​​hybridbiler anvendes lette materialer, der letter strukturen og derved reducerer ressourceforbruget.
4. De aerodynamiske egenskaber af materialer og strukturer anvendes effektivt.

Hybridbilindustrien udvikler sig aktivt, for indtil videre kan vi ikke tale om perfektion af disse designs og deres tilgængelighed. Lad os se nærmere på nogle af fordelene og ulemperne ved hybridbildesign:

• Besparelser i brændstof- og energiforbrug. Den utvivlsomme fordel ved hybrider er omkostningsreduktion, og elmotoren kan selvstændigt producere energi.
• Økologi. Hybrider er væsentligt mindre skadelige miljø end klassiske biler.
• Rækkevidde. Hybridbiler skal tankes meget sjældnere end konventionelle benzinbiler.
• Hybridbatterier er meget lettere og nemmere at bruge end elbilbatterier.
• Elmotoren kører næsten lydløst.
• En hybridbil kan undvære en forbrændingsmotor i byens gader.

Men der er også nogle ulemper forbundet med hybridbiler:

• Batterier til elektriske motorer skal konstant være i brug, ellers vil deres levetid blive forkortet. Derudover er de i stand til selvafladning og tolererer ikke pludselige temperaturændringer. Infrastrukturen for virksomheder, der er i stand til korrekt at bortskaffe disse elementer, er endnu ikke udviklet.
• Det komplekse design af motoren gør reparationer vanskelige og dyre. Ofte kan dele ikke repareres, og du skal bestille nye fra producenter, hvilket forsinker reparationsprocessen.
• Hybridmotorer opererer hovedsageligt med benzinbiler, selvom brugen dieselbrændstof mere økonomisk rentabel.
• Prisen på biler med hybridmotorer er meget højere end markedsgennemsnittet. Ikke alle har råd til et så dyrt køb.

På trods af nogle mangler udvikler og forbedres hybridbilproduktionsindustrien dynamisk. Med hver ny sæson introducerer producenterne bedre hybridbiler, der har en bredere vifte af funktioner og er mere tilgængelige for bilentusiaster.