Гибридный двигатель - что это такое?

Как работает гибридный двигатель, в чем его преимущество? Этот и другие схожие вопросы все чаще задаются и обсуждаются в среде автолюбителей. Автомобильный мир все время развивается, внедряются новые технологии. Одна из них – это гибридные двигатели, которые уже успели завоевать определенную популярность.

Гибридный двигатель

Вызвано это тем, что повышаются требования экологичности и сокращаются запасы нефти. Инженеры пытаются уйти от углеводородной зависимости, снижая его употребление в машинах. Удалось это при помощи гибридного двигателя, который начинают устанавливать на свои автомобили все больше автопроизводителей. Гибридный двигатель, что это такое?

Особенности гибридного двигателя

Главная особенность такого агрегата в том, что в нем сочетаются два привода:

  1. ДВС;
  2. электродвигатель.
  3. Они могут работать попеременно или одновременно. Такое сочетание выгоднее варианта, когда работает лишь электрическая тяга, ведь на данный момент у электромобиля есть ряд недостатков:
  4. отсутствие развитой сети электрических заправок;
  5. малый заряд, который хватает на небольшой участок пути (порядка 90-150 км);
  6. длительность зарядки батареи (минимум пара часов).

И хотя мобильность электромобиля ограничена, у него высокий КПД, большой крутящий момент и нет вредных выбросов. К тому же ему не нужна нефть.

Именно в гибриде удалось совместить достоинства двух двигателей, обеспечив экологичность, экономичность, а также хорошие динамические качества.

Как работает гибридный двигатель

Принцип работы гибридного двигателя основан на том, что оба агрегата функционируют вместе, дополняя друг друга. ДВС приводит в движение генератор и обеспечивает электрический мотор энергией. Последний же обеспечивает плавную работу ДВС, снижая нагрузки и колебания. Более того, на гибриды стали ставить системы рекуперации кинетической энергии, которые заряжают батареи в случае торможения автомобиля либо езды накатом. Это обеспечивается приведением в действие электрического мотора, который начинает работать в виде генератора при торможении. Происходит зарядка батареи.

Гибридный двигатель в соответствии со степенью гибридизации может быть трех типов:

  1. «умеренные»;
  2. «полные»;
  3. plug-in.

В первом варианте все время работает ДВС, включение электромотора осуществляется лишь при необходимости дополнительной мощности. Второй вариант может ехать только на электричестве без траты топлива. Plug-in также может ездить только на электричестве. При этом его можно заряжать от розетки. После того, как батарея разряжается, он будет работать как стандартный гибрид.

Принцип работы гибридного двигателя

Как взаимодействует ДВС с электромотором

Каждая автокомпания имеет свое видение в вопросе гибридного автомобилестроения. Поэтому на данный момент существует три типа схем взаимодействия двигателя внутреннего сгорания с электромотором.

1. Последовательная схема

Представляет самый простой вариант, который основан на следующем принципе: ДВС передает крутящий момент только генератору. Последний вырабатывает электричество, а также заряжает аккумуляторы. Движение осуществляется лишь на электрической тяге. К тому же здесь действует система рекуперации кинетической энергии, что обеспечивает дополнительный заряд батареи.

Преимущества подобной схемы:

  1. ДВС постоянно функционирует на одинаковых оборотах, обеспечивая максимальный КПД;
  2. отсутствует необходимость оснащения машины мощным и затратным двигателем;
  3. нет нужды в коробке передач и сцеплении;
  4. движение машины может осуществляться и без ДВС, используется энергия, накопленная в батарее.

Недостатки:

  1. потери энергии при преобразовании;
  2. высокая цена, вес и большие размеры батарей.

Последовательная схема весьма эффективна в случае частых остановок, когда включается в работу KERS. Именно поэтому она используется в качестве городского транспорта, в том числе в самосвалах на карьерах, где не нужна большая скорость и имеет важность наличие высокого крутящего момента.

Последовательная схема гибридного двигателя

2. Параллельная схема

В отличие от первого варианта данная схема предполагает работу и электромотора, и ДВС. Электрический двигатель здесь также выполняет функцию генератора. А совместная работа электромотора и ДВС обеспечивается с помощью компьютерного управления. Электронные мозги в зависимости от стиля езды перераспределяет крутящий момент. Главным источником тяги является ДВС, электромотор работает лишь при недостаточной мощности основного двигателя, к примеру, при ускорении или старте. Во время торможения он выполняет функцию генератора.

Преимущества подобной схемы:

  1. нет нужды батарее большой емкости;
  2. более низкие потери энергии;
  3. такая конструкция стоит дешевле.

Недостатки:

  1. большая трата топлива, если сравнивать с иными вариантами;
  2. малая эффективность в городе.

Поэтому автомобили с такой схемой показывают эффективность только на трассе. Именно такую схему использует автомобильная марка Хонда.

Параллельная схема гибридного двигателя

3. Последовательно-параллельная схема

В указанной схеме объединены первые два варианта. Поэтому наравне с параллельной схемой в нем есть делитель мощности, а также дополнительный генератор. Это позволяет автомобилю брать старт и двигаться на маленьких скоростях непосредственно на электричестве, ДВС же заставляет работать генератор. При высокоскоростном движении крутящий момент начинает идти и от ДВС. При повышенных нагрузках, когда не хватает мощности генератора, в дело вступает аккумулятор.

Так как такая схема включает отдельный генератор, позволяющий заряжать батарею аккумулятора, то электромотор применяется лишь для движения ведущих колес, а также в период рекуперативного торможения. Посредством планетарного механизма часть крутящего момента ДВС идет на работу генератора, питающего электромотор или батарею, а также идет на колеса. Регулировку подачи мощности постоянно выполняет компьютер.

Последовательно-параллельная схема гибридного двигателя

Преимущества подобной схемы:

  1. высокая экологичность;
  2. существенная экономия топлива.

Недостатки:

  1. высокая стоимость;
  2. сложность конструкции, так как дополнительно устанавливается генератор, емкая батарея, а также сложный электронный блок.

Такая схема используется на машинах Тойота и Лексус.

Понравилась статья? Оцените ее: 

Ваша оценка: Нет Средняя: 5 (1 оценка)

Следите за обновлением в Telegram

Читайте также: