Гибридный двигатель. Принцип работы.
Гибридный двигатель - современная альтернатива классическим ДВС. Какие существуют виды гибридных автомобилей? В чем заключаются особенности гибридных двигателей? О каких именно преимуществах и недостатках необходимо знать? На эти и ряд других вопросов дает ответ наша статья.
Стоимость ремонтаНайти запчасть

На фоне кризиса с природными ресурсами и их дороговизны все более актуален вопрос с применением гибридных силовых узлов. Слово «гибрид» имеет латинские корни и подразумевает применение нескольких технологий. Применительно к мотору автомобиля речь идет о совмещении электромотора и стандартного ДВС.



Особенности и виды

В большинстве гибридных устройств электрическая часть является лишь вспомогательным узлом основного ДВС. Но есть и полноценные «гибриды», отличающиеся большей ориентацией на электродвигатель. В последнем случае мотор имеет большую мощность и может самостоятельно осуществлять движение на небольшой скорости.

Для современных производителей гибридный двигатель - не просто совмещение двух принципов в одном устройства, а уникальное управление энергетическими потоками. Сочетание электродвигателей с ДВС способствует снижению расхода топлива, улучшению динамики, снижению токсичности выхлопа и так далее.

На сегодня разработано и активно применяется несколько типов гибридных автомобилей:

  • Последовательный. Особенность гибридной установки - снижение затрат ДВС для того, чтобы больше энергии выделить для зарядки электрического мотора. При этом главной движущей силой является электрический мотор.

  • Параллельный. Здесь электромотор и стандартный ДВС работают в паре и не зависят друг от друга. Параллельные «гибриды» также бывают двух типов - мягкими (обе установки работают одновременно) или полными (ДВС и электромотор работают по очереди). Об их особенностях немного ниже.

  • Мягкий. Здесь стандартный генератор и стартер полностью замещаются электромотором, применяемым не только для пуска силового узла, но и для его последующей поддержки. Такая особенность позволяет повысить динамику транспортного средства и снизить общую «прожорливость» почти на 15%. С другой стороны, электрический мотор и источник питания не приводят авто в движение, что позволяет свести к минимуму затраты на производство. К примеру, такой принцип был взят за основу на автомобиле BMW 7 ActiveHybrid.

  • Полный. Если «гибрид» является полным, то авто может не только стартовать от электромотора, но и использовать его мощность в процессе движения. Это очень удобно, ведь водитель может комбинировать циклы работы. К примеру, в условиях города можно задействовать в работу только электромотор, а за городом - основной ДВС. Элементы полного «гибрида» имеют большие размеры и более сложны в монтаже. С другой стороны, с их помощью можно повысить приемистость и динамику авто. Кроме этого, применение электрической энергии в условиях города позволяет сэкономить существенные объемы топлива (до 15-20%). Одним из представителей полных гибридов является БМВ X6 ActiveHybrid.

  • Аккумуляторный. Сегодня на всех машинах установлена АКБ. Но ее вес, габариты и емкость могут меняться в зависимости от назначения. Так, появление новых разработок позволило увеличить функциональность АКБ, их назначение. К примеру, на гибридных моторах все чаще можно встретить никель-магниевые или литий-ионные батареи.


Общая конструкция

Автомобили-«гибриды» набирают все большую популярность. Но, несмотря на данный факт, многие не знают конструкции силового узла. Так, гибридный мотор состоит из следующих элементов:

  • обычного ДВС (бензинового мотора);
  • гибридной трансмиссии;
  • электрического генератора;
  • батареи большой емкости;
  • электрического мотора передних и задних колес;
  • ЭБУ системы.

Интересен тот факт, что идеи создания гибридного мотора возникали и раньше (начиная с 70-х годов прошлого века). Некоторые из проектов были даже реализованы при разработке городского и ж/д транспорта. Совмещение электрического мотора и ДВС позволило повысить общий КПД автомобиля и решить ряд ключевых задач для экологов и самих автолюбителей.



Принцип действия

В большинстве автомобилей главное назначение электрического мотора - дать возможность машине начать движение и обеспечить перемещение на небольшой скорости. В процессе набора оборотов батарея передает энергию, направляя ее к блоку управления электрическим питанием, а после - на электрический мотор. Уже в период движения нагрузка распределятся между ДВС и электромотором. При этом генератор осуществляет стационарный заряд батареи.

В момент активного разгона основную роль берет на себя ДВС. Если необходимо улучшить общую динамику, то основную функцию выполняет уже электрический мотор. В данном режиме снова происходит подзаряд батареи за счет уникальной энергии движения.

В период торможения «гибрид» использует кинетическую энергию, активно преобразовывая ее в электрическую. Последняя, в свою очередь, идет к блоку управления электрическим питанием. ДВС работает в стандартном режиме, происходит дополнительный заряд батареи.

Анализ принципа действия «гибрида» позволяет сделать вывод, что такая система более эффективна и позволяет почти на 100% использовать имеющуюся энергию. Кроме этого, большая часть производителей ставит на свои авто современные моторы и сложные компьютерные системы.

На большинстве гибридных моторов можно проехать 100-150 километров, без использования стандартного топлива. При этом специалисты склоняются к мнению, что переход на гибридные моторы - возможность сэкономить мировые ресурсы и совершенствоваться. При устранении слабых мест (о них пойдет речь ниже) такие авто могут стать настоящими лидерами продаж.



Плюсы и минусы

Гибридные двигатели вовсе не претендуют название идеального изобретения во всех отношениях. У них также есть свои преимущества и недостатки, которые стоит учесть:


Плюсы гибридных моторов:

  • Экономичность. Разработчики ставили задачей сделать авто более экономными и без ущерба для остальных характеристик, таких как приемистость, скорость и так далее. Этого удалось добиться за счет применения менее мощного ДВС, возможности повышения пробега на одном баке, использования мотора в оптимальном режиме работы, остановкой на холостом ходу и так далее. Для обеспечения максимальной экономии к работе подключаются ЭБУ, выполняющий управляющую функцию;

  • Экологическая чистота. Разработчикам удалось снизить объем вредных выбросов за счет решения нескольких задач - уменьшения потребления углеводородного топлива, отключения мотора при остановке авто (к примеру, в пробке), использования батарей с минимальной емкостью и компактных размеров (решается вопрос с утилизацией);

  • Улучшение ходовых качеств. Моторы для обычных авто подбираются с учетом пиковых нагрузок. В результате полная мощность используется редко и в большинстве случаев является избыточной. В «гибридах» данный недостаток отсутствует, ведь при снижении тяговой нагрузки к энергии, вырабатываемой ДВС, прибавляется энергия от батарей. Такой способ распределения мощностей весьма эффективен;

  • Повышение дальности поездок на одном баке позволяет снизить частоту заправок и потерю личного времени;

  • Сбережение и повторное применение энергии. Инженерам удалось сохранять энергию, появляющуюся при торможении машины, и использовать ее в дальнейшем. Как следствие, повышается КПД автомобиля;

  • Стандартная заправка. Автомобили с гибридной установкой можно заправлять по обычной схеме и на привычных бензиновых заправках (в отличие от электромобилей).


Минусы гибридных моторов:

  • Сложность конструкции. Современные «гибриды» отличаются большим весом, сложностью исполнения и дороговизной (если сравнивать со стандартными авто). Применяемые АКБ могут работать в небольшом диапазоне температур и имеют важный недостаток - склонность к саморазряду. Кроме этого, такие моторы более дорогие в обслуживании. К примеру, даже в США мастера редко берутся за ремонт таких узлов. Что говорить о России, где многие мастера на «гибридов» смотрят впервые. Подливают «масло в огонь» и отказ многих производителей от производства таких авто, к примеру, Порше и Митсубиси;

  • Сложность утилизации. Несмотря на то что сложностей с утилизацией аккумуляторов «гибридов» меньше, чем у стандартных авто, они остаются. При этом влияние на окружающую среду никто не исследовал;

  • Подогрев салона. В гибридных авто двигатель будет работать до тех пор, пока не прогреется салон. Это, в свою очередь, повышает общие расходы топлива в автомобиле. Некоторые производители нашли решение данной проблемы. К примеру, разработчики Тойоты Приус установили электрические обогреватели, позволяющие поддерживать  тепло даже без длительного прогрева;

  • Опасность для других участников движения.  Исследования показали, что гибриды опасны для пешеходов (если сравнивать с традиционными авто). Причина - их бесшумность, что не позволяет вовремя обнаружить угрозу. Во избежание такой проблемы во многих авто монтируются специальные генераторы звука, позволяющие предупредить пешеходов о приближении машины.


Итоги

Гибридные двигатели - это уже не будущее, а давно наше настоящее. При этом процесс внедрения таких авто происходит весьма активно. Конечно, еще остается ряд недоработок, которые не дают занять лидирующие позиции «гибридам», но работа ведется. Главные конкуренты «гибридов» - электромобили, но представить себе полный отказ от бензина пока невозможно.

Стоимость ремонтаНайти запчасть

Гибридный двигатель. Принцип работы.