Гибридный двигатель для автомобиля

Гибридный двигатель для автомобиля

Транспортное средство, на котором установлена гибридная силовая установка, называется гибридным автомобилем. Отличием гибридной силовой установки от традиционных ДВС является то, что она использует два или более источника энергии и соответствующие им двигателя, которые превращают энергию в механическую работу. Необходимо отметить, что термин «гибридный двигатель», используемый некоторыми источниками информации, с технической точки зрения является неверным.

Существует достаточно много источников энергии (электроэнергия, энергия ветра, энергия сжатого сжиженного газа, энергия сжатого воздуха, тепловая энергия дизельного топлива или бензина и т.д.), которые используются в разных отраслях промышленности. Однако на гибридных авто, как правило, применяется сочетание ДВС и электродвигателя.

Благодаря использованию гибридной силовой установки, удалось добиться существенной экономии топлива и снижения вредных выбросов. Высокий результат обеспечивается за счет:

  • Согласованной работы ДВС и электродвигателя.
  • Использования аккумуляторных батарей большой емкости.
  • Рекуперативного торможения – превращает кинетическую энергию движения в электроэнергию.

Кроме того, в гибридных авто также используются и другие инновационные разработки, которые позволяют снижать вредные выбросы и экономить топливо, в частности речь идет об улучшенной аэродинамике, системе рециркуляции отработавших газов, системе изменения фаз газораспределения, системе подогрева охлаждающей жидкости, шинах с пониженным сопротивлением качению, электроприводе вспомогательных устройств (усилитель руля, климатическое оборудование, водяной насос и пр.).

Нужно отметить, что при движении по загородным трассам, где соблюдается постоянный скоростной режим, гибридные авто не так эффективны. Наибольшая эффективность от гибридов наблюдается при передвижении по городским улицам, поскольку в этом случае приходится часто останавливаться на светофорах и включать режим холостого хода в пробках.

Существует несколько схем гибридных силовых установок:

  • Последовательная;
  • Параллельная;
  • Последовательно-параллельная.
Схемы различают в зависимости от характера совместной работы ДВС и электродвигателя.

Гибридный двигатель

Последовательная схема

Данная схема подразумевает то, что автотранспорт приводится в движение от электродвигателя. ДВС соединен лишь с генератором, основная функция которого заключается в зарядке аккумуляторной батареи (источник питания электродвигателя).

В гибридных машинах с последовательной схемой предусмотрена возможность подсоединения к электросети после завершения поездки. К таким авто применяется термин «Plug-in Hybrid» (подключаемый гибрид). Для реализации данной функции используют аккумуляторные батареи увеличенной емкости (литий-ионные), что позволяет сводить к минимуму использование ДВС.

Категорию Plug-in Hybrid представляют следующие модели авто: Opel Ampera, Chevrolet Volt. Эти транспортные средства также называют электромобилями с увеличенным радиусом действия (EREV). Они способны преодолевать до 60 км на аккумуляторной энергии и до 500 км на энергии генератора, который приводится в действие двигателем внутреннего сгорания.

Lexus RX 450h

Параллельная схема

В параллельной схеме установка электродвигателя и ДВС производится таким образом, что они способны функционировать как совместно, так и автономно. Этого удается добиться благодаря соединению электродвигателя, ДВС и трансмиссии автоматически управляемыми муфтами.

Гибриды с параллельной схемой силовой установки имеют свое название – «Mild Hybrid» (умеренный гибрид). Используются электродвигатели небольшой мощности (примерно 20 кВт), гарантирующие дополнительную мощность при ускорении транспортного средства. Чаще всего электродвигатель также выполняет функции генератора и стартера. Располагается он между ДВС и трансмиссией.

Toyota Prius

Среди представителей гибридных авто с параллельной схемой можно назвать Hyundai Elantra Hybrid, Honda Civic Hybrid, Honda Insight, BMW Active Hybrid 7, VW Touareg Hybrid. Господствует в этой области автомобильная компания Honda со своей системой IMA (Integrated Motor Assist – интегрированный помощник двигателя).

Система IMA выделяет несколько режимов работы:

  • Совместная работа электродвигателя и ДВС.
  • Работа от электродвигателя.
  • Работа от ДВС с осуществлением зарядки аккумулятора от электродвигателя в режиме генератора.
  • Зарядка аккумулятора в режиме рекуперативного торможения.

Последовательно-параллельная схема

Электродвигатель и ДВС соединены посредством планетарного редуктора. Причем, мощность каждого из двигателей может передаваться на ведущие колеса одновременно в соотношении от 0 до 100% от номинальной мощности. В данной схеме, в отличие от параллельной, дополнительно установлен генератор, который обеспечивает энергией электродвигатель.

Транспортные средства с последовательно-параллельной схемой имеют название «Full Hybrid» (полный гибрид). Известными представителями данной категории можно назвать следующие модели: Lexus RX 450h, Toyota Prius, Ford Escape Hybrid. В этой области доминирует компания Toyota с системой HSD (Hybrid Synergy Drive).

Силовая установка с системой HSD включает в свою конструкцию электродвигатель (соединенный с коронной шестерней планетарного редуктора), ДВС (соединенный с водило планетарного редуктора), генератор (соединенный с солнечной шестерней планетарного редуктора).

Гибридный автомобиль

ДВС работает по циклу Аткинсона, при котором осуществляются посредственные мощностные показатели на низких оборотах, что позволяет обеспечивать существенную экономию топлива и снижение выбросов вредных веществ.

Систем HSD имеет несколько режимов работы:

  • Режим электромобиля (ДВС неактивен, электродвигатель питается от аккумулятора).
  • Режим движения с крейсерской скоростью (мощность от ДВС распределяется между генератором и ведущими колесами. Генератор питает электродвигатель, мощность которого суммируется с мощностью ДВС. По мере необходимости осуществляется зарядка аккумулятора).
  • Форсированный режим (вместе с ДВС работает электродвигатель, питающийся от аккумулятора, обеспечивая импульс мощности).
  • Экономичный режим (аккумулятор питает генератор, который превращает электрическую энергию в механическую, замедляя вращение ДВС. Причем, крутящий момент двигателя не уменьшается, а достигается экономия топлива).
  • Режим торможения (электродвигатель функционирует в режиме генератора, а электроэнергия применяется для вращения солнечной шестерни в противоположную сторону, замедляя таким образом скорость движения транспортного средства).
  • Режим зарядки аккумулятора (выполняется посредством ДВС и генератора).

Цель нашего техцентра - создать альтернативу официальным дилерам и предложить требовательным клиентам неизменно высокое качество ремонтных работ.