Гибридные технологии становятся не менее популярными, чем решения, использующие один тип топлива. Однако людям, далеким от технической части автомобилестроения, бывает сложно разобраться, как работает автомобиль-гибрид и чем он отличается от классики. В этой статье мы постараемся изложить основные тезисы.
Автомобиль гибрид — это тип автотранспорта, использующий несколько принципиально разных источников энергии для получения крутящего момента. Чаще всего одним из них является ДВС на дизеле или бензине, а вторым электромотор. Таким образом конструкторские команды пытаются повысить эффективность использования горючего и уменьшить выброс загрязняющих экологию веществ.
Когда появились первые автомобили-гибриды?
На самом деле это отнюдь не новая технология. Она появилась практически на заре промышленного автомобилестроения.
Первые гибриды активно разрабатывались еще в начале 20-го века:
- В 1899 году Фердинанд Порше построил свой знаменитый Lohner-Porsche Mixte, который имел мотор на бензине и электродвигатели, расположенные в колесах.
- В 1905 году бельгийский инженер Генри Пайпер запатентовал собственную гибридную схему для автомобиля.
- В 1920-х годах в Штатах были созданы и представлены широкой публике несколько гибридных авто, в том числе Pierce-Arrow Hybrid (1923) и General Motors Hybrid (1924). Однако эти модели оказались слишком дорогими и не получили широкого распространения.
В 1960-х годах конструкторские бюро Америки Снова взялись за гибридную технологию. Уже 1969-й ознаменовался экспериментальной новинкой General Motors Chevrolet Electrovan, который имел бензиновый двигатель и электродвигатели.
В 1970-х годах в связи с нефтяным кризисом интерес к гибридам значительно вырос. В технологическую борьбу включилась Toyota и в 1979 году представила экспериментальный автомобиль гибридного типа Toyota Prius, который был запущен в серийное производство в конце 90-х.
Современные гибридные автомобили в большинстве случаев оснащаются бензиновым ДВС и электромоторами. Топливник помогает быстро разгоняться и поддерживать высокие скорости, а электрические двигатели более оптимальны на низких скоростях в городском трафике и при торможении.
Автомобили-гибриды существенно выигрывают, если сравнивать их потенциал с моделями, оснащенными одним типом мотора. Они более экономичны, экологичны и ездят намного тише.
В настоящее время гибридные автомобили производятся многими автомобильными компаниями, включая Toyota, Honda, Lexus, Ford, Chevrolet, Nissan, BMW и Mercedes-Benz.
Виды гибридных технологий в автомобилестроении
Основное деление гибридных автомобилей осуществляется по типу силовых установок:
- параллельная;
- последовательная;
- параллельно-последовательная.
Работа автомобилей-гибридов с параллельной силовой установкой
Это композиционное решение стало очень популярным. Идея такова, что бензиновый двигатель и электромоторы подключены к общей трансмиссии. Благодаря этому они прекрасно функционируют как в паре, так и соло. Ее основные узлы:
- Бензиновый мотор вырабатывает основной объем энергии. Он задействуется для езды машины на высоких скоростях и при разгоне.
- Электродвигатели активизируются, если требуется поддерживать невысокую стабильную скорость, и при торможении для генерации электричества на подзарядку аккумуляторной батареи.
- Трансмиссия занята распределением поступающего крутящего момента от обоих силовых агрегатов.
- Аккумуляторная батарея — это запас электрической энергии.
Когда нужно двигаться на низких скоростях или тормозить, электромоторы самостоятельно справляются задачей. При этом бензиновый мотор обычно выключен или работает на холостом ходу.
При разгоне или когда нужно ехать очень быстро, топливник и электромоторы задействуются параллельно. Автомобиль получает дополнительную мощность и экономит топливо.
При торможении электромоторы могут переходить в режим генератора. Они преобразуют энергию торможения в электрическую и направляют ее на подзарядку аккумуляторной батареи.
Параллельная гибридная система является относительно простой в конструкции, что снижает ее стоимость. Она эффективна и отличается широким диапазоном применения.
Одновременно с этим автомобиль получает приличный добавочный вес и будет не из дешевых.
По этой технологии устроены Toyota Prius, Honda Insight, Ford Fusion Hybrid, Chevrolet Volt, BMW i3, Mercedes-Benz C350e.
Работа автомобилей-гибридов с последовательной силовой установкой
Последовательные гибридные системы характеризуются тем, что в автомобилях в качестве основного источника движущей силы применяется исключительно электрика. Двигатель внутреннего сгорания предназначен для выработки электроэнергии, подзаряжающей батарею, которая в свою очередь отдает ее электрическому двигателю. ДВС не передает момент на колеса напрямую.
Во время движения электромоторы получают энергию от аккумуляторной батареи. При этом бензиновый мотор не работает. Он включается при необходимости подзарядить аккумулятор.
У решения будет низкий расход топлива и уровень выбросов. Однако сильно сокращается дальность поездок.
Так работают Toyota Prius Prime, Honda Clarity PHEV, Ford Fusion Energi, Chevy Volt, Chrysler Pacifica Hybrid, Mercedes-Benz GLC350e.
Работа автомобилей-гибридов с параллельно-последовательной силовой установкой
Используют комбинацию обеих вышеописанных систем , чтобы добиться наибольшей эффективности в каждый момент движения. Автомобиль может работать как на бензине, так и на электрике, а также может заряжаться от внешней сети.
Тот или иной мотор включается в зависимости от сложившейся ситуации на дороге. Электрика вытягивает стабильную работу на умеренных скоростях и торможение. ДВС позволяет эффективно набирать обороты и подзаряжает аккумулятор. Также батарею можно подключить к сети.
Другой вариант — полноприводные авто, где ДВС обслуживает ведущую пару, а электрика сразу подает крутящий момент на второй мост.
Представители автопрома с этой технологией: Toyota Highlander Hybrid і RAV4 Hybrid.
Но независимо от используемой технологии, каждому гибридному автомобилю требуется регулярное ТО и внимание профессиональных мастеров.