Автомобили с гибридным двигателем

Поездки за город и гибрид

Для Поволжья Civic стал одной из самых популярных машин

На трассе автомобиль ведет себя своеобразно: электродвигатель хорошо добавляет тяги, дополняя маломощный бензиновый агрегат. За счет этого расход может упасть до паспортных 4 литров на 100 км.

Но в отсутствии необходимости тормозить батарея разряжается за сотню километров, автомобиль остается на одном ДВС с динамикой старой «десятки». Приходится осознанно притормаживать, хотя проезд через населенные пункты чаще всего решает проблему.

Поездка за город проходит в смешанном цикле со средним расходом около 5-7 литров: рекуперация активно работает даже на поворотах и железнодорожных переездах. Однако, кроме плюсов есть и очевидные минусы.

История гибридных двигателей

Гибридный автомобильный двигатель – это система из бензинового мотора внутреннего сгорания и электродвигателя. Впервые выпуском подобного транспорта занялся бренд Parisienne des Voitures Electriques в 1897 году. Американская компания General Electric приступила к производству гибридов с 1900 году. Инженеры корпорации создали машину с четырехцилиндровым двигателем на бензине. Абсолютно новый вид транспорта был экономически нецелесообразным по причинам низкой мощности и дешевизны топлива.

Ввиду ухудшения экологической обстановки, подорожания топлива для ДВС идея создания смешанных силовых агрегатов стала актуальной в наше время. Серийное производство гибридов практически первыми наладил бренд Тойота. Авто Toyota Prius liftback были выпущены в 1997 году. В 1999 Хонда презентовала модель Insight. На 2014 год количество гибридов составило более 7 млн.

Это интересно: Подбираем литые диски на ВАЗ 21099-2109-2108 — правила ухода за дисками

3 типа гибридных агрегатов

Как было уже отмечено ранее, гибридная система автомобиля представляет собой комбинирование моторов, своего рода, две разных скрещенных технологии. Технику гибридного привода характеризуют в двух направлениях – это двухтопливный или бивалентный и гибридный силовой агрегат.

Данное разделение на две комбинации силовых агрегатов определено для их классификации по разному принципу работы.

Устройство гибридного силового агрегата включает в себя двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель-генератор. Таким образом, электродвигатель это и генератор энергии, и тяговый электродвигатель, и стартер для пуска ДВС.

Существует три типа гибридного силового агрегата. Главным критерием для классификации служит исполнение основной конструкции. Следовательно, выделяют: микрогибридный силовой агрегат, среднегибридный силовой агрегат и полногибридный силовой агрегат.

Микрогибридный силовой агрегат

Концептуальная особенность данного типа привода заключается в его электрической части, которая необходима только для выполнения функции «старт-стоп». При этом, часть выработанной кинетической энергии повторно используется как электроэнергия (процесс рекуперации).

Привод исключительно за счет работы электрической тяги не возможен. Рабочие характеристики 12-вольтного аккумулятора гибрида с наполнителем из стекловолокна приспособлены к частым пускам двигателя. Также для накопления энергии от рекуперации может использоваться накопитель в виде электрохимического конденсатора.

Микрогибрид от компании Mazda

Среднегибридный силовой агрегат

Электрический привод помогает работе двигателя внутреннего сгорания. При этом, движение гибрида лишь за счет электротяги не осуществляется. У данного типа гибридного мотора электрическая энергия регенерируется при торможении, а затем накапливается в высоковольтной аккумуляторной батарее.

Устройство высоковольтной АКБ гибрида и всех его электрических частей отвечает необходимому уровню напряжения, что позволяет вырабатывать достаточно высокую мощность. В итоге, благодаря поддержке ДВС электродвигателем, его работа характеризуется максимальной эффективностью.

Полногибридный силовой агрегат

Работа двух моторов: электродвигателя и двигателя внутреннего сгорания, в данном типе комбинируется между собой. Полногибридный тип позволяет машине двигаться только за счет электрической тяги и достаточно большое расстояние. При определенных условиях силовой агрегат функционирует как среднегибридный.

В этих автомобилях устанавливаются достаточно мощный электродвигатель и высоковольтные АКБ большего объема, что и позволяет им выдавать такие характеристики. Основой подзарядки батареи выступает также процесс рекуперации энергии.

Функция «старт-стоп» реализована для двигателя внутреннего сгорания, который запускается только при необходимости. А разъединение ДВС с электродвигателем осуществляется за счет установленного сцепления между ними, поэтому они могут функционировать независимо друг от друга.

Эксплуатация гибридов: разрушаем мифы

• Гибридные авто являются новинкой, которая до конца не усовершенствована и имеет множество недоработок. Это миф, так как бренд Тойота занимается полномасштабным серийным производством гибридных моделей почти 20 лет.
• В гибридах разряжаются аккумуляторы, что приводит к проблемам. Это правда, но только частично. На начальных этапах развития технологии подобные случаи встречались, но сегодня высокоточная электроника не допускает глубокого разряда батареи.
• Гибридные авто чаще ломаются, их дорого и сложно ремонтировать. Это миф, так как гибридные автомобили не менее надежны в эксплуатации по сравнению с обычными дизельными и бензиновыми ДВС. Большинство СТО комплексно обслуживают гибриды наравне с обычными авто. Более того, КПП в гибридах исключает наличие фрикционов, что делает такую трансмиссию простой и надежной, чего не скажешь о различных типах АКПП. Что касается ДВС, мотор на гибридах чаще работает на низких оборотах, не выходит на пиковые нагрузки. Если также учесть цикл Аткинсона, тогда моторесурс двигателя на гибриде намного больше обычного мотора.
• ДВС гибрида имеет меньшую мощность, такие авто теряют в динамике сравнительно с аналогами. Да, мощность ДВС на гибридах меньше, но за счет добавления электромотора суммарная мощность установок значительно превосходит мощность обычных аналогов с одним бензиновым мотором.
• Расход гибридной машины на практике не сильно отличается от обычного авто. Частично это правда, так как показатель расхода гибридных автомобилей напрямую зависит от режимов езды. Для достижения максимальной экономичности необходимо изменить стиль вождения на медленный, спокойный и плавный, избегая разгонов, активного дросселирования и т.д. Другими словами, сильные нажатия на педаль газа будут давать команду системе управления к тому, что необходимо завести ДВС.

Идея экономии горючего в гибридных авто состоит в том, чтобы при заряженном аккумуляторе как можно дольше двигаться только на электротяге на скоростях до 60 км/ч., чего зачастую хватает в плотном городском потоке. Также необходимо добавить, что система учитывает большое количество факторов: наружную температуру, степень прогрева ДВС и ОЖ, заряд батареи, движение под уклон или на горку и т.д. В разных условиях гибрид может задействовать ДВС, а может передвигаться только на электрической энергии.

• Аккумулятор для гибрида трудно найти в свободной продаже, а также батарея занимает много места в багажнике автомобиля. Это миф, так как аккумуляторы для гибридов всегда доступны к заказу в авто магазинах, а также представлен широкий выбор на различных Интернет-ресурсах. Что касается свободного места, батарея практически не занимает полезное пространство в багажном отсеке.
• На гибридную машину нельзя поставить газ. Это миф, так как мировые производители ГБО производят оборудование, совместимое с электронным блоком управления гибридным авто.

Последовательный гибридный привод

На автомобилях с последовательным ги­бридным приводом (см. рис. «Последовательный гибридный привод (S-HEV)» ) двигатель внутреннего сгорания приводит во вращение электропривод, который работает в качестве генератора. Генерируемая таким образом электроэнергия, совместно с тяговой аккуму­ляторной батареей используется для питания второго электропривода, который приводит автомобиль в движение. С точки зрения рас­пределения потоков энергии здесь имеет ме­сто последовательное соединение.

Последовательный гибридный привод можно отнести к «сильному» гибридному приводу, поскольку при такой конфигурации могут выполняться все требуемые функции (пуск/останов двигателя внутреннего сгора­ния, рекуперативное торможение, гибридный привод, движение только на электроприводе).

Преимущества:

В связи с отсутствием механического соеди­нения между двигателем внутреннего сгора­ния и ведущими колесами эта конфигурация дает определенные преимущества. Так, в кинематической цепи привода не требуется наличия трансмиссии с обычным диапазоном передаточных отношений. Это дает дополнительное свободное пространство для разме­щения всей системы привода.

Кроме того, запуск двигателя внутреннего сгорания во время движения на электропри­воде не оказывает нежелательного влияния на движение автомобиля.

Основное преимущество заключается в возможности свободного выбора рабочего режима двигателя. Это способствует сниже­нию расхода топлива и токсичности отрабо­тавших газов. Также работа двигателя может быть оптимизирована в пределах ограничен­ного рабочего диапазона.

Недостатки:

Недостатки последовательного гибридного привода заключаются в необходимости двой­ного преобразования электроэнергии. Потери, связанные с этим двойным преобразо­ванием, выше, чем в случае чисто механической передачи мощности посред­ством трансмиссии.

Кроме того, для передачи мощности двига­теля внутреннего сгорания требуются два электропривода одинаковой мощности.

При низких скоростях последовательный гибридный привод, несмотря на большие потери, дает экономию топлива, поскольку при этих условиях преимущества свободного выбора рабочего режима двигателя пере­вешивают недостатки такой конфигурации. При средних и высоких скоростях ситуация меняется на противоположную.

Применение последовательного гибридного привода

В настоящее время последовательные ги­бридные приводы применяются в основном на дизель-электрических локомотивах и городских автобусах.

На легковых автомобилях конфигурации последовательного гибридного привода все более широко используются на электромобилях, рабочий диапазон которых расширяется за счет двигателя внутреннего сгорания.

Последовательно-параллельный гибридный привод

Последовательно-параллельный гибридный привод представляет собой расширение по­следовательного привода (см. рис. «Последовательно-параллельный гибридный привод (SP-HEV)» ) за счет механического соединения двух электропри­водов при помощи управляемого сцепления.

Последовательно-параллельный гибрид­ный привод, сохраняя преимущества после­довательного привода в диапазоне низких скоростей, избавлен от его недостатков в ди­апазоне средних и высоких скоростей. Когда сцепление включено, последовательно-­параллельный гибридный привод работает как параллельный привод.

Поскольку двойное преобразование элек­троэнергии имеет место только в диапазоне низких скоростей и значений выходной мощ­ности, для последовательно-параллельного гибридного привода достаточно электропри­водов меньшей мощности, чем для последо­вательного привода.

В то же время, последовательно-парал­лельный привод теряет указанное выше преимущество последовательного привода в отношении компактности в связи с механи­ческим соединением двигателя внутреннего сгорания с ведущими колесами. По сравне­нию с параллельным гибридным приводом для выполнения такой же задачи требуются два электропривода.

Аргументы «Против»:

• Цена

Главный, и, пожалуй, самый весомый аргумент против «гибридов» – это их цена. Технологически «гибриды» гораздо сложнее автомобилей с двигателем внутреннего сгорания, что и обеспечивает большую цену как на сами автомобили, так и на их зачасти и ремонт.

• Редкость

Вторым аргументом против «гибридов» является их редкость. Пожалуй, действительно распространенной линейкой гибридов можно назвать только Toyota Prius. Такое положение вещей влечет за собой меньшее количество мастерских, а значит и специалистов, занимающихся гибридными автомобилями. А также меньшую распространенность запасных частей в магазинах. Велика вероятность, что в случае поломки той или иной части механизмов «гибрида», ждать запасную часть для него придется очень и очень долго.

• Вес

Все гибридные автомобили обладают значительно большим, по сравнению с автомобилями на ДВС и электромобилями, весом. Тяжесть «гибриду» обеспечивает связка из двух двигателей и обслуживающей их системы, а также аккумуляторной батареи.

• Ненадежность батарей

Аккумуляторные батареи ведут себя по-разному в зависимости от окружающих автомобиль температурных условий. Чем ниже температура, тем быстрее заряд аккумулятора будет приближаться к нулю. При некоторых температурах, аккумуляторы использовать нельзя. Также батареи не защищены от внезапной саморазрядки.

• Отсутствие адаптивной трансмиссии

В настоящий момент представляется невозможным создать адаптивную трансмиссию для «гибрида» в широком диапазоне передаточных отношений.

• Утилизация

Утилизация аккумуляторной батареи гибридного автомобиля является достаточно сложной процедурой, влияние которой на экологию пока не изучено полностью.

Будущее гибридов

В гонках на выносливость экономия горючего имеет не меньшее значение, чем показатель мощности. В этом плане гибридные болиды являются просто идеальным решением, но в то же время, если капризная электроника хитроумной системы начнёт давать сбои, то участник соревнований просто обречён на провал.

В 2020 году в Европе приняли закон, требующий чтобы средние выбросы CO2 у новых моделей автопроизводителя не превышали отметку 95 г/км на 1370 килограмм приведённой массы. За каждый лишний грамм с каждой проданной машины, придётся заплатить штраф.

Такие требования соответствуют комбинированному расходу бензина приблизительно в 4,1 л на сотню километров или 3,6 л дизтоплива. Войти в эти жёсткие рамки, возможно лишь дополняя транспортные средства аккумуляторами и электродвигателями. Но, даже современный Full hybrids с трудом может взлезть в упомянутые пределы. А через несколько лет требования планируют сделать ещё более жёсткими, поэтому очевидно, что скоро, гибриды будут востребованы как никогда раньше.

«Зеленый» транспорт в России: за и против

Газ пока актуальней электромотора. Но внутри города Civic хорош

Все вышеописанное приводит к тому, что гибридный автомобиль оказывается лишь немногим выгоднее своего бензинового собрата в сценариях «смешанный цикл» и «трасса».

Однако, разница может быть снижена ещё больше, если в расчет пойдет увеличенный по сравнению с ДВС налог и расходы на обслуживание батарей, а так же вариатора.

К сожалению, пробки в глубинке случаются все реже — а поездки за город или в другой город все чаще. И здесь гибрид проигрывает из-за динамики. Есть ли резон переплачивать за машину при этих недостатках?

По всей видимости, пока не появится реальных льгот для гибридного транспорта, его выгода (в разрезе пятилетнего владения) в глубинке России будет компенсироваться недостатками конструкции и особенностями обслуживания, эксплуатации.

Впрочем, с электромобилями все ещё хуже, но об этом — в другой раз.

Вот тебе и Грета Тунберг. Хотя в бесконечных московских пробках все было бы иначе, и покупка гибридного автомобиля окупалась. Бы.

iPhones.ru

Люди готовы. Страна ещё нет.

Рассказать

Как устроен автомобиль гибрид

В наши дни частенько попадаются транспортные средства, на борту которых можно увидеть надпись — «Hybrid». Что там внутри у них такого интересного? Реально, ответить на данный вопрос и легко, и сложно. В общем понимании, это транспортное средство, в состав силовой установки которого, входят электродвигатель и ДВС. Они тем или иным образом совместными усилиями вращают колёса.

В принципе, этой информации должно быть достаточно, чтобы объяснить любому несведущему человеку понятие «гибридный автомобиль». Однако если углубиться в тему, то получается не всё так просто с этими гибридами. За долгие годы разработки гибридных установок, инженеры наплодили такое количество вариантов компоновок, что выстроилась довольно стройная система их классификации. Запутаться во всём этом обилии конструкторских изысков проще простого, поэтому в представленном далее материале, я разложил всё по полочкам. Объяснил, какими вообще бывают гибридные машины и как именно эти аппараты устроены. У каждого класса имеются свои плюсы и минусы, разнятся они и по эффективности.

Основные преимущества и недостатки гибридных авто

Главным плюсом от использования тандема ДВС и электромотора стало заметное снижение расхода горючего. Показатель расхода топлива у современных гибридных машин до 30 % меньше по сравнению с обычными авто. Сжигание меньшего количества бензина или солярки одновременно позволило снизить уровень токсичности гибридов. Получается, гибридные авто являются более экономичными и дружелюбными к окружающей среде сравнительно с традиционными аналогами, которые оснащаются только ДВС. Также гибриды производят меньше шума в процессе работы.

Что касается электромобилей, гибридные решения сравнительно с электрокарами имеют больший запас хода, а также являются «универсальными» с точки зрения повседневной эксплуатации. Гибрид не требует обязательной зарядки от электросети и заправляется простым бензином. После сжигания топлива часть энергии накапливается в аккумуляторе, от которого приводится в действие электродвигатель. Дополнительным источником питания для заряда аккумулятора выступает рекуперация торможения, то есть преобразование кинетической энергии движущегося авто в электричество.

Также гибридные авто имеют целый ряд конструктивных решений и максимум вспомогательных систем для высокой экономичности и снижения уровня вредных выбросов: система старт-стоп, изменение фаз ГРМ, система EGR, подогрев ОЖ отработавшими газами и т.д.

К недостаткам гибридов эксперты относят высокую начальную стоимость, а также определенные сложности в процессе ремонта и обслуживания подобных машин. Еще одним минусом является возможный критический разряд аккумулятора гибрида и быстрый выход из строя данного элемента в условиях значительных колебаний температур.

Стоит добавить, что хотя гибридные машины демонстрируют высокие показатели экономичности в городском потоке (постоянные остановки, работа в режиме холостого хода, движение на малых скоростях), на трассе эффективность гибридной силовой установки не так заметна. Дело в том, что в основе работы гибридов лежит определенное распределение нагрузок между агрегатом на электротяге и двигателем на углеводородах. Для поддержания высокой скорости основная нагрузка ложится именно на ДВС, в результате чего расход топлива закономерно возрастает.

Положительные стороны гибридных двигателей

1. Основное достоинство гибридов заключается в его экономичности. Минимальная экономия топлива составляет 20%, что в условиях роста цен довольно ощутимое преимущество.
2. Совместное использование двух двигателей снижает количество выбросов СО2.
3. Отличные ходовые характеристики, которые достигнуты благодаря рациональному накоплению и последующему перераспределению мощностей, выработанных совместно двумя двигателями.
4. В сравнении с традиционным автомобилем гибрид обладает ощутимым запасом хода, то есть он может продолжать движение даже с пустым баком.
5. Характеристики гибридных двигателей полностью идентичны традиционным моделям с ДВС, вопреки сложившимся стереотипам, а с учетом других преимуществ порой даже превосходит их.
6. Электродвигатели практически бесшумны, что добавляет комфорта при эксплуатации автомобиля.
7. В сравнении с электромобилем, АКБ гибрида заряжается от топливного двигателя, что увеличивает запас его хода.
8. Заправка автомобиля осуществляется тем же бензином, что и традиционные авто.

Минусы гибридных автомобилей

Наряду с перечисленными плюсами «гибриды» имеют и ряд негативных сторон, к которым можно отнести:

• Очень высокая стоимость самого автомобиля.
• Высокая сложность в конструкции влечет за собой высокую стоимость обслуживания.
• Недостаточно развитая система автосервисов. Сложность гибридной конструкции требует хороших знаний и высококлассных специалистов в автомастерских, что не всегда возможно, особенно в удаленных населённых пунктах.
• При выходе из строя батарей хозяину авто придётся довольно долго искать место доступной утилизации.

В чем преимущества и недостатки гибридных авто?

Как и у любой системы, тут тоже есть свои плюсы и минусы. Без этого, пока что не обходится ни один механизм в мире. Но есть и приятные новости – положительных сторон у такого двигателя намного больше, чем отрицательных, поэтому здесь в данных технологиях есть куда стремиться.

Начнем с плохого: большинство выпускаемых гибридных двигателей оснащаются только бензиновым мотором, хотя многим автопроизводителям и потребителям давно уже известно о том, что дизельный мотор более экономичнее и мощнее, чем его «собрат». На самом деле, понять это не сложно. Дело в том, что большинство выпускаемых двигателей с гибридной компоновкой является американским изобретением, где дизельное топливо освоено не в полной мере. Вторым недостатком такого мотора можно считать его высокую стоимость из-за высокой технологической сложности производства.

Последний минус связан со сложностью обслуживания такого мотора, а точнее его электрической части – батареи. Так как она имеет небольшую емкость, то склонна очень быстро терять свой заряд. Кроме того, она довольно плохо переносит большие перепады температур и в конце срока службы совершенно не подлежит утилизации.

Теперь поговорим о плюсах данного двигателя. Пожалуй, самый главный из них – это высокая экономичность агрегата. Она объясняется применением сразу двух мощных силовых агрегатов, где питание одного осуществляется от другого. Заправлять такой автомобиль нужно исключительно топливом, а работать будет он на двух видах энергии одновременно. Другой приятной стороной является оптимальность работы такого мотора. Как бы водитель не пытался его «угробить», сделать это не выйдет, так как компьютер этого не позволяет и создает только нормированные параметры, необходимые для работы электрического привода.

Вот и все, что необходимо знать о гибридных двигателях. 

Городская реальность на гибридной Honda

Есть даже русское руководство и русские карты. Но спасет не сильно

Описывать плюсы и минусы Civic не имеет смысла. В меру удобная машина с низким клиренсом, хорошей подвеской. Относительно дешева — ровно настолько, чтобы хорошо продаваться в регионах. Достаточно надежная, чтобы не сравнивать с российским автопромом.

В целом, «цивик» предлагает все, за что любят японский автопром. У описываемой машины всего 3 ярко выраженных преимущества: левый руль (машина для Европы), топовая комплектация (касается всех гибридов Civic), минимальный износ.

Об остальном могут рассказать другие владельцы аналогичных машин. Но вот езда на гибридной «хонде» отличается и от бензиновых, и от электрических выходцев с островов.

Начнем с полезного. Расход в городе около 5-7 литров, зимой — 6-9 недешевого АИ-95. При этом чем более медленная, рваная езда, чем больше остановок — тем меньше расход.

Почти классический “цивик”, но особенности оставляют его только фанатам

Фактически, в пробке этот гибрид идет почти всегда на электротяге с нулевым расходом топлива. И всего за один пятикилометровый проспект в час пик успевает пополнить батарею (о ней чуть позже, для новой потребуется около 10 км).

Фирменная система «старт-стоп» гасит двигатель на светофоре почти моментально, и не запускает его при полной батарее в теплое время года до скорости 30-35 км/ч. До 60 км/ч машина идет в смешанном режиме с работой двигателей 50/50.

Итоги

Сегодня все больше автолюбителей пересаживаются на гибридные автомобили. Мотивация у них разная – кто-то хочет сэкономить на топлива, а кто-то так пытается решить экологические проблемы. В любом случае, тенденция ближайших десятилетий ясна – автомобили будут переходить на электротягу и пока не будут изобретены эффективные аккумуляторы большой емкости, гибриды будут наиболее практичным решением вопроса.

Доля этих автомобилей на рынке непрерывно растет, хотя и не так быстро, как ожидалось. Тем не менее, при покупке следующего автомобиля, многие специалисты предлагают присмотреться именно к такой компоновке для экономии средств на эксплуатацию.

Вывод

На сегодняшний день «гибриды» являются одним из самых современных и экологически чистых решений на автомобильном рынке. Но цена, сложность и редкость и выпускаемой сегодня продукции подталкивает покупателя к выбору более простой и выгодной с ценовой точки зрения модели. Весьма вероятно, что «гибриды» являются переходной ступенью к следующему поколению автомобилей, в которых будут сохранены все достоинства уже существующих моделей и решены поставленные перед автопромом на сегодняшний день задачи.

И напоследок вашему вниманию видео с женевского авто-салона, куда мировые гранды гибридного автопрома привезли свои машины:

https://