Что значит гибридный двигатель: Как работает гибридный двигатель: принцип работы

Как работает гибридный двигатель: принцип работы

Главный силовой агрегат современных машин – двигатель внутреннего сгорания. Но в условиях истощения залежей нефти, роста требований к экологической чистоте топлива инженеры прибегают к новым технологиям. Полный отказ от углеводородного топлива или снижение его расхода обеспечивают электрический мотор или гибридный машинный двигатель. Последнюю деталь устанавливают на современных авто.

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.

Интересно знать! Грузовики-гибриды несерийно выпускались в Чикаго до 1940-х годов.

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.

Принцип работы и устройство гибридных двигателей

Современные инженеры подробно объясняют, что же такое мотор-гибрид в машине.  Двигатель представляет собой систему из бензиновой (дизельной) и электрической силовых установок. Для полноценной работы цепи задействуются другие узлы с компьютерным управлением.

Полная конструкция гибрида

Понять, как же работает современный гибридный автомобильный двигатель, поможет описание его устройства. Мотор состоит из:

• двигателя внутреннего сгорания. Конструкция детали разрабатывалась так, чтобы облегчить вес, минимизировать затраты топлива и количество вредных выбросов;
• электрического двигателя. Он сгенерирован с топливным баком и может вырабатывать энергию для заряда АКБ. Деталь встраивается в силовую систему или располагается отдельно. Есть модели с двумя вариантами размещения;
• трансмиссии. В зависимости от типа гибрида существуют интегрированные коробки передач, КПП с механикой или автоматическим управлением. Некоторые детали работают по принципу плавной нагрузки;
• топливного бака. Обеспечивает подачу топлива в ДВС;
• аккумуляторы. В гибридных машинах устанавливаются две батареи – высоковольтная для работы мотора и на 12 В для запитки бортовой системы. Системы запускаются от аккумулятора стандартного типа – высоковольтный и инвертор функционируют только при постоянном охлаждении;
• инвертор. Нужен для преобразования тока, идущего от высоковольтного аккумулятора в переменный трехфазный для электромотора, регулировки распределения энергии;
• генератор. Работает по принципу электрического агрегата, производит электроэнергию.

Интересно знать!

При сгорании 1 л бензина и от работы аккумулятора массой 4,5 ц получается одинаковое количество энергии.

Функционирование двигателя-гибрида

Принцип бесперебойной работы современного гибридного двигателя основывается на отдельном или одновременном функционировании ДВС и электромотора. Для управления системой применяется бортовой компьютер. Прибор по режиму движения определяет вид активного силового агрегата:

• на городских дорогах требуется электродвигатель с небольшой мощностью;
• при езде на загородном шоссе задействуется топливный мотор;
• в смешанном режиме (периодические остановки и ускорения) агрегаты работают вместе.

Важно! В процессе работы ДВС происходит зарядка электрического мотора.

Схемы взаимодействия мотора и ДВС

Развитие технологии гибридных двигателей привело к реализации нескольких вариантов взаимодействия электроагрегата и стандартного мотора.

Последовательная схема

В схеме series hybrid ДВС активирует генератор, вырабатывающий энергию для запитки электрического двигателя, вращающего колеса. Последовательный автомобиль-гибрид задействует маломощный ДВС, но только в условиях максимального КПД. Модели-малолитражки выпускаются с большой АКБ.

Параллельная схема

Оснащение машины системой parallel hybrid обеспечивает вращение колес от бензинового и электрического мотора. Электрическая установка также выполняет функции стартера и генератора, располагается между коробкой передач и ДВС.  Дополнительная мощность создается электродвигателем в зависимости от режима езды. Аккумуляторные батареи отличаются компактностью, заряжаются при движении машины.

Подробное описание параллельной схемы для гибридной силовой моторной установки современного автомобиля отмечает ее недостаток. Электрический двигатель не выполняет одновременное вращение колеса и зарядку батареи.

Последовательно-параллельная схема

Смешанный гибрид совмещает последовательную и параллельную схему работы. Электрические агрегаты работают как генератор, создавая электроэнергию и как мотор, создавая тягу. Для объединения двигателей используется планетарный редуктор. ДВС вырабатывает минимум мощности при цикле Аткинсона, что обеспечивает экономию топлива. Устройство параллельно-последовательной схемы и принцип для работы смешанного гибридного двигателя предполагают:

• работу в эконом-режиме. На электрической тяге ДВС выключен, запитка электромотора происходит от аккумулятора;
• поддержку скорости движения. Мощность ДВС распределяется по колесной системе и генератору. В это время выполняется одновременная запитка параллельного электроагрегата и дозарядка АКБ;
• интенсивное ускорение. При высоких нагрузках ДВС и электрическая часть функционируют параллельно. Электромотор подпитывается от батареи без утраты мощности генератором.

Важно! Наиболее эффективно принцип комбинированной тяги реализован у бренда Тойота и называется Hybrid Synergy Drive.

Преимущества и недостатки гибридных авто

Транспорт с гибридной силовой установкой расходует на 30 % меньше топлива по сравнению со стандартными моделями. На этом преимущества использования гибридного автомобильного двигателя не заканчиваются:

• минимальное количество вредных выбросов за счет технологий рекуперативного торможения, наличия емкой АКБ;
• согласованность функций ДВС и электромотора;
• полезные инновации – опции стоп-старта, рециркуляции отработанных газовых смесей (подогревают тосол), изменение фазы распределения газов;
• наличие водяного насоса с электроприводом, системы климат-контроля и усиления руля, улучшенного качения покрышек;
• эффективность при работе на холостом ходу в городских условиях;
• возможность продолжительной поездки без дозарядки аккумулятора – заправляется бак;
• поддержка выбранного режима за счет компьютерного управления;
• низкий уровень шума работающего мотора.

К недостаткам моделей с гибридными установками относятся:

• необходимость регулярной нагрузки на АКБ;
• батарея может разряжаться до критического состояния при низкой температуре;
• проблемы с самостоятельным ремонтом машины;
• дорогая цена запчастей, которые не всегда есть в наличии в сервисных центрах.

Минусом для некоторых пользователей является высокая цена транспорта – даже недорогие японские гибридные автомобили Toyota Yaris стоят около 18 тыс. евро.

Типы гибридных агрегатов

Гибридный современный двигатель – экономичный и экологичный агрегат, но полностью разобраться, что же это такое, поможет обзор вариантов исполнения основной конструкции:

• микрогибридный силовой агрегат. Электрическим компонентом привода является стартер или генератор, отвечающий за функции старта и стопа. Кинетическая энергия используется по принципу рекуперации, то есть переходит в электрическую. Привода исключительно для электротяги нет. АКБ с наполнителем из стекловолокна – на 12 Вольт, адаптирована к частым стартам;
• среднегибридный силовой агрегат. Что значит в этом случае гибридный машинный двигатель? Деталь поддерживает функции ДВС, но транспорт не ездит на электротяге. Средние гибриды могут регенерировать часть кинетической энергии при торможении. Она переходит в электрическую и накапливается в АКБ. Батарея и электроузлы работают на высокой мощности. В режиме смещения точки нагрузки при помощи электрического генератора у теплового мотора повышается эффективность;
• полногибридный силовой агрегат. Высокомощный генератор интегрируется с ДВС. Есть функция движения при электрической тяге при маленькой скорости авто. Электрогенератор запитывает двигатель внутреннего сгорания с функцией старт-стоп в рабочем режиме. Высоковольтный аккумулятор заряжается в процессе рекуперации. Разделительное сцепление ДВС и электромотора обеспечивает быстрое отсоединение одной системы от другой.

Интересно знать!

Микрогибридные силовые агрегаты впервые сконструировал и выпустил бренд Тойота.

Классификация по степени электрификации

В зависимости от электрификации существует несколько видов гибридных машин.

Микрогибрид

У моделей есть функции рекуперации энергии во время торможения, автоматика типа стоп-старт. Микрогибриды подразделяются на три типа:

• машины с системой старт-стоп;
• транспорт со старт-стопом и рекуперативным торможением;
• модели, объединяющие две технологии, со свинцово-кислотным AGM—аккумулятором и объединенным блоком стартера/генератора.

При экономичности топлива и экологичности, электрического воздействия на привод не происходит.

Важно! Данный транспорт нельзя назвать гибридными машинами на 100 %.

Мягкий гибрид

Что же такое мягкий двигатель типа гибрид? Электрическая силовая установка обеспечивает поддержку ДВС, работа в режиме чистого электричества не осуществляется. Рекуперация происходит только при торможении. Конструкция моделей не предусматривает маховика, на его месте находится стартер-генератор. Мягкие гибриды отличаются небольшой мощностью, которая компенсируется электрической частью только при ускорении или разгоне.

Интересно знать! Система Kinetic Energy Recovery мягкогибридных машин также используется в Формуле-1.

Полный гибрид

Электрическая часть задействуется в режиме поездок по городу, на высоких скоростях работает стандартный ДВС. Схема соединения электромотора с двигателем внутреннего сгорания реализуется последовательным, комбинированным или разветвленным способом.

Транспортное средство не заряжается от сети, а только в процессе рекуперации. При разрядке литий-ионного аккумулятора можно переключиться на ДВС.

Гибриды-плагины

Что такое plug-in и надежный ли это гибридный автомобильный двигатель? Электрическая часть осуществляет сбор энергии для заряда батареи, совместно с двигателем внутреннего сгорания обеспечивает вращение колес.

Инновационные модели двигаются при задействовании усилий двух моторов, отличаются объемной мощной батарей (от 70 до 100 лошадей). Рядом с люком бензобака расположен порт для зарядки от розетки. Особенность плагинов – преодоление расстояния до 50 км только на электрической тяге.

Привод дополнительных аксессуаров в автомобилях с полным гибридным приводом

Конструкционные доработки привода дополнительных агрегатов заключались в том, чтобы компоненты работали не от ДВС, а от электричества. Приводная часть полногибридных моделей включает следующие элементы:

• вакуумный насос электрического типа. Деталь служит для понижения давления усилителя тормоза и поддерживает подачу низкого давления при старте и остановке;
• электрогидравлический усилитель управления рулем. Используется, чтобы во время автоматической остановки двигателя рассоединить ДВС и усилитель. Технология позволяет оптимизировать топливные затраты;
• компрессорный кондиционер с электрическим приводом. Отвечает за охлаждение салона при автоостановке. Деталь обеспечивает отсоединение компрессорного привода кондиционера и ДВС. Электрокомпрессор всасывает, сжимает фреоновый газ и направляет его в систему для прокачки;
• электроблок управления кондиционером. Регулирует температуру испарения от 800 до 9000 мин.

Важно!

Полный гибридный привод – единственный вариант гибридов, объединяющий функции старт-стопа, рекуперации, режим электротяги и систему E-Boost.

Перспективы автомобилей-гибридов

Новизна технологии совмещенного мотора приводит к неполному пониманию автолюбителями, что же такое и как работает гибридный двигатель на подобном автомобиле. С учетом 20-летних разработок бренда Тойота у гибридов есть множество перспектив развития. Машины с облегченным кузовом, емкими и компактными аккумуляторами, простой и быстрой зарядкой, усовершенствованным режимом рекуперации в ближайшем будущем завоюют рынок.

У гибридных авто ДВС не подвергается критическим нагрузкам, а с учетом цикла Аткинсона его моторесурс выше, чем у стандартного двигателя. Для сокращения расходов на топливо машины оснащаются ГБО, совместимыми с электронными блоками управления. При внешней схожести с бензиновой техникой автовладельцы сталкиваются со сложностью обслуживания и огромным разбегом стоимости. Даже при отсутствии поломок и значительном пробеге цена машины окупиться через 5 лет. Но минимальные затраты на горючее стоят таких вложений.

Однако, будущее гибридного транспорта – только за моделями plug-in, которые реально экономят топливо. Плагины привлекательны бесшумным плавным электродвигателем, динамикой бензинового мотора, обеспеченной массивным электрическим бустом. Чтобы использовать машину полноценно, необходимо развитие зарядной инфраструктуры – установка специальных розеток на АЗС.

Гибридный двигатель на автомобиле — устройство и принципы работы

Дорогие соотечественники, сегодня поговорим, что такое гибридный двигатель на автомобиле, как он работает, из чего состоит, о плюсах и минусах новых разработок.

В большинстве современных автомобилей в качестве силовой установки используется двигатель внутреннего сгорания, но учитывая истощение запасов нефти, и возрастающие требования к экологичности двигателей, автокорпорации занялись разработкой новых технологий, которые позволили бы отказаться от углеводородов как от основного топлива или хотя бы снизить их потребление.

Вместо двигателя внутреннего сгорания устанавливать электромоторы пока не эффективно, потому как энергоемкость аккумуляторов связана с большим весом и соответственно их высокой стоимостью.

Однако уже почти все крупнейшие мировые авто производители начали выпускать свои модели гибридных автомобилей. Они сочетают двигатель внутреннего сгорания и электрическую энергоустановку.

Признанный лидер в разработке и выпуске гибридных автомобилей остается Toyota. Этот концерн выпустил в серию первый гибрид еще в 1997 году и продолжает выпускать еще несколько моделей надежных автомобилей.

Что такое гибридный двигатель. Принцип работы энергоустановки

Гибрид — переводится на русский как скрещивание. Сочетание этих двух различных технологий благополучно выполняют основную задачу — движения автомобиля.

Функция гибридного двигателя состоит в том, что мотор внутреннего сгорания приводит в движение генератор, который отдаёт энергию на энергоустановку: аккумуляторная батарея-электродвигатель. А энергоустановка в свою очередь, через трансмиссию передает крутящий момент на колеса.

Таким образом достигается оптимальный режим движения и создаётся добавочное усилие. Кроме того сглаживются пиковые нагрузки и колебания, в следствии чего растёт производительность и КПД.

Гибридный двигатель. Устройство

Существует несколько вариантов гибридного двигателя:

• Параллельный. Бензиновый движок питается от топливного бака, а электродвигатель от аккумуляторной батареи. В итоге два двигателя вращают трансмиссию, которая затем передаёт крутящий момент на колёса.
• Микрогибридный. Этот вариант разработали специалисты компании «Тойота». Их гибридный автомобиль стартует и движется на малых скоростях только с помощью электрической тяги. А вот на повышенной скорости начинает работать двигатель внутреннего сгорания. При этом на сложных участках дороги – подъёмы, песок, грязь, другие нагрузки, электродвигатель подпитывается ещё и от аккумуляторной батареи для параллельной работы и усиления тяги. Все эти режимы контролирует электроника.
• Среднегибридный. У такого авто свои особенности ‒ на электрическом двигателе езда не предусмотрена. Но электротяга заметно увеличивает эффективность, благодаря получению более высокого напряжения, чем даёт аккумуляторная батарея, а это соответственно повышает мощность силовой установки в целом.
• Полногибридный. Здесь электричество на первом месте ‒ за его счёт обеспечивается движение. Батарея заряжается благодаря рекуперации. А раздельное сцепление между двумя двигателями обеспечивает возможность разъединения этих систем. В результате бензиновый двигатель подключается лишь в случае крайней необходимости.
• Раздельный. Содержит пару двигатель-генератор и бензиновый мотор. Посредством планетарной передачи крутящий момент поступает на коробку передач. Какая-то часть энергии используется для обеспечения движения машины, а другая направляется в высоковольтную батарею.
• Последовательный. Здесь схема следующая: бензиновый двигатель вращает генератор, который заряжает аккумуляторную батарею, а с неё энергия поступает к электродвигателю, а уже тот вращает трансмиссию и, собственно, колёса.

Плюсы и минусы гибридного двигателя автомобиля

Конечно, плюсы перевешивают, но есть и минусы, как во всех новинках. К примеру, чаще встречается бензиновый гибридный двигатель, хотя экономичность дизелей не подвергается сомнению.

Но так уж сложилось – технологию разрабатывали в Америке, а там солярка не в почёте. Да и гибридный дизельный агрегат стоил бы дороже, а учитывая, что цена и так далеко выше средней, то вопрос можно считать закрытым.

Больше всего автолюбителей смущает гибридный двигатель из-за аккумуляторной батареи. Это весьма капризный компонент, так как требует постоянной эксплуатации, иначе срок её службы значительно снизится.

Также аккумуляторы боятся перепадов температур, саморазряжаются. Плюс ко всему высокая стоимость запчастей и ремонта. Причём самому его сделать вряд ли получится.

Но давайте о приятном. Одно из главных преимуществ гибридного двигателя низкий расхода топлива и минимальные выбросы вредных веществ в атмосферу, а все это благодаря:

• согласованной работе двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя;
• применению батареи большой емкости;
• использованию энергии торможения (рекуперативное торможение), которое преобразует кинетическую энергию движения в электричество.

Кроме того гибридный двигатель собрал в себе массу других инноваций, которые позволят сэкономить топливо и сберечь атмосферу. Среди них:

• изменение фаз газораспределения;
• стоп-старт;
• рециркуляция отработавших газов;
• подогрев тосола отработавшими газами;
• электропривод водяного насоса, климат-контроля и усилителя руля;
• шины с улучшенным качением.

Заметный эффект наблюдается при использовании гибридного автомобиля в городском цикле, когда происходят частые остановки, двигатель работает на холостом ходу.

А вот на трассе, при движении с высокой скоростью, гибридный двигатель уже не так эффективен.
С другой стороны та же батарея даёт возможность более продолжительное время ездить без заправки. Притом батарею можно не заряжать, а заправлять авто лишь топливом.

Двигатель, благодаря компьютерному управлению, всегда работает в оптимальном режиме, как бы вы ни старались его перегрузить.

Часто подобные гибридные автомобили могут передвигаться без топлива. А ещё они отличаются тем, что мотор работает едва слышно.

Надеюсь что статья поможет вам найти правильное решение, если встанет вопрос выбора автомобиля с гибридной силовой установкой.

Разместите ссылку на статью в социальных сетях – возможно ваши друзья уже имеют опыт эксплуатации подобной техники и поделятся своими впечатлениями с вами, а также с читателями нашего блога.

До новых встреч.

принцип работы, устройство и схемы электромотора

Появление гибридных автомобилей стало вынужденной мерой автопроизводителей в переходный период от двигателей внутреннего сгорания (ДВС) на углеводородном топливе к более чистым силовым установкам. Технологии ещё не позволяли создать полноценный электромобиль, машину на топливных элементах или какой-нибудь ещё из большого списка, теоретически возможных направлений развития автономного транспорта, а потребность уже созрела.

Содержание статьи:

Правительства начали сильно зажимать автопром экологическими требованиями, а потребителям хотелось увидеть качественный шаг вперёд, а не очередные микроскопические улучшения известного не первое столетие мотора на одном из продуктов переработки нефти.

Какой автомобиль называют «гибридом»

Силовой агрегат промежуточного этапа стал представлять собой комбинацию из уже отработанной конструкции ДВС и одного или нескольких электромоторов.

Электрическая часть тяговой установки получает питание от генераторов, связанных механически с бензомотором или дизелем, аккумуляторных батарей и системы рекуперации, возвращающих в накопитель энергию, выделяющуюся при торможении автомобиля.

Все многочисленные схемы практической реализации идеи получили название гибридов.

Читайте также: Что такое тормозной суппорт и как он работает

Иногда производители вводят в заблуждение клиентов, называя гибридами системы, где электропривод используется лишь для запуска основного мотора в режиме «старт-стоп».

Поскольку связи электродвигателей с колёсами и возможности движения на электротяге здесь нет, то такие машины к гибридным относить некорректно.

Принцип работы гибридных двигателей

При всём разнообразии конструкций у подобных машин есть и общие черты. Но отличия настолько велики с технической точки зрения, что фактически это разные автомобили со своими преимуществами и недостатками.

Устройство

В состав любого гибрида входят:

• двигатель внутреннего сгорания со своей трансмиссией, бортовой низковольтной сетью питания и топливным баком;
• тяговые электродвигатели;
• накопительные аккумуляторные батареи, чаще всего достаточно высоковольтные, состоящие из последовательно и параллельно соединённых аккумуляторов;
• силовая электропроводка с высоковольтной коммутацией;
• электронные блоки управления и бортовые компьютеры.

Обеспечение всех режимов работы комплексной механической и электрической трансмиссии обычно происходит автоматически, на водителя возложено только общее управление движением.

Схемы работы

Соединить между собой электрическую и механическую составляющие можно разными способами, со временем выделились устоявшиеся конкретные, часто применяемые схемы.

Это не относится к позже появившейся классификации привода по удельной доли электротяги в общем энергетическом балансе.

Последовательная

Самая первая схема, наиболее логичная, но сейчас мало используемая в легковых автомобилях.

Основной её задачей стала работа в тяжёлой технике, где компактные электрические узлы успешно заменили громоздкую механическую трансмиссию, которой к тому же очень трудно управлять. Двигатель, как правило это дизель, нагружен исключительно на электрогенератор и с колёсами прямо не связан.

Вырабатываемый генератором ток может использоваться для заряда тяговой батареи, а там, где она не предусмотрена, отправляется непосредственно к электромоторам.

Тебе на заметку: Причины быстрого износа деталей тормозной системы

Их может быть один или несколько, вплоть до установки на каждое колесо автомобиля по принципу так называемых мотор-колёс. Величину тяги регулирует силовой электрический блок, а ДВС может постоянно работать в самом оптимальном режиме.

Параллельная

Эта схема сейчас наиболее распространена. В ней электромотор и ДВС работают на общую трансмиссию, а электроника регулирует оптимальное соотношение расхода энергии каждым из приводов. Связь с колёсами имеют оба двигателя.

Поддерживается режим рекуперации, когда при торможении электромотор превращается в генератор и подзаряжает накопительную батарею. Некоторое время автомобиль может двигаться только на её заряде, основной ДВС заглушен.

В ряде случаев используется батарея значительной ёмкости, снабженная возможностью внешнего заряда от бытовой сети переменного тока или специализированной зарядной станции.

В целом роль аккумуляторов тут невелика. Зато упрощается их коммутация, здесь не нужны цепи опасного высокого напряжения, а масса батареи значительно меньше, чем у электромобилей.

Смешанная

В результате развития техники электропривода и ёмкости накопителей роль электромоторов в создании тягового усилия увеличилась, что привело к появлению наиболее продвинутых систем последовательно-параллельной схемы.

Здесь старт с места и движение на небольших скоростях производятся на электрической тяге, а ДВС подключается лишь, когда потребуется высокая отдача и при исчерпании аккумуляторов.

Оба мотора могут работать в режиме привода, а продуманный электронный блок сам выбирает куда и как направлять энергетические потоки. Водитель может следить за этим на графическом информационном дисплее.

Это интересно: Что такое Адсорбер, устройство и принцип работы

Применяется дополнительный генератор, как в последовательной схеме, который может давать энергию электромоторам или заряжать аккумулятор. Рекуперация тормозной энергии происходит через реверс тягового электродвигателя.

Так устроены многие современный гибриды, в частности один из самых первых и известных – Toyota Prius

Как работает гибридный мотор на примере Тойота Приус

Этот автомобиль выпускается уже в третьем поколении и достиг определённой степени совершенства, хотя конкурирующие гибриды продолжают наращивать сложность и эффективность конструкций.

Основой привода здесь является принцип синергии, по которому в создании крутящего момента на колёсах могут в любом сочетании участвовать ДВС и электромотор. Параллельность их работы обеспечивает сложный механизм планетарного типа, где потоки мощности смешиваются и через дифференциал передаются на ведущие колёса.

Трогание с места и стартовое ускорение выполняет электромотор. Если электроника определяет, что его возможностей недостаточно, подключается экономичный бензиновый двигатель, работающий по циклу Аткинсона.

К сведению: Как проверить форсунки дизельного двигателя

В обычных автомобилях с моторами Отто такой термический цикл применять нельзя из-за переходных режимов. Но тут их обеспечивает электродвигатель.

Исключён режим холостого хода, если у Toyota Prius автоматически запускается ДВС, то для него сразу же находится работа, помогать в разгоне, заряжать батарею или обеспечивать климатическую установку.

Постоянно имея нагрузку и работая на оптимальных оборотах он минимизирует расход бензина, находясь в самой выгодной точке своей внешней скоростной характеристики.

Традиционный стартер отсутствует, поскольку такой мотор можно запустить только раскрутив его до значительных оборотов, что и делает реверсируемый генератор.

Аккумуляторы имеют разную ёмкость и напряжение, в наиболее сложной подзаряжаемой версии PHV это уже вполне обычные для электромобилей 350 вольт при 25 А*ч.

Достоинства и недостатки гибридов

Как и всякий компромисс, гибриды уступают чистым электромобилям и привычным классическим на нефтяном топливе.

Но при этом дают выигрыш по ряду свойств, для кого-то выступающих главными:

• упрощение средств, применяемых для борьбы с вредными выбросами ДВС;
• достижение некоторой экономии топлива, как бы это ни оспаривалось;
• возможность передвижения на чистой электротяге там, где применение ДВС запрещено;
• достаточно простое наращивание заявленной мощности;
• невозможность, в отличие от электромобиля, остаться без энергии вдали от электрической сети.

Все недостатки связаны с усложнением техники:

• потребность в грамотном персонале, специально обученном работе с гибридами;
• увеличение массы транспортного средства, на что тоже тратится топливо;
• более высокая цена автомобиля;
• проигрыш электромобилям из-за сохранения ДВС и всего, что с ним связано;
• пока ещё недостаточно отработанные технологии и отсутствие единого подхода к конструированию;
• плохая экологичность в производстве батарей и их утилизации.

Вполне возможно, что производство гибридов сохранится и после полного исчезновения классических автомобилей.

Это надо знать: Моторное масло с Молибденом — плюсы и минусы

Но произойдёт это только если будет создан единый компактный, экономичный и хорошо управляемый двигатель на углеводородном топливе, который станет хорошим дополнением к электрическому автомобилю будущего, существенно повысив его пока недостаточную автономность.

Всё о гибридах: как они устроены и какими бывают

Ответить на вопрос об устройстве современного гибрида одновременно и просто, и сложно. В общем понимании, это автомобиль, силовая установка которого состоит из электромотора и двигателя внутреннего сгорания, которые так или иначе совместными усилиями вращают колёса. Этого достаточно, чтобы объяснить любому непосвящённому, что значит загадочное слово Hybrid на кузове обычной с виду машины. Но стоит копнуть глубже — и голова идёт кругом от того, какое количество технических решений и вариантов компоновок наворотили создатели современных гибридов! Запутаться в обилии терминов и инженерных решений проще простого, но в нашем материале мы разобрались, какими вообще бывают гибриды и как они все устроены. Первый критерий, по которому можно разделить все гибридные автомобили, — насколько развита их способность двигаться на электротяге.

Микрогибриды — простейшая форма гибридной жизни

Самая примитивная форма гибридизации — это продвинутая версия системы «старт-стоп». Здесь никакие электромоторы не толкают автомобиль вперёд, и гибридной такая технология является достаточно условно, поэтому сразу выделим микрогибриды в особую категорию вне всяких классификаций. В таких автомобилях специальный мощный стартер способен не только раскручивать двигатель для запуска, но и работать как генератор при рекуперативном торможении. Собираем «бесплатное» электричество — экономим на паразитной нагрузке ДВС (у которого нет необходимости вырабатывать бортовое электричество в дополнение к основным тяговым обязанностям), а значит и расходе топлива. Подобранная буквально с дороги и сохранённая в усиленной батарее и/или специальном накопителе электроэнергия идёт потом на перезапуск двигателя внутреннего сгорания при работе системы «старт-стоп», питание климатической установки, электроприводов, светотехники и других бортовых устройств, а сэкономленное на этом топливо — на дополнительные километры пробега. Подобные технологии используют многие производители: это i-ELOOP от Mazda, e-HDI от Peugeot, Blue Drive от Hyundai и другие.

Производители заявляют, что микрогибридная технология позволяет экономить до 10-15% топлива

Высшая степень электрификации: гибриды типа plug-in

Но настоящие, полноценные гибриды всё-таки способны на большее, как с точки зрения экономии топлива, так и в плане тяговых возможностей. Всё потому, что их электродвигатели не только собирают электроэнергию в роли генераторов для зарядки батарей, но и вращают колёса совместно с двигателем внутреннего сгорания. Только делают это по-разному. Самые совершенные конструкции обеспечивают возможность двигаться как с помощью совместных усилий ДВС и электромотора, так и на чистой электротяге, причём достаточно продолжительное время. Для этого их батарея имеет увеличенный объём, электромотор — высокую мощность (70-100 л.с. и выше), а наряду с лючком бензобака в кузове имеется и порт для подключения электрического шнура для зарядки от обычной розетки. Это решение получило общераспространённое обозначение plug-in (плаг-ин) и по своей сути представляет собой промежуточное звено между традиционными автомобилями и электрическими.

Рекуперация — одна из основ всех гибридных технологий и обязательный (но не всегда единственный) способ зарядки батарей любого гибрида. Она представляет собой преобразование кинетической энергии в электрическую (вместо тепловой в обычных автомобилях) и запасание последней в тяговой батарее. Этот процесс становится возможным тогда, когда машина движется накатом или замедляется, и колёса раскручивают электродвигатель-генератор, который вследствие этого вырабатывает электричество. Это видео компании Bosch наглядно поясняет, как происходит процесс рекуперации

Всё потому, что благодаря в разы более объёмной, чем у обычных гибридов, батарее «плагины» могут преодолевать на электротяге без единой вспышки в цилиндрах ДВС до 50 километров. Это вполне приличная по городским меркам дистанция, безвредно для окружающей среды повторять которую можно снова и снова при условии регулярной «дозаправки» батарей из розетки. Но усреднённый показатель с учётом условий движения и разницы в технических характеристиках — около 25-30 км. Что тоже, впрочем, немало. Ведь способность полноценно передвигаться на электричестве в коротких городских поездках является серьёзным конкурентным преимуществом перед другими, более простыми гибридами, которые едва ли доедут на электротяге до следующего светофора!

Так как «плагины» изначально рассчитаны на полноценное передвижение на электротяге, водить их совсем не скучно: в электрорежиме динамика умеренно-достаточная, но когда электромотор помогает ДВС разгоняться при нажатом в пол акселераторе, то прибавка в мощности чувствуется очень здорово! Наш тест Porsche Panamera S E-Hybrid подробно об этом рассказывает

Меньшая степень электрификации: полные и умеренные гибриды

Гибридные автомобили, которые не умеют заряжаться от розетки, также делятся на подвиды: это полные и так называемые умеренные (mild в англоязычных источниках). Первые благодаря большему объёму батарей, большей мощности электромотора способны двигаться исключительно на электротяге обычно в пределах 2-4 километров, а вторые используют слабенький электромотор только в качестве помощника для ДВС и «на батарейках» (ввиду их скромного объёма и общей примитивной конструкции системы) не способны проехать и метра. При этом умеренные гибриды запасают энергию только посредством рекуперативного торможения, а полные ещё и с помощью двигателя внутреннего сгорания, соединённого, как правило, с отдельным генератором.

Типичный представитель класса умеренных гибридов — Honda Civic Hybrid, CR-Z и все остальные «Хонды», использующие фирменную технологию IMA (Integrated Motor Assist). Умеренными гибридами также являются американцы Buick LaCrosse, Chevrolet Malibu и Impala, BMW ActiveHybrid 7. А ещё умеренным гибридом является… гиперкар Ferrari LaFerrari! Ему ни к чему чистая электрическая тяга, а вот дополнительная мощность в 163 л.с. в дополнение к бензиновым 800 будет очень кстати!

Идеологически умеренные гибриды ближе к классу микрогибридов и часто понимаются как единое целое. Хотя различие между ними всё же есть: в отличие от умеренных, микрогибриды неспособны поддержать бензиновый двигатель своей тягой. Полные же гибриды концептуально стремятся к классу «плагинов» и кратковременно способны произвести на неподготовленного человека примерно такое же впечатление — могут ведь ехать бесшумно! Однако реальное использование чётко обозначает пропасть между потребительскими качествами первых и вторых, если, конечно, использовать преимущество зарядки от розетки гибрида типа plug-in.

Все гибриды также делятся на подвиды в зависимости от того, какой двигатель непосредственно вращает колёса. Здесь мы переходим ко второму основному критерию классификации гибридных машин — принципиальной схеме, от которой зависит и компоновка.

Умеренные гибриды ещё и едут более чем умеренно, так как электродвигатели там применяются слабые (10-20 кВт), максимальный запас электроэнергии ничтожен, а масса выше, чем у негибридных версий той же модели. Впрочем, то же самое, только в чуть меньшей степени, можно сказать и про большинство полных гибридов. Взять хотя бы наши впечатления от теста гибридного Nissan Pathfinder нового поколения

Схема: последовательные гибриды

В случае, когда двигатель внутреннего сгорания в принципе не вращает колёса механическим способом, гибрид представляет собой по сути электромобиль с бортовым генератором электричества, роль которого и исполняет ДВС. Такие гибриды принято именовать последовательными. Эта схема отличается простотой, так как нет необходимости сооружать сложную трансмиссию — электромоторы вращают колёса через единственную главную передачу, которая служит для формирования нужного крутящего момента. Но класс последовательных гибридов сегодня представлен единичными моделями, так как эффективность подобного решения неоднозначна. Ведь энергию сгорания топлива приходится преобразовывать сначала в механическую, потом механическую в электрическую, а в конце электрическую — в работу непосредственно на колёсах.

80-километровый пробег Вольту обеспечивает гигантская даже по меркам plug-in гибридов батарея ёмкостью 18,4 кВт∙ч — вдвое больше, чем у той же «Панамеры». Это говорит о том, что Volt ориентирован прежде всего на полноценное электрическое вождение. Для чего тяговый электромотор, обладающий мощностью 149 л.с. и тягой 398 Н∙м (для сравнения: крутящий момент Subaru WRX STI — 407 Н∙м), обеспечивает динамику 0-100 км/ч на уровне 8,5 секунды

Поэтому функционирующий по такой схеме гибрид должен обязательно иметь хорошо развитые электрические способности. Ярким представителем этого класса электромобилей-гибридов был более не выпускаемый седан Fisker Karma, а из современников упомянем, прежде всего, Chevrolet Volt и BMW i3. Volt способен проезжать на электротяге 80 километров (благодаря тому, что он относится к категории подзаряжаемых гибридов plug-in), а если систему будет подпитывать генерирующий электричество 1,5-литровый ДВС, то непрерывный пробег увеличится до 676 км. Для электромобиля BMW i3 бензиновый двигатель — вообще опция, с которой чисто электрический запас хода в 160 км превращается в гибридный 300-километровый.

В батареях в настоящее время чаще всего используются литиево-ионные и никель-металлгидридные модули, состоящие из множества ячеек. Основные производители — Samsung, Panasonic, Continental. Обычно в конструкции гибрида используются две батареи — тяговая с высоким напряжением и обычный 12-вольтовый аккумулятор для бортового оборудования

Схема: параллельные гибриды с электромотором между ДВС и коробкой передач

Но если вышеупомянутая схема по своей сути ближе к электромобилю, то такие автомобили, как Porsche Panamera S E-Hybrid и Cayenne S E-Hybrid, Volkswagen Golf GTE и Passat GTE, Mercedes-Benz S 500 e и С 350 e, BMW X5 xDrive40e и другие сочетают в себе привычные нам свойства бензиновых машин и способность проехать получасовой маршрут на электричестве. Для того, чтобы сохранить все «бензиновые» преимущества, мощные моторы таких машин имеют жёсткую связь с колёсами. Электродвигатель не нарушает привычную компоновку этих моделей, потому как встроен в коробку передач, и при необходимости мощности ДВС и электромотора суммируются. Эта схема называется параллельной, так как моторы обоих типов работают одновременно. В зависимости от выбранного водителем режима, бензиновый мотор может либо вращать колёса совместно с электродвигателем, либо последний будет работать в качестве генератора и запасать электричество в батарее на будущее. Чисто электрический режим реализован посредством сцепления между трансмиссией и ДВС: если оно разомкнуто, то электромотор вращает колёса в одиночку.

На этих изображениях видно, как компактно электромотор интегрирован в коробку передач гибрида Volkswagen Golf GTE (читайте  наш тест этого горячего бензоэлектрического хэтчбека) — в сравнении с обычной бензиновой или дизельной версией компоновка принципиально не изменилась. Дополнительное место заняла лишь батарея в задней части кузова, проводка и управляющая электроника. Большинство европейских производителей создают свои самые свежие plug-in гибриды именно по такой схеме

Схема: параллельные гибриды с электромотором отдельно от ДВС и коробки передач

Отдельно стоит достаточно обширная и одновременно разношёрстная группа гибридных автомобилей, у которых один или несколько электромоторов не сблокированы с коробкой передач и двигателем, а вынесены на периферию. Первопроходцем в таких решениях стала компания Toyota со своей технологией HSD (Hybrid Synergy Drive), которая лежит в основе подавляющего большинства бензиново-электрических Toyota и Lexus. Это очень сложная и достаточно эффективная конструкция: помимо батареи и обслуживающей систему электрики, она состоит из двигателя внутреннего сгорания и двух электромоторов, объединённых посредством планетарной передачи. Планетарная передача — это механическая конструкция из нескольких шестерён и осей, которая объединяет, разделяет и преобразует крутящий момент от нескольких источников.

Справа к ДВС пристыкован трансмиссионный модуль с двумя электродвигателями. Крайний справа — тяговый электромотор, левее находится планетарная передача, а между ней и бензиновым двигателем — мотор-генератор, он же стартер

Один из электромоторов системы служит стартером и генератором, а второй является тяговым и рекуперирующим электричество при замедлении. Благодаря особенностям планетарного механизма, ДВС не связан напрямую с колёсами, и часть его энергии всегда отдаётся на вращение заряжающего батареи и питающего тяговый электродвигатель генератора. Для подробного разбора устройства гибридной установки Toyota потребуется отдельный большой материал, а в рамках этого общего нужно понимать главное: традиционная трансмиссия здесь заменяется планетарной передачей и контролирующей силовые модули (ДВС и два электромотора-генератора) электроникой — в зависимости от потребностей водителя, тяговый электромотор выдаёт определённую мощность отдельно или совместно с двигателем внутреннего сгорания, а избыточная тяга последнего средствами планетарного механизма идёт на вращение второго мотора-генератора и, соответственно, зарядку основной батареи.

Это видео схематично объясняет как работает гибридный привод «Тойот» и «Лексусов». Принцип един для всех моделей, хотя у них и отличаются двигатели (это может быть как работающая по циклу Аткинсона «четвёрка» под капотом Prius, так и мощный V6 в Lexus GS) и объёмы, и типы батарей (в среднем 1,3 — 1,9 кВт∙ч). Для реализации полноприводной схемы (например, Lexus RX 450h или NX 300h) в задней оси добавляется ещё один электромотор, тяга которого синхронизируется с тягой передней силовой установки с помощью компьютера

Однако не одна только Toyota решилась на инженерные извращения в области гибридов. Несколько более простую схему разнесённых ДВС и электромоторов используют Volvo и Peugeot для создания гибридных полноприводников. Идея проста и одновременно красива: переднюю ось пусть приводит турбодизель (ещё одно экзотическое решение в мире питающихся обычно бензином гибридов), а заднюю — электродвигатель. При необходимости (или по принуждению водителя) включения полного привода гибрид начинает работать как последовательно-параллельный: ДВС одновременно вращает через обычную автоматическую коробку передач переднюю ось и питает через генератор электромотор, который крутит колёса задней оси. В чистом же электрорежиме автомобиль является заднеприводным. Volvo V60 Plug-In Hybrid ещё и оказалась самой дальнобойной в электрическом плане за всю историю наших тестов гибридов — за счёт ёмкой батареи и хорошо отлаженных алгоритмов универсал покрыл на электротяге 46 километров! Подробнее о наших впечатлениях от вождения гибридов такого типа читайте в материалах Марафонец и Камень судьбы про Volvo и Peugeot соответственно.

Так устроен гибридный привод Peugeot 3008 RXH с тягой раздельного типа на каждой из осей

Мотор-генератор, объединённый с главной передачей и дифференциалом 

Тяговая никель-металлогидридная батарея SANYO  

Блок PTMU (Power Train Management Unit), объединяющий конвертор и инвертор. Охлаждение силовой электроники и батареи воздушное, осуществляется при помощи вентиляторов 

Стартер-генератор 

Шестиступенчатая роботизированная коробка передач BMP6 с однодисковым сцеплением 

Дизельный мотор 2.0 HDi 

Задняя многорычажная подвеска, собранная на стальном подрамнике 

Передняя подвеска «МакФерсон»

Нечто подобное, только наоборот, изобрели в BMW, когда проектировали футуристичный суперкар i8. У него бензиновая установка с автоматической коробкой передач и электромотором-генератором находится сзади, а тяговый электродвигатель — на передней оси. Система работает таким образом, что гибридное купе может быть либо переднеприводно-электрическим, либо полноприводно-гибридным. Переход на задний привод невозможен по той причине, что в случае опустошения батареи ДВС, по задумке инженеров, начинает работать одновременно в режиме вращения колёс задней оси и питания переднего электродвигателя через второй мотор-генератор — это всё та же последовательно-параллельная схема. Интересной особенностью BMW i8 является то, что передний электродвигатель вращает «ось» через двухступенчатую коробку передач, что позволяет достигать на одной только электрической тяге скорости 120 км/ч. Ощущения от вождения i8 — в материале Вадима Гагарина Ла Белла!

Аналогично полноприводникам Toyota и Lexus устроена и трансмиссия гибридного Mitsubishi Outlander. Принципиальная разница в том, что вместо планетарной передачи на передней оси установлена односкоростная трансмиссия GKN с редуктором, который с помощью гидромуфты подключает ДВС к вращению передних колёс, когда это необходимо и возможно — в основном, на высоких скоростях при езде по трассе. В остальное же время кроссовер приводят в движение передний и задний электродвигатели, питаясь от объёмной тяговой батареи. Когда её запас иссякает, то в дело вступает ДВС в паре с генератором. Пётр Баканов рассказал об этих сложных процессах народным языком в видеосюжете Старый знакомый

Так что же лучше?

Гибридное будущее однозначно за конструкциями типа plug-in, потому что именно они дают реальную экономию топлива. К тому же, большинство «плагинов» — это два автомобиля в одном: бесшумный и плавный электрический плюс бензиновый со взрывной динамикой, которую обеспечивает увесистый электрический «буст». Однако для полноценного использования такого автомобиля владелец должен иметь возможность обеспечить его зарядной инфраструктурой. В противном случае проще остановиться на обычном полном гибриде, не имеющем функционала подключения к розетке — пусть его пробег на электричестве и ничтожен в сравнении с «плагинами», но и весит вся конструкция меньше, и стоит дешевле. Смысл в вымирающих умеренных гибридах, которые неспособны двигаться без участия ДВС, практически отсутствует — эффект от применения электротяги здесь едва ли оправдывает лишнюю массу и более высокую стоимость в сравнении с негибридными версиями. Есть будущее и у микрогибридов: отношение затрат к достигаемому с помощью этой технологии эффекту выглядит выгодным. Что касается механической схемы, то это больше вопрос настройки: конечного пользователя не должно волновать как и с помощью чего распределяются потоки мощности и энергии в недрах автомобиля — индустрия знает примеры как отличной, так и не слишком идеальной работы любой из известных схем.

Как устроен гибридный автомобиль?

Вас, наверное, каждый раз поражает повышение цен на бензин. Заправляя бак, Вы, возможно, подумываете перейти на более экономичный автомобиль. Или, может быть, Вас беспокоит выброс выхлопов с парниковыми газами в атмосферу.
 
Автомобильная промышленность разработала технологию, которая поможет справиться с этими проблемами. Это гибридный автомобиль. На рынке представлено множество моделей гибридов, и большинство производителей уже заявили о намерении начать выпускать собственные варианты.
 
Как же устроен гибридный автомобиль? Что же такого находится под капотом, что делает гибрид экономичнее обычного автомобиля? И правда ли это, что при меньшем расходе у него меньше вредных выхлопов? В этой статье мы поможем Вам разобраться в том, как устроена эта технология, а также дадим Вам несколько советов по вождению гибрида для максимальной экономичности.
 
Многие люди пользовались каким-либо гибридом. Например, мопед (велосипед с мотором) является гибридным транспортным средством, т.к. бензиновый двигатель можно отключить и крутить педали. На самом деле, гибридные транспортные средства повсюду. Большинство локомотивов в поездах являются дизель-электрическими гибридами. В некоторых городах, например, Сиэтле, используются дизель-электрические автобусы, которые могут использовать электричество от проводов, а если над ними нет проводов, то могут ехать на дизельном топливе. Огромные горнодобывающие грузовики также зачастую являются дизель-электрическими гибридами. Подводные лодки тоже гибриды — некоторые ядерно-электрические, а некоторые дизель-электрические. Любое транспортное средство, в котором используется два и более источников энергии, которая непосредственно или косвенно обеспечивает тяговую мощность, является гибридом. Большинство существующих гибридных автомобилей являются бензин-электрическими, хотя французский производитель PSA Peugeot Citroen разрабатывает два дизель-электрических гибрида. Бензиновые гибриды стали очень популярными, поэтому в этой статье мы расскажем о них поподробнее.
 

Гибридные автомобили, такие как 2007 Honda Civic Hybrid,  были разработаны для экономии топлива и уменьшения выхлопа.

 

  
Бензин и электричество
 
Бензин-электрические гибридные автомобили  являются нечто средним между автомобилем с бензиновым двигателем и электромобилем. Давайте рассмотрим несколько примеров для того, чтобы понять разницу между автомобилем с бензиновым двигателем и электромобилем.
 
В автомобиле с бензиновым двигателем установлен топливный бак, из которого бензин поступает в двигатель. Двигатель вращает трансмиссию, которая вращает колеса.
 
В электромобиле имеется комплект батарей, которые осуществляют подачу питания на электродвигатель. Двигатель вращает трансмиссию, которая вращает колеса.
 
Гибрид объединяет эти два подхода. Он рассчитан на снижение расхода топлива и вредных выхлопов бензинового двигателя, устраняя при этом недостатки электродвигателя.
 
Такой автомобиль должен соответствовать минимальным требованиям. 
 
·        Пробег между дозаправками должен быть не менее 300 миля (482 км)
·        Заправка должна быть быстрой и несложной
·        Соответствовать скорости движения потока
 
Автомобили с бензиновым двигателем соответствуют данным требованиям, однако загрязняют атмосферу и имеют очень высокий расход. Электромобили, в свою очередь, практически не загрязняют окружающую среду, однако полного заряда батарей хватает только на 50-100 миль (80-161 км). Проблема также заключается в том, что электромобили медленно, и их неудобно подзаряжать.
 
Бензин-электрический автомобиль объединяет оба типа в одну систему, которая использует как бензин, так и электричество.

 

Устройство бензин-электрического гибрида
 
Бензин-электрические гибриды включают следующие элементы:
 
·        Бензиновый двигатель — В гибридном автомобиле используется практически такой же бензиновый двигатель, как и в обычном. Однако двигатель гибрида меньше и в нем используются улучшенные технологии снижения выхлопа и расхода топлива.
·        Топливный бак — Топливный бак гибридного автомобиля является аккумулятором энергии для бензинового двигателя. Энергетическая плотность бензина значительно выше, чем у аккумулятора.             Например, для хранения энергии 1 л бензина (750 г) требуется 453 кг аккумуляторных батарей.
·        Электродвигатель — В гибридных автомобилях используются современные и сложные электродвигатели. Современная электроника позволяет использовать двигатель также в качестве генератора. Например, при необходимости, происходит потребление энергии аккумулятора для разгона автомобиля. Но также, работая в качестве генератора, электродвигатель может понизить скорость автомобиля и заряжать аккумулятор.
·        Генератор — Принцип действия генератора схож с электродвигателем, однако генератор работает только на выработку электроэнергии. В основном, он используется в последовательных гибридах.
·        Аккумуляторы — Аккумуляторы в гибридных автомобилях являются накопителем энергии для электродвигателя. В отличие от бензина в топливном баке, который может питать только бензиновый двигатель, электродвигатель может не только потреблять энергию, но и заряжать аккумуляторы.
·        Трансмиссия — Трансмиссия гибридного автомобиля выполняет те же функции, что и трансмиссия обычного автомобиля. В некоторых гибридных автомобилях, например, Honda Insight, установлены обычные трансмиссии. В других же, например, Toyota Prius, установлены совершенно другие.
 

 

Существуют различные комбинации источников энергии в гибридном автомобиле. Например, в т.н. параллельном гибриде используется топливный бак, питающий бензиновый двигатель и комплект аккумуляторов, питающих электродвигатель. Оба двигателя могут вращать трансмиссию одновременно, а трансмиссия, в свою очередь, вращает колеса.
 
В последовательном гибриде бензиновый двигатель вращает генератор, а генератор либо заряжает аккумуляторы, либо питает электродвигатель, вращающий трансмиссию. Таким образом, в данном типе гибрида, бензиновый двигатель не принимает непосредственного участия во вращении колес.
 
 
Конструкция гибридного автомобиля предусматривает использование двух источников энергии для повышения экономичности и производительности. В следующем разделе статьи мы расскажем о производительности гибридного автомобиля.

 
К.п.д. гибридного автомобиля
 
Ключевой особенностью гибридных автомобилей является то, что в них используются гораздо меньшие бензиновые двигатели, чем в обычных автомобилях, но при этом они более производительные. Во многих автомобилях используются довольно большие двигатели для обеспечения достаточной мощности при разгоне. Однако в небольшом двигателе к.п.д. можно увеличить за счет использования меньших, облегченных деталей, сокращения количества цилиндров и работы двигателя с практически максимальной нагрузкой.
 
Существует несколько причин, почему у небольших двигателей к.п.д. выше, чем у больших:
 
·        Большие двигатели тяжелее небольших, поэтому автомобиль затрачивает дополнительную энергию при разгоне и подъеме.
·        Поршни и другие детали значительно тяжелее, что требует затраты дополнительной энергии при их движении в цилиндре.
·        Рабочий объем цилиндров больше, следовательно, для каждого цилиндра требуется больше топлива.
·        В больших двигателях обычно установлено больше цилиндров, и в каждом цилиндре сгорает топливо при запуске двигателя, даже если автомобиль стоит на месте.
 
Это объясняет, почему у двух автомобилей одной модели с разным объемом двигателя разный расход. При движении обоих автомобилей по шоссе с одинаковой скоростью, меньше энергии затрачивает тот, у которого меньше объем двигателя. Обоим двигателям необходимо одинаковое количество мощности для движения автомобиля, но меньший двигатель затрачивает меньше мощности на преодоление собственной массы. Но как двигатель меньшего объема может производить столько же мощности, сколько и более мощные автомобили?
 
Давайте сравним Chevrolet Camaro с большим 8-цилиндровым двигателем и гибридный автомобиль с небольшим бензиновым и электрическим двигателем. Двигатель Camaro более мощный, чем требуется при езде в общем потоке. Двигатель гибрида обладает достаточной мощностью для движения автомобиля по шоссе, но если нужно увеличить скорость, то ему требуется дополнительная помощь. Эту помощь оказывают электродвигатель и аккумулятор, которые обеспечивают дополнительную мощность.
 
Объем двигателя обычного автомобиля рассчитан на использование максимальной мощности (например, когда Вы полностью выжимаете педаль газа). На самом же деле, большинство водителей используют максимальную мощность автомобиля реже 1% всего времени. В гибридах используется меньший двигатель, который рассчитан на среднее потребление мощности, а не на максимальные нагрузки.

 
Снижение расхода топлива
 
Помимо небольшого, но более производительного двигателя, в современных гибридах используются и другие способы понижения расхода топлива. Некоторые из этих способов могут снизить расход для любого автомобиля, а некоторые подходят только для гибридов. Для максимальной экономии топлива гибридный автомобиль:
 
Восстанавливает энергию и хранит ее в аккумуляторе — Каждый раз, когда Вы нажимаете на педаль тормоза, автомобиль расходует энергию. Чем быстрее движется автомобиль, тем большей кинетической энергией он обладает. При торможении автомобиль расходует энергию, переводя ее в тепло. Гибридный автомобиль может использовать часть этой энергии и накапливать в аккумуляторе для дальнейшего использования. Это происходит за счет рекуперативного торможения. В этом случае вместо простого торможения, электродвигатель также замедляет движение автомобиля. При этом электродвигатель работает в качестве генератора и заряжает аккумуляторы при торможении автомобиля.
Иногда отключает двигатель — Гибридному автомобилю не всегда требуется использовать бензиновый двигатель, т.к. он может использовать другой источник энергии — электродвигатель и аккумуляторы.  Таким образом, гибридный автомобиль может иногда отключать бензиновый двигатель, например, при остановке на светофоре.
Улучшенная аэродинамика для снижения сопротивления — Когда Вы едете по шоссе, большая часть мощности двигателя уходит на преодоление сопротивления воздуха. Эта сила также называется аэродинамическое сопротивление. Сопротивление может быть снижено различными способами. Например, можно уменьшить площадь лобовой поверхности автомобиля. При этом большому внедорожнику приходится оказывать сопротивление большей площади, чем компактному спортивному автомобилю.
Использование шин с низким сопротивлению качению — Большинство автомобильных шин предназначены для обеспечения спокойной езды без шума и хорошего сцепления с дорогой в любую погоду. Но они редко рассчитаны на снижение расхода. В действительности же, именно шины вызывают наибольшее сопротивление при езде. В гибридных автомобилях используются специальные более жесткие шины, которые накачены под более высоким давлением, чем обычные. В результате, они снижают сопротивление качению вдвое.
Использование более легких материалов — Снижение общей массы автомобиля помогает уменьшить расход топлива. Легкие автомобили расходуют меньше энергии при разгоне или движении в гору. Для снижения массы могут быть использованы такие композитные материалы, как углепластик или легкие металлы, например, алюминий или магний.
 

Во всех современных гибридных автомобилях применяются вышеописанные способы снижения расхода. Далее мы подробнее расскажем о Honda Insight и Toyota Prius.
 
Несмотря на то, что оба автомобиля являются параллельными гибридами, у них есть свои отличия. У Honda Insight и Toyota Prius установлены бензиновые двигатели, электродвигатели и аккумуляторы, но на этом, пожалуй, все сходства заканчиваются. Давайте начнем с Honda Insight.
 

 
 
Honda Insight
 
Honda Insight была представлена в США в 2000 г. Автомобиль был сконструирован специально для максимального снижения расхода топлива. Несмотря на то, что Honda больше не выпускает Insight, этот автомобиль остается хорошим примером гибрида.
 
Honda сделала все возможное для максимального снижения расхода. Insight — это небольшой, легкий двухместный автомобиль с маленьким, но мощным бензиновым двигателем. Согласно Управлению по охране окружающей среды США, у Insight самые высокие показатели топливной экономичности из всех гибридов, представленных на рынке.
 
Honda Insight представляет собой упрощенный параллельный гибрид. Электродвигатель сопрягается с бензиновым двигателем там, где обычно располагается маховик. Honda назвала данную разработку «комбинированный электроусилитель двигателя». В Insight устанавливается либо обычная 5-ступенчатая механическая трансмиссия, либо автоматическая бесступенчатая трансмиссия CVT (вариатор).
 
Электродвигатель Insight обеспечивает экономию топлива:
 
·        Содействует работе бензинового двигателя, обеспечивая дополнительную мощность при разгоне и движении в гору
·        Обеспечивает рекуперативное торможение для накопления энергии, выделяемой при торможении
·        Запускает двигатель, заменяя стартер
 
Однако электродвигатель не может приводить машину в движение самостоятельно, для этого необходимо, чтобы работал бензиновый двигатель.
 
Honda использовала все вышеперечисленные способы снижения расхода топлива. Но в Insight производитель опирался на три основных момента:
 
·        Снижение массы — Несмотря на то, что автомобиль и так небольшой, кузов изготовлен из алюминия для дополнительного снижения массы. Благодаря сниженной массе, стало возможным использование небольшого двигателя, к.п.д. которого соответствует обычным автомобилям. Insight весит менее 1.900 фунтов (862 кг), что на 500 фунтов (227 кг) меньше, чем масса самого легкого автомобиля компании Honda Civic.
·        Использование небольшого, но производительного двигателя — Масса двигателя Insight объемом 1.0 л составляет всего 124 фунта (56 кг), а его мощность 67 л.с. при 5.700 об/мин. В двигателе используется система Honda VTEC (электронная система газораспределения с автоматически изменяемыми фазами клапанов), а также технология, основанная на использовании бедной смеси. Расход топлива Insight составляет 3,9 л/100 км по городу и 3,5 л/100 км по шоссе. Помимо этого, благодаря дополнительной мощности электродвигателя, автомобиль может разгоняться от 0 до 100 км/ч за 13 секунд.
При работающем электродвигателе, мощность Insight составляет 73 л.с. при 5.700 об/мин. Если сравнить с показателями только бензинового двигателя, то получается, что электродвигатель увеличивает мощность всего на 6 л.с. Но максимальных показателей электродвигатель достигает на низких оборотах бензинового двигателя. Мощность электродвигателя Insight составляет 10 кВт (около 13 л.с.) при 3.000 об/мин.
·        It’s the peak torque numbers that really tell the story. Без электродвигателя, крутящий момент Insight составляет 89,5 Н*м при 4.800 об/мин. С электродвигателем, крутящий момент Insight составляет 107 Н*м при 1.500 об/мин. Таким образом, электродвигатель увеличивает крутящий момент на низких оборотах, когда не справляется бензиновый двигатель. Такое решение позволяет Honda Insight иметь маленький двигатель с показателями большого.
 
·        Улучшенная аэродинамика — Honda Insight имеет классический дизайн, автомобиль выполнен в форме капли: задняя часть автомобиля уже передней.   Задние колеса частично закрыты кузовом для придания более обтекаемой формы, а днище закрыто пластиковыми панелями. Благодаря этому, коэффициент волочения составляет всего 0,25, что делает Honda Insight одним из самых аэродинамичных автомобилей на рынке.
 

 
Садясь за руль, Вы понимаете, что Insight не очень сильно отличается от обычных автомобилей. При разгоне бензиновый двигатель выполняет большую часть работы. При быстром разгоне, подключается электродвигатель для увеличения мощности.
 
При езде по шоссе, бензиновый двигатель выполняет большую часть работы. Когда Вы нажимаете на тормоз или отпускаете педаль газа, электродвигатель включается для накопления энергии и подзарядку аккумуляторов. Вам не нужно подключать Insight к розетке, электродвигатель генерирует энергию, необходимую для заряда аккумуляторов.
 
Следует отметить, что в Insight механическая трансмиссия отделена от бензинового и электрического двигателей муфтой сцепления. Это значит, что если Вы из тех водителей, которые любят выжимать сцепление или переключать на нейтральную передачу при замедлении хода, рекуперативное торможение происходить не будет. Для накопления энергии автомобиль должен быть на передаче.
 
Теперь мы предлагаем ознакомиться с Toyota Prius. Prius значительно отличается от Insight.

 
Toyota Prius
 
Toyota Prius была представлена в Японии в конце 1997 г. и сконструирована для снижения вредных выбросов в городах. Для выполнения поставленной задачи Toyota создала силовой агрегат для параллельных гибридов, который получил название Toyota Hybrid System (THS). Новая конструкция обладала некоторыми преимуществами последовательного гибрида. Prius соответствует стандарту Калифорнии SULEV (автомобиль с максимально низким выбросом вредных веществ). Автомобиль представляет собой четырехдверный седан, силовой блок обеспечивает скорость выше 15 миль/ч (24 км/ч) только за счет электродвигателя. Это способствует снижению расхода при езде по городу, но не по шоссе. Prius получил награду Лучший автомобиль Северной Америки 2004.
 
В отличие от Honda, Toyota сосредоточила свое внимание на силовом блоке для достижения поставленных целей по снижению выбросов и расхода. Prius весит 2.900 фунтов (1.315 кг), при этом размер салона и багажника такие же, как у Toyota Corolla. 
 
В Prius используются два основных способа увеличения к.п.д. и снижения выбросов:
 
·        Двигатель работает только в том диапазоне оборотов и нагрузок, который обеспечивает максимальную экономичность — Для снижения выхлопа, Prius разгоняется до 15 миль/ч (24 км/ч) за счет электродвигателя. Бензиновый двигатель подключается только при достижении определенного порога скорости. После этого бензиновый двигатель работает только в узком диапазоне частот.
 
·        Трансмиссия с разветвлением потоков мощности — Бензиновый двигатель можно отрегулировать для более эффективной работы в определенном диапазоне оборотов и нагрузки. Трансмиссия с разветвлением потоков мощности в Prius позволяет двигателю работать в диапазоне оборотов и нагрузки, который обеспечивает максимальной экономии топлива.
 
Toyota разработала для Prius объемом 1,5 л для работы с максимальной скоростью всего 5000 об/мин, при этом его мощность составляет 76 л.с. Низкая максимальная скорость двигателя позволяет использовать более легкие компоненты, которые также снижают расход.
 
Мощность электродвигателя Prius составляет 67 л.с. при 1.200 — 1.540 об/мин. Крутящий момент при 0 — 1.200 об/мин составляет 400 Н*м, что более, чем достаточно для движения автомобиля без помощи бензинового двигателя.

  
Преимущества гибридного автомобиля
 
У Вас может возникнуть вопрос: зачем создавать такой сложный автомобиль, если большинство водителей устраивают их обычные машины? Ответ прост: для снижения выхлопа и расхода топлива. На самом деле, эти две задачи тесно связаны.
 
Давайте в качестве примера рассмотрим стандарт на содержание отработавших газов Калифорнии, в котором указаны нормы по составу выхлопа на территории Калифорнии. Содержание вредных веществ обычно указывается в граммах на километр (г/км). Например, для малотоксичных транспортных средств (LEV) стандарт допускает выброс 5,4 г/км моноксида углерода (угарного газа). Ключевым аспектом данного стандарта является то, что нормы не зависят от расхода топлива автомобиля. Если у одного автомобиля расход в два раза больше, чем у другого, то и выброс вредных веществ у него будет в два раза больше. Дополнительный выхлоп вредных веществ устраняется при помощи оборудования для контроля выбросов в атмосферу. Благодаря снижению расхода топлива можно снизить выброс.
 
Двуокись углерода(CO2) также содержится в выхлопе. Его содержание не контролируется правительством США, однако ученые считают, что данный газ способствует глобальному потеплению. Вследствие отсутствия контроля, в автомобилях не используются устройства для устранения СО2 из выхлопа. Если у одного автомобиля расход в два раза больше, чем у другого, то и выброс СО2 в атмосферу у него будет в два раза больше.
 
Производители автомобилей в США стремятся снизить расход топлива еще по другой причине. Согласно законодательству, их продукция должна соответствовать Закону о среднем расходе топлива автомобилями, выпускаемыми корпорацией (CAFE). Согласно действующим стандартам, средний расход всех продаваемых новых автомобилей должен составлять 27,5 миль/галлон (8,55 л/100 км). Это значит, что если производитель продает 1 гибрид с расходом 60 миль/галлон (3,92 л/100 км), он также может продать 4 дорогих автомобиля класса люкс с расходом 20 миль/галлон (11,76 л/100 км).
 
Каждый должен знать способы снижения расхода топлива. На следующей странице мы расскажем, как сократить расход топлива Вашего гибрида (или обычного автомобиля).

Источник: https://auto.howstuffworks.com/hybrid-car.htm

Классификация гибридных автомобилей (гибридные автомобили и все о них)

В новом и динамично развивающимся секторе гибридных автомобилей производители идут на множество ухищрений. Изготовители и средства массовой информацией называют множество автомобилей “гибридами”, создавая ложное впечатление, что они все одинаковы. В этой статье мы попробуем разобраться, какой автомобиль можно называть гибридом и чем они отличаются.

Гибридный двигатель в автомобиле Toyota Camry

Покупателю сложно сделать осознанный выбор не располагая хотя бы базовой информации об отличиях в конструкции и используемых технологиях.

В общем случае гибридный автомобиль — автомобиль использующий в качестве движущей силы связку из электродвигателя и двигателя внутреннего сгорания, питаемый как обычным горючим топливом, так и зарядом аккумуляторной батареи.

С практической точки зрения автомобиль нельзя называть гибридом, если он не умеет отключать двигатель во время остановок, не использует систему рекуперативного торможения и не использует электромотор хотя бы в качестве вспомогательного двигателя.

Тип 1 — Не совсем гибрид (mild hybrid)

(Низкое напряжение/Малая мощность) Традиционная система с 42 вольтовым аккумулятором, называемая маркетологами “умеренным” гибридом.

Этот тип конструкции по сути нельзя даже назвать “гибридом” т.к. в автомобиле используется только одна двигательная система.

• Останавливает двигатель во время остановок
• Заряжает аккумулятор за счет торможения (так же называется рекуперативным торможением)
• Электромотор не используется в качестве движущей силы

Тип 2 – Пассивный гибрид (passive или assisted hybrid)

(Высокое напряжение/Малая мощность) Система с небольшим (по запасу энергии) аккумулятором и небольшим электромотором, который включается в работу при разгоне автомобиля.

• Останавливает двигатель во время остановок
• Использует систему рекуперативного торможения
• Электромотор играет вспомогательную роль

Тип 3 – Полный гибрид (full hybrid)

(Высокое напряжение/Высокая мощность) Система с большой аккумуляторной батареей, небольшим электромотором, по крайней мере одним мощным электромотором и двигательной системой использующей оба источника движущей силы.

• Останавливает двигатель во время остановок
• Заряжает батарею за счет торможения
• Позволяет использовать только двигатель внутреннего сгорания, только электромотор или оба одновременно.

Производители и модели гибридов

Honda Insight, Honda Civic Hybrid, Honda Accord Hybrid

Хонда использует систему второго типа (вспомогательную). В системе присутствует один электромотор, используемый для подзарядки батареи либо в качестве вспомогательного двигателя. Электромотор так же используется при запуске двигателя.

Saturn Vue (General Motors)

Система второго типа. В системе присутствует один электромотор, используемый для подзарядки батареи либо в качестве вспомогательного двигателя. Электромотор так же используется при запуске двигателя.

Toyota Camry Hybrid, Toyota Highlander Hybrid, Toyota Prius, Lexus RX-400h, Lexus GS-450h

Тойота использует систему третьего типа — “настоящий” гибрид. В системе используется, по крайней мере, два электромотора. Один служит в качестве генератора электрического тока. Второй – в качестве двигателя и стартёра. Оба могут использоваться одновременно, экономя заряд аккумуляторной батареи.

Автомобиль может ехать в режиме электромобиля, т.е. исключительно за счет электромотора, что очень полезно в условиях перегруженных городских дорог.

Ford Escape Hybrid, Mercury Mariner Hybrid

Гибриды компании Форд относятся к третьему типу. В системе установлено два электромотора. Один используется в качестве электрогенератора. Второй – в качестве двигателя и стартёра. Оба могут использоваться одновременно, экономя заряд аккумуляторной батареи.

Автомобиль способен двигаться в режиме электромобиля, т.е. только за счет электромотора, что очень полезно при езде по перегруженным городским трассам.

Источник: Авто Релиз.ру.

Гибридный двигатель

Есть много типов автомобилей, которые люди используют в своих путешествиях. Хотя большинство этих автомобилей выглядят одинаково под своей оболочкой, есть некоторые фундаментальные различия, которые можно найти в некоторых типах автомобилей. Настоящая разница заключается в двигателе автомобиля и в том, как он работает в результате этой разницы. В обычных автомобилях двигатель — это двигатель внутреннего сгорания. Вы обнаружите, что гибридный двигатель работает несколько иначе.

В двигателе гибридного автомобиля используются как батареи внутреннего сгорания, так и электрические батареи. Эти два источника питания необходимы для работы автомобиля. Чтобы понять, как эти два элемента могут помочь улучшить автомобиль, может быть полезно рассмотреть каждый из этих источников питания по отдельности. Первое, что мы рассмотрим, это электрические батареи. Эти батареи используются для обеспечения питания электродвигателя.

Электрический аккумулятор в гибридном двигателе питает автомобиль, поэтому он потребляет меньше топлива.В этих гибридных автомобилях энергия аккумулятора сохраняется за счет использования двигателя внутреннего сгорания. Без топлива от гибридного двигателя электрическую батарею нужно было бы очень быстро заменить.

Двигатель внутреннего сгорания, с другой стороны, позволит машине начать использовать топливо в качестве начального повышения мощности. Как только мощность проходит через автомобиль, гибридный двигатель помогает батареям экономить необходимое топливо. В большинстве HEV гибридный двигатель отключает двигатель внутреннего сгорания, когда он находится в режиме холостого хода.Это лишь некоторые из функций, которые вы найдете в большинстве гибридных автомобилей.

Как некоторые люди, которым трудно понять, как работает гибридный двигатель, вы можете получить эту информацию у одного из продавцов в представительстве, где вы планируете покупать свой автомобиль.

Электрический аккумулятор в гибридном двигателе питает автомобиль, поэтому он потребляет меньше топлива. В этих гибридных автомобилях энергия аккумулятора сохраняется за счет использования двигателя внутреннего сгорания.Без топлива от гибридного двигателя электрическую батарею нужно было бы очень быстро заменить.

Двигатель внутреннего сгорания, с другой стороны, позволит машине начать использовать топливо в качестве начального повышения мощности. Как только мощность проходит через автомобиль, гибридный двигатель помогает батареям экономить необходимое топливо. В большинстве HEV гибридный двигатель отключает двигатель внутреннего сгорания, когда он находится в режиме холостого хода. Это лишь некоторые из функций, которые вы найдете в большинстве гибридных автомобилей.

Теги статьи: Двигатель внутреннего сгорания, Гибридный двигатель, Внутреннее сгорание, Электрическая батарея, Гибридные автомобили, Двигатель внутреннего сгорания

Источник: Бесплатные статьи с сайта ArticlesFactory.com

Устранение NVH гибридных автомобилей

Медленно, но верно западный мир знакомится с автомобилями, переходящими в спящий режим на холостом ходу — например, когда они останавливаются на светофоре.Системы запуска и остановки двигателя (также называемые остановкой на холостом ходу) были довольно распространены в течение целого десятилетия, и их присутствие, вероятно, будет продолжать расти. Первые системы появились в начале 1980-х, когда в 1983 году был выпущен Volkswagen Polo Formel E. (только в Европе). Интересно, что мешающие вибрации при перезапуске двигателя являются причиной того, что системы старт-стоп тогда еще не прижились, и по-прежнему являются препятствием для широкого распространения сегодня.

Пожалуйста, не останавливай музыку

Преимущества систем остановки на холостом ходу очевидны.Функция старт-стоп не только снижает расход топлива на 10–15 процентов, но и соответственно снижает выбросы. Поскольку топливная экономичность находится на вершине показателей, которые потребители принимают во внимание при покупке автомобиля, запуск двигателя и остановка двигателя сегодня стали нормой для производителей оригинального оборудования (OEM). По данным IHS Automotive, почти 70 процентов автомобилей, движущихся в Европе (где цены на бензин самые высокие), имеют на борту возможность старт-стопа. Но в других, менее урбанизированных регионах мира, в том числе в Соединенных Штатах, внедрение значительно отстает от модели, где оборудовано только семь процентов автомобилей, и многие владельцы отключают эту функцию, когда она у них есть.

Это сопротивление нельзя просто свести к отстающим, и поэтому вызывает озабоченность во всей автомобильной промышленности. Антагонизм проистекает из вибраций, возникающих при перезапуске, которые считаются раздражающими, потому что они прерывают или портят музыку или тишину. В отличие от запуска двигателя физическим поворотом ключа или нажатием кнопки, вибрации при перезапуске возникают тогда, когда пассажиры не ожидают или не хотят их. Вибрационный шум особенно беспокоит гибридных транспортных средств, которые запускают двигатели во время движения без каких-либо действий водителя, таких как переключение передач.Перезапуск двигателя происходит полностью на условиях автомобиля, а не на условиях водителя. Как и в случае с турбулентностью в самолете, элемент неожиданности может сделать впечатление еще более неприятным, чем могло бы быть.

Honda R&D Co., Ltd — один из первых последователей

Поскольку пожелания клиентов являются предикторами их покупательского поведения, японские OEM-производители, специализирующиеся на гибридных и электрифицированных силовых агрегатах, исследуют способы решения проблем шума, вибрации и резкости (NVH), которые идут рука об руку с технологией перезапуска.Компания Honda R&D Co., Ltd хотела одним из первых внедрить эту технологию, поэтому компания обратилась за помощью в Simcenter ™ Engineering Services.

Honda и Siemens являются партнерами на протяжении десятилетий, в частности, благодаря использованию продуктов и услуг Simcenter ™. Фактически, Honda была преданным и довольным пользователем оборудования для сбора данных Simcenter SCADAS ™ и программного обеспечения Simcenter Testlab ™ более 20 лет.

От испытаний до инженерных консультаций и моделирования системы

г.Сатоши Ватанабе, ответственный за модельно-ориентированную разработку (MBD) в отделе NVH силовых агрегатов Honda, объясняет, как инструменты тестирования Simcenter давно намного превосходили альтернативы конкурентов: «Инструменты тестирования Simcenter были многоцелевыми; они позволяли проводить анализ пути передачи, испытания на удар, модальный анализ и другие, в то время как соревнование по-прежнему было сосредоточено на выполнении только одной задачи ».

Благодаря этой универсальности, Honda смогла значительно оптимизировать свои процессы тестирования.«Больше не было необходимости менять испытательную установку и специалиста между измерениями, теряя драгоценное время», — объясняет Ватанабе. «В целом, благодаря инструментам Simcenter, наш процесс тестирования стал намного более интегрированным». Honda до сих пор использует решения Simcenter для тестирования и проверки данных.

Работая с испытательным оборудованием Simcenter, Honda накопила множество собственных ноу-хау, особенно в отношении NVH. В настоящее время компания располагает этими знаниями в различных операционных отделах, каждый из которых преследует свои конкретные цели.Это был наиболее эффективный подход к решению проблем, связанных с атрибутами и подсистемами при разработке транспортных средств. Но с появлением гибридных автомобилей и более сложных проблем, связанных с NVH, компания решила пересмотреть ведомственный подход.

«До того, как мы начали разрабатывать гибридные автомобили, мы прекрасно справлялись с нашими установленными процессами и базой знаний», — говорит Ватанабе. «Однако мы хотим изучить новые способы сократить цикл разработки». Столкнувшись с проблемой NVH перезапуска двигателя на своей платформе Odyssey, Honda решила внедрить другие решения Simcenter и связаться с инженерными службами Simcenter.Simcenter Engineering поможет Honda объединить свои ценные, но разрозненные знания в единый подход к решению.

«Чтобы правильно зафиксировать и решить проблему соединения в кратчайшие сроки и до появления прототипа, специалисты Simcenter Engineering познакомили нас с программным обеспечением для моделирования систем Simcenter Amesim», — поясняет Ватанабе. С помощью этого программного обеспечения компании Honda удалось создать полностью интегрированные модели двигателей и транспортных средств, которые были масштабированы с учетом сгорания, механики и элементов управления.

Тонкая, но существенная разница

Из-за задействованных психологических и в значительной степени субъективных факторов проблема перезапуска более сложна, чем можно было бы подозревать наука. Обычно при запуске двигателя вибрации корпуса вызываются собственными значениями твердого тела силовой установки во время начального сгорания.Однако разница между нормальным запуском и перезапуском заключается в том, что мы ожидаем возникновения этих вибраций в первом случае. Хотя ожидания трудно объективировать и, следовательно, обобщать, единственная эффективная стратегия, по-видимому, состоит в том, чтобы уменьшить вибрации при перезапуске до их абсолютного минимума без ущерба для характеристик двигателя.

Обычно для прогнозирования явлений шума и вибрации от трансмиссии используется метод, который вводит измеренные значения давления в цилиндрах в качестве источника вибрации двигателя.«Однако, отклоняясь от фиксированного значения давления в цилиндре, эти модели не учитывают параметры запуска и запуска двигателя, которые в значительной степени способствуют вибрации при запуске двигателя», — говорит Том Ван Хаук, эксперт Simcenter NVH. на протяжении всего проекта.

Используя программное обеспечение Simcenter Amesim ™, специалисты Simcenter Engineering и Honda приступили к разработке новой методики прогнозирования и нового метода оценки вибраций при перезапуске двигателя. Теперь Honda может точно спрогнозировать весь процесс перезапуска трансмиссии, начиная с сигналов управления автомобилем, вызывающих определенное давление в цилиндре, которое затем приводит к крутящему моменту трансмиссии, конкретным силам взаимодействия подвески и втулки трансмиссии и, в конечном итоге, к сотрясению кузова.

Допуская отклонение давления в цилиндре, Honda теперь может определять характеристики деталей для вибрации при перезапуске двигателя на этапе проектирования автомобиля, а также другие явления шума и вибрации, такие как шум холостого хода и вибрация.

Технологические партнеры на всю жизнь

Honda сегодня ценит успешное завершение проекта.«Благодаря нашему сотрудничеству с командой инженеров Simcenter время цикла разработки находится под лучшим контролем», — утверждает Ватанабе. Более того, после завершения проекта Honda получила полную передачу технологий, что позволило им воспроизвести все методы и методики для других целей, кроме колебаний при перезапуске двигателя. «Благодаря передаче технологий мы понимаем, как воспроизвести применяемые методы и адаптировать их для решения всех видов проблем. Теперь мы можем делать это сами, в полной мере используя собственные активы », — заключает Ватанабе.

В результате Honda теперь интегрирует и использует MBD во всех своих отделах, что позволяет им предвидеть множество проблем и заранее загружать их решения. «Обсуждения начинаются раньше, и таким образом мы избегаем проблем», — говорит Ватанабэ. «За счет предварительного прогнозирования поведения системы рабочая нагрузка значительно снижается, что позволяет нам сосредоточить наши усилия и ресурсы на других приоритетах, таких как имидж бренда и его ценность».

Инженерные услуги как привратник портфолио Simcenter

Honda считает, что сотрудничество с Simcenter Engineering Services имеет большое значение для того, чтобы оставаться впереди в гонке за новыми технологиями и методологиями, например, разработанными в контексте этого проекта.«Интеграция 1D, 3D CAE и тестирования — сильная сторона Simcenter Engineering, которая имеет в своем распоряжении портфель продуктов Simcenter», — заключает Ватанабе. «Пока эта комбинация решений доступна, мы продолжим работать вместе в будущем».

Что такое гибридный автомобиль?

Гибридный автомобиль — это автомобиль, который имеет два или более основных источника тяги. Большинство гибридных автомобилей, которые в настоящее время продаются потребителям, оснащены как обычными бензиновыми, так и электрическими двигателями, которые могут приводить в движение автомобиль либо независимо, либо в тандеме.Эти автомобили правильно называют газо-электрическими гибридами. Другие источники энергии могут включать водород, пропан, КПГ и солнечную энергию. Используемая технология зависит от целей, поставленных перед автомобилем, будь то топливная эффективность, мощность, дальность пробега или сокращение выбросов парниковых газов. Гибридные автомобили, ориентированные на потребителя, которые существуют на рынке около десяти лет, обычно настраиваются на снижение выбросов и запас хода. Кроме того, владельцы транспортных средств hybird часто пользуются социальными льготами, такими как престиж и скидки на вторичные услуги.Некоторые отели Чикаго, а также отели в других городах предоставляют скидки на парковку людям, ведущим гибридные автомобили. Корпоративные и государственные автопарки, находящиеся в эксплуатации в течение двадцати и более лет, обычно настроены на экономию топлива, часто за счет запаса хода, мощности и выбросов углеводородов.

Бензино-электрический гибридный автомобиль имеет один или два вспомогательных электродвигателя, дополняющих основной бензиновый двигатель. По сравнению с обычными автомобилями бензиновый двигатель в газо-электрическом гибриде меньше, менее мощный и более эффективный.Хотя одного бензинового двигателя будет достаточно для приведения в движение транспортного средства в большинстве случаев, во время маневров, требующих необычно высокой мощности, также используется электродвигатель. Эти условия включают обгон, подъем на холм и ускорение с места. Некоторые гибридные автомобили, такие как Toyota Prius, отключают бензиновый двигатель в условиях, когда достаточно одного электродвигателя, например, при движении накатом или торможении. Фактически, у Toyota Prius есть специальный режим работы только с электричеством, предназначенный для движения с остановками и движением.Это стало возможным благодаря сверхмощному электродвигателю, используемому в Prius, который способен приводить автомобиль в движение с места без помощи бензина. Таким образом, в отличие от большинства других гибридных автомобилей, Prius на самом деле использует электродвигатель больше, чем бензиновый.

Многие из технологий, используемых в гибридных транспортных средствах, будут полезны для автомобилей любого типа, включая обычные бензиновые автомобили. Однако инженерные и производственные затраты, связанные с этими технологиями, часто приводят к увеличению цены автомобиля до такой степени, что по сравнению с ним экономия топлива незначительна.Эти технологии применимы только к субсидируемым налогами электромобилям и гибридным транспортным средствам, при которых связанный с этим рост затрат покрывается государством, а не производителем или потребителем.