Гибрид – развитие и перспектива

Статья (12.01.2014)
Гибрид
Гибрид

Железная логика: чем больше в мире автомобилей, тем меньше нефти. Сей скорбный факт плюс глобальные проблемы экологии заставляют производителей обратить взоры к гибридным агрегатам и альтернативным источникам энергии.

Первые патенты на самодвижущиеся экипажи, в которых использовались два источника энергии, двигатель внутреннего сгорания (ДВС) и электромотор, были выданы еще в конце XIX века. Среди пионеров этой области был и молодой, тогда еще только подающий надежды австриец Фердинанд Порше, работавший инженером на фирме Людвига Лохнера. В 1900 году на автошоу в Париже он представил легкий экипаж Lohner-Porsche с двумя электромоторами мощностью 2,5 л.с., расположенными в ступицах (!) передних колес. Автомобиль оснащался аккумулятором, позволявшим двигаться 3 часа без подзарядки со скоростью 50 км/ч. в том же году Порше сконструировал гоночный электромобиль с четырьмя мотор-колесами, став заодно и первооткрывателем полного привода, а также установил на электромобиль вспомогательный ДВС, который приводил в действие генератор, в свою очередь, обеспечивающий зарядку АКБ для питания мотор-колес. Компания Lohner предлагала различные варианты авто: с двумя или четырьмя мотор-колесами, с ДВС или без него.

Lohner Porshe

Столетняя «карета» Lohner Porshe не только первый гибрид, но и первый 4Х4

В конце 1960-х первыми серийными гибридами стали большегрузные карьерные самосвалы БелАЗ, Caterpillar, Terex и другие. Об экономии горючего, а тем более экологии в данном случае никто не думал – необходимо было передать колоссальную мощность от двигателя к задним ведущим колесам. И ее решили «железнодорожным» способом: как на тепловозах, мощный дизельный мотор приводил в действие генератор, а выработанная им электроэнергия передавалась к электромоторам, установленным в огромных колесах. Такая конструкция позволяет удовлетворить специфические требования, но малоэффективна с точки зрения рационального использования энергии. Причина – многократное преобразование энергии и, следовательно, ее потери на каждом этапе. 

Поэтому использовать подобную конструкцию на массовых легковых автомобилях было нецелесообразно. Но с развитием технологий, уже в 1990-е годы, эта идея начала обретать реальные формы, появились различные конструктивные схемы.

КПД бензинового или дизельного мотора оставляет желать лучшего. Так как для интенсивного разгона нужна большая отдача, чем для езды с постоянной скоростью, конструкторы вынуждены создавать мотор с «запасом» мощности для работы в различных режимах. В результате большую часть времени ДВС работает при частичной нагрузке, которая характеризуется повышенным расходом топлива. К тому же в городе работающий мотор выбрасывает в атмосферу массу вредных веществ. Поэтому для улучшения топливной экономичности и экологичности была создана система старт-стоп, которая автоматически отключает мотор при кратковременных остановках и запускает при нажатии на педаль газа. Для этого вместо обычного стартера устанавливают более эффективный стартер-генератор. Его тоже в какой-то мере можно считать частью гибридной системы. Но настоящие современные гибриды включают двигатель внутреннего сгорания, работающий на бензине, дизтопливе или газе (в том числе водороде), электрический мотор (моторы) и генератор (или мотор-генератор), аккумуляторную батарею, трансмиссию и систему управления.

В различных схемах гибридного привода электродвигатели и ДВС используются по-разному. Так называемый последовательный гибрид (HEV) представляет собой электромобиль, в котором ДВС не имеет механической связи с колесами. В этом случае ДВС приводит в действие генератор, который вырабатывает электроэнергию, направляемую к электромотору, а ее избыток используется для зарядки аккумулятора. При разгоне, когда электроэнергии от генератора не хватает, на помощь приходит АКБ. По этому принципу реализована гибридная система таких автомобилей, как Chevrolet Volt, Opel Ampera, Fisker Carma и другие. Недостаток последовательной схемы – необходимость использования дополнительного генератора. Зато в качестве ДВС можно использовать компактный и экономичный мотор небольшого рабочего объема, так как он работает на постоянных оборотах и в оптимальном режиме.

Гибридный автомобиль Opel Almera

Гибридный автомобиль Opel Almera

Другая схема носит название «параллельная» (PHEV). В этом случае ДВС и электромотор могут работать как одновременно, так и самостоятельно. Электромотор установлен между двигателем и сцеплением и напрямую связан с коленчатым валом двигателя. С места автомобиль трогается на электротяге, а бензиновый мотор запускается после разгона до определенной скорости или для зарядки аккумуляторной батареи.

В «параллельных» гибридах крутящий момент передается к ведущим колесам через согласующий редуктор. Момент включения моторов и другие процессы регулируются бортовым компьютером. Такая схема реализована на моделях семейства Toyota Prius, в серийном Honda Civic Hybrid с системой Integrated Motor Assist,  а также в гибридных версиях Lexus RX. Чтобы обеспечить полный привод, «Лексусу» добавили второй тяговый электромотор, приводящий в движение колеса задней оси. В гибриде Mercedes-Benz S-Klasse Hybrid используется два электродвигателя. Один установлен между мотором и сцеплением, второй – между сцеплением и автоматической коробкой передач.

Первый выполняет функции стартера, электродвигателя и генератора. Второй может использоваться в качестве силового агрегата для движения в городе, превращая седан в экологически чистый электромобиль. Если по какой-то причине необходимо придать автомобилю экстренное ускорение, оба электродвигателя могут прийти на помощь бензиновому.

Недостатки параллельной схемы – наличие традиционной коробки передач с неизбежными механическими потерями, а также неравномерными нагрузками на ДВС при движении. Среди достоинств схемы PHEV – разнообразие вариантов компоновки и возможность использования более мощных моторов.

Дальнейшим развитием гибридной технологии стали так называемые подзаряжаемые гибриды – Plug-in Hybrid. И здесь вновь впереди оказалась Toyota, которая представила такую модификацию Prius в 2011 году на автосалоне во Франкфурте. Если ранее никель-металлгибридные аккумуляторы заряжались исключительно от генератора, то теперь это можно сделать с помощью специального зарядного устройства – функциональные возможности авто резко улучшились, вырос запас хода на электротяге.

Наибольшее распространение гибридные установки получили в США, где только компания General Motors продает около десятка моделей с бензоэлектрическим приводом. В основном это крупные пикапы и внедорожники: Cadillac Escalade, Chevrolet Tahoe, GMC Yukon и т.д. использование в приводе электромотора позволило умерить прожорливость в среднем на 20-50%. И с каждым годом количество гибридов будет расти – тому способствуют жесткие экологические нормы и льготное налогообложение. У нас продажи гибридных автомобилей составляют менее 0,1%. Мотивация интереса к ним у покупателей и, соответственно, у дилеров пока остаются в фазе исследования спроса, нежели массового потребления. Бензина, как у нас считают, на наш век хватит, да и проблемы экологии мало кого тревожат. Основная причина отсутствия покупательского спроса банальна – элементарное недоверие к новым технологиям и отсутствие квалифицированного сервиса.

По материалам «АВТОМИР»


Теги: Гибридный автомобиль, Двигатель,





Acura
ALF
Alfa_Romeo
Alpina
Aston_Martin
Audi
BAW
BelAZ
Bentley_
Berliet_
BMW
Bugatti
Buick
BYD
Cadillac
Caterpillar
Chery
Chevrolet
Chrysler
Citroen
Dacia
Daewoo
DAF
Datsun
Dodge
FAW
Ferrari
Fiat
Ford
GAZ
Geely
Goldhofer
Great_Wall
Honda
Hyundai
IG
Infiniti
Isuzu
Iveco
Jaguar
Jeep
Kamaz
Kawei
Kia
Lamborghini
Lancia
Land_Rover
Lexus
Lifan
Lincoln
Magirus
Mahindra
MAN
Maserati
Maybach
MAZ
Mazda
Mercedes-Benz
Mini
Mitsubishi
Moscwich
Nissan
Opel
Packard
Peugeot
Porsche
Renault
Rolls-Royce
SAAB
Scania
Scheuerle
SEAT_
Simba_
Skoda
Smart
SsangYong
Subaru
Suzuki
Tata
Tatra
Tesla_
Toyota
UAZ
Ural
VAZ
Vema
Volkswagen
Volvo
Youxia
ZAZ
ZIL



 

 





Наши баннеры

© 2008-2018autoholding.net



Яндекс.Метрика
Автомобиль Спецавтомобиль Зеленый автомобиль Устройство автомобиля Автохимия Тюнинг Темы Архив Контакты