A hibrid motor működése, a gazdaságos motor előnyei és hátrányai
Tartalom
A hibrid járművek megjelenése az autógyártók kényszerintézkedése lett a szénhidrogénüzemű belső égésű motorokról (ICE) a tisztább erőművekre való átállásban. A technológia még nem tette lehetővé, hogy az autonóm közlekedés fejlesztésének elméletileg lehetséges irányainak nagy sorából teljes értékű elektromos autót, üzemanyagcellás autót vagy mást hozzanak létre, és az igény már megérett.
A kormányok erőteljesen megszorították az autóipart a környezetvédelmi követelményekkel, és a fogyasztók minőségi előrelépést akartak látni, nem pedig az egyik olajfinomító terméken több mint egy évszázada ismert motor mikroszkopikus javítását.
Melyik autót hívják "hibridnek"
A köztes szakasz erőegysége egy belső égésű motor és egy vagy több elektromos motor már bevált kialakításának kombinációja volt.
A vontatóegység elektromos részét gáz- vagy dízelmotorhoz mechanikusan kapcsolt generátorok, akkumulátorok és visszanyerő rendszer látja el, amely a jármű fékezése során felszabaduló energiát visszaadja a hajtásba.
Az ötlet gyakorlati megvalósítására szolgáló számos sémát hibridnek nevezzük.
Néha a gyártók megtévesztik az ügyfeleket azzal, hogy hibrid rendszereket hívnak, ahol az elektromos hajtást csak a főmotor indítására használják start-stop üzemmódban.
Mivel nincs kapcsolat az elektromos motorok és a kerekek, valamint az elektromos vontatási lehetőség között, helytelen az ilyen autókat hibrideknek tulajdonítani.
A hibrid motorok működési elve
A sokféle kialakítás mellett az ilyen gépek közös jellemzőkkel rendelkeznek. De a különbségek műszaki szempontból olyan nagyok, hogy valójában különböző autókról van szó, megvannak a maguk előnyei és hátrányai.
eszköz
Minden hibrid tartalmaz:
- belső égésű motor sebességváltóval, fedélzeti kisfeszültségű táphálózattal és üzemanyagtartállyal;
- vontatómotorok;
- tároló akkumulátorok, leggyakrabban nagyfeszültségűek, amelyek sorosan és párhuzamosan kapcsolt akkumulátorokból állnak;
- tápvezetékek nagyfeszültségű kapcsolással;
- elektronikus vezérlőegységek és fedélzeti számítógépek.
Az integrált mechanikus és elektromos sebességváltó minden üzemmódjának biztosítása általában automatikusan történik, csak az általános forgalomirányítást bízzák a vezetőre.
A munka sémái
Az elektromos és mechanikai alkatrészek egymáshoz kapcsolása többféleképpen lehetséges, az idők során a jól bevált specifikus, gyakran használt sémák kiemelkedtek.
Ez nem vonatkozik a hajtás későbbi besorolására az elektromos vontatás fajlagos részaránya szerint a teljes energiamérlegben.
következetes
A legelső séma, a leglogikusabb, de ma már alig használják az autókban.
Fő feladata az volt, hogy nehéz berendezésekben dolgozzon, ahol a kompakt elektromos alkatrészek sikeresen helyettesítették a terjedelmes, szintén nagyon nehezen irányítható mechanikus sebességváltót. A motor, általában dízelmotor, kizárólag elektromos generátorra van terhelve, és nincs közvetlenül a kerekekhez kötve.
A generátor által generált áram a vontatóakkumulátor töltésére használható, ahol pedig nincs biztosítva, közvetlenül a villanymotorokhoz kerül.
Egy vagy több lehet belőlük, egészen az autó minden kerekére történő felszerelésig az úgynevezett motorkerekek elve szerint. A tolóerő mértékét a teljesítményvillamos egység szabályozza, és a belső égésű motor folyamatosan a legoptimálisabb üzemmódban tud működni.
párhuzamos
Ez a séma ma a legelterjedtebb. Ebben a villanymotor és a belső égésű motor közös sebességváltóért dolgozik, és az elektronika szabályozza az egyes hajtások energiafogyasztásának optimális arányát. Mindkét motor a kerekekhez van kötve.
A helyreállítási mód akkor támogatott, amikor fékezés közben a villanymotor generátorrá alakul és újratölti az akkumulátort. Egy ideig az autó csak töltéssel tud mozogni, a fő belső égésű motor tompa.
Bizonyos esetekben jelentős kapacitású akkumulátort használnak, amely fel van szerelve külső töltés lehetőségével háztartási AC hálózatról vagy speciális töltőállomásról.
Általában az akkumulátorok szerepe itt kicsi. Ám a kapcsolásuk leegyszerűsödik, itt nincs szükség veszélyes nagyfeszültségű áramkörökre, és az akkumulátor tömege is jóval kisebb, mint az elektromos járműveké.
vegyes
Az elektromos hajtástechnika és a tárolókapacitás fejlődésének eredményeként megnőtt a villanymotorok vonóerő-teremtő szerepe, ami a legfejlettebb soros-párhuzamos rendszerek megjelenését eredményezte.
Itt az álló helyzetből indulás és az alacsony sebességgel történő mozgás elektromos vontatással történik, és a belső égésű motor csak akkor kapcsol be, ha nagy teljesítményre van szükség, és amikor az akkumulátorok lemerültek.
Mindkét motor képes hajtás üzemmódban működni, és egy jól átgondolt elektronikai egység választja ki, hogy hova és hogyan irányítsa az energiaáramlást. A vezető ezt követheti a grafikus információs kijelzőn.
Egy további generátort használnak, mint egy soros áramkörben, amely energiát szolgáltathat az elektromos motoroknak vagy tölthet akkumulátort. A fékezési energia visszanyerése a vonómotor hátramenetén keresztül történik.
Így van elrendezve sok modern hibrid, különösen az egyik legelső és jól ismert - Toyota Prius
Hogyan működik egy hibrid motor a Toyota Prius példáján?
Ez az autó immár a harmadik generációnál tart, és elért egy bizonyos fokot a tökéletességben, bár a versengő hibridek továbbra is növelik a formatervezés összetettségét és hatékonyságát.
A hajtás alapja itt a szinergia elve, amely szerint egy belső égésű motor és egy villanymotor bármilyen kombinációban részt vehet a kerekek nyomatékának létrehozásában. Munkájuk párhuzamossága egy bonyolult bolygótípusú mechanizmust biztosít, ahol az erőáramlások keverednek, és a differenciálműön keresztül jutnak el a hajtott kerekekhez.
Az indítást és az indítási gyorsítást egy villanymotor végzi. Ha az elektronika úgy találja, hogy képességei nem elegendőek, akkor egy gazdaságos, Atkinson-cikluson működő benzinmotort csatlakoztatnak.
Hagyományos Otto motoros autókban az ilyen termikus ciklus átmeneti körülmények miatt nem használható. De itt villanymotor biztosítja őket.
Az alapjárati üzemmód kizárt, ha a Toyota Prius automatikusan beindítja a belső égésű motort, akkor azonnal találnak rá munkát, ami segíti a gyorsítást, tölti az akkumulátort vagy gondoskodik a légkondicionálásról.
Folyamatosan terhelhető és optimális fordulatszámmal dolgozik, így a külső fordulatszám-karakterisztikája legelőnyösebb pontján minimalizálja a benzinfogyasztást.
Hagyományos indító nincs, hiszen egy ilyen motort csak jelentős fordulatszámra pörgetve lehet beindítani, amit egy reverzibilis generátor csinál.
Az akkumulátorok különböző kapacitásúak és feszültségűek, a PHV legbonyolultabb újratölthető változatában ezek már elég gyakoriak az elektromos járműveknél 350 V 25 Ah-n.
A hibridek előnyei és hátrányai
Mint minden kompromisszum, a hibridek is alulmúlják a tisztán elektromos járműveket és a szokásos klasszikus olajüzemű járműveket.
De ugyanakkor számos tulajdonságban hasznot hoznak, ha valaki főként jár el:
- a belső égésű motorok káros kibocsátása elleni küzdelem eszközeinek egyszerűsítése;
- némi üzemanyag-fogyasztás elérése, bármennyire is vitatott;
- a tisztán elektromos vontatású mozgás lehetősége, ahol a belső égésű motorok használata tilos;
- a bejelentett kapacitás meglehetősen egyszerű növelése;
- az elektromos autókkal ellentétben lehetetlen energia nélkül maradni az elektromos hálózattól.
Az összes hátrány a technológia bonyolultságához kapcsolódik:
- speciálisan a hibridekkel való munkára kiképzett, hozzáértő személyzet szükségessége;
- a jármű tömegének növekedése, amely üzemanyagot is fogyaszt;
- az autó magasabb ára;
- elektromos járművek vesztesége a belső égésű motor és minden ezzel kapcsolatos megőrzése miatt;
- még mindig nem kellően fejlett technológiák és a tervezés egységes megközelítésének hiánya;
- rossz környezetbarátság az akkumulátorok gyártása és ártalmatlanítása során.
Elképzelhető, hogy a klasszikus autók teljes eltűnése után is folytatódik a hibridek gyártása.
De ez csak akkor valósul meg, ha egyetlen kompakt, gazdaságos és jól irányítható szénhidrogén üzemanyag-motort hoznak létre, amely jó kiegészítője lesz a jövő elektromos autójának, jelentősen növelve annak még mindig elégtelen autonómiáját.
