Гибридный двигатель

Японские автомобили с гибридным двигателем

Toyota Prius

Японские гибриды Prius продаются от 2 154 тыс. рублей в единственной комплектации «Люкс». Оснащаются безальтернативным 1,8-литровым бензиновым двигателем мощностью 98 л.с. и синхронным электрическим мотором на постоянных магнитах с отдачей в 72 л.с.

170-сильные Prius — дешевые автомобили в классе гибридов в России, что связано с прекращением продаж их более доступных комплектаций и затягиванием дебюта Nissan Leaf 2 поколения.

Несмотря на высокую стоимость, владелец получает компактное городское авто с малопривлекательной внешностью. Передняя часть Toyota с «зигзагообразной» оптикой смотрится вычурно и безвкусно.

Машина, разработанная в соответствии с дизайнерской концепцией «YU-BI-SHIN», слишком противоречива. Зато неплохо оснащена. Prius в комплектации «Люкс» имеет 2-зонный климат-контроль, кожаную обивку сидений, цифровую приборную панель, круиз-контроль, аудиосистему люкс-класса JBL c 10 динамиками. Специально для российских покупателей машина поставляется с пакетом опций «Зимний комфорт» (обогрев зеркал заднего вида, дополнительный салонный отопитель и др.). Доплачивать за него не нужно.

+ Хорошее оснащение.

+ Минимальный расход.

+ Множество опций и систем безопасности.

— Спорный дизайн.

— Отсутствие комплектаций начального уровня.

Lexus RX 450h

RX 450h – премиальный городской кроссовер. Оснащён 3,5-литровым бензиновым мотором и 2 электродвигателями. Когда транспортное средство замедляет ход, в аккумуляторных батареях происходит накопление кинетической энергии.

RX в исполнении Hybrid имеет стремительный и динамичный силуэт, хорошо узнаваемый поклонниками японской марки Lexus Этот образ подкрепляют 263-сильный бензиновый двигатель и 2 тяговых электромотора. Совокупная мощность гибридного двигателя Lexus RX 450h– 313 л.с.

Lexus продаётся в России в 2 исполнениях – Premium и Exclusive. В базовой комплектации гибрида предусмотрено 10 подушек безопасности, 20-дюймовые легкосплавные диски, мультимедийный центр со встроенным навигатором, высокотехнологичная система VDIM, отвечающая за управление динамикой автомобиля.

Видео: Lexus RX 2017 Тест Драйв и Обзор

+ Большая мощность.

+ Агрессивно-динамичная внешность.

+ Множество систем безопасности.

+ Качественная отделка салона.

— Тряская и слишком мягкая подвеска рассчитана на езду только по асфальтовым дорогам высокого качества.

Infinity QX60

QX60 – 7-местный автомобиль, продающийся на российском рынке как в стандартной бензиновой (3,5 л, 262 л.с.), так и в более мощной гибридной версии. Независимо от силовой системы, машина комплектуется трансмиссией CVT с функцией ручного переключения и имеет полный привод.

Совокупная мощность и максимальный крутящий момент ДВС и электромотора составляют 250 л.с. и 368 Нм соответственно.

Машина марки Infiniti выглядит красиво и хорошо оснащена, поэтому попала в рейтинг гибридных автомобилей. Имеет солидную колёсную базу (2900 мм), что обеспечивает большое количество свободного места для пассажиров в салоне и багажа. Но гибрид не может похвастаться топливной экономичностью. В комбинированном цикле премиальный кроссовер потребляет 8,5 литров на 100 км пути.

Видео: Тест драйв INFINITI QX60

+ Просторный 7-местный салон.

+ Мощный двигатель.

+ Красивый дизайн.

+ Современная LED-оптика.

— Гибрид с невысокой топливной экономичностью.

О гибридах и их типах

Производители гибридных автомобилей в борьбе за экологию и сокращение расходов топлива, продолжают искать альтернативные источники энергии. Как вариант решения проблемы рассматривать можно гибридные авто, которые движутся не только благодаря ДВС, но и электромотору. Условно все гибридные автомобили делят на: мягкие, микро, умеренные и полные.

Схема микро гибридов

По мнению многих экспертов, этот вид гибридных автомобилей себя не оправдал, поскольку топливо, сэкономленное на остановках, тут же растрачивается на запуск ДВС. К тому же, собственно система «Старт-стоп» с автоматическими коробками и дизелями сочетается плохо.

Стартер во время пуска мотора нагружается очень сильно, поэтому инженерам приходится использовать очень мощные моторы. Остается единственное преимущество «микро» гибридов – низкая цена.

Схема мягких гибридов

Вторая группа гибридных автомобилей – «мягких» имеет второй двигатель – электрический, используемый как вспомогательный источник энергии, поскольку ехать исключительно на электричестве, автомобиль не может. Зато с функциями генератора и стартера, питаемых от аккумуляторной батареи большой емкости, двигатель справляется превосходно.

У гибридных автомобилей  установлен электромотор между основным двигателем и трансмиссией, поэтому и функции его настолько скромные. Дополнительную мощность он обеспечивает силовой установке при быстром разгоне, а подзарядку батареи, т.е. снабжение ее излишней энергией, производит при неторопливом плавном движении и торможении. Сегодня « умеренные» гибридные автомобили выпускают такие монстры автомобилестроения, как Honda (Insight), BMW, Mercedes-Benz (S-klass) и др.

Схема полных гибридов

Самыми продвинутыми и дорогими являются «полные» гибридные автомобили, позволяющие ехать исключительно на электротяге. Реализовать «полный» гибридный автомобиль возможно по-разному: усовершенствовав конструкцию «умеренного» гибрида (Porsche, Volkswagen) или разработав «с нуля» оригинальную конструкцию (Toyota, Lexus).

Купить или нет?

Если к концу прочтения этого текста у вас появилась идея о покупке данного автомобиля – я вас слегка «приземлю». Не так у нас и много гибридов: всего 18 моделей, которые смогли найти около 400 владельцев. Это связано с тем, что в нашей стране нет инфраструктуры для комфортного использования автомобилей, банально, с точки зрения заряда аккумуляторов. Параллельно с этим – стоимость сертификации таких автомобилей тоже увеличит конечную цену для покупателей, в итоге такой автомобиль будет, откровенно, дорогим. Помимо этого, его нужно будет обслуживать, а далеко не все это могут делать. В случае с попыткой покупки такого автомобиля на вторичном рынке – это гарантированная «лотерея», ведь батарея имеет своё количество циклов перезарядки. Безусловно, постепенно возрастает культура обслуживания, и владелец гибрида с радостью поделится с вами необходимой информацией, подсказав, где его обслужить, но куда вы сможете уехать из города? Налоговые льготы тоже обходят стороной владельцев и потенциальных потребителей таких автомобилей, однако

История разработок

Автомобиль Lohner-Porsche, 1900 год

Первым автомобилем с гибридным приводом считается Lohner-Porsche, разработанный конструктором Фердинандом Порше в 1900 — 1901 годах. В США гибридные автомобили начал разрабатывать Виктор Воук в 60-е — 70-е годы.

В 1980 году компания Volvo проводила эксперименты с маховиком, разгоняемым дизельным двигателем и электродвигателем, используемым для рекуперации тормозной энергии. Впоследствии от этого проекта отказались в пользу гидравлических аккумуляторов.

В СССР

В Советском Союзе работы по разработке гибридных автомобилей велись, в частности, под руководством Нурбея Гулиа. На созданном им прототипе на базе грузовика УАЗ-450, в котором накопителем энергии являлся маховик, а трансмиссией — ленточный вариатор, удалось достичь экономии топлива около 45 %.

В Курске в 1972-73 годах Н. В. Гулиа были проведены испытания городских автобусов с маховичными гибридными агрегатами и вариаторами. Также были построены и испытаны гибридные силовые агрегаты для автобусов на основе гидропривода, в которых роль накопителя энергии выполняли баллоны со сжатым азотом и маслом. Несмотря на различные принципы действия этих «гибридов» эффективность их оказалась близкой друг к другу — расход топлива снижался примерно вдвое, а токсичность выхлопа — в несколько раз. Однако эти технологии не были востребованы ни советской автомобильной промышленностью, ни мировой, поскольку уровень техники тех лет еще не позволял сделать такой привод достаточно надежным и гибким при умеренной цене.

⇡#Выбор гибрида

Уже столько сказано про историю развития гибридных автомобилей и их устройство, но вопрос покупки подобного транспортного средства остается открытым. Выгодны ли гибриды? Удобны ли они в эксплуатации? Какие трудности ждут владельца гибридного автомобиля? И главное: какой гибрид выбрать? В августе в рамках еженедельного обзора новых технологий автомобильной промышленности мы рассмотрели отчет британской автомобильной ассоциации British Columbia Automobile Association, в котором специалисты скрупулезно подсчитали экономический эффект от покупки автомобиля с двумя типами двигателей. Результат обескураживающий: из 16 рассмотренных моделей лишь одна вышла в плюс в сравнении с ближайшим бензиновым аналогом. Почему получилось так, что автомобили с меньшим расходом топлива бьют по кошельку сильнее? Несмотря на неутихающие споры в обществе автомобилистов, гибрид по определению технически сложнее аналогичного автомобиля с единственным бензиновым ДВС. И хотя электромотор устроен довольно просто, он все же требует периодической проверки и планового технического обслуживания. В результате регулярный осмотр в официальном сервисе заметно облегчит кошелек. К тому же век емкостных батарей недолог — в зависимости от устройства и условий эксплуатации их срок жизни может длиться от нескольких лет до десятилетия. Замена аккумуляторов – процедура не из дешевых. Вот и получается в итоге: экономишь на одном, тратишь на другом. Покупать гибрид с прицелом на экономию нельзя.

Кто определенно будет доволен покупкой автомобиля со смешанным силовым агрегатом, так это любители высоких технологий. Короткие пробежки на электродвигателе (доступно не для всех гибридов), обилие информационных дисплеев, бесшумное перемещение в пробке. Все это, безусловно, доставит удовольствие техноманьяку. Что еще более приятно, так это удивление друзей, коллег и просто соседей по потоку — восхищенные взгляды окружающих дорогого стоят.

Вы еще не передумали приобретать гибрид? Тогда вам может пригодиться следующая таблица, в которую мы включили основные данные о 25 гибридных моделях: стоимость, форм-фактор, расход топлива. Дополнительно отмечено время разгона с 0 до 100 км/ч, эта цифра обязательна для понимания технических способностей автомобиля.

Полностью доверять цифрам нельзя: не всегда производитель заявляет полные официальные спецификации, а условия тестов могут отличаться. В целом, если отбросить невероятные характеристики самого экономичного, самого дорогого и в то же время самого быстрого Porsche 918 Spyder Hybrid, который еще не поступил в продажу, собранные данные вполне справедливы. Желающим максимально сэкономить можно порекомендовать Toyota Prius и Honda Insight: основатели рынка все еще смотрятся довольно привлекательно. Выбирать гибридные внедорожники Cadillac Escalade или Chevrolet Tahoe можно только ввиду комплектации, вряд ли электромотор существенно повлияет на расход топлива огромных монстров. В целом же лучше вообще не разделять рынок на автомобили с ДВС и гибридные, а рассматривать все предложения, анализируя новые технические возможности лишь в качестве бонуса. Наверняка через 10-15 лет именно так и будет, большинство моделей станут гибридными, а возможность ехать некоторое время на электрической тяге станет обыденной функцией.

В заключение приведем статистику продаж. С момента появления первых современных серийных гибридных автомобилей в 1997 году и по сей день двумя основными рынками для этих транспортных средств остаются Япония и США: на их долю приходится более 90% от общего тиража. Но даже в этих странах относительный объем продаж гибридов очень мал: в июле в США гибриды составили 2,27% от общего рынка легковых автомобилей. Перейдем к конкретным цифрам.

Статистика продаж гибридных автомобилей довольно пессимистична: снижение объема практически по всем моделям. Наиболее удачным для этого сегмента рынка годом стал 2007, с тех пор продолжается планомерное уменьшение спроса. Котировки нефти на мировых торговых биржах давно отступили от максимальных значений, следовательно, можно не экономить сжигаемое топливо. Свою роль сыграл и мировой финансовый кризис.

Вместе с тем из статданных становится очевиден безоговорочный лидер рынка гибридов – Toyota Pruis. Не зря японцы инвестировали в будущее.

Несмотря на всю неоднозначность использования гибридного привода в современных автомобилях, уже в ближайшем будущем мы увидим дальнейшее развитие этой технологии. Возможно, гибрид придет и в ваш дом.

Схемы взаимодействия электромотора и ДВС

Инженеры разных компаний по-разному подходят к вопросу гибридного двигателестроения. Современные машины оснащаются гибридными двигателями, построенными по одной из трех схем взаимодействия топливной и электрической составляющей, которые будут рассмотрены ниже.

Последовательная схема

Это наиболее простой вариант. Принцип его работы заключается в следующем: крутящий момент от ДВС в данном случае передается исключительно генератору, который вырабатывает электричество и заряжает аккумуляторы. Автомобиль при этом движется только на электротяге.

Также для зарядки аккумуляторной батареи применяется система рекуперации кинетической энергии. Своим названием данная схема обязана последовательным преобразованиям энергии: энергия сгорания топлива двигателем внутреннего сгорания превращается в механическую, затем в электрическую при помощи генератора и снова в механическую.

• ДВС всегда работает на неизменных оборотах, с максимальным КПД;
• нет необходимости оснащать автомобиль мощным и прожорливым двигателем;
• не нужно сцепление и коробка передач;
• автомобиль способен передвигаться и с выключенным двигателем внутреннего сгорания за счет энергии, запасенной аккумуляторной батареей.

Однако есть у последовательной схемы и свои минусы:

1. потери энергии в процессе преобразований;
2. большой размер, вес и высокая стоимость аккумуляторных батарей.

Наибольшая эффективность такой схемы достигается при движении с частыми остановками, когда активно работает KERS. Поэтому она нашла применение в городском транспорте. Также гибридные двигатели с последовательной схемой применяются в карьерных самосвалах, которым для работы важен большой крутящий момент и не требуется высокая скорость.

Параллельная схема

Принцип работы «параллельного» гибридного двигателя полностью отличается от вышеописанного. Автомобили с гибридным двигателем, построенным по параллельной схеме, ездят с использованием и ДВС, и электромотора. Электродвигатель в таком случае должен быть обратимым, т.е. способным работать в качестве генератора. Согласованная работа обоих моторов достигается посредством компьютерного управления.

В зависимости от режима езды блок управления распределяет крутящий момент, поступающий от обоих элементов гибрида. Основную работу выполняет двигатель внутреннего сгорания, электромотор же подключается когда нужна дополнительная мощность (при трогании, ускорении), при торможении и замедлении он работает как генератор.

По данной схеме построены гибридные автомобили марки Хонда. Главный принцип руководства компании: схема гибридного двигателя должна быть как можно более простой и дешевой, а функция электромотора заключается лишь в помощи ДВС сэкономить максимально возможное количество топлива. У этой марки существует две гибридных модели – Civic (снят с производства в 2010 году) и Insight.

Последовательно-параллельная схема

Последовательно-параллельная схема представляет собой совмещение первых двух. В параллельную схему добавлен дополнительный генератор и делитель мощности. Благодаря этому автомобиль при трогании и на малых скоростях движется только на электрической тяге, ДВС только обеспечивает работу генератора (как при последовательной схеме).

На высоких скоростях крутящий момент на ведущие колеса передается и от двигателя внутреннего сгорания. При повышенных нагрузках (например, при подъеме в гору), когда генератор не в силах обеспечить требуемый ток, электромотор получает дополнительное питание от аккумулятора (параллельная схема).

рекуперативного торможения

Плюсы последовательно-параллельного гибридного двигателя данной схемы, в максимальной топливной экономичности и высокой экологичности. Минусы системы – сложность конструкции и высокая стоимость, поскольку требуется дополнительный генератор, достаточно емкая аккумуляторная батарея и сложный электронный блок управления.

Применяется последовательно-параллельная схема на автомобилях марки Тойота (Prius, Camry, Highlander Hybrid, Harrier Hybrid), а также на некоторых моделях Лексус. Подобными гибридными двигателями оснащаются машины Ford Escape Hybrid и Nissan Altima Hybrid.

Мне нравится1Не нравится

Как взаимодействует ДВС и электромотор в гибридах

Одной из первых разработок была схема, в которой каждая из силовых установок задействуется при определенных условиях. Если машина простаивает или движение происходит на малой скорости, тогда колеса крутит электродвигатель. Для ускорения и дальнейшего поддержания скорости подключается бензиновый двигатель. Последующее развитие технологии привело к тому, что на гибридах встречается несколько вариантов реализации взаимодействия привычного двигателя и электрического мотора. Такое взаимодействие может быть:

• последовательным;
• параллельным;
• последовательно-параллельным;

Последовательное взаимодействие

Последовательная схема напоминает электромобили, так как движение транспортного средства реализуется посредством работы электромотора. ДВС в такой конструкции подключается к генератору, от генератора питание поступает на сам электродвигатель, а также параллельно происходит заряд аккумуляторной батареи. На одном заряде литий-ионного аккумулятора с увеличенной емкостью зачастую можно пройти около 50 км. пути, после чего задействуется ДВС, который продлевает указанный отрезок до 10 раз (около 500 км.)

Параллельное взаимодействие

Гибриды с параллельным взаимодействием установок предполагают возможность как отдельной работы ДВС и электромотора, так и одновременное функционирование. Данная конструкция реализуется путем объединения при помощи специальных муфт электрического агрегата, двигателя внутреннего сгорания и трансмиссии. Подобные автомобили гибридного типа получают маломощный электродвигатель, который не только движет автомобиль, но и отдает мощность при разгоне. Зачастую такой электромотор является стартером и автомобильным генератором, конструктивно занимая промежуточное положение между ДВС и КПП.

Последовательно-параллельное взаимодействие

В указанной конструкции двигатель внутреннего сгорания и электромотор соединяются посредством планетарного редуктора. Особенностью данной схемы реализации является то, что каждая силовая установка может задействоваться и отключаться, отдавая при этом минимум или максимум мощности на колеса. Более того, указанная мощность отдается отдельно или одновременно. В устройстве такой схемы присутствует генератор, который питает электромотор гибрида.

Лидером на рынке гибридных автомобилей сегодня является корпорация Toyota, которая использует последовательно-параллельную реализацию под названием Hybrid Synergy Drive. 

Электрический двигатель, ДВС и генератор объединены в общую систему посредством планетарного редуктора. Двигатель внутреннего сгорания отдает минимум мощности на «низах» (цикл Аткинсона), позволяя экономить топливо. Гибридный автомобиль с такой схемой взаимодействия предполагает:

1. Экономичный режим движения только на электротяге с отключенным ДВС, во время которого электромотор питается от аккумулятора.
2. Поддержание заданной скорости путем распределения мощности ДВС на колеса и генератор, от которого питается параллельно работающий электродвигатель. Также осуществляется дозарядка аккумулятора.
3. Режим интенсивного ускорения и серьезных нагрузок, когда ДВС и электромотор работают параллельно. В данном режиме электрический двигатель питается от батареи, без отбора мощности у генератора.

Преимущества использования плагин-гибридных автомобилей

В подзаряжаемом гибриде объединились достоинства электрокаров и обычных машин с ДВС. Водители подключаемых гибридных агрегатов на небольшие дистанции ездят на чистом электричестве. Уменьшенный топливный мотор используется для частичной/полной подзарядки аккумулятора или в роли “основного двигателя прогресса”, то есть самого автомобиля. Если брать в расчет экономию горючего, то плагин-гибриды обладают значительными преимуществами по сравнению с другими модификациями:

• движение на биотопливе (85-процентный этанол или биодизель) способно полностью исключить использование бензина;
• некоторые модели подзаряжаемых гибридов достигают в два раза больше топливной экономичности, чем бензиновый аналог тех же размеров и с подобными характеристиками;
• подключаемая гибридная машина вдвое выгоднее в плане экономии горючего, чем стандартный гибрид.

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.

Состав гибридного силового агрегата

Гибридный мотор представляет собой установку, в которой совместно работают топливный (дизельный, газовый, бензиновый) и электрический двигатель. Они функционируют одновременно с распределением силовой нагрузки или осуществляют два независимых цикла.

Силовой агрегат нового поколения схематически состоит из следующих компонентов:

• электрического мотора;
• двигателя внутреннего сгорания, работающего по циклу Аткинсона;
• аккумуляторного блока– литий-ионного или никель-металлгидридного;
• управляющей системы;
• генератора с высокой степенью энергоэффективности;
• модифицированной трансмиссии.

Производители гибридных машин акцентируют на использовании высококачественных конструктивных элементов, усилении трансмиссии, стоек сзади и спереди. Весь механизм находиться под контролем электронной системы, выполняющей слежение за авто во время движения и адаптацией всех элементов во время работы.

Принцип работы гибридного автомобиля

Рассматривать принцип работы автомобиля с гибридным двигателем целесообразно на примере выпущенной в 2004 г модели Lexus RX400h. Авто 2-й генерации признано пригодным для эксплуатации на городских дорогах. Схема взаимодействия узлов силового агрегата авто выглядит следующим образом:

1. Автомобиль начинает трогается на малых оборотах с помощью электромотора.
2. При достижении определенной скорости, на блок управления поступает информация о повышении напряжения в генераторе.
3. Система распределяет крутящий момент между электрическим и бензиновым двигателем.
4. При снижении скорости топливный мотор выключается, и вся работа выполняется электродвигателем.
5. Когда водитель давит на педаль газа, система снова запускается – уже два силовых агрегата отвечают за разгон.

Интересно знать!
Электродвигатель Лексуса 2 генерации способен разгонять авто до 60 -70 км/час.

Работа гибридного силового агрегата в разных режимах движения

Во время движения оба мотора работают одновременно. При передвижении по трассе в момент нажатия педали акселератора активен ДВС, но, когда водитель убирает ногу, электродвигатели вырабатывают энергию для АКБ. Емкость источника питания пополняется в момент нажатия на тормоз. Резкий разгон позволяет электромотору быстрее включаться в работу и накапливать мощность.

Во время торможения скопившаяся кинетическая энергия используется для подзарядки аккумулятора. Система данного типа эффективна в городских условиях, где постоянно приходиться разгоняться и притормаживать, но водители отмечают, что ДВС не всегда включается при подъеме.

Похожие записи:

Обзор основных конкурентов renault arkana Популярные отзывы владельцев mercedes-benz glk-class с фото Рав 4 видео Лучшие дизельные кроссоверы в россии. топ-5 Киа спортейдж 2018 технические характеристики, комплектации и цены Тойота ленд крузер прадо 2010