Гибридная силовая установка сочетает двигатель
внутреннего сгорания и электромотор, что обеспечивает меньший расход топлива
и снижает токсичность выхлопных газов. Однако чем экономичнее гибридный
автомобиль, тем более ёмкие аккумуляторы ему требуются и, следовательно, тем
выше его цена.
В зависимости от того, какую роль в силовой установке играет
электромотор, гибриды делятся на умеренные (mild hybrids) и полные (full
hybrids). У первых электромотор служит помощником двигателю внутреннего
сгорания, как, например, у хэтчбека Honda Insight. Вторые способны проехать
некоторое расстояние на одной электротяге, как Lexus RX 400h. Есть ещё якобы
микрогибриды — придуманный маркетологами термин для рекламы системы start/stop.
Но последняя по сути — генератор с расширенными функциями. А мы говорим
о схемах, где электродвигатели передают крутящий момент на колёса.
В 1997 году на японском рынке дебютировал первый
гибрид — Toyota Prius (вверху). А в 1999-м фирма Honda представила
американцам свой Insight.
Последовательная гибридная
схема
Существует также три основные схемы устройства гибридных силовых
установок: последовательная, параллельная и смешанная. Последовательная
гибридная схема появилась первой (её придумал в 1899 году сам Фердинанд Порше),
но в легковых автомобилях распространена меньше. По ней, например, построены
силовые агрегаты карьерных самосвалов, некоторых автобусов и локомотивов. В
последовательной схеме колёса приводит в движение электромотор, а малолитражный
ДВС крутит генератор, вырабатывающий электроэнергию. Тут отсутствует
необходимость в коробке передач и мощном двигателе внутреннего сгорания. Зато
требуются аккумуляторы, как правило, никель-металлогидридные, большой
ёмкости.
Chevrolet Volt построен
по последовательной схеме. Его ещё называют электромобилем с увеличенным запасом
хода. На электротяге автомобиль делает бросок длиной 64 км. А при использовании
вспомогательного турбомотора, заряжающего батареи, пробег на одной заправке
может превышать 1024 км.
Параллельная гибридная схема
Самая распространённая сейчас схема — параллельная. Она
запатентована ещё в 1905 году немцем Генри Пипером. Ей отвечают почти все
умеренные гибриды. Они оснащаются мощным электромотором
(10–15 кВт), который помогает двигателю внутреннего сгорания при
разгоне, а при торможении запасает рекуперативную энергию. В качестве
трансмиссии, как правило, используются вариатор или планетарная передача.
Хондовская гибиридная силовая установка IMA
(Integrated Motor Assist) — пример параллельной схемы: на коленчатом валу
двигателя вместо маховика размещён компактный
электромотор-генератор.
Один из последних образцов параллельной схемы —
гибридная силовая установка седана BMW
ActiveHybrid 7.
Параллельные гибриды могут быть не только умеренными,
но и полными, как, например, Audi Duo (1998). Эта модель могла проехать
50 км только на электромоторе, приводящем в движение задние
колёса.
Но компания Honda нашла возможным оснастить своё
бензоэлектрическое купе CR-Z
шестиступенчатой «механикой». В качестве источника питания используются
литиево-ионные или литиево-полимерные
аккумуляторы. Умеренные гибриды не требуют ёмких батарей
на борту, благодаря чему доступны по цене. Однако некоторые автопроизводители
присматриваются к дорогущим суперконденсаторам, которые способны
кратковременно отдавать ток очень высокой мощности. Последовательно-параллельная гибридная
схема
Распространены также смешанные, или, как их ещё называют,
последовательно-параллельные
гибриды. Классические представители этого семейства —
хэтчбек Toyota Prius и Лексусы с индексом h, оснащённые фирменным
«синергитическим» приводом HSD (Hybrid
Synergy Drive). Чтобы объяснить принцип его работы мы приводим ниже наглядную
демонстрацию.
Благодаря планетарной передаче и возникает синергия —
взаимодействие двигателя внутреннего сгорания и электромотора. Тут ДВС крутит
колёса в паре с электромотором, одновременно вращая генератор. В традиционной
коробке передач нет необходимости: электроника регулирует обороты моторов
и генератора, превращая такую систему в бесступенчатую трансмиссию ECVT.
У BMW
Active Hybrid X6 с бесступенчатой коробкой передач ECVT с несколькими
планетарными рядами два электромотора. Один работает на малых скоростях.
А другой запускает ДВС и затем служит генератором. Полноприводная трансмиссия
xDrive сохранена.
А вот у гибридного кроссовера Lexus RX 450h
за привод на задние колёса отвечает дополнительный
электромотор.
Новое поколение
Тойоты Prius научилось бегать на одной электротяге, правда, недалеко — всего два
километра. Кроме того, в компании работают над подзаряжаемой plug in версией
гибрида с литиево-ионными батареями вместо никель-металлогидридных и увеличенным
до 20 км пробегом на батареях.
Большинство двигателей, установленных на гибридах, — бензиновые.
Многие работают по циклу
Аткинсона с более коротким тактом сжатия и более эффективным
рабочим процессом. Это обеспечивает лучшие экологические и экономические
показатели. Распространение, казалось бы, более экономичных дизельэлектрических
силовых установок сдерживает прежде всего то, что большинство гибридов продаются
в не знакомой с дизелем Америке. Кроме того, дизельный мотор дороже бензинового,
а это лишь увеличивает немалую цену гибрида. drive.ru
|