Како функционише хибридни мотор, предности и мане економичног мотора
Садржина
Појава хибридних возила постала је изнуђена мера произвођача аутомобила у преласку са мотора са унутрашњим сагоревањем (ИЦЕ) на угљоводонична горива на чистије електране. Технологија још није дозволила стварање пуноправног електричног аутомобила, аутомобила на горивне ћелије, или било ког другог са велике листе теоријски могућих праваца развоја аутономног транспорта, а потреба је већ сазрела.
Владе су почеле снажно да сузбијају ауто индустрију еколошким захтевима, а потрошачи су желели да виде квалитативни искорак, а не још једно микроскопско побољшање мотора познатог више од једног века на једном од производа за прераду нафте.
Који аутомобил се зове "хибрид"
Погонска јединица средње фазе почела је да буде комбинација већ доказаног дизајна мотора са унутрашњим сагоревањем и једног или више електромотора.
Електрични део вучне јединице напајају генератори механички повезани са гасним или дизел мотором, акумулатори и систем за опоравак који енергију ослобођену приликом кочења возила враћа у погон.
Све бројне шеме за практичну имплементацију идеје називају се хибридима.
Понекад произвођачи обмањују купце називајући хибридне системе где се електрични погон користи само за покретање главног мотора у старт-стоп режиму.
Пошто не постоји веза између електромотора и точкова и могућности вожње на електричну вучу, нетачно је такве аутомобиле приписивати хибридним.
Принцип рада хибридних мотора
Уз сву разноликост дизајна, такве машине имају заједничке карактеристике. Али разлике су толико велике са техничке тачке гледишта да су у ствари различити аутомобили са својим предностима и недостацима.
Уређај
Сваки хибрид укључује:
- мотор са унутрашњим сагоревањем са својим преносом, уградном нисконапонском мрежом за напајање и резервоаром за гориво;
- вучни мотори;
- акумулаторске батерије, најчешће високонапонске, које се састоје од батерија повезаних серијски и паралелно;
- ожичење напајања са високонапонским прекидачем;
- електронске контролне јединице и компјутере на возилу.
Обезбеђивање свих режима рада интегрисаног механичког и електричног мењача обично се дешава аутоматски, само је општа контрола саобраћаја поверена возачу.
Шеме рада
Могуће је међусобно повезати електричне и механичке компоненте на различите начине; временом су се издвојиле добро утврђене специфичне, често коришћене шеме.
Ово не важи за каснију класификацију погона према специфичном уделу електричне вуче у укупном енергетском билансу.
доследан
Прва шема, најлогичнија, али се сада мало користи у аутомобилима.
Његов главни задатак био је рад у тешкој опреми, где су компактне електричне компоненте успешно замениле гломазни механички пренос, који је такође веома тешко контролисати. Мотор, обично дизел мотор, напуњен је искључиво на електрични генератор и није директно повезан са точковима.
Струја коју генерише генератор може се користити за пуњење вучне батерије, а тамо где није обезбеђена, шаље се директно на електромоторе.
Може их бити један или више, до уградње на сваки точак аутомобила по принципу такозваних моторних точкова. Количина потиска се регулише помоћу електричне јединице, а мотор са унутрашњим сагоревањем може стално да ради у најоптималнијем режиму.
Паралелно
Ова шема је сада најчешћа. У њему електромотор и мотор са унутрашњим сагоревањем раде за заједнички пренос, а електроника регулише оптималан однос потрошње енергије сваког од погона. Оба мотора су повезана са точковима.
Подржан је режим опоравка, када се, током кочења, електромотор претвара у генератор и пуни акумулаторску батерију. Неко време аутомобил може да се креће само на свом пуњењу, главни мотор са унутрашњим сагоревањем је пригушен.
У неким случајевима се користи батерија значајног капацитета, опремљена могућношћу екстерног пуњења из кућне АЦ мреже или специјализоване станице за пуњење.
Генерално, улога батерија овде је мала. Али њихово пребацивање је поједностављено, опасни кругови високог напона овде нису потребни, а маса батерије је много мања од масе електричних возила.
помешан
Као резултат развоја технологије електричних погона и капацитета складиштења, улога електромотора у стварању вучног напора је повећана, што је довело до појаве најнапреднијих серијско-паралелних система.
Овде се полазак из места и кретање при малим брзинама одвија на електричној вучи, а мотор са унутрашњим сагоревањем се прикључује само када је потребна велика снага и када су батерије истрошене.
Оба мотора могу да раде у погонском режиму, а добро осмишљена електронска јединица бира где и како ће усмеравати токове енергије. Возач то може пратити на графичком информационом дисплеју.
Користи се додатни генератор, као у серијском колу, који може снабдевати енергијом електромоторе или пунити батерију. Енергија кочења се рекуперира преко реверса вучног мотора.
Тако је уређено много савремених хибрида, посебно један од првих и познатих - Тојота Приус
Како функционише хибридни мотор на примеру Тоиота Приус
Овај аутомобил је сада у својој трећој генерацији и достигао је одређени степен савршенства, иако конкурентски хибриди настављају да повећавају сложеност и ефикасност дизајна.
Основа погона овде је принцип синергије, према којем мотор са унутрашњим сагоревањем и електромотор могу учествовати у било којој комбинацији у стварању обртног момента на точковима. Паралелизам њиховог рада обезбеђује сложен механизам планетарног типа, где се токови снаге мешају и преносе преко диференцијала на погонске точкове.
Покретање и стартно убрзање врши електромотор. Ако електроника утврди да њене могућности нису довољне, повезује се економичан бензински мотор који ради по Аткинсоновом циклусу.
У конвенционалним аутомобилима са Отто моторима, такав термички циклус се не може користити због пролазних услова. Али овде их обезбеђује електрични мотор.
Режим мировања је искључен, ако Тоиота Приус аутоматски покреће мотор са унутрашњим сагоревањем, онда се одмах нађе посао за њега, да помогне у убрзању, напуни батерију или обезбеди клима уређај.
Стално има оптерећење и ради при оптималној брзини, минимизира потрошњу бензина, налазећи се на најповољнијој тачки своје спољашње карактеристике брзине.
Не постоји традиционални стартер, јер се такав мотор може покренути само окретањем до значајне брзине, што ради реверзибилни генератор.
Батерије имају различите капацитете и напоне, у најсложенијој пуњивој верзији ПХВ-а, већ су уобичајене за електрична возила 350 волти на 25 Ах.
Предности и мане хибрида
Као и сваки компромис, хибриди су инфериорни у односу на чиста електрична возила и уобичајена класична возила на нафту.
Али у исто време они дају добит у низу својстава, за некога ко делује као главни:
- поједностављење средстава која се користе за сузбијање штетних емисија мотора са унутрашњим сагоревањем;
- постизање одређене уштеде горива, ма како спорно;
- могућност кретања на чистој електричној вучи где је забрањена употреба мотора са унутрашњим сагоревањем;
- прилично једноставно повећање декларисаног капацитета;
- немогућност, за разлику од електричног аутомобила, да остане без енергије далеко од електричне мреже.
Сви недостаци су повезани са компликованошћу технологије:
- потреба за компетентним кадровима посебно обученим за рад са хибридима;
- повећање масе возила, које такође троши гориво;
- виша цена аутомобила;
- губитак електричних возила због очувања мотора са унутрашњим сагоревањем и свега што је са њим повезано;
- још увек недовољно развијене технологије и недостатак јединственог приступа дизајну;
- лоша еколошка прихватљивост у производњи батерија и њиховом одлагању.
Могуће је да ће се производња хибрида наставити и након потпуног нестанка класичних аутомобила.
Али то ће се десити само ако се створи један компактан, економичан и добро контролисан мотор на угљоводонично гориво, који ће бити добар додатак електричном аутомобилу будућности, значајно повећавајући његову још увек недовољну аутономију.
