Sådan fungerer en hybridmotor, fordele og ulemper ved en økonomisk motor
Indhold
Fremkomsten af hybridbiler er blevet en tvungen målestok for bilproducenter i overgangen fra forbrændingsmotorer (ICE) på kulbrintebrændstoffer til renere kraftværker. Teknologien har endnu ikke tilladt skabelsen af en fuldgyldig elbil, en brændselscellebil eller nogen anden fra en stor liste af teoretisk mulige retninger for udvikling af autonom transport, og behovet er allerede modnet.
Regeringer begyndte kraftigt at slå ned på bilindustrien med miljøkrav, og forbrugerne ønskede at se et kvalitativt skridt fremad, og ikke endnu en mikroskopisk forbedring af en motor kendt i mere end et århundrede på et af olieraffineringsprodukterne.
Hvilken bil kaldes en "hybrid"
Kraftenheden i mellemtrinnet begyndte at være en kombination af et allerede gennemprøvet design af en forbrændingsmotor og en eller flere elektriske motorer.
Den elektriske del af traktionsenheden drives af generatorer, der er mekanisk forbundet til en gasmotor eller dieselmotor, batterier og et genvindingssystem, der returnerer energi frigivet under køretøjets bremsning til drevet.
Alle de talrige ordninger til den praktiske implementering af ideen kaldes hybrider.
Nogle gange vildleder producenter kunder ved at kalde hybridsystemer, hvor det elektriske drev kun bruges til at starte hovedmotoren i start-stop-tilstand.
Da der ikke er nogen sammenhæng mellem elmotorer og hjul og muligheden for at køre på elektrisk trækkraft, er det forkert at henføre sådanne biler til hybridbiler.
Princippet om drift af hybridmotorer
Med alle de mange forskellige designs har sådanne maskiner fælles funktioner. Men forskellene er så store ud fra et teknisk synspunkt, at det i virkeligheden er forskellige biler med deres egne fordele og ulemper.
enhed
Hver hybrid inkluderer:
- forbrændingsmotor med transmission, indbygget lavspændingsstrømforsyningsnetværk og brændstoftank;
- trækmotorer;
- lagringsbatterier, oftest højspændingsbatterier, bestående af batterier forbundet i serie og parallelt;
- strømledninger med højspændingsskift;
- elektroniske styreenheder og indbyggede computere.
For at sikre, at alle driftsformer for en integreret mekanisk og elektrisk transmission normalt sker automatisk, er det kun den generelle trafikkontrol, der er betroet føreren.
Arbejdsplaner
Det er muligt at forbinde de elektriske og mekaniske komponenter til hinanden på forskellige måder; over tid har veletablerede specifikke, ofte anvendte ordninger skilt sig ud.
Dette gælder ikke for den senere klassificering af drevet efter den specifikke andel af elektrisk trækkraft i den samlede energibalance.
konsekvent
Den allerførste ordning, den mest logiske, men nu lidt brugt i biler.
Dens hovedopgave var at arbejde i tungt udstyr, hvor kompakte elektriske komponenter med succes har erstattet en omfangsrig mekanisk transmission, som også er meget svær at kontrollere. Motoren, normalt en dieselmotor, belastes udelukkende på en elektrisk generator og er ikke direkte forbundet med hjulene.
Den strøm, der genereres af generatoren, kan bruges til at oplade traktionsbatteriet, og hvor den ikke leveres, sendes den direkte til elmotorerne.
Der kan være en eller flere af dem, op til montering på hvert hjul på en bil efter princippet om de såkaldte motor-hjul. Mængden af tryk reguleres af den elektriske enhed, og forbrændingsmotoren kan konstant fungere i den mest optimale tilstand.
parallel
Denne ordning er nu den mest almindelige. I den arbejder elmotoren og forbrændingsmotoren for en fælles transmission, og elektronikken regulerer det optimale forhold mellem energiforbruget for hvert af drevene. Begge motorer er forbundet til hjulene.
Gendannelsestilstanden understøttes, når den elektriske motor under bremsning bliver til en generator og genoplader batterierne. I nogen tid kan bilen kun bevæge sig på sin ladning, hovedforbrændingsmotoren er dæmpet.
I nogle tilfælde bruges et batteri med betydelig kapacitet, der er udstyret med mulighed for ekstern opladning fra et husstands AC-netværk eller en specialiseret ladestation.
Generelt er batteriernes rolle her lille. Men deres skift er forenklet, farlige højspændingskredsløb er ikke nødvendige her, og batteriets masse er meget mindre end elektriske køretøjer.
blandet
Som et resultat af udviklingen af elektrisk drivteknologi og lagerkapacitet er elektriske motorers rolle i at skabe trækkraft øget, hvilket har ført til fremkomsten af de mest avancerede serie-parallelle systemer.
Her udføres start fra stilstand og bevægelse ved lave hastigheder på elektrisk trækkraft, og forbrændingsmotoren tilsluttes kun, når der kræves høj effekt, og når batterierne er opbrugt.
Begge motorer kan køre i drive mode, og en gennemtænkt elektronisk enhed vælger, hvor og hvordan energistrømmene skal ledes. Føreren kan følge dette på det grafiske informationsdisplay.
Der bruges en ekstra generator, som i et seriekredsløb, der kan levere energi til elmotorer eller oplade et batteri. Bremseenergien genvindes gennem bagsiden af traktionsmotoren.
Sådan er mange moderne hybrider arrangeret, især en af de allerførste og velkendte - Toyota Prius
Hvordan fungerer en hybridmotor på eksemplet med Toyota Prius
Denne bil er nu i sin tredje generation og har nået en vis grad af perfektion, selvom konkurrerende hybrider fortsætter med at øge kompleksiteten og effektiviteten af design.
Grundlaget for drevet her er princippet om synergi, ifølge hvilket en forbrændingsmotor og en elektrisk motor kan deltage i enhver kombination for at skabe drejningsmoment på hjulene. Paralleliteten af deres arbejde giver en kompleks mekanisme af planetarisk type, hvor kraftstrømmene blandes og overføres gennem differentialet til drivhjulene.
Start og start acceleration udføres af en elektrisk motor. Hvis elektronikken bestemmer, at dens evner ikke er nok, er en økonomisk benzinmotor, der kører på Atkinson-cyklussen, tilsluttet.
I konventionelle biler med Otto-motorer kan en sådan termisk cyklus ikke bruges på grund af forbigående forhold. Men her er de leveret af en elmotor.
Tomgangstilstanden er udelukket, hvis Toyota Prius automatisk starter forbrændingsmotoren, er der straks arbejde for den, for at hjælpe med acceleration, oplade batteriet eller sørge for aircondition.
Konstant med en belastning og arbejder ved optimal hastighed, minimerer den benzinforbruget, idet den er på det mest fordelagtige punkt af dens eksterne hastighedskarakteristik.
Der er ingen traditionel starter, da en sådan motor kun kan startes ved at dreje den til en betydelig hastighed, hvilket er hvad en reversibel generator gør.
Batterier har forskellige kapaciteter og spændinger, i den mest komplekse genopladelige version af PHV er disse allerede ret almindelige for elektriske køretøjer 350 volt ved 25 Ah.
Fordele og ulemper ved hybrider
Som ethvert kompromis er hybrider ringere end rene elektriske køretøjer og de sædvanlige klassiske oliedrevne.
Men de giver samtidig en gevinst i en række ejendomme, for nogen, der fungerer som de vigtigste:
- forenkling af de midler, der anvendes til at bekæmpe skadelige emissioner fra forbrændingsmotorer;
- at opnå en vis brændstoføkonomi, uanset hvor meget det er;
- muligheden for bevægelse på ren elektrisk trækkraft, hvor brug af forbrændingsmotorer er forbudt;
- en ret simpel stigning i den deklarerede kapacitet;
- umuligheden, i modsætning til en elbil, at forblive uden energi væk fra det elektriske netværk.
Alle ulemperne er forbundet med teknologiens komplikation:
- behovet for kompetent personale, der er specielt uddannet til at arbejde med hybrider;
- en stigning i køretøjets masse, som også forbruger brændstof;
- højere pris på bilen;
- tab til elektriske køretøjer på grund af bevarelsen af forbrændingsmotoren og alt forbundet med det;
- stadig utilstrækkeligt udviklede teknologier og manglen på en samlet tilgang til design;
- dårlig miljøvenlighed ved produktion af batterier og bortskaffelse heraf.
Det er muligt, at produktionen af hybrider vil fortsætte efter den fuldstændige forsvinden af klassiske biler.
Men dette vil kun ske, hvis der skabes en enkelt kompakt, økonomisk og velkontrolleret kulbrintebrændstofmotor, som vil være en god tilføjelse til fremtidens elbil, hvilket markant øger dens stadig utilstrækkelige autonomi.
