Hübriidmootor: mis see on?

Hübriidauto (hübriid) on sõiduk, mis on varustatud mitte tavalise sisepõlemismootoriga, vaid nn hübriidjõuallikaga. Hübriidautode peamine erinevus seisneb selles, et seda tüüpi sõidukeid juhivad mitmed energiaallikad: soojus- ja elektrienergia. Teisisõnu, hübriidautol on mitut tüüpi mootoreid, mis autot toidavad.

Samuti soovitame lugeda artiklit selle kohta, mis on parem valida, kas bensiini- või diiselmootor. Sellest artiklist saate teada seda tüüpi jõuallikate peamiste plusside ja miinuste kohta.

Mis puutub hübriidmootori kontseptsiooni, siis paljud mõistavad seda terminit kui erilist elektrijaama valesti. Tegelikult tuleks "hübriidi" all mõista mitut erinevat tüüpi mootorit, mis on ühendatud keerukaks ühtseks süsteemiks erinevate energiaallikate kasulikuks tööks muundamiseks. Kaasaegses autotööstuses on hübriidautod varustatud kahte tüüpi jõuallikatega: elektrimootor on ühendatud sisepõlemismootoriga.

Artikli sisu

• Hübriidautode peamised eelised ja puudused
• Kuidas sisepõlemismootorid ja elektrimootorid hübriidides omavahel suhtlevad?

• Järjepidev suhtlemine
• Paralleelne interaktsioon
• Jada-paralleelside

Hübriidide ekspluateerimine: müütide purustamine

Hübriidautode peamised eelised ja puudused

Tandem-sisepõlemismootori ja elektrimootori kasutamise peamine eelis oli kütusekulu märgatav vähenemine. Kaasaegsete hübriidautode kütusekulu on tavaautodega võrreldes kuni 30% väiksem. Bensiini või diislikütuse samaaegne põletamine on vähendanud hübriidide mürgisuse taset. Selgub, et hübriidautod on säästlikumad ja keskkonnasõbralikumad võrreldes traditsiooniliste kaaslastega, mis on varustatud ainult sisepõlemismootoritega. Samuti tekitavad hübriidid töötamise ajal vähem müra.

Mis puudutab elektrisõidukeid, siis hübriidlahendused on elektrisõidukitega võrreldes pikema sõiduulatusega ja ka igapäevase kasutuse poolest “mitmekülgsed”. Hübriid ei vaja kohustuslikku vooluvõrgust laadimist ja seda tangitakse tavalise bensiiniga. Pärast kütuse põletamist salvestub osa energiast akusse, millest juhitakse elektrimootorit. Täiendav jõuallikas aku laadimisel on pidurduse regenereerimine ehk liikuva auto kineetilise energia muundamine elektriks.

Samuti on hübriidautodel mitmeid disainilahendusi ja maksimaalselt abisüsteeme kõrge efektiivsuse ja kahjulike heitmete vähendamiseks: start-stop süsteem, ajastuse muutmine, EGR süsteem, jahutusvedeliku soojendamine heitgaasidega jne.

Eksperdid omistavad hübriidide puudustele kõrge esialgse maksumuse, samuti teatud raskused selliste masinate remondi- ja hooldusprotsessis. Teiseks puuduseks on hübriidaku võimalik kriitiline tühjenemine ja selle elemendi kiire rike oluliste temperatuurikõikumiste tingimustes.

Tasub lisada, et kuigi linnaliikluses näitavad hübriidautod kõrgeid efektiivsusnäitajaid (pidevad peatused, tühikäik, madalatel kiirustel sõitmine), siis maanteel ei ole hübriidelektrijaama kasutegur nii märgatav. Fakt on see, et hübriidide töö põhineb teatud koormuste jaotusel elektriseadme ja süsivesinikmootori vahel. Suure kiiruse hoidmiseks langeb põhikoormus sisepõlemismootorile, mille tulemusena kütusekulu loomulikult suureneb.

Kuidas sisepõlemismootorid ja elektrimootorid hübriidides omavahel suhtlevad?

Üks esimesi arendusi oli skeem, kus iga elektrijaam aktiveeritakse teatud tingimustel. Kui auto on tühikäigul või liikumine toimub madalal kiirusel, siis elektrimootor keerab rattaid. Kiiruse kiirendamiseks ja edasiseks säilitamiseks on ühendatud bensiinimootor. Tehnoloogia hilisem areng on viinud selleni, et hübriididel on tuttava mootori ja elektrimootori koostoime rakendamiseks mitu võimalust. Selline interaktsioon võib olla:

• järjekindel;
• paralleelne;
• jada-paralleel;

Järjepidev suhtlemine

Järjestikuse skeem meenutab elektrisõidukeid, kuna sõiduki liikumine toimub elektrimootori töö kaudu. Selle konstruktsiooni sisepõlemismootor on ühendatud generaatoriga, generaatorist antakse toide elektrimootorile endale ning paralleelselt laetakse ka akut. Suurenenud võimsusega liitiumioonaku ühe laadimisega saate sageli läbida umbes 50 km. viisil, mille järel aktiveeritakse sisepõlemismootor, mis pikendab määratud segmenti kuni 10 korda (umbes 500 km.)

Paralleelne interaktsioon

Paigalduste paralleelse interaktsiooniga hübriidid viitavad nii sisepõlemismootori ja elektrimootori eraldi töötamise kui ka samaaegse töö võimalusele. Seda konstruktsiooni rakendatakse elektriseadme, sisepõlemismootori ja käigukasti spetsiaalsete sidurite abil. Sellised hübriidsõidukid saavad väikese võimsusega elektrimootori, mis mitte ainult ei juhi autot, vaid annab ka võimsust kiirenduse ajal. Sageli on selliseks elektrimootoriks starter ja autogeneraator, mis paikneb struktuuriliselt sisepõlemismootori ja käigukasti vahel.

Soovitame lugeda ka artiklit, kuidas diiselmootorit õigesti sisse murda. Sellest artiklist saate teada peamistest soovitustest ja eeskirjadest uue diiselauto sissemurdmise perioodil.

Jada-paralleelside

Selles konstruktsioonis on sisepõlemismootor ja elektrimootor ühendatud planetaarkäigukasti abil. Selle rakendusskeemi eripäraks on see, et iga elektrijaama saab sisse ja välja lülitada, andes samal ajal ratastele minimaalse või maksimaalse võimsuse. Lisaks antakse määratud võimsus eraldi või samaaegselt. Sellise vooluahela seadmes on generaator, mis toidab hübriidi elektrimootorit.

Hübriidsõidukite turuliider on täna Toyota Corporation, mis kasutab seeria paralleelset rakendust nimega Hybrid Synergy Drive. 

Elektrimootor, sisepõlemismootor ja generaator on ühendatud ühiseks süsteemiks planetaarkäigukasti abil. Sisepõlemismootor annab minimaalse võimsuse "all" (Atkinsoni tsükkel), võimaldades säästa kütust. Sellise interaktsiooniskeemiga hübriidauto eeldab:

1. Ökonoomne liikumisrežiim ainult elektrilisel veojõul väljalülitatud sisepõlemismootoriga, mille käigus elektrimootor saab toite akust.
2. Etteantud kiiruse hoidmine jaotades sisepõlemismootori võimsuse ratastele ja generaatorile, millest toidetakse paralleelselt töötavat elektrimootorit. Samuti laetakse akut.
3. Intensiivse kiirenduse ja tõsiste koormuste režiim, kui sisepõlemismootor ja elektrimootor töötavad paralleelselt. Selles režiimis töötab elektrimootor akust ilma generaatori jõuvõtuta.

Hübriidide ekspluateerimine: müütide purustamine

• Hübriidautod on uudsus, mida pole täielikult täiustatud ja millel on palju vigu. See on müüt, kuna Toyota kaubamärk on hübriidmudelite täismahus masstootmises olnud juba pea 20 aastat.
• Hübriidides on akud tühjad, mis toob kaasa probleeme. See on tõsi, kuid ainult osaliselt. Tehnoloogia arendamise algfaasis tuli selliseid juhtumeid ette, kuid tänapäeval ei võimalda ülitäpne elektroonika aku sügavtühjenemist.
• Hübriidautod lagunevad tõenäolisemalt, on kallimad ja neid on raske parandada. See on müüt, sest hübriidsõidukid pole vähem töökindlad kui tavalised diisel- ja bensiinimootoriga ICE-d. Enamik teenindusjaamu teenindab hübriide igakülgselt samaväärselt tavaliste autodega. Veelgi enam, hübriidide käigukast välistab hõõrdumise, mis muudab sellise käigukasti lihtsaks ja töökindlaks, mida ei saa öelda erinevat tüüpi automaatkäigukastide kohta. Mis puutub sisepõlemismootorisse, siis hübriidide mootor töötab sageli madalatel pööretel, ei saavuta tippkoormust. Kui võtta arvesse ka Atkinsoni tsükkel, siis on hübriidmootori mootori eluiga tunduvalt pikem kui tavalisel mootoril.
• Hübriidi sisepõlemismootoril on vähem võimsust, sellised autod kaotavad oma kaaslastega võrreldes dünaamikas. Jah, sisepõlemismootorite võimsus hübriididel on väiksem, kuid elektrimootori lisamise tõttu ületab agregaatide koguvõimsus oluliselt ühe bensiinimootoriga tavaanaloogide võimsust.
• Hübriidauto tarbimine praktikas ei erine palju tavaautost. See on osaliselt tõsi, kuna hübriidautode tarbimismäär sõltub otseselt sõidurežiimidest. Maksimaalse ökonoomsuse saavutamiseks on vaja muuta sõidustiil aeglaseks, rahulikuks ja sujuvaks, vältides kiirendust, aktiivset gaasi andmist jne. Teisisõnu, tugev surve gaasipedaalile annab juhtimissüsteemile käsu, et on vaja käivitada sisepõlemismootor.

Hübriidautode kütusesäästu mõte on sõita laetud akuga võimalikult kaua elektri jõul kiirusel kuni 60 km/h, millest tihedas linnaliikluses sageli piisab. Samuti on vaja lisada, et süsteem võtab arvesse väga paljusid tegureid: välistemperatuur, sisepõlemismootori ja jahutusvedeliku soojenemise aste, aku laetus, alla- või ülesmäge sõitmine jne. Erinevatel tingimustel võib hübriid kasutada sisepõlemismootorit või liikuda ainult elektrienergial.

• Hübriidakut on kaubanduslikult raske leida ja see võtab auto pagasiruumis palju ruumi. See on müüt, kuna hübriidide akud on alati autopoodides tellimiseks saadaval ja lai valik on ka erinevates Interneti-ressurssides. Mis puutub vabasse ruumi, siis aku praktiliselt ei võta pagasiruumis kasutatavat ruumi.
• Hübriidautole ei saa gaasi panna. See on müüt, kuna ülemaailmsed LPG tootjad toodavad seadmeid, mis ühilduvad hübriidauto elektroonilise juhtseadmega.