Автомобильная акустика: ее составляющие и способы установки

Типы и характеристики автомобильных динамиков

Как и любой технически сложный продукт, автомобильная акустика подразделяется на различные типы, а также имеет множество характеристик и особенностей. Если автовладелец планирует самостоятельно подбирать акустические компоненты, то иметь представление о типах и характеристиках акустики необходимо. Если разбираться в этом нет никакого желания, то всю необходимую информацию можно получить у наших менеджеров, которые посоветуют наиболее подходящий для вас вариант. Ниже представлено небольшое руководство об особенностях автомобильных и морских динамиков.

* в автозвуке присутствует два направления акустических компонентов: SQ (Sound Quality | Качество звука) и SPL (Sound Pressure Level | Уровень звукового давления). Это два разных направления, с разными компонентами и с разным результатом (основная задача SQ – качество звука, а SPL – мощность/громкость).

Типы автомобильной акустики

Коаксиальная акустика – все головки (отдельные излучающие элементы) располагаются в рамках одного динамика. То есть все частоты, которые воспроизводят отдельные головки, проигрываются одним динамиком. Как правило, коаксиальный динамик – это мидбасовый излучатель, на оси симметрии которого располагается один или несколько высокочастотных излучателей (до 4-х штук). Количество полос для коаксиальной акустики – количество излучателей в одном динамике. В связи с особенностями конструкции, коаксиальную акустику чаще устанавливают в заднюю часть автомобиля, когда она выступает в качестве подзвучки для передней компонентной акустики (хотя иногда коаксиальная акустика устанавливается и в переднюю часть автомобиля, но чаще всего из-за желания автовладельца сэкономить, так как компонентная акустика дороже). Комплект коаксиальной акустики – пара динамиков для симметричной установки в заднюю (реже – переднюю) часть автомобиля. В связи с особенностями установки, влагостойкая акустика практически всегда представлена в коаксиальной исполнении. Коаксиальный динамик способен воспроизводить весь диапазон частот, за исключением самого нижнего (сабвуферного).

Частоты : все (кроме самых низких)
Место установки : задняя часть автомобиля (рекомендуется)
Комплект : 2 динамика
Количество полос : от 2-х до 5-ти

Компонентная акустика – все головки являются отдельными динамиками, что предполагает разнесённую установку в автомобиле. Основное преимущество компонентной системы по сравнению с коаксиальной – каждый динамик устанавливается в том месте, где его лучше всего воспринимает человеческое ухо. Следовательно, правильная конфигурация системы подразумевает переднюю компонентную и заднюю коаксиальную акустику. Устанавливать компонентную акустику и в заднюю часть автомобиля не рекомендуется, так как это может смешивать звучание для переднего слушателя. Комплект 2-компонентной акустики – пара мидбасовых излучателей (устанавливаются в двери автомобиля), пара высокочастотных излучателей (устанавливаются по направлению к слушателю, в зависимости от расположения штатных мест) и пара кроссоверов (для разделения частотного диапазона по разным динамикам). В 3-компонентной системе добавляются два среднечастотных динамика. Компонентная акустика воспроизводит весь диапазон частот, за исключением самого нижнего (сабвуферного).

Частоты : все (кроме самых низких)
Место установки : передняя часть автомобиля (рекомендуется)
Комплект : 2 СЧ/НЧ, 2 ВЧ, 2 СЧ (в 3-компонентной системе), 2 кроссовера
Количество компонентов : 2 или 3

Браксиальная акустика – компромисс между коаксиальной и компонентной акустикой, когда высокочастотный излучатель динамика является съёмным. Акустика является коаксиальной, если высокочастотный излучатель находится в единой конструкции с мидбасовым излучателем, и компонентной, если он находится отдельно. Воспроизводится весь диапазон частот, за исключением самого нижнего (сабвуферного). Браксиальная акустика встречается крайне редко и является достаточно дорогой. Комплект браксиальной акустики – два мидбасовых излучателя, два съёмных высокочастотных излучателя и два кроссовера. Браксиальная акустика может устанавливаться как в переднюю, так и в заднюю часть автомобиля.

Частоты : все (кроме самых низких)
Место установки : передняя или задняя часть автомобиля (от конфигурации)
Комплект : 2 СЧ/НЧ, 2 ВЧ, 2 кроссовера
Количество полос/компонентов : 2

Широкополосная акустика – имеется только одна излучающая головка, которая проигрывает максимально широкий диапазон частот, за исключением самого нижнего (сабвуферного) и (иногда) самого высокого. Как правило, это довольно дешёвые автомобильные динамики, которые имеют довольно посредственное звучание. Могут приобретаться с точки зрения максимальной экономии. Продаются практически всегда парами.

Частоты : все (кроме самых низких и высоких)
Место установки : задняя часть автомобиля
Комплект : 2 динамика
Количество полос/компонентов : 1

Мидбасовая акустика – отдельный акустический компонент (отдельный динамик компонентной акустики и одна из составных частей коаксиальной акустики), который устанавливается в двери автомобиля. Также называют СЧ/НЧ динамиком (средне-низкочастотный динамик). Затрагивает низкие (за исключением сабвуферных) и средние частоты. Может продаваться как парами, так и штучно. Может приобретаться на замену вышедшему из строя мидбасовому динамику или в случае, когда автовладелец собирает комплект из отдельных акустических компонентов.

Частоты : средние и низкие (кроме сабвуферных)
Место установки : двери автомобиля
Комплект : за пару (чаще) или за штуку

Среднечастотная акустика – отдельный акустический компонент (отдельный динамик в 3-компонентной акустике), который затрагивает средний диапазон частот (границы могут различаться в зависимости от особенностей динамика). В направлении SQ среднечастотный динамик имеет небольшой размер (меньше мидбасового динамика, но больше высокочастотного) и захватывает именно средний диапазон (в SPL направлении за средний диапазон отвечает мидрейндж, который выполняет несколько иную роль). Может продаваться как парами, так и за штуку. Может приобретаться в случае, когда автовладелец собирает комплект динамиков, состоящий из трёх компонентов.

Частоты : средние
Место установки : двери, стойки или торпедо автомобиля
Комплект : за пару (чаще) или за штуку

Высокочастотная акустика (купольный твитер) – отдельный акустический компонент (отдельный динамик компонентной акустики и одна из составных частей коаксиальной акустики), который устанавливается по направлению к слушателю. Затрагивает самые высокие частоты. Имеет самый маленький размер среди отдельных акустических компонентов. Может продаваться как парами, так и за штуку. В направлении SQ высокочастотный динамик имеет купольную форму (в отличие от SPL направления, где применяется форма рупора). Может приобретаться на замену вышедшему из строя высокочастотному динамику или в случае, когда автовладелец собирает комплект из отдельных акустических компонентов.

Частоты : высокие
Место установки : стойки или торпедо автомобиля
Комплект : за пару (чаще) или за штуку

Подседельная акустика – плоские динамики, являющиеся низкочастотным компонентом в штатных 3-компонентных системах и устанавливаемые под передние сиденья автомобиля. Имитируют сабвуферные динамики, хотя играют немного выше (не затрагивают самые нижние частоты) в связи с особенностями конструкции. Могут продаваться как в составе 3-компонентной акустики, так и в качестве отдельных компонентов.

Частоты : низкие
Место установки : под передние сиденья автомобиля
Комплект : за штуку (чаще) или пару

Мидрейндж – компонент эстрадной акустики (SPL направление), отвечающий за средний диапазон частот. Играет ниже среднечастотного динамика за счёт большего размера диффузора, но выше мидбасового динамика по причине иной конструкции подвеса диффузора. Основной упор сделан на громкость звука, поэтому чувствительность подобных динамиков практически всегда выше, чем у динамиков из направления SQ. Могут продаваться как парами, так и за штуку. Приобретаются в том случае, если задача автовладельца – собрать громкую и мощную систему. Довольно часто для усиления эффекта устанавливается по несколько подобных динамиков в одну дверь, что достигается благодаря изготовлению подиумов.

Частоты : средние
Место установки : двери автомобиля
Комплект : за пару (чаще) или штуку

Рупорный твитер – компонент эстрадной акустики (SPL направление), отвечающий за высокий диапазон частот. В эстрадной акустике твитеры имеют рупорную форму (в отличие от твитеров из направления SQ, которые имеют купольную форму), так как их основной задачей является громкость выдаваемого звука, поэтому они имеют более высокие показатели чувствительности, чем их купольные собратья. Могут продаваться как парами, так и за штуку. Приобретаются в том случае, если задача автовладельца – собрать громкую и мощную систему. В связи с нестандартной формой, для установки практически всегда требуется изготовление подиумов.

Частоты : высокие
Место установки : стойки или двери автомобиля
Комплект : за пару (чаще) или штуку

Характеристики динамиков

Размер акустики

Размер динамика в сантиметрах и/или дюймах. В системах, состоящих из нескольких динамиков, всегда указывается размер самого большого динамика. Чаще всего приобретаются динамики, соответствующие размерам посадочных мест в автомобиле (в некоторых случаях возможна установка динамиков других размеров, но могут потребоваться доработки двери/посадочных мест, либо изготовление подиумов). Существует большое количество типоразмеров динамиков, но чаще встречаются следующие, которые охватывают основной процент ассортимента – 10 см (4″), 13 см (5.25″), 16.5 см (6.5″), 15х23 см (6″х9″), 20 см (8″). Самый популярный размер – 16.5 см (6.5″). Некоторые размеры динамиков свойственны лишь отдельным маркам и моделям автомобилей. При замене динамиков на динамики такого же размера могут потребоваться проставочные кольца. Если к установке планируются динамики с иным, чем штатный посадочный, размером, то стоит заранее уточнить вопрос о возможности такой установки.

Мощность акустики

Существуют различные способы измерения мощности динамиков, так что различные производители могут указывать разные данные. Можно выделить такие стандарты мощности, как DIN, RMS и PMPO. Стандарт DIN демонстрирует ту мощность, на которой динамик может играть долгое время без физического повреждения динамика при минимальных показателях нелинейных искажений. Стандарт RMS показывает максимальную мощность, при которой динамик сможет играть без физического повреждения в течение 1 часа. Стандарт PMPO показывает максимальную мощность, которую способен выдержать динамик без физических повреждений в промежутке менее одной секунды. У дешёвых динамиков производитель старается акцентировать внимание на показателе PMPO, уважающие себя производители не скрывают показатель DIN, но чаще для автомобильных динамиков используется показатель RMS. Также стоит иметь в виду, что мощность динамика не является показателем громкости динамика.

Чувствительность акустики

Под чувствительностью динамика понимают показатель звукового давления при подаче сигнала с определённой мощностью. Обычно измерения проводятся на расстоянии в 1 метр при подаче мощности в 1 Вт и напряжении, соответствующем сопротивлению динамика. Некоторые производители, чтобы завысить показатель чувствительности, могут приводить показатели, которые рассчитаны для других входных данных. Чем выше чувствительность у динамика, тем громче он будет играть при конкретной мощности. Но вряд ли стоит гнаться за максимально высокими показателями чувствительности, так как они характерны для эстрадной акустики (SPL направление), цель которой – максимальная громкость в угоду качеству. Несколько более высокая чувствительность может быть полезна в случае, если динамики не подключаются к внешнему усилителю мощности.

Сопротивление акустики

Полное электрическое сопротивление переменному току. На показатель стоит обращать внимание в случае подключения динамиков к усилителю, выдаваемая мощность которого отличается в зависимости от способа подключения. Наиболее привычное сопротивление для автомобильных динамиков – 4 Ом, редко может встречаться 6 Ом и 8 Ом. При несоответствии сопротивления динамика и усилителя могут появиться искажения, тихий звук, повышенный нагрев усилителя.

Частотный диапазон акустики

Каждый динамик воспроизводит определённый частотный спектр, который отличается в зависимости от конфигурации динамика. Воспринимаемый человеческим ухом диапазон – от 20 Гц (низкие частоты) до 20000 Гц (высокие частоты). Чем больше площадь диффузора динамика (это не единственный показатель), тем более низкие частоты может проигрывать динамик (поэтому за низкие частоты отвечает именно сабвуферный динамик). Динамики с наименьшей площадью диффузора (высокочастотная акустика, твитеры) проигрывают высокие частоты. Динамики, которые проигрывают высокие частоты, должны быть направлены к слушателю (подобного требования к низкочастотным динамикам нет).

В нашем интернет-магазине вы можете купить и установить:
► акустику из направления SQ
► акустику из направления SPL
► штатную акустику
Получить консультацию и сделать заказ можно у наших менеджеров.

Выбор акустической системы автомобиля

Выбор акустической системы для автомобиля — задача не из простых. Это сложно потому, что на сегодняшнем рынке представлен широчайший выбор разнообразных динамиков: сабвуферов, компонентных, коаксиальных и твиттеров.

Важно знать, что каждые из этих динамиков могут отличаться как по мощности и размеру, так и по воспроизводимым частотам.

Первые проблемы выбора

В процессе установки автозвука, как правило, возникают одни и те же проблемы.

Автомобиль — это сложная среда для создания качественного, «правильного» звука. Это связано с тем, что слушатель в машине сидит очень близко к колонкам, но при этом расстояние расположения всех динамиков до человека всегда отличается, в результате отдельные волны звука доходят до человека в разные моменты времени.

Салон автомобиля состоит из большого количества материалов, имеющих различную структуру, каждый из таких материалов взаимодействует со звуковой волной по-своему.

Некоторые из материалов могут полностью поглощать волну: обшивки, какой-либо поролон и т.д., а некоторые наоборот — отражают волну. Поэтому акустическая система автомобиля должна все это учитывать для получения качественного звучания в автомобиле.

Важность правильной установки

Очень важно правильно установить акустику, чтобы она могла воспроизводить звук максимально равномерно.

Мало будет приобретения дорогой, брендовой акустики, ее нужно еще правильно закрепить.

Чтобы дорогая акустика раскрыла свои возможности, нужно попотеть. Установив на абы-как, выжать хороший звук с колонок у вас не получится. Хотите полностью раскрыть потенциал вашей акустики? — Изготавливайте специальные подиумы из дерева.

Ссылаясь на эти основные соображения, можно приступить в выбору системы.

Приступаем к выбору акустики

Компонентная акустика включает в себя два или три динамика. Свыше трех динамиков — это уже большая редкость.

Основное ее отличие — в ней разделены динамики, воспроизводящие разные частоты. Каждый динамик отвечает за свой диапазон, высокие частоты воспроизводит один динамик, средние другой, а низкие — третий.

Это несомненно является плюсом, так как работа одного динамика никак не мешает работе другого.

При покупке такой системы, в комплект обязательно будут входить кроссоверы. При установке компонентной акустики есть возможность «правильно» ее расположить в салоне автомобиля. Установка ее сложнее, чем остальных акустических систем, но без компонентной акустики хорошего звука вам не услышать.

Это две и более акустических системы, которые рассчитаны на различные воспроизводимые частоты, при этом такая акустика собрана в единую конструкцию.

Плюсы коаксиальной акустики — более простая установка по сравнению с компонентной акустикой, воспроизведение всех частот происходит из одной точки.

Недостатки — высокочастотный динамик располагается на пути распространения волн среднечастотной составляющей.

Твиттеры — динамики, воспроизводящие высокие частоты. В основном они входят в комплектацию компонентной системы, потому что от высоких частот зависит «пространство» воспроизводимой картины.

Качество проигрывания твиттера зависит от тех материалов, из которых он произведен. Предпочтение нужно отдавать шелку.

При выборе акустической системы для автомобиля важно брать во внимание показатели мощностных характеристик. Они отражают надежность системы и ее способность к нагрузкам.

Неправильно говорить, что мощность динамика — основная и самая важная его особенность, но не стоит забывать про эту характеристику, используя усилители.

Советы экспертов по выбору акустической системы для автомобиля- видео.

Хороший звук в машине: что это, сколько стоит и как поставить

Что такое плохой и хороший звук, сколько динамиков должно быть в салоне, за какие деньги можно купить действительно хорошую систему и что в ней должно быть, помимо колонок? Секретами делится наш эксперт.

Чем плоха штатная аудиосистема?

Поскольку аудиосистема не влияет прямо ни на безопасность, ни на надежность автомобиля, автопроизводители традиционно не стараются сделать ее звучание лучше: главное, чтобы “музыка” была надежной и не портила статистику поломками. Как правило, на конвейере автомобили комплектуются аудиокомпонентами известных брендов — Blaupunkt, Clarion, Panasonic, Philips. Но не стоит покупаться на “доброе имя” — в штатные комплектации идут самые простые версии оборудования без цели угодить меломанам.

Штатная акустика обычно имеет узкий частотный диапазон, воспроизведение с “пластмассовым” или “картонным” призвуком и плоскую, необъемную звуковую сцену. Кроме того, на высокой громкости динамикам нередко начинают “подыгрывать” детали отделки интерьера, “украшая” фонограмму трелями и вибрациями фрагментов торпедо и дверных карт.

Конечно, тут мы не говорим об автомобилях премиум-сегмента, которые “с завода” комплектуются компонентами элитных марок (Harman Kardon, Bang & Olufsen, Bose), отличаются специальной подготовкой кузова, наличием усилителей, сабвуфера и тщательно рассчитанным размещением динамиков.

Что такое качественный звук в автомобиле?

Это возможность не только насладиться вокалом поп-звезд, но и оценить мастерство исполнителей отдельных инструментальных партий, солистов с широким диапазоном голоса. “Правильные” динамики точно передают все оттенки звучания инструментов, не приукрашивая звучание и не скрадывая его особенностей. Хороший звук должен быть чистым, без примесей в виде резонанса деталей салона. Конечно, нештатная музыка может быть еще и громче, чем “родная”, но это нельзя считать основным фактором качественной инсталляции.

Кому стоит оставить штатную аудиосистему?

При всех ее минусах штатная аудиосистема обычно надежна, обладает достаточной громкостью, неплохо воспроизводит звук в диапазоне человеческой речи и многих популярных музыкальных жанров. Так что если вы на недорогой машине гоняете с утра до вечера по разбитым дорогам в компании разговорчивых пассажиров, слушаете шансон или FM-радио и дорожите оригинальным состоянием интерьера, скорее всего, штатная акустика как раз для вас.

Сколько динамиков должно быть в машине?

Количество громкоговорителей — отнюдь не самый важный фактор, гораздо важнее — тип акустической системы. Для точной передачи всех нюансов фонограммы акустика должна быть компонентной — как минимум с двумя частотными каналами. Фактически каждый такой громкоговоритель состоит из двух динамиков: высокочастотного твитера (“пищалки”) и низко-среднечастотника — мидбаса, а также из частотного фильтра-кроссовера.

Необходимый минимум в автомобиле — одна пара таких двухканальных комплектов, размещенная в передней части. Это так называемый фронт, которого в целом достаточно для того, чтобы “почувствовать разницу” на фоне штатной системы. Для лучшего воспроизведения низких частот желательно разместить в задней части салона еще одну пару обычных (однокомпонентных) громкоговорителей диаметром побольше (не менее 16 см или “овалы” 6х9 см).

В идеале это должен быть специальный низкочастотный динамик — сабвуфер, подключенный к отдельному каналу. Дальнейшее наращивание количества динамиков повлияет не столько на качество звучания, сколько на лучшую слышимость в разных точках салона.

Как подбирать параметры динамиков?

Первая проблема при подборе динамиков на замену штатным — размеры, ведь штатные часто бывают меньше стандартных по диаметру и глубине. Кроме геометрии, громкоговорители должны подходить по электрическим параметрам.

Особо важны две характеристики — сопротивление и чувствительность. Если мы говорим о подключении акустики по-бюджетному — напрямую к головному устройству (без усилителя), то сопротивление должно быть не менее 4 Ом, а чувствительность — порядка 92 децибел.

Как выбрать недорогие, но качественные динамики?

У большинства производителей car audio с мировыми именем в ассортименте присутствует акустика всех трех ценовых групп. Исключений немного, например, Focal с его исключительно топовыми моделями или JBL с его бюджетной ориентацией. Комплект недорогих фронтальных динамиков (два твитера, два мидбаса и два кроссовера) хорошей марки будут стоить порядка $45-50.

При этом аналогичные по характеристикам громкоговорители от неизвестного производителя можно купить и за $15, но, как правило, работают такие не больше года. В случае, когда речь идет о недорогой аудиосистеме, рекомендуется обратить внимание на попадающие в диапазон $45–50 американские бренды (Polk Audio, MTX, Kicker). Они традиционно рассчитаны на использование в свободном объеме двери, багажника и т.п.

Что нужно сделать, кроме замены динамиков?

Первое условие — правильно выбрать место для динамиков. Высокочастотники-твитеры нужно размещать повыше, поближе к слушателю и направлять на него. Мидбасы (динамики средне-низкочастотного диапазона) обычно располагают ниже, сабвуфер может стоять в любой части салона.

Также важно обеспечить жесткое крепление динамика к массивной детали кузова. Если это будет не штатный пластиковый подиум, то придется изготавливать как минимум кольца-проставки, к примеру, из толстой фанеры.

И, наконец, существенно улучшит звучание громкоговорителя даже локальная виброшумоизоляция. Если нет возможности обработать специальными материалами все панели двери, в которую установлена акустика, нужно наклеить лоскут поглощающего материала хотя бы напротив тыльной стороны динамика. Это в значительной мере устранит нежелательные призвуки от вибрирующего металла.

Насколько дорога акустика высокого уровня?

Акустические системы среднего ценового уровня авторитетных брендов продаются по цене $100–120 за комплект, топовые модели — в среднем $250–300. Существует также акустика премиум-уровня ценой порядка $900 – 1 000 за пару. Это динамики ручной работы для настоящих гурманов автозвука и для высокопрофессиональных установщиков.

Такие комплекты выпускаются под заказ и, интересуясь их ценой, нужно помнить также о цене работ по их инсталляции в автомобиль (а это может быть и $1 000, и $2 000) — только установщики высокого класса помогут полостью реализовать потенциал таких динамиков.

Чем отличается простая аудиосистема от дорогой?

Кроме более дорогих громкоговорителей, аудиосистема высокого класса отличается способом их установки. Если у недорогой системы динамик “играет” на объем двери, багажника или всего салона (смотря где установлен), то для каждого (за исключением некоторых твитеров) динамика Hi-Fi-системы создается собственная камера, объем которой определяется производителем или установщиками.

В продвинутой системе обязательно есть сабвуфер ($60 – 600), несколько усилителей мощности ($70 – 12 000) для поканального усиления сигналов фронта, тыла, сабвуфера. Все компоненты соединены специальной проводкой ($100 – 1000). Весь автомобиль подвергается работам по шумоизоляции с полной разборкой салона и багажника ($400 – 1 000). Естественно, при таком подходе головное устройство не остается штатным, и его или заменяют ($60 –1 500), или подвергают апгрейду (от $100).

Наконец, профессионалы автозвука окончательно настраивают звуковую сцену, меняя угол оси громкоговорителей на считанные градусы, регулируя уровень и частотный диапазон сигнала каждого динамика. В итоге мало-мальски качественная аудиосистема обойдется в сумму не менее $2-3 тыс., а действительно совершенная легко может стоить и $10 тыс.

Всё о гибридах: как они устроены и какими бывают

Гибридные автомобили уже перестали вызывать удивление на улицах, но их конструкция до сих пор является для многих загадкой

Ответить на вопрос об устройстве современного гибрида одновременно и просто, и сложно. В общем понимании, это автомобиль, силовая установка которого состоит из электромотора и двигателя внутреннего сгорания, которые так или иначе совместными усилиями вращают колёса. Этого достаточно, чтобы объяснить любому непосвящённому, что значит загадочное слово Hybrid на кузове обычной с виду машины. Но стоит копнуть глубже — и голова идёт кругом от того, какое количество технических решений и вариантов компоновок наворотили создатели современных гибридов! Запутаться в обилии терминов и инженерных решений проще простого, но в нашем материале мы разобрались, какими вообще бывают гибриды и как они все устроены. Первый критерий, по которому можно разделить все гибридные автомобили, — насколько развита их способность двигаться на электротяге.

Микрогибриды — простейшая форма гибридной жизни

Самая примитивная форма гибридизации — это продвинутая версия системы «старт-стоп». Здесь никакие электромоторы не толкают автомобиль вперёд, и гибридной такая технология является достаточно условно, поэтому сразу выделим микрогибриды в особую категорию вне всяких классификаций. В таких автомобилях специальный мощный стартер способен не только раскручивать двигатель для запуска, но и работать как генератор при рекуперативном торможении. Собираем «бесплатное» электричество — экономим на паразитной нагрузке ДВС (у которого нет необходимости вырабатывать бортовое электричество в дополнение к основным тяговым обязанностям), а значит и расходе топлива. Подобранная буквально с дороги и сохранённая в усиленной батарее и/или специальном накопителе электроэнергия идёт потом на перезапуск двигателя внутреннего сгорания при работе системы «старт-стоп», питание климатической установки, электроприводов, светотехники и других бортовых устройств, а сэкономленное на этом топливо — на дополнительные километры пробега. Подобные технологии используют многие производители: это i-ELOOP от Mazda, e-HDI от Peugeot, Blue Drive от Hyundai и другие.
Производители заявляют, что микрогибридная технология позволяет экономить до 10-15% топлива

Высшая степень электрификации: гибриды типа plug-in

Но настоящие, полноценные гибриды всё-таки способны на большее, как с точки зрения экономии топлива, так и в плане тяговых возможностей. Всё потому, что их электродвигатели не только собирают электроэнергию в роли генераторов для зарядки батарей, но и вращают колёса совместно с двигателем внутреннего сгорания. Только делают это по-разному. Самые совершенные конструкции обеспечивают возможность двигаться как с помощью совместных усилий ДВС и электромотора, так и на чистой электротяге, причём достаточно продолжительное время. Для этого их батарея имеет увеличенный объём, электромотор — высокую мощность (70-100 л.с. и выше), а наряду с лючком бензобака в кузове имеется и порт для подключения электрического шнура для зарядки от обычной розетки. Это решение получило общераспространённое обозначение plug-in (плаг-ин) и по своей сути представляет собой промежуточное звено между традиционными автомобилями и электрическими

Всё потому, что благодаря в разы более объёмной, чем у обычных гибридов, батарее «плагины» могут преодолевать на электротяге без единой вспышки в цилиндрах ДВС до 50 километров. Это вполне приличная по городским меркам дистанция, безвредно для окружающей среды повторять которую можно снова и снова при условии регулярной «дозаправки» батарей из розетки. Но усреднённый показатель с учётом условий движения и разницы в технических характеристиках — около 25-30 км. Что тоже, впрочем, немало. Ведь способность полноценно передвигаться на электричестве в коротких городских поездках является серьёзным конкурентным преимуществом перед другими, более простыми гибридами, которые едва ли доедут на электротяге до следующего светофора!

Меньшая степень электрификации: полные и умеренные гибриды

Гибридные автомобили, которые не умеют заряжаться от розетки, также делятся на подвиды: это полные и так называемые умеренные (mild в англоязычных источниках). Первые благодаря большему объёму батарей, большей мощности электромотора способны двигаться исключительно на электротяге обычно в пределах 2-4 километров, а вторые используют слабенький электромотор только в качестве помощника для ДВС и «на батарейках» (ввиду их скромного объёма и общей примитивной конструкции системы) не способны проехать и метра. При этом умеренные гибриды запасают энергию только посредством рекуперативного торможения, а полные ещё и с помощью двигателя внутреннего сгорания, соединённого, как правило, с отдельным генератором.
Типичный представитель класса умеренных гибридов — Honda Civic Hybrid, CR-Z и все остальные «Хонды», использующие фирменную технологию IMA (Integrated Motor Assist). Умеренными гибридами также являются американцы Buick LaCrosse, Chevrolet Malibu и Impala, BMW ActiveHybrid 7. А ещё умеренным гибридом является… гиперкар Ferrari LaFerrari! Ему ни к чему чистая электрическая тяга, а вот дополнительная мощность в 163 л.с. в дополнение к бензиновым 800 будет очень кстати!
Идеологически умеренные гибриды ближе к классу микрогибридов и часто понимаются как единое целое. Хотя различие между ними всё же есть: в отличие от умеренных, микрогибриды неспособны поддержать бензиновый двигатель своей тягой. Полные же гибриды концептуально стремятся к классу «плагинов» и кратковременно способны произвести на неподготовленного человека примерно такое же впечатление — могут ведь ехать бесшумно! Однако реальное использование чётко обозначает пропасть между потребительскими качествами первых и вторых, если, конечно, использовать преимущество зарядки от розетки гибрида типа plug-in.
Все гибриды также делятся на подвиды в зависимости от того, какой двигатель непосредственно вращает колёса. Здесь мы переходим ко второму основному критерию классификации гибридных машин — компоновке.
Умеренные гибриды ещё и едут более чем умеренно, так как электродвигатели там применяются слабые (10-20 кВт), максимальный запас электроэнергии ничтожен, а масса выше, чем у не гибридных версий той же модели. Впрочем, то же самое, только в чуть меньшей степени, можно сказать и про большинство полных гибридов. Взять хотя бы наши впечатления от теста гибридного Nissan Pathfinder нового поколения

Компоновка: последовательные гибриды

В случае, когда двигатель внутреннего сгорания в принципе не вращает колёса механическим способом, гибрид представляет собой по сути электромобиль с бортовым генератором электричества, роль которого и исполняет ДВС. Такие гибриды принято именовать последовательными. Эта схема отличается простотой, так как нет необходимости сооружать сложную трансмиссию — электромоторы вращают колёса через единственную главную передачу, которая служит для формирования нужного крутящего момента. Но класс последовательных гибридов сегодня представлен единичными моделями, так как эффективность подобного решения неоднозначна. Ведь энергию сгорания топлива приходится преобразовывать сначала в механическую, потом механическую в электрическую, а в конце электрическую — в работу непосредственно на колёсах
Поэтому функционирующий по такой схеме гибрид должен обязательно иметь хорошо развитые электрические способности. Ярким представителем этого класса электромобилей-гибридов был более не выпускаемый седан Fisker Karma, а из современников упомянем, прежде всего, Chevrolet Volt и BMW i3. Volt способен проезжать на электротяге 80 километров (благодаря тому, что он относится к категории подзаряжаемых гибридов plug-in), а если систему будет подпитывать генерирующий электричество 1,5-литровый ДВС, то непрерывный пробег увеличится до 676 км. Для электромобиля BMW i3 бензиновый двигатель — вообще опция, с которой чисто электрический запас хода в 160 км превращается в гибридный 300-километровый.

Компоновка: параллельные гибриды с электромотором между ДВС и трансмиссией

Но если вышеупомянутая схема по своей сути ближе к электромобилю, то такие автомобили, как Porsche Panamera S E-Hybrid и Cayenne S E-Hybrid, Volkswagen Golf GTE и Passat GTE, Mercedes-Benz S 500 e и С 350 e, BMW X5 xDrive40e и другие сочетают в себе привычные нам свойства бензиновых машин и способность проехать получасовой маршрут на электричестве. Для того, чтобы сохранить все «бензиновые» преимущества, мощные моторы таких машин имеют жёсткую связь с колёсами. Электродвигатель не нарушает привычную компоновку этих моделей, потому как встроен в коробку передач, и при необходимости мощности ДВС и электромотора суммируются. Эта схема называется параллельной, так как моторы обоих типов работают одновременно. В зависимости от выбранного водителем режима, бензиновый мотор может либо вращать колёса совместно с электродвигателем, либо последний будет работать в качестве генератора и запасать электричество в батарее на будущее. Чисто электрический режим реализован посредством сцепления между трансмиссией и ДВС: если оно разомкнуто, то электромотор вращает колёса в одиночку.

Компоновка: параллельные гибриды с электромотором отдельно от ДВС и трансмиссии

Отдельно стоит достаточно обширная и одновременно разношёрстная группа гибридных автомобилей, у которых один или несколько электромоторов не сблокированы с коробкой передач и двигателем, а вынесены на периферию. Первопроходцем в таких решениях стала компания Toyota со своей технологией HSD (Hybrid Synergy Drive), которая лежит в основе подавляющего большинства бензиново-электрических Toyota и Lexus. Это очень сложная и достаточно эффективная конструкция: помимо батареи и обслуживающей систему электрики, она состоит из двигателя внутреннего сгорания и двух электромоторов, объединённых посредством планетарной передачи. Планетарная передача — это механическая конструкция из нескольких шестерён и осей, которая объединяет, разделяет и преобразует крутящий момент от нескольких источников.

Один из электромоторов системы служит стартером и генератором, а второй является тяговым и рекуперирующим электричество при замедлении. Благодаря особенностям планетарного механизма, ДВС не связан напрямую с колёсами, и часть его энергии всегда отдаётся на вращение заряжающего батареи и питающего тяговый электродвигатель генератора. Для подробного разбора устройства гибридной установки Toyota потребуется отдельный большой материал, а в рамках этого общего нужно понимать главное: традиционная трансмиссия здесь заменяется планетарной передачей и контролирующей силовые модули (ДВС и два электромотора-генератора) электроникой — в зависимости от потребностей водителя, тяговый электромотор выдаёт определённую мощность отдельно или совместно с двигателем внутреннего сгорания, а избыточная тяга последнего средствами планетарного механизма идёт на вращение второго мотора-генератора и, соответственно, зарядку основной батареи.

Однако не одна только Toyota решилась на инженерные извращения в области гибридов. Несколько более простую схему разнесённых ДВС и электромоторов используют Volvo и Peugeot для создания гибридных полноприводников. Идея проста и одновременно красива: переднюю ось пусть приводит турбодизель (ещё одно экзотическое решение в мире питающихся обычно бензином гибридов), а заднюю — электродвигатель. При необходимости (или по принуждению водителя) включения полного привода гибрид начинает работать как последовательно-параллельный: ДВС одновременно вращает через обычную автоматическую коробку передач переднюю ось и питает через генератор электромотор, который крутит колёса задней оси. В чистом же электрорежиме автомобиль является заднеприводным. Volvo V60 Plug-In Hybrid ещё и оказалась самой дальнобойной в электрическом плане за всю историю наших тестов гибридов — за счёт ёмкой батареи и хорошо отлаженных алгоритмов универсал покрыл на электротяге 46 километров!

Нечто подобное, только наоборот, изобрели в BMW, когда проектировали футуристичный суперкар i8. У него бензиновая установка с автоматической коробкой передач и электромотором-генератором находится сзади, а тяговый электродвигатель — на передней оси. Система работает таким образом, что гибридное купе может быть либо переднеприводно-электрическим, либо полноприводно-гибридным. Переход на задний привод невозможен по той причине, что в случае опустошения батареи ДВС, по задумке инженеров, начинает работать одновременно в режиме вращения колёс задней оси и питания переднего электродвигателя через второй мотор-генератор — это всё та же последовательно-параллельная схема. Интересной особенностью BMW i8 является то, что передний электродвигатель вращает «ось» через двухступенчатую коробку передач, что позволяет достигать на одной только электрической тяге скорости 120 км/ч.

Так что же лучше?

Гибридное будущее однозначно за конструкциями типа plug-in, потому что именно они дают реальную экономию топлива. К тому же, большинство «плагинов» — это два автомобиля в одном: бесшумный и плавный электрический плюс бензиновый со взрывной динамикой, которую обеспечивает увесистый электрический «буст». Однако для полноценного использования такого автомобиля владелец должен иметь возможность обеспечить его зарядной инфраструктурой. В противном случае проще остановиться на обычном полном гибриде, не имеющем функционала подключения к розетке — пусть его пробег на электричестве и ничтожен в сравнении с «плагинами», но и весит вся конструкция меньше, и стоит дешевле. Смысл в вымирающих умеренных гибридах, которые неспособны двигаться без участия ДВС, практически отсутствует — эффект от применения электротяги здесь едва ли оправдывает лишнюю массу и более высокую стоимость в сравнении с негибридными версиями. Есть будущее и у микрогибридов: отношение затрат к достигаемому с помощью этой технологии эффекту выглядит выгодным. Что касается механической схемы, то это больше вопрос настройки: конечного пользователя не должно волновать как и с помощью чего распределяются потоки мощности и энергии в недрах автомобиля — индустрия знает примеры как отличной, так и не слишком идеальной работы любой из известных схем.

Устройство гибридного автомобиля

Прототип автомобиля с гибридным двигателем появился еще в конце 19 столетия. Сегодня он представляет собой транспортное средство, способное при небольшой скорости не использовать топливо, а осуществлять движение за счет электрической энергии.

Гибридный двигатель – это система, состоящая из электрического и топливного двигателей. При этом, в период работы каждый может быть задействован как по отдельности, так и оба в независимых циклах.

Устройство и принцип работы

Самый распространенный режим работы гибридного двигателя заключается в том, что при движении авто на небольшой скорости, например, в черте города, используется его электрический блок. При движении машины по трассе – в работу включается двигатель внутреннего сгорания (ДВС). В случае большой нагрузки, например, при резких подъемах в гору, в работу включаются оба двигателя.

Безусловно, к плюсам такого устройства можно отнести то, что при использовании электрического двигателя, значительно сокращается расход топлива, так как он работает от постоянно восполняемой энергии аккумулятора.

Возможность, хотя бы отчасти, снизить количество выбрасываемых вредных веществ в воздух – еще один плюс гибридной системы автомобиля.

Гибриды характеризуются малой мощностью, которую помогает компенсировать ДВС.

Двигатели в гибридах могут быть как бензиновые, так и дизельные. Более того, производители газобаллонного оборудования (ГБО) разработали системы способные работать на этих автомобилях.

Пример конструкции гибрида

Устройство гибрида включает в себя:

— Двигатель внутреннего сгорания. Его устройство и размеры сконструированы таким образом, что позволяет снизить вес, вредные выбросы и расход топлива.

— Электродвигатель разработан с учетом особенностей гибрида. Его сделали не только сгенерировано работающим с топливным блоком, но и уделили особое внимание показателям мощности. Параллельно он вырабатывает энергию для подзарядки АКБ автомобиля. Может быть выполнен встроенным в силовую установку или размещаться отдельно от неё, в некоторых моделях используются сразу оба варианта.

— Трансмиссия. Работа трансмиссии гибрида фактически совпадает с ее устройством на обычных автомобилях. Но, в зависимости от вида гибридного двигателя, они могут отличаться. Коробки передач в них бывают, как гибридные с интегрированным электродвигателем, так и обычные механического и автоматического исполнения. Например, трансмиссия автомобиля Toyota устроена с разветвлением потоков мощности. Двигатель такого типа работает в режиме плавных нагрузок, что помогает значительно экономить расход топлива.

— Топливный бак. Необходим для питания топливом ДВС. Для наглядности того, что топливная система имеет ряд преимуществ, хотелось бы привести один факт в пользу этого: энергия, получаемая при сгорании 1 литра бензина сопоставима с энергией, вырабатываемой аккумулятором весом около 450 кг.

— Аккумулятор. Его главная функция – выработка достаточного уровня энергии для работы электродвигателя. В авто используется две батареи, высоковольтная и обычная на 12 (В) для питания бортовой сети. Изначально до запуска всех систем питание идет только от стандартного аккумулятора, так как для работы высоковольтной батареи и инвертора необходимо постоянное охлаждение.

-Инвертер преобразует постоянный ток высоковольтной батареи в переменный трехфазный для электродвигателя и наоборот. Также регулирует распределение энергии и управляет электродвигателем.

— Генератор. Его принцип работы такой же как у электродвигателя, но направлен на вырабатывание электрической энергии.

3 типа гибридных агрегатов

Как было уже отмечено ранее, гибридная система автомобиля представляет собой комбинирование моторов, своего рода, две разных скрещенных технологии. Технику гибридного привода характеризуют в двух направлениях – это двухтопливный или бивалентный и гибридный силовой агрегат.

Данное разделение на две комбинации силовых агрегатов определено для их классификации по разному принципу работы.

Устройство гибридного силового агрегата включает в себя двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель-генератор. Таким образом, электродвигатель это и генератор энергии, и тяговый электродвигатель, и стартер для пуска ДВС.

Существует три типа гибридного силового агрегата. Главным критерием для классификации служит исполнение основной конструкции. Следовательно, выделяют: микрогибридный силовой агрегат, среднегибридный силовой агрегат и полногибридный силовой агрегат.

Микрогибридный силовой агрегат

Концептуальная особенность данного типа привода заключается в его электрической части, которая необходима только для выполнения функции «старт-стоп». При этом, часть выработанной кинетической энергии повторно используется как электроэнергия (процесс рекуперации).

Привод исключительно за счет работы электрической тяги не возможен. Рабочие характеристики 12-вольтного аккумулятора гибрида с наполнителем из стекловолокна приспособлены к частым пускам двигателя. Также для накопления энергии от рекуперации может использоваться накопитель в виде электрохимического конденсатора.

Микрогибрид от компании Mazda

Среднегибридный силовой агрегат

Электрический привод помогает работе двигателя внутреннего сгорания. При этом, движение гибрида лишь за счет электротяги не осуществляется. У данного типа гибридного мотора электрическая энергия регенерируется при торможении, а затем накапливается в высоковольтной аккумуляторной батарее.

Устройство высоковольтной АКБ гибрида и всех его электрических частей отвечает необходимому уровню напряжения, что позволяет вырабатывать достаточно высокую мощность. В итоге, благодаря поддержке ДВС электродвигателем, его работа характеризуется максимальной эффективностью.

Полногибридный силовой агрегат

Работа двух моторов: электродвигателя и двигателя внутреннего сгорания, в данном типе комбинируется между собой. Полногибридный тип позволяет машине двигаться только за счет электрической тяги и достаточно большое расстояние. При определенных условиях силовой агрегат функционирует как среднегибридный.

В этих автомобилях устанавливаются достаточно мощный электродвигатель и высоковольтные АКБ большего объема, что и позволяет им выдавать такие характеристики. Основой подзарядки батареи выступает также процесс рекуперации энергии.

Функция «старт-стоп» реализована для двигателя внутреннего сгорания, который запускается только при необходимости. А разъединение ДВС с электродвигателем осуществляется за счет установленного сцепления между ними, поэтому они могут функционировать независимо друг от друга.

Схемы взаимодействия работы электродвигателя и ДВС

Автомобили-гибриды сконструированы по трем схемам взаимодействия двигателей. Рассмотрим каждую из них.

Последовательная схема взаимодействия

Данный принцип устройства представляет собой самый простой вариант автомобильного двигателя-гибрида. Его схема работы такая: крутящий момент от двигателя внутреннего сгорания идет к генератору. Затем генератор вырабатывает необходимое для работы электричество и передает его в аккумулятор. Дополнительно подзаряд аккумулятора осуществляется и путем процесса рекуперации кинетической энергии. В этой схеме движение автомобиля осуществляется лишь за счет электрической тяги.

Данная схема характеризуется последовательным преобразованием энергии, т.е. энергия, поступающая от сгораемого топлива в двигателе внутреннего сгорания, превращается в механическую, далее трансформируется в электрическую за счет генератора, и затем вновь преобразуется в механическую энергию.

Положительные стороны последовательной схемы:

1. Работа двигателя внутреннего сгорания осуществляется на неизменных оборотах.
2. Не возникает необходимости в двигателе с большой мощностью и потреблением топлива.
3. Коробка передач, как и сцепление здесь не нужны.
4. Электрическая энергия высоковольтной АКБ гибрида позволяет двигаться автомобилю с заглушенным ДВС.

Отрицательные стороны последовательной схемы:

1. На этапах преобразования энергии происходит ее потеря.
2. Габариты и стоимость АКБ достаточно высокие.

Самый яркий представитель гибридного автомобиля с последовательной схемой взаимодействия Chevrolet Volt

Если говорить о самом подходящем варианте движения автомобиля с последовательной схемой взаимодействия, то это городской трафик с частыми остановками, когда постоянно в работу включается система рекуперации энергии.

Параллельная схема взаимодействия

Такое название эта схема получила потому что, двигатели авто работают постоянно вместе. Принцип работы данного типа взаимодействия двух модулей происходит за счет электроники авто, электродвигателя и ДВС. Оба двигателя соединены с коробкой передач по средствам планетарной передачи.

Чисто на электрической энергии такие гибриды способны ехать не продолжительное время, при этом ДВС отключается от трансмиссии сцеплением.

Блок управления распределяет крутящий момент от обоих двигателей в зависимости от режима движения автомобиля. Двигателю внутреннего сгорания отведена более важная роль, а электродвигатель запускается при необходимости дополнительной тяги, например, когда авто резко ускоряется. При торможении или плавном движении электромотор работает как генератор электроэнергии.

Электромотор внедрен в коробку передач BMW 530E iPerformance

Существуют модификации с электродвигателем отдельно от ДВС, они представляют собой сложную систему, но в тоже время эффективную. Этот модуль состоит из двух электромоторов, тягового соединенного через планетарную передачу со вторым, который служит генератором и стартером.

В такой схеме ДВС не связан напрямую с колесами, что позволяет постоянно передавать часть момента генератору и подзаряжать батарею.

Силовая установка параллельного гибрида с независимыми электромоторами

Положительные стороны параллельной схемы:

Так как основная работа отведена ДВС, то не возникает необходимости в установке мощной высоковольтной батареи. Двигатель внутреннего сгорания напрямую связан с ведущими колесами, поэтому потери энергии значительно меньше.

Отрицательные стороны параллельной схемы:

Самый главный минус данной схемы – это больший расход топлива в сравнении с другими схемами взаимодействия двигателей. Получается, что сэкономить на городском трафике не получится, наиболее удачным вариантом будет движение по трассе.

Последовательно-параллельная схема взаимодействия

Уже само название этой схемы указывает на то, что данный тип – это вариант совмещения двух ранее рассмотренных схем: последовательной и параллельной. Движение автомобиля на низкой скорости и его старт с места осуществляется только за счет силы электрической части. ДВС поддерживает работу генератора авто, как при последовательной схеме взаимодействия. Передача крутящего момента от ДВС на колеса происходит при движении на большой скорости.

При высоких нагрузках, требующих повышенной мощности, генератор автомобиля может не выдать нужное количество энергии, и в таком случае электродвигатель питается дополнительно от аккумулятора, как при параллельной схеме взаимодействия.

В данной схеме предусмотрен дополнительный генератор, он подзаряжает АКБ. Электродвигатель необходим только для привода ведущих колес и для обеспечения рекуперативного торможения.

Часть крутящего момента, переходящая от двигателя внутреннего сгорания, уходит на ведущие колеса, а некоторая его часть – для работы генератора, который в свою очередь питает электродвигатель и заряжает АКБ.

За направление крутящего момента на колеса, генератор или электродвигатель и его соотношении отвечает планетарный механизм – распределитель мощности. Регулировкой подачи мощности из генератора и батареи занимается электронный блок управления автомобиля.

Также эта технология применяется и на гибридных полноприводных авто. На передней оси установлен ДВС с электродвигателем по параллельной схеме, а на задней только электродвигатель имеющий связь с ДВС по последовательной схеме.

Полноприводный гибрид от компании Mitsubishi

Положительные стороны последовательно-параллельной схемы:

Не сложно догадаться, что неоспоримым плюсом данной схемы гибрида является его большая экономичность топлива в сочетании с хорошими мощностными характеристиками. Ценители природы оценят ее экологичность.

Отрицательные стороны последовательно-параллельной схемы:

Среди отрицательного – это более сложная конструкция по сравнению с предыдущими схемами, и как следствие, большая цена. Поскольку необходим дополнительный генератор, емкая АКБ и сложная электронная схема управления.

Заключение

Мы рассмотрели все типы гибридов и схемы их взаимодействия, но в целом существует множество видов, которые сложно отнести к одной из них, поскольку с течением времени технологии все больше смешиваются и дорабатываются.

На одних используют гидромуфты с редуктором вместо планетарной передачи, на других экспериментируют с задним расположением ДВС или вообще разносят по двум осям ДВС и электродвигатель. Конструкторы не останавливаются на достигнутом и все больше развивают это направление.

Гибридные автомобили — что это и как работает

Гибридные автомобили

Автомобиль гибрид – это транспортное средство будущего времени. Использование двух двигателей позволяет значительно сократить расход топлива (при движениях в условиях города), а также достичь минимального периода разгона с места старта до 100 км/ч. Кроме того, машина гибрид не наносит вреда окружающей среде. Это важно, если учесть, что проблемы экологии в развитых странах волнуют не только автолюбителей, но и всю прогрессивную общественность.

Устройство гибридных автомобилей

У каждой такой машины установлено два мотора: ДВС (двигатель внутреннего сгорания) и электрический аккумулятор. Последний тип двигателя «подзаряжается» путем преобразования кинетической энергии. Таким образом, электротяга начинает работать при заряженном моторе и при низком скоростном режиме от 20 до 40 км/ч.

Принцип работы гибридных автомобилей

Устройство автомобилей «нового поколения» безупречно и просто. Заправка осуществляется бензином. Когда загорается знак нулевого уровня топлива, то к работе подключается электродвигатель. При этом два мотора объединены конструкторами в единую систему, чтобы полноценно использовать два вида энергии – тепловую и электрическую.

Виды взаимодействий внутри отсека двигателя:

• Последовательный вид. (По этому принципу работают электромобили).

Последовательный вид работы гибридной установки применяется на набирающем популярность гибриде от компании Nissan — это Nissan Note.

• Параллельное взаимодействие. (В данном случае электромотор одновременно является стартером.)
• Последовательно-параллельное совмещение. (При этом варианте функционируют обе схемы).

Последовательно-параллельная вид работы гибридной установки применяется на самом популярном гибриде от компании Тойота — это Тойота Приус.

Плюсы и минусы автомобиля гибрида

Гибрид авто имеет массу достоинств. Среди них:

• Расход бензина в пробках сокращается на 20-25 процентов.
• АКБ подзаряжается во время движения.
• Возможность зарядки от сети мощностью 220 в.
• Мгновенный разгон (за 7 секунд машина ускоряется до 100 км/ч).
• Мало выбросов углекислого газа в окружающую среду.
• Отличная работа (КПД) в городской среде.
• Уменьшение износа деталей тормозной системы.
• Режим электродвигателя отличается бесшумностью.

При покупке гибрида обнаруживаются и недостатки. На трассах выгоды гибридных машин не так очевидны. Аккумуляторы нового типа не характеризуются большим сроком службы. Напротив, любой резкий скачок температурных режимов может стать причиной преждевременной поломки. А утилизация отработанного мотора – целая проблема для автолюбителя.

Тем не менее, достоинства автомобиля оцениваются по высшему разряду. При покупке электромобиля потребителя сдерживают только цены. Впрочем, и ремонт, и стоимость запасных частей обойдутся дороже. Не каждый профессионал возьмется за восстановление сложной конструкции движка.

Обслуживание и эксплуатация гибрида в зимний период

Бытует мнение, что, когда наступают холода, электромобиль гибрид не используется: аккумулятор категорически не переносит критических температур и выходит из строя. На практике собственники машин активно эксплуатируют свое движимое имущество даже при – 26 градусов при соблюдении некоторых условий эксплуатации транспортного средства:

• Перед началом сезона проводится диагностика батареи.
• При наступлении зимнего периода собственник поддерживает зарядку АКБ до 70 процентов.
• Если владелец не планирует пользоваться автомобилем зимой, то не нужно забывать заводить машину не менее чем три раза в неделю.
• При разрядке батареи возможно «прикурить» средство передвижения. Для этого не рекомендуется нажимать на педаль газа. Для восстановления работоспособности автомобиля достаточно положить провода на батарею, подождать некоторое время и начинать заводить стартер.

В гараже гибридный автомобиль не хранится. Он просто готовится к зимнему сезону. На станции технического контроля проверяются следующие компоненты и агрегаты: дроссельную заслонку, свечи, катушку зажигания. Обязательная диагностика проводится раз в год.

Марки гибридных автомобилей

Первый электромобиль был изобретен еще в 1899 году Фердинандом Порше и с тех пор началась «гибридизация», но серийно машины будущего стали выпускаться только ровно через век. Первопроходцем считается Toyota Pirus, вышедшая с конвейера в Японии в 1997 году.

В России на сегодняшний момент предлагаются следующие виды гибридных машин:

• Audi Q Данное транспортное средство имеет мощность 245 лошадиных сил и разгоняется до максимальной скорости в 222 км/ч. Благодаря электромотору к базовой стоимости автомобиля прибавляется 1 миллион рублей. Таким образом, цена поднимается до 2 миллионов 500 рублей. Audi Q Автомобиль разгоняется до 100 км ровно за 7.3 секунд. Расход топлива равняется 6.2 л на 100 км.
• BMW ActiveHybrid Стоимость данной модели составляет 5 миллионов рублей.
• Cadillac Escalade. Американец по праву признан городским хэтчбеком. Его характеристики: полный привод, мотор 337 лошадиных сил, скорость до 180 км/ч.
• Lexus RX400h — это доступная марка для среднего класса. За 1 миллион 200 тысяч будущий владелец получает минимальный расход бензина в городских условиях – до 3,9 литров.

Honda Civic Hybrid — Очень надежный и экономичный автомобиль.

Электродвигатель рассматривается автолюбителями как альтернативный источник энергии. Его заводская установка позволяет придать автомобилю небывалую динамичность, мощность. Кроме того, у автолюбителя не возникает проблем с «зелеными» правозащитниками. Также учтите, при осуществлении выгодной покупки собственники могут заезжать на заправочную станцию не чаще, чем 2 раза в неделю. Шагайте в ногу со временем и приобретайте автомобиль будущего!

Плюсы и минусы гибридных автомобилей

Сегодня автомобиль перестает быть предметом роскоши. Практически в каждой семье есть транспортное средство, а иногда и не одно. Основная масса машин на наших дорогах — это автомобили с двигателем внутреннего сгорания, работающие на бензине, но всё чаще можно встретить авто с электрическими двигателями. К сожалению, оба эти варианта совершенно не безупречны. Производители «автопрома» учли претензии к обоим видам двигателей и разработали гибридные автомобили, которые стали выпускаться серийно с 1997 года.

В чем особенность гибридных автомобилей.

Автомобили с ДВС и электромобили

Прежде чем приступить к анализу гибридных двигателей, давайте сравним двигатели внутреннего сгорания и электродвигатели. Обыкновенное авто на одной заправке может проехать четыреста–пятьсот километров. Заправка не вызовет никаких проблем – заправочных станций сегодня много и сам процесс заливки топлива потребует всего несколько минут. Мощность таких двигателей достаточно высокая, что очень нравится многим автолюбителям. Но здесь есть несколько довольно больших минусов – это стоимость бензина и загрязнение окружающей среды. К сожалению, на стоимость бензина владельцы данных транспортных средств и автопроизводители повлиять не в силах, и год от года она только растёт. А вот второй недостаток сегодня выходит на первое место. Многие страны вводят административное регулирование выхлопных газов, да и многие автомобилисты сами не хотят наносить окружающей среде чрезмерный ущерб.

Электромобили по многим параметрам превосходят авто с ДВС. Это полное отсутствие выхлопов, да и «заправка» будет обходиться гораздо дешевле. Но и недостатков здесь тоже достаточно. В первую очередь большинство автомобилистов не хотят переходить на электромобили потому, что они гораздо менее мощные и не могут развивать желаемую скорость. Этот факт в городских условиях не играет особой роли, но вот при передвижении по трассам за городом недостаток часто ощутим. Ещё одной немаловажной проблемой может стать тот факт, что в нашей стране практически отсутствует инфраструктура, направленная на обслуживание таких машин – нет ни мест подзарядки аккумуляторов, ни хороших автосервисов. Такие автомобили на одной зарядке могут пройти до 160 км., но вот сама подзарядка аккумулятора потребует не менее двух часов, что не всегда удобно.

Гибридные автомобили

Учтя все имеющиеся недостатки двигателей внутреннего сгорания и электродвигателей, автопроизводители сконструировали и поставили на поток производство «гибридных» авто. Они сумели объединить экологичность и экономность электрического двигателя, и мощность обычного. Такое объединение позволило значительно понизить расходы на эксплуатацию. Всё это было достигнуто за счёт того, что «гибрид» получил 2 источника питания и 2 силовых агрегата. Практически все гибридные авто устроены следующим образом:

• Двигатель внутреннего сгорания. Он имеет несколько уменьшенные по сравнению с обычным авто габариты. Это позволяет понизить массу машины и повысить мощность.
• Топливный бак. Он предназначен для обеспечения топливом ДВС.
• Электродвигатель. Он спроектирован для совместной работы с ДВС. Этот тип мотора производит подзарядку аккумулятора и может быть отдельно стоящим или встроенным.
• Аккумулятор. Он полностью обеспечивает энергией электродвигатель и подает питание в бортовую систему.
• Коробка передач. Её функции остаются прежними, но в зависимости от типа «гибрида» могут несколько отличаться.
• Инвертер. Он позволяет преобразовывать ток из постоянного в переменный, и обратно. Кроме того происходит распределение поступающей энергии и управление электродвигателем.
• Генератор. Он предназначен для выработки энергии по принципу работы электродвигателя.

Типы гибридных силовых агрегатов

Устройство гибридного автомобиля будет в обязательном порядке включать в себя ДВС и электродвигатель – генератор. В результате этого электродвигатель будет включать в себя функции тягового электродвигателя, генератора энергии и стартера ДВС. На сегодняшний день существуют 3 типа гибридного силового агрегата:

1. Микрогибридный СА. Этот тип привода предназначен только для выполнения функции старт – стоп, которая осуществляется только с использованием электродвигателя. ДВС подключается уже после. Оставшаяся энергия подвергается процессу рекуперации, преобразуется и отправляется назад на 12-вольтный аккумулятор. Эта энергия может использоваться автомобилем самостоятельно во время трудностей на дороге – спуск, подъем, грязь и т. д. Эта система оптимально подходит для передвижения по городским пробкам.
2. Среднегибридный СА. На электродвигателе и в этом варианте ездить нельзя, но мощность вырабатываемой энергии довольно большая и сохраняется в высоковольтном аккумуляторе. Это позволяет при необходимости значительно повысить мощность на основном двигателе.
3. Полногибридный СА. В этом случае мы имеем возможность передвижения с применением обоих типов двигателя, которые оптимально скоординированы между собой. На электродвигателе автомобиль может проходить довольно большие расстояния. Эту возможность дает довольно мощный аккумулятор. Процесс подзарядки тоже осуществляется по схеме рекуперации. Обычный двигатель подключается только в случае необходимости.

Принцип взаимодействия двигателей

Автопроизводители используют несколько разные схемы, по которым взаимодействуют двигатели:

• Последовательная. Это самый простой принцип работы гибридного двигателя машины. От ДВС работает только генератор, который отправляет вырабатываемую энергию на зарядку аккумулятора и питает электродвигатель. В таких моделях именно от электродвигателя получается вращение ведущих колес. В результате этого полностью отпадает потребность в сцеплении и коробке передач. Аккумулятор так же получает подзарядку от процесса торможения. К сожалению, при преобразовании энергии происходит её частичная потеря. Двигатель внутреннего сгорания в этом случае используется максимально малой мощности с возможностью работы с максимальным КПД. Данная схема дает возможность полного отключения ДВС. Электродвигатель и батареи в этом случае применяются, наоборот, более мощные. Такие модели автомобилей предпочтительно использовать в городских условиях и в некоторой спец. технике.
• Параллельная. Эта схема подразумевает параллельное использование обоих видов двигателей. Ведущую роль в таких моделях играет обычный двигатель, а электрический просто оказывает ему необходимую помощь. Энергия в таких случаях теряется гораздо меньше. Так как производитель может использовать батареи более низкой мощности, то и стоимость таких «гибридов» гораздо ниже. Использование такой схемы не смогло обеспечить значительных улучшений и по количеству вредных выбросов, и по ряду технических показателей. Такие авто наиболее актуально использовать на трассах, но в городе они малоэффективны.
• Последовательно- параллельная. Данную схему разработала японская «Тойота». Из самого названия становится понятно, что в таких моделях объединены оба предыдущих типа. Эта модель позволяет производить старт или движение на очень маленькой скорости при помощи электродвигателя, а ДВС осуществляет поддержку генератора. Этот вариант гибрида позволяет довольно существенно экономить топливо и сохранить максимально высокие технические показатели. Здесь требуется дополнительный генератор, АКБ высокой емкости и очень сложная электроника. Особенно высокую оценку этому варианту дадут любители природы за экологичность. К явным минусам данных автомобилей относится только высокая стоимость.

Основные преимущества

Несмотря на довольно высокую стоимость автомобилей с гибридными двигателями, всё больше людей склоняются к их покупке. Как основные полюсы они отмечают:

• Охрана окружающей среды. Снижение количества выхлопных газов позволяет сделать воздух в городе и на всей планете несколько чище, а это уже польза для всех.
• Автомобиль не требует внешней электрической зарядки, что немаловажно. Расход топлива тоже значительно снижается и владелец авто получает довольно большую экономию денег.
• Все модели такого типа имеют хорошие технические характеристики, часто превосходящие характеристики обычных автомобилей.

Минусы гибридных автомобилей

Наряду с перечисленными плюсами «гибриды» имеют и ряд негативных сторон, к которым можно отнести:

• Очень высокая стоимость самого автомобиля.
• Высокая сложность в конструкции влечет за собой высокую стоимость обслуживания.
• Недостаточно развитая система автосервисов. Сложность гибридной конструкции требует хороших знаний и высококлассных специалистов в автомастерских, что не всегда возможно, особенно в удаленных населённых пунктах.
• При выходе из строя батарей хозяину авто придётся довольно долго искать место доступной утилизации.

Что нам предлагает рейтинг

Исходя из вышеописанных характеристик, «гибридные» модели имеют очень неплохие перспективы на автомобильном рынке. Уже сегодня автосалоны предлагают более полутора десятков различных автомобилей с гибридным двигателем. Практически все ведущие автопроизводители имеют в своих линейках «гибридные» машины. Цена на такие авто довольно высокая, но это во многом обосновано. В 2018 году на рынке отмечается большое разнообразие «гибридов». Они стали еще более экономичными и могут удовлетворить автомобилистов с совершенно разными потребностями. Топ лучших гибридных автомобилей, пожалуй, может возглавить внедорожник – Lexus RX 450h.

Самым экономичным «гибридом» по расходу топлива считается Hyundai Ioniq Hybrid, основой которого является новая платформа. Те, кто предпочитает «хетчбеки», могут обратить своё внимание на Chevrolet Volt Hybrid. Toyota предлагает очень качественный седан Toyota Camry Hybrid. Рейтинг гибридных автомобилей — универсалов по праву возглавляет Volvo V60 Plug-in Hybrid. Учитывая высокую стартовую стоимость всех гибридных автомобилей, самым недорогим вариантом является легендарная Toyota Prius.

Гибридные автомобили и в чем их преимущество

Гибридные автомобили – всего 20-30 лет назад массовое появление на дорогах подобных авто казалось утверждением из области фантастики. Но теперь она претворяется в реальность, так как процент тех, кто отдал предпочтение подобному виду транспорта, растет. А учитывая, что их стоимость постепенно падает, рост популярности будет продолжаться.

Схема гибридного автомобиля

Терминология и режимы работы гибридных авто

Гибридные автомобили – тип транспортных средств, которые приводятся в движение посредством силового комплекса гибридного типа. Это значит, что данная установка использует 2 или больше источников энергии. Соответственно, необходимо аналогичное число моторов, способных трансформировать энергию в механическую, а применяемое обозначение «гибридный двигатель» терминологически неверно, так как не отражает сути.

Доказано, что автомобиль можно оснастить двигателями, ориентированными на разные типы энергии. Тем не менее, серийный выпуск гибридных авто ориентируется на комплектование моделей комбинацией из стандартного ДВС и мотора, работающего на электротяге. Обязательным условием автомобиля данного типа является высочайшее качество исполнения элементов.

Видео: Гибридные автомобили

Кроме того, выпуск гибридных машин подразумевает также внедрение в его конструкцию новейших разработок, нацеленных на снижение расхода и уменьшение объемов выбросов. Обычно такие инновации представлены системой Start-Stop, изменяемыми фазами газораспределения, подогревом тосола за счет отработавших газов, рекуперативным комплексом, покрышками, характеризующимися сниженным сопротивлением качению, электрическим приводом для опций (усилителя рулевого управления, помпы, кондиционера и т. д.). Кроме того, у гибридов оптимизированы показатели аэродинамического сопротивления.

Режимы работы зависят от параметров движения машины.

Старт и малая скорость

В этих условиях функционирует исключительно электромотор – энергия из батареи идет на блок питания, который и перенаправляет ее на электромоторы, а они приводят в движение колеса.

Передвижение

Во время спокойной езды энергия поступает от бензинового мотора и электрического двигателя. Она делится непосредственно между приводами и генератором, активирующим электромоторы. Если имеется избыток энергии, он уходит на зарядку батареи. При этом разгон осуществляется, главным образом, за счет ДВС, а энергия от электромоторов только оптимизирует процесс.

Во время торможения вырабатывается энергия кинетического типа, которая автоматически трансформируется в электричество, а затем, минуя БУЭ, направляется в аккумуляторы.

Типы гибридных автомобилей

Он напрямую зависит от компоновки в подключении силового агрегата:

Типы гибридных автомобилей

1. параллельное подключение;
2. последовательное;
3. параллельно-последовательный вариант.

Параллельное подключение подразумевает применение в конструкции машины муфт автоматического типа, посредством которых электромотор, ДВС и трансмиссия объединены в единый комплекс, а впервые подобную компоновку применили инженеры компании Honda, разработав систему IMA. При этом электрический и бензиновый двигатели расположены так, что в состоянии функционировать независимо друг от друга, а сам электромотор находится между трансмиссией и непосредственно ДВС. Подобные автомобили обладают электромотором незначительной мощности, отдача которого обычно варьируется в пределах 20 кВт, но его достаточно, дабы гарантировать динамичное ускорение. Кроме того, он выступает еще и в роли генератора, а также стартера.

Чаще всего подобная компоновка встречается на моделях Volkswagen Touareg Hybrid, BMW Active Hybrid 7 и других. При этом они характеризуются несколькими возможными режимами функционирования: это может быть работа бензинового и электрического моторов в паре, а также вариант с ездой исключительно на электротяге. Кроме того, водитель может активировать режим, в котором аккумуляторная батарея электромотора будет подзаряжаться в процессе работы ДВС (режим генератора). А еще подзарядка может происходить за счет активации системы торможения (рекуперативного).

Один из представителей гибридных авто — Volkswagen Touareg Hybrid

При условии подключения моторов в последовательной компоновке, бензиновый двигатель постоянно подключен к генератору. Через него происходит зарядка батареи, так как он питает электромотор. Сама же машина движется за счет функционирования электрического двигателя. В данном случае модели комплектуются аккумуляторами литий-ионного типа, которые можно подзаряжать от обыкновенной сети по завершении езды. Именно этот тип ориентирован на максимальную экологическую чистоту, ведь бензиновый мотор работает лишь при необходимости.

Подобная компоновка характерна для моделей Ampera от Opel, Volt от Chevrolet и других. Конечно, запас хода на электрической тяге у них крайне мал – всего порядка 60 км, да и то при условии отключения всех лишних потребителей энергии. Зато езда с подзарядкой генератора от ДВС гораздо длительнее – около 500 км.

Есть и гибриды с примененной на них последовательно-параллельной конструкцией, которая подразумевает взаимодействие электромотора и бензинового двигателя посредством монтажа редуктора (планетарного). Кроме того, имеется генератор для подзарядки батарей. Примечательно, что использование данной схемы дает возможность направлять до 100% мощи на ведущие колеса от каждого из силовых агрегатов.

Подобная технология характерна для моделей Toyota Prius, Ford Escape Hybrid и некоторых других, но стоит признать, что законодателем мод в этом направлении является именно Toyota с ее технологией типа HSD, на которую ориентируются прочие производители.

Гибридный авто последовательного типа

Так, подобная компоновка включает установленный бензиновый движок и электрический мотор, объединенные посредством разных механизмов с планетарным редуктором, а еще генератор, также работающий в связке с редуктором.

В данном случае можно говорить о нескольких режимах функционирования системы. К примеру, при необходимости резкого наращивания отдачи, активируется форсированный режим, когда и электромотор, и бензиновый агрегат работают на максимум, причем энергия на электродвигатель идет из батареи. Можно передвигаться полностью на электротяге, что подойдет любителям подобной езды, а также настроенным на сохранение природы. В этом случае ДВС полностью деактивирован.

Езда по трассе в одном темпе (крейсерский вариант) подразумевает совместную работу обеих агрегатов, но не вся энергия от ДВС идет на колеса – часть ее перераспределяется на генератор и дальше идет на электромотор. Возможна и подзарядка аккумуляторов, если имеется необходимость. Это снижает объем выбросов.

Во время торможения активируется режим рекуперации, причем сам электромотор выступает в роли своеобразного генератора, а шестерня (солнечного типа) начинает обратное вращение, что замедляет машину. Имеется возможность передвижения в экономичном режиме, когда поток энергии на генератор идет именно от аккумуляторной батареи. За счет этого происходит замедление работы бензинового двигателя. А главное – прежним остается крутящий момент, тогда как аппетит мотора падает. При полностью же разряженной батарее, можно активировать режим ее подзарядки посредством функционирования генератора и ДВС.

Достоинства гибридных авто

Они заключаются в том, что применение гибридных схем позволяет существенно повысить экономичность и экологическую чистоту, но без серьезных жертв со стороны тяги, скорости, запаса хода и тому подобных аспектов.

Видео: Как устроен гибридный автомобиль.

Это было решено за счет следующих шагов:

• функционирование силового агрегата в оптимальных условиях – за эталон обычно берется цикл Миллера;
• оснащение машины менее мощным ДВС, что автоматически ведет к уменьшению его объема и расхода;
• внедрение системы торможения рекуперативного типа – это позволят предохранить тормозные колодки от преждевременного износа;
• во время остановки силовой агрегат глохнет, а не работает на холостом ходу.

Кроме того, на подобных машинах, в сравнении с чистыми электрокарами, используются батареи уменьшенной емкости, а это делает процесс их утилизации заметно проще и дешевле.

Тем не менее, несмотря на некоторый рост популярности подобных авто, не стоит считать, что близится время, когда гибридные машины заменят таковые, работающие на традиционном топливе. Согласно статистике, за минувшие 15 лет гибриды смогли завоевать лишь около 3% автомобильного рынка. Следовательно, начала массового спроса на подобные машины ждать не стоит, хотя бы в ближайшие 15-20 лет.

Представители класса гибридных автомобилей

В России сейчас продается порядка 15 моделей гибридных автомобилей. Примечательно, что это исключительно японские и немецкие модели. Так, от Audi представлен Q5 2.0 TFSI Hybrid. От Lexus сразу несколько моделей – CT 200h, ES 300h, IS 300h, NX 300h, RX 450h и GS 450h. Toyota продает модель Prius, от Nissan выступает Pathfinder 2.5 CVT Hybrid, Mitsubishi реализует в России Outlander 2.0 PHEV, Infiniti остановилась на Q50 3.5 Hybrid и QX60 2.5 Hybrid, а Mercedes-Benz презентовал седан С-класса C 350 е и Е-класса E 300 CDI AT Hybrid.

Как видно, популярность гибридных авто растет. Многие еще не верят в их надежность, однако время доказывает обратное. Кроме того, стоимость моделей с такими силовыми агрегатами заметно выше, нежели традиционных.

Как устроен и работает гибридный двигатель автомобиля

Главный силовой агрегат современных машин – двигатель внутреннего сгорания. Но в условиях истощения залежей нефти, роста требований к экологической чистоте топлива инженеры прибегают к новым технологиям. Полный отказ от углеводородного топлива или снижение его расхода обеспечивают электрический мотор или гибридный машинный двигатель. Последнюю деталь устанавливают на современных авто.

История гибридных двигателей

Гибридный автомобильный двигатель – это система из бензинового мотора внутреннего сгорания и электродвигателя. Впервые выпуском подобного транспорта занялся бренд Parisienne des Voitures Electriques в 1897 году. Американская компания General Electric приступила к производству гибридов с 1900 году. Инженеры корпорации создали машину с четырехцилиндровым двигателем на бензине. Абсолютно новый вид транспорта был экономически нецелесообразным по причинам низкой мощности и дешевизны топлива.

Интересно знать! Грузовики-гибриды несерийно выпускались в Чикаго до 1940-х годов.

Ввиду ухудшения экологической обстановки, подорожания топлива для ДВС идея создания смешанных силовых агрегатов стала актуальной в наше время. Серийное производство гибридов практически первыми наладил бренд Тойота. Авто Toyota Prius liftback были выпущены в 1997 году. В 1999 Хонда презентовала модель Insight. На 2014 год количество гибридов составило более 7 млн.

Принцип работы и устройство гибридных двигателей

Современные инженеры подробно объясняют, что же такое мотор-гибрид в машине. Двигатель представляет собой систему из бензиновой (дизельной) и электрической силовых установок. Для полноценной работы цепи задействуются другие узлы с компьютерным управлением.

Полная конструкция гибрида

Понять, как же работает современный гибридный автомобильный двигатель, поможет описание его устройства. Мотор состоит из:

• двигателя внутреннего сгорания. Конструкция детали разрабатывалась так, чтобы облегчить вес, минимизировать затраты топлива и количество вредных выбросов;
• электрического двигателя. Он сгенерирован с топливным баком и может вырабатывать энергию для заряда АКБ. Деталь встраивается в силовую систему или располагается отдельно. Есть модели с двумя вариантами размещения;
• трансмиссии. В зависимости от типа гибрида существуют интегрированные коробки передач, КПП с механикой или автоматическим управлением. Некоторые детали работают по принципу плавной нагрузки;
• топливного бака. Обеспечивает подачу топлива в ДВС;
• аккумуляторы. В гибридных машинах устанавливаются две батареи – высоковольтная для работы мотора и на 12 В для запитки бортовой системы. Системы запускаются от аккумулятора стандартного типа – высоковольтный и инвертор функционируют только при постоянном охлаждении;
• инвертор. Нужен для преобразования тока, идущего от высоковольтного аккумулятора в переменный трехфазный для электромотора, регулировки распределения энергии;
• генератор. Работает по принципу электрического агрегата, производит электроэнергию.

Функционирование двигателя-гибрида

Принцип бесперебойной работы современного гибридного двигателя основывается на отдельном или одновременном функционировании ДВС и электромотора. Для управления системой применяется бортовой компьютер. Прибор по режиму движения определяет вид активного силового агрегата:

• на городских дорогах требуется электродвигатель с небольшой мощностью;
• при езде на загородном шоссе задействуется топливный мотор;
• в смешанном режиме (периодические остановки и ускорения) агрегаты работают вместе.

Важно! В процессе работы ДВС происходит зарядка электрического мотора.

Схемы взаимодействия мотора и ДВС

Развитие технологии гибридных двигателей привело к реализации нескольких вариантов взаимодействия электроагрегата и стандартного мотора.

Последовательная схема

В схеме series hybrid ДВС активирует генератор, вырабатывающий энергию для запитки электрического двигателя, вращающего колеса. Последовательный автомобиль-гибрид задействует маломощный ДВС, но только в условиях максимального КПД. Модели-малолитражки выпускаются с большой АКБ.

Параллельная схема

Оснащение машины системой parallel hybrid обеспечивает вращение колес от бензинового и электрического мотора. Электрическая установка также выполняет функции стартера и генератора, располагается между коробкой передач и ДВС. Дополнительная мощность создается электродвигателем в зависимости от режима езды. Аккумуляторные батареи отличаются компактностью, заряжаются при движении машины.

Подробное описание параллельной схемы для гибридной силовой моторной установки современного автомобиля отмечает ее недостаток. Электрический двигатель не выполняет одновременное вращение колеса и зарядку батареи.

Последовательно-параллельная схема

Смешанный гибрид совмещает последовательную и параллельную схему работы. Электрические агрегаты работают как генератор, создавая электроэнергию и как мотор, создавая тягу. Для объединения двигателей используется планетарный редуктор. ДВС вырабатывает минимум мощности при цикле Аткинсона, что обеспечивает экономию топлива. Устройство параллельно-последовательной схемы и принцип для работы смешанного гибридного двигателя предполагают:

• работу в эконом-режиме. На электрической тяге ДВС выключен, запитка электромотора происходит от аккумулятора;
• поддержку скорости движения. Мощность ДВС распределяется по колесной системе и генератору. В это время выполняется одновременная запитка параллельного электроагрегата и дозарядка АКБ;
• интенсивное ускорение. При высоких нагрузках ДВС и электрическая часть функционируют параллельно. Электромотор подпитывается от батареи без утраты мощности генератором.

Важно! Наиболее эффективно принцип комбинированной тяги реализован у бренда Тойота и называется Hybrid Synergy Drive.

Преимущества и недостатки гибридных авто

Транспорт с гибридной силовой установкой расходует на 30 % меньше топлива по сравнению со стандартными моделями. На этом преимущества использования гибридного автомобильного двигателя не заканчиваются:

• минимальное количество вредных выбросов за счет технологий рекуперативного торможения, наличия емкой АКБ;
• согласованность функций ДВС и электромотора;
• полезные инновации – опции стоп-старта, рециркуляции отработанных газовых смесей (подогревают тосол), изменение фазы распределения газов;
• наличие водяного насоса с электроприводом, системы климат-контроля и усиления руля, улучшенного качения покрышек;
• эффективность при работе на холостом ходу в городских условиях;
• возможность продолжительной поездки без дозарядки аккумулятора – заправляется бак;
• поддержка выбранного режима за счет компьютерного управления;
• низкий уровень шума работающего мотора.

К недостаткам моделей с гибридными установками относятся:

• необходимость регулярной нагрузки на АКБ;
• батарея может разряжаться до критического состояния при низкой температуре;
• проблемы с самостоятельным ремонтом машины;
• дорогая цена запчастей, которые не всегда есть в наличии в сервисных центрах.

Минусом для некоторых пользователей является высокая цена транспорта – даже недорогие японские гибридные автомобили Toyota Yaris стоят около 18 тыс. евро.

Типы гибридных агрегатов

Гибридный современный двигатель – экономичный и экологичный агрегат, но полностью разобраться, что же это такое, поможет обзор вариантов исполнения основной конструкции:

• микрогибридный силовой агрегат. Электрическим компонентом привода является стартер или генератор, отвечающий за функции старта и стопа. Кинетическая энергия используется по принципу рекуперации, то есть переходит в электрическую. Привода исключительно для электротяги нет. АКБ с наполнителем из стекловолокна – на 12 Вольт, адаптирована к частым стартам;
• среднегибридный силовой агрегат. Что значит в этом случае гибридный машинный двигатель? Деталь поддерживает функции ДВС, но транспорт не ездит на электротяге. Средние гибриды могут регенерировать часть кинетической энергии при торможении. Она переходит в электрическую и накапливается в АКБ. Батарея и электроузлы работают на высокой мощности. В режиме смещения точки нагрузки при помощи электрического генератора у теплового мотора повышается эффективность;
• полногибридный силовой агрегат. Высокомощный генератор интегрируется с ДВС. Есть функция движения при электрической тяге при маленькой скорости авто. Электрогенератор запитывает двигатель внутреннего сгорания с функцией старт-стоп в рабочем режиме. Высоковольтный аккумулятор заряжается в процессе рекуперации. Разделительное сцепление ДВС и электромотора обеспечивает быстрое отсоединение одной системы от другой.

Классификация по степени электрификации

В зависимости от электрификации существует несколько видов гибридных машин.

Микрогибрид

У моделей есть функции рекуперации энергии во время торможения, автоматика типа стоп-старт. Микрогибриды подразделяются на три типа:

• машины с системой старт-стоп;
• транспорт со старт-стопом и рекуперативным торможением;
• модели, объединяющие две технологии, со свинцово-кислотным AGM—аккумулятором и объединенным блоком стартера/генератора.

При экономичности топлива и экологичности, электрического воздействия на привод не происходит.

Важно! Данный транспорт нельзя назвать гибридными машинами на 100 %.

Мягкий гибрид

Что же такое мягкий двигатель типа гибрид? Электрическая силовая установка обеспечивает поддержку ДВС, работа в режиме чистого электричества не осуществляется. Рекуперация происходит только при торможении. Конструкция моделей не предусматривает маховика, на его месте находится стартер-генератор. Мягкие гибриды отличаются небольшой мощностью, которая компенсируется электрической частью только при ускорении или разгоне.

Интересно знать! Система Kinetic Energy Recovery мягкогибридных машин также используется в Формуле-1.

Полный гибрид

Электрическая часть задействуется в режиме поездок по городу, на высоких скоростях работает стандартный ДВС. Схема соединения электромотора с двигателем внутреннего сгорания реализуется последовательным, комбинированным или разветвленным способом.

Транспортное средство не заряжается от сети, а только в процессе рекуперации. При разрядке литий-ионного аккумулятора можно переключиться на ДВС.

Гибриды-плагины

Что такое plug-in и надежный ли это гибридный автомобильный двигатель? Электрическая часть осуществляет сбор энергии для заряда батареи, совместно с двигателем внутреннего сгорания обеспечивает вращение колес.

Инновационные модели двигаются при задействовании усилий двух моторов, отличаются объемной мощной батарей (от 70 до 100 лошадей). Рядом с люком бензобака расположен порт для зарядки от розетки. Особенность плагинов – преодоление расстояния до 50 км только на электрической тяге.

Привод дополнительных аксессуаров в автомобилях с полным гибридным приводом

Конструкционные доработки привода дополнительных агрегатов заключались в том, чтобы компоненты работали не от ДВС, а от электричества. Приводная часть полногибридных моделей включает следующие элементы:

• вакуумный насос электрического типа. Деталь служит для понижения давления усилителя тормоза и поддерживает подачу низкого давления при старте и остановке;
• электрогидравлический усилитель управления рулем. Используется, чтобы во время автоматической остановки двигателя рассоединить ДВС и усилитель. Технология позволяет оптимизировать топливные затраты;
• компрессорный кондиционер с электрическим приводом. Отвечает за охлаждение салона при автоостановке. Деталь обеспечивает отсоединение компрессорного привода кондиционера и ДВС. Электрокомпрессор всасывает, сжимает фреоновый газ и направляет его в систему для прокачки;
• электроблок управления кондиционером. Регулирует температуру испарения от 800 до 9000 мин.

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.

Гибридные автомобили: какими они бывают и зачем они нужны

Электромобили пока стоят дорого и требуют частой зарядки. Если вам нужен экономичный транспорт на каждый день, лучше присмотреться к гибриду. Рассказываем, как работает гибридный автомобиль, в чем его преимущества, и что нужно знать перед покупкой.

Принцип действия гибридного автомобиля

Слово «гибридный» означает «смешанный». Гибридные автомобили используют два источника энергии — горючие нефтепродукты и электричество. В таких машинах больше одного мотора. Силовые агрегаты работают вместе, передавая мощность на колеса через сложную трансмиссию.

Обычно электромотор помогает двигателю внутреннего сгорания в сложных ситуациях: при подъеме, при старте со светофора, при обгоне. Обороты основного мотора снижаются, замедляется износ, сокращается расход топлива, а динамика остается такой же или улучшается.

Принцип работы некоторых гибридов позволяет авто стартовать на электротяге. Лучшие модели проезжают до 50–100 км без запуска двигателя внутреннего сгорания — в городе они едут бесшумно, с нулевым выхлопом.

Есть и гибридные автомобили, в которых одна ось приводится бензиновым двигателем, а вторая — электрическим. Это позволяет повысить проходимость и улучшить управляемость, не усложняя схему автомобиля и почти не увеличивая расходы на его обслуживание.

Преимущества и недостатки гибридов

Главный плюс гибридного автомобиля — меньший расход топлива. Toyota Prius 2022 года потребляет 4,3 литров бензина на 100 км в смешанном цикле. Сопоставимая по мощности Skoda Octavia 1,6 MPI расходует 7,5 литров топлива в тех же условиях. При среднем годовом пробеге 16 000 км и стоимости бензина 50 рублей за литр машины потратят:

• Skoda Octavia — 7,5 * (16 000 / 100) * 50 = 7,5 * 160 * 50 = 60 000 рублей;
• Toyota Prius — 4,3 * 160 * 50 = 34 400 рублей.

Годовая экономия — 25 600 рублей.

Если учесть, что Toyota Prius может заряжаться от сети и проезжать около 30 км на электротяге, мы получим еще более впечатляющую цифру. Разделив среднегодовой пробег на число рабочих дней в году, получим 60 км в день. Половину из них гибрид проезжает на электричестве, затрачивая 5 кВт*ч энергии. Стоимость одного киловатта в Москве — 5,66 рублей. Тогда затраты равны:

• бензин — 4,3 * (8 000 / 100) * 50 = 17 200 рублей;
• электричество — (8000 / 30) * 5 * 5,66 = 7 550 рублей;
• итого — 17 200 + 7 550 = 24 750 рублей.

Годовая экономия — 35 250 рублей.

Сниженный расход топлива гибридных автомобилей — не единственный плюс. Гибриды дольше обходятся без заправки. Toyota Prius может добраться от Москвы до Санкт-Петербурга без посещения АЗС. Если гибридная машина может двигаться на электротяге, она шумит намного меньше бензиновой — комфортнее как для пассажиров, так и для окружающих. Кроме того, электромотор развивает максимальный крутящий момент на малых оборотах — гибрид быстрее стартует с места.

Минусы исходят из принципа действия гибридного автомобиля. Кроме двигателя внутреннего сгорания, ему требуются электромоторы, батареи, сложные агрегаты в трансмиссии и дополнительные блоки управления. Машина получается намного сложнее и стоит дороже. Стоимость подержанного Prius в нашем примере начинается от 1 миллиона рублей, новой Skoda Octavia — от 800 тысяч рублей, а б/у машины с бензиновым двигателем — от 450-500 тысяч рублей

Часто приходится слышать о том, что гибридные автомобили требуют больше затрат на ремонт. Это популярный миф, расходы на обслуживание даже ниже. Бензиновый двигатель работает в максимально щадящих условиях и изнашивается медленнее. Но проблема с ремонтом существует: в России пока мало автомехаников, которые специализируются на гибридном приводе и электромоторах. Приготовьтесь к тому, что на специализированном СТО будет очередь.

Классификация гибридных автомобилей по устройству

Микрогибриды

Вместо обычного стартера установлен мощный мотор-генератор. При плавном замедлении он вырабатывает электричество, заряжая батарею повышенной емкости. Двигатель внутреннего сгорания тратит меньше энергии на вращение обычного генератора или не тратит ее вовсе. Такую технологию устройства гибридов используют Mazda, Hyundai, BMW, Audi и другие бренды. Она сокращает расход топлива на 5–15 % в зависимости от манеры вождения.

Мягкие (умеренные) гибриды

Двигателю внутреннего сгорания помогает электромотор малой мощности до 30 лошадиных сил. Он включается в особо тяжелых условиях, чтобы снизить расход топлива и замедлить износ. Машина не может двигаться на электротяге. В лучшем случае она стартует бесшумно, а на скорости выше 5 км/ч запускается бензиновый двигатель. Источником питания служат компактные батареи или конденсаторы. Последние дешевле, надежнее и менее чувствительны к холоду. Технологию умеренного гибрида используют General Motors, Honda, BMW и даже Ferrari. Экономия топлива достигает 15–25 %.

Параллельный гибрид

Автомобиль может двигаться на чистой электротяге до 30–150 км без запуска двигателя внутреннего сгорания. Чаще всего дополнительный мотор установлен в силовом агрегате между основным двигателем и коробкой передач. Тогда его мощность невелика — до 50 лошадиных сил. Он работает самостоятельно, когда вы едете с постоянной скоростью 30–60 км/ч, без динамичных рывков. Такую конструкцию используют Volkswagen, Porsche, Audi и Mercedes-Benz.

Если электромотор установлен отдельно, его мощность не ограничивается — у некоторых моделей она превышает 200 лошадиных сил. Соответственно, вы получаете лучшую динамику на чистой электротяге. Такую технологию предпочитают Toyota, BMW и Lexus.

Иногда двигатель внутреннего сгорания и электромотор установлены на разных осях. Так удается получить полный привод с относительно простой механической схемой. Проходимость автомобиля повышается, расход топлива снижается, управляемость улучшается. По такой схеме работают гибридные авто Peugeot, Citroën, Nissan и FIAT.

Последовательный гибрид

Автомобиль всегда движется на электротяге. Запас хода — от 150–200 километров. Когда батарея разряжается, запускается двигатель внутреннего сгорания. Здесь он служит генератором, который не связан с колесами напрямую. Мотор работает в спокойном режиме при постоянных оборотах, поэтому изнашивается он намного медленнее, чем в обычных автомобилях. Расход топлива — от 1,5 до 3,5 литров на 100 км. Серийных примеров пока немного, можно вспомнить Chevrolet Volt и Opel Ampera.

Параллельно–последовательный гибрид

Такой гибридный автомобиль сочетает особенности двух конструкций. Когда он едет по ровной дороге с постоянным темпом, двигатель внутреннего сгорания вращает мощный генератор и заряжает батарею. Когда нагрузка повышается, включается электромотор, который ускоряет разгон и помогает преодолевать неровности. Такую схему довела до совершенства Toyota. Ее также можно встретить в Volvo и BMW.

Перспективы гибридизации

Гибридные автомобили изначально создавались для американского и японского рынков. Там были «обкатаны» технологии и испробованы разные варианты компоновки. Популярность гибридов растет — они появляются в других странах, включая Россию. Цена снижается, что делает их более доступными для широкой публики. В 2022 году гибридные машины стоит покупать ради их надежности, динамики и впечатляющего запаса хода. В ближайшие годы список преимуществ пополнится экономичностью. Если разница в цене будет окупаться за 4–5 лет, владеть гибридом будет намного выгоднее. Требования к двигателям внутреннего сгорания постоянно ужесточаются. Поэтому к 2030–2035 годам гибридные машины могут стать единственной альтернативой электрокарам.