Все більше, останнім часом, людина замислюється про екологію. Не виключенням стає і автоіндустрія. З кожним роком підвищуються екологічні стандарти, а з цим модернізуються і вдосконалюються двигуни транспортних засобів. Гібридний двигун - одне з рішень поліпшення екологічності використання автомобіля.
Що таке гібридний двигун
Що ж таке гібридний двигун і його пристрій? Саме слово «гібрид» перекладається з латині, як «помісь». По факту - це помісь класичного варіанту силового агрегату і електромотора. Так, привід ведучих коліс ведеться шляхом обертання за допомогою звичайного двигуна внутрішнього згоряння або електромотором.
Кожен з силових агрегатів виконує в рух певну функцію. Так, коли транспортний засіб стоїть в міських пробках, то рух здійснюється за допомогою електромотора, а ось на трасі в роботу вступає бензинова силова установка.
Плюси «гібрида»
Мабуть, найбільшим плюсом у використанні гібридного силового агрегату є його економічність. Як правило, такий мотор споживає на 25-30% менше пального, від стандартних бензинових двигунів.
Другим позитивним моментом є - висока екологічна норма. Оскільки зменшується витрата палива, то в екосистему йде менше викидів відпрацьованих вихлопних газів.
Третім плюсом стає те, що батареї для електромотора заряджаються від бензинового двигуна і якщо вони сядуть, то завжди можна переключитися на бензин. Сюди ж можна віднести однакові технічні характеристики. За потужносним характеристикам «гібрид» нічим не поступається звичайному мотору.
Найкраще «гібридний» двигун відчуває себе в міському циклі використання, де є часті зупинки. В такому випадку, в основному, працює сам електромотор. У багатьох країнах на «гібридних» автомобілях їздить міська поліція.
Мінуси використання «гібрида»
Першим мінусом, який варто відзначити, є дорогий ремонт гібридних моторів. Виробники «гібрида» пояснюють це тим, що силовий агрегат є конструктивно складним, що в обслуговуванні, так і у відновленні.
Акумуляторні батареї гібридного двигуна, досить чутливі до перепадів і зниження температури, через що при падінні нижче -15 градусів Цельсія, вони швидко розряджаються, і експлуатація проводиться в основному на бензині.
Висока вартість самого транспортного засобу з гібридним мотором. Чи не кожен автолюбитель здатний дозволити собі машину, яка коштує 20 000 $. Незважаючи на це, ряд країн ввели пільгові податки на розмитнення, реєстрацію і використання гібридних двигунів, щоб стимулювати покупців до покупки даних автомобілів. На території країн СНД це поки не стало.
сучасні показники
Toyota лідирує за кількістю гібридів і активно випускає ці автомобілі з 1997 року, причому в модифікаціях як звичайних автомобілів серії Prius, кросоверів серії Lexus RX400h, так і автомобілів люкс-класу - Lexus LS 600h.
За підсумками 2006 року в усьому світі було продано понад півмільйона тільки моделі Prius. Технологію гібридного приводу Toyota HSD ліцензували Ford (Escape Hybrid), Nissan (Altima Hybrid).
Масове виробництво гібридних автомобілів стримується дефіцитом нікель-металогідридних акумуляторів.
У 2006 році в Японії було продано 90410 гібридних автомобілів, що на 47,6% більше, ніж в 2005 році.
У 2007 році продажі гібридних автомобілів в США виросли на 38% в порівнянні з 2006 роком. Гібридні автомобілі в США займають 2,15% ринку нових легкових автомобілів. Всього за 2007 рік в США було продано близько 350000 гібридних автомобілів (без обліку продажів корпорації GM).
Всього з 1999 року до кінця 2007 року в США було продано 1 002 000 гібридних автомобілів.
висновок
Як показує сучасна тенденція, все більше автомобілістів починає віддавати перевагу гібридні силові агрегати. Вони більш економічні, безшумні і екологічні. Недоліком використання є дорогий ремонт, і чутливість батарей до перепаду температури.
Гібридний автомобіль (hybrid) являє собою транспорт, який може бути обладнано не звичним двигуном внутрішнього згоряння, а так званим гібридним силовим агрегатом. Головною відмінністю гібридних автомобілів є те, що транспортні засоби цього типу приводяться в рух за допомогою використання декількох джерел енергії: теплової та електричної. Іншими словами, гібридна машина має на борту кілька типів двигунів, які приводять в рух автомобіль.
Що стосується самого поняття гібридного двигуна, то цей термін багатьма помилково розуміється як особлива силова установка. Насправді під «гібридом» слід розуміти кілька двигунів різного типу, Які об'єднані в комплексну єдину систему з перетворення різних джерел енергії в корисну роботу. У сучасному автомобілебудуванні машини гібриди оснащуються двома типами силових агрегатів: електродвигун працює в парі з двигуном внутрішнього згоряння.
Читайте в цій статті
Основні переваги і недоліки гібридних авто
Однією з перших розробок була схема, в якій кожна з силових установок задіюється при певних умовах. Якщо машина простоює або рух відбувається на малій швидкості, тоді колеса крутить електродвигун. Для прискорення і подальшої підтримки швидкості підключається бензиновий двигун. Подальший розвиток технології призвело до того, що на гібридах зустрічається кілька варіантів реалізації взаємодії звичного двигуна і електричного мотора. Така взаємодія може бути:
- послідовним;
- паралельним;
- послідовно-паралельним;
послідовне взаємодія
Послідовна схема нагадує електромобілі, так як рух транспортного засобу реалізується за допомогою роботи електромотора. ДВС в такій конструкції підключається до генератора, від генератора живлення поступає на сам електродвигун, а також паралельно відбувається заряд акумуляторної батареї. На одному заряді літій-іонного акумулятора зі збільшеною ємністю часто можна пройти близько 50 км. шляху, після чого задіюється ДВС, який продовжує зазначений відрізок до 10 разів (близько 500 км.)
паралельне взаємодія
Гібриди з паралельним взаємодією установок припускають можливість як окремої роботи ДВС і електромотора, так і одночасне функціонування. Дана конструкція реалізується шляхом об'єднання за допомогою спеціальних муфт електричного агрегату, двигуна внутрішнього згоряння і трансмісії. Подібні автомобілі гібридного типу отримують малопотужний електродвигун, який не тільки рухає автомобіль, але і віддає потужність при розгоні. Найчастіше такий електромотор є стартером і автомобільним генератором, Конструктивно займаючи проміжне положення між ДВС і КПП.
Послідовно-паралельне взаємодія
У зазначеній конструкції двигун внутрішнього згоряння і електромотор з'єднуються за допомогою планетарного редуктора. Особливістю даної схеми реалізації є те, що кожна силова установка може бути задіяний і відключатися, віддаючи при цьому мінімум або максимум потужності на колеса. Більш того, зазначена потужність віддається окремо або одночасно. У пристрої такої схеми є генератор, який живить електромотор гібрида.
Лідером на ринку гібридних автомобілів сьогодні є корпорація Toyota, яка використовує послідовно-паралельну реалізацію під назвою Hybrid Synergy Drive.
Електричний двигун, ДВС і генератор об'єднані в загальну систему за допомогою планетарного редуктора. Двигун внутрішнього згоряння віддає мінімум потужності на «низах» (цикл Аткінсона), дозволяючи економити паливо. Гібридний автомобіль з такою схемою взаємодії передбачає:
- Економічний режим руху тільки на електротязі з відключеним ДВС, під час якого електромотор харчується від акумулятора.
- Підтримка заданої швидкості шляхом розподілу потужності ДВС на колеса і генератор, від якого живиться паралельно працює електродвигун. Також здійснюється дозарядки акумулятора.
- Режим інтенсивного прискорення і серйозних навантажень, коли ДВС і електромотор працюють паралельно. В даному режимі електричний двигун живиться від батареї, без відбору потужності у генератора.
Експлуатація гібридів: руйнуємо міфи
- Гібридні авто є новинкою, яка до кінця не вдосконалена і має безліч недоробок. Це міф, так як бренд Тойота займається повномасштабним серійним виробництвом гібридних моделей майже 20 років.
- У гібридах розряджаються акумулятори, що призводить до проблем. Це правда, але тільки частково. На початкових етапах розвитку технології подібні випадки зустрічалися, але сьогодні високоточна електроніка не допускає глибокого розряду батареї.
- Гібридні авто частіше ламаються, їх дорого і складно ремонтувати. Це міф, так як гібридні автомобілі не менш надійні в експлуатації в порівнянні зі звичайними дизельними і бензиновими ДВС. Більшість СТО комплексно обслуговують гібриди нарівні зі звичайними авто. Більш того, КПП в гібридах виключає наявність фрикційних, що робить таку трансмісію простою і надійною, чого не скажеш про різних типах АКПП. Що стосується ДВС, мотор на гібридах частіше працює на низьких оборотах, не виходить на пікові навантаження. Якщо також врахувати цикл Аткінсона, тоді моторесурс двигуна на гібриді набагато більше звичайного мотора.
- ДВС гібрида має меншу потужність, такі авто втрачають в динаміці порівняно з аналогами. Так, потужність ДВС на гібридах менше, але за рахунок додавання електромотора сумарна потужність установок значно перевершує потужність звичайних аналогів з одним бензиновим мотором.
- Витрата гібридної машини на практиці не сильно відрізняється від звичайного авто. Частково це правда, так як показник витрати гібридних автомобілів безпосередньо залежить від режимів їзди. Для досягнення максимальної економічності необхідно змінити стиль водіння на повільний, спокійний і плавний, уникаючи розгонів, активного дросселирования і т.д. Іншими словами, сильні натискання на педаль газу будуть давати команду системі управління до того, що необхідно завести ДВС.
Ідея економії пального в гібридних авто полягає в тому, щоб при зарядженому акумуляторі якомога довше рухатися тільки на електротязі на швидкостях до 60 км / ч., Чого часто бракує в щільному міському потоці. Також необхідно додати, що система враховує велику кількість факторів: зовнішню температуру, ступінь прогріву ДВС і, заряд батареї, рух під ухил або на гірку і т.д. У різних умовах гібрид може задіяти ДВС, а може пересуватися тільки на електричній енергії.
- Акумулятор для гібрида важко знайти у вільному продажу, а також батарея займає багато місця в багажнику автомобіля. Це міф, так як акумулятори для гібридів завжди доступні до замовлення в авто магазинах, а також представлений широкий вибір на різних Інтернет-ресурсах. Що стосується вільного місця, батарея практично не займає корисний простір в багажному відсіку.
- На гібридну машину можна поставити газ. Це міф, тому що світові виробники виробляють обладнання, сумісне з гібридним авто.
Читайте також
Як самостійно помити і висушити мотор підручним засобами. Основні поради та рекомендації для безпечної мийки двигуна своїми руками.
Збільшення числа автотранспорту в світі і ряд екологічних проблем, з якими зіткнулося людство останні пару десятиліть, призвело до серйозних змін у сфері автомобільної промисловості.
Продиктовані вони, в першу чергу, істотно посилилися екологічними нормами і збільшеною ціною палива, в зв'язку з чим автовиробники змушені шукати способи знизити кількість токсичних викидів і загальна витрата палива в автомобілях.
При цьому, незважаючи на появу електромобілів, розробок транспортних засобів з паливними елементами, єдиним дієвим способом на сьогодні виявилося створення машин з гібридними двигунами - найбільш простий шлях «вписатися» в еконормам і запропонувати споживачеві зручний у використанні продукт.
Про те, що являє собою ринок машин «гібридів» сьогодні, ми і постараємося розповісти в цьому матеріалі, адже сьогодні багато потенційних покупців не уявляють, що означає гібридний автомобіль і які переваги пропонує.
Гібридні автомобілі - що це таке?
Принцип транспортного засобу, побудованого на гібридної схемою, досить простий. В його основу покладено принцип звичайного бензогенератора, коли силовий агрегат транспортного засобу обертає генератор і здійснює зарядку тягової батареї.
Відео - як влаштований гібридний автомобіль:
У свою чергу, енергія батареї дозволяє автомобілю якийсь час рухатися виключно на електричній тязі з «нульовим» кількістю токсичних викидів. Після того, як енергія в батареях вичерпається, в роботу знову включається бензиновий мотор, який дозволяє продовжувати рух і при цьому заповнює заряд в акумуляторних батареях.
Треба сказати, що поряд з цією схемою існує й інша, що носить назву plug-in hybrid. У ній акумулятор заряджається не тільки від мотора, але і від звичайної побутової електромережі, а його все ще достатньо для поїздок на невеликі відстані (Як правило, близько 30-40 кілометрів). По факту це значить, що доїхати до роботи і назад ви можете, абсолютно не використовуючи бензиновий двигун (і, відповідно, не витрачаючи палива).
Переваги машин з гібридним двигуном
Напевно багато виникає питання, а для чого взагалі «городити город» з акумуляторами, електромоторами, батареями і двигуном внутрішнього згоряння? Що дає гібридна схема силової установки?
Перед тим, як відповісти на це питання, варто згадати, коли «традиційний» автомобіль витрачає найбільшу кількість палива. Відомо, що максимальна витрата (і, відповідно, токсичність викидів) припадає на етап розгону до крейсерській швидкості, а також в міському режимі руху при частих розгонах-гальмуваннях.
Відео - як можна поліпшити гібридний автомобіль:
Таким чином, електропривод в машинах з гібридною силовою установкою вступає в дію саме в цих режимах. При повністю зарядженій батареї «гібрид» починає рух на електротязі, а при досягненні певного швидкісного порогу (в залежності від моделі він становить від 20 до 40 кілометрів на годину) в дію вступає двигун внутрішнього згоряння.
При цьому найбільш широкий ряд «гібридів» від Тойота представлений безпосередньо в Японії і США. На внутріяпонського ринку машини продаються під маркою Тойота, а в Америці за традицією найбільш популярний Лексус (в Росії, треба сказати, найбільша частина гібридних авто також продається під цією торговою маркою).
Найбільш насиченим з точки зору кількості гібридних авто від Тойота по праву варто вважати ринок Японії. На нього компанія виводить всі новітні моделі, На яких «обкатує» технології, які повинні піти в серію на «глобальних» моделях.
Переважна більшість сучасних автомобілів в якості силового агрегату використовують двигун внутрішнього згоряння. На тлі поступового виснаження запасів нафти, а також зростаючих вимог до екологічності, автоінженер розробляють нові технології, що дозволяють відмовитися від використання вуглеводнів як паливо або, як мінімум, знизити витрату.
Вирішити цю проблему можна двома способами: встановити замість ДВС електромотор або гібридний двигун. До останнього вдаються багато автомобільних марки.
Як видно з назви, подібний силовий агрегат являє собою класичний двигун внутрішнього згоряння і одночасно електродвигун, об'єднані в одне ціле. З багатьох причин таке рішення краще однієї тільки електричної тяги.
На сьогоднішній день електромобіль має серйозні мінуси. Найбільш значимі з них - це відсутність розвиненої мережі електрозаправок, а також недостатня дальність поїздки без дозарядки (у різних моделей електромобілів вона становить від 80 до 160 км).
До того ж на те, щоб повністю зарядити батареї потрібно кілька годин, а значить, мобільність такого авто обмежується поїздками від будинку до роботи і назад.
Проте, не можна забувати і про плюси електромотора, серед яких більш високий ККД (у ДВС максимальний ККД досягається тільки на певних оборотах), відсутність будь-яких викидів, великий крутний момент.
Електричний двигун, на відміну від працюючого на нафтопродуктах, не потребує постійної подачі палива. Він може знаходитися у вимкненому стані як завгодно довго, поки на нього не буде подано напругу. При подачі електрики він практично моментально передає колесам максимальну тягу. 
Гібридний двигун поєднав переваги обох моторів, завдяки чому досягається економічність, екологічність і непогані динамічні характеристики.
Принцип роботи гібридних двигунів
Гібридний двигун влаштований таким чином, що обидва мотори працюють, умовно кажучи, один на одного. Двигун внутрішнього згоряння крутить генератор і постачає енергією електромотор, а той дозволяє «напарнику» працювати в оптимальному режимі без різких коливань і навантажень. До того ж, гібриди зазвичай оснащуються системою рекуперації кінетичної енергії KERS (аналогічну тій, що застосовується на болідах Формули-1).
Ця система дозволяє заряджати акумуляторні батареї під час гальмування і при русі машини накатом. Принцип її роботи в тому, що при гальмуванні колеса приводять в дію електромотор, який в цьому випадку сам грає роль генератора і заряджає акумулятори. Особливо корисна KERS при їзді по місту в режимі «рушив-зупинився».
За ступенем гібридизації силові агрегати розділилися три типи: «помірні», «повні» і plug-in. У «помірних» постійно працює двигун внутрішнього згоряння, а електромотор включається тільки тоді, коли необхідна додаткова потужність.
Автомобіль з «повним» гібридом здатний рухатися на одній електротязі, що не витрачаючи пального.
Plug-in, як і повний гібрид, може пересуватися тільки на електриці, але має можливість заряджатися від розетки, поєднуючи таким чином всі переваги електромобіля, і позбавляючись від його головного недоліку - обмеженого пробігу без підзарядки. Коли заряд батарей закінчується, plug-in працює як звичайний гібрид.
Схеми взаємодії електромотора і ДВС
Інженери різних компаній по-різному підходять до питання гібридного двигунобудування. сучасні машини оснащуються гібридними двигунами, побудованими за однією з трьох схем взаємодії паливної та електричної складової, які будуть розглянуті нижче.
послідовна схема
Це найбільш простий варіант. Принцип його роботи полягає в наступному: крутний момент від двигуна внутрішнього згоряння в даному випадку передається виключно генератору, який виробляє електрику і заряджає акумулятори. Автомобіль при цьому рухається тільки на електротязі.
Також для зарядки акумуляторної батареї застосовується система рекуперації кінетичної енергії. Своєю назвою ця схема повинна послідовним перетворенням енергії: енергія згоряння палива двигуном внутрішнього згоряння перетворюється в механічну, потім в електричну за допомогою генератора і знову в механічну. 
Плюси такої конструкції полягають в наступному:
- ДВС завжди працює на незмінних оборотах, з максимальним ККД;
- немає необхідності оснащувати автомобіль потужним і ненажерливим двигуном;
- не потрібно зчеплення і коробка передач;
- автомобіль здатний пересуватися і з вимкненим двигуном внутрішнього згоряння за рахунок енергії, запасеної акумуляторною батареєю.
Однак є у послідовної схеми і свої мінуси:
- втрати енергії в процесі перетворень;
- великий розмір, вага і висока вартість акумуляторних батарей.
Найбільша ефективність такої схеми досягається при русі з частими зупинками, коли активно працює KERS. Тому вона знайшла застосування в міському транспорті. Також гібридні двигуни з послідовною схемою застосовуються в кар'єрних самоскидах, яким для роботи важливий великий крутний момент і не потрібна висока швидкість.
паралельна схема
Принцип роботи «паралельного» гібридного двигуна повністю відрізняється від вищеописаного. Автомобілі з гібридним двигуном, побудованим за паралельною схемою, їздять з використанням і ДВС, і електромотора. Електродвигун в такому випадку повинен бути оборотним, тобто здатним працювати як генератор. Узгоджена робота обох моторів досягається за допомогою комп'ютерного управління.
Залежно від режиму їзди блок управління розподіляє крутний момент, що надходить від обох елементів гібрида. Основну роботу виконує двигун внутрішнього згоряння, електромотор же підключається коли потрібна додаткова потужність (при початку руху, прискорення), при гальмуванні і уповільнення він працює як генератор. 
Плюси подібної компоновки в тому, що немає необхідності встановлювати акумуляторну батарею великої ємності, втрати енергії набагато менше, ніж при послідовній схемі, оскільки ДВС безпосередньо пов'язаний з провідними колесами, а крім того, сама по собі конструкція досить проста, а значить, дешева.
Основні мінуси схеми - менша паливна економічність в порівнянні з іншими варіантами і низька ефективність в міських умовах. Машини з гібридним двигуном, побудованим за паралельною схемою, найбільш ефективні при русі по трасі.
За даною схемою побудовані гібридні автомобілі марки Хонда. Головний принцип керівництва компанії: схема гібридного двигуна повинна бути якомога простішою і дешевшою, а функція електромотора полягає лише в допомоги ДВС заощадити максимально можливу кількість палива. У цієї марки існує дві гібридних моделі - Civic (знятий з виробництва в 2010 році) і Insight.
Послідовно-паралельна схема
Послідовно-паралельна схема являє собою поєднання перших двох. У паралельну схему доданий додатковий генератор і дільник потужності. Завдяки цьому автомобіль при рушанні і на малих швидкостях рухається тільки на електричній тязі, ДВС тільки забезпечує роботу генератора (як при послідовній схемі).
На високих швидкостях крутний момент на ведучі колеса передається і від двигуна внутрішнього згоряння. При підвищених навантаженнях (наприклад, при підйомі в гору), коли генератор не в силах забезпечити необхідний струм, електромотор отримує додаткове харчування від акумулятора (паралельна схема). 
Оскільки в системі є окремий генератор, що заряджає акумуляторну батарею, електромотор використовується тільки для привода ведучих коліс і під час рекуперативного гальмування. Через планетарний механізм (він же дільник потужності), частина крутного моменту від ДВС частково передається на колеса і частково відбирається для роботи генератора, який живить або електромотор, або акумуляторну батарею. Електронний блок управління весь час регулює подачу потужності з обох джерел.
Плюси послідовно-паралельного гібридного двигуна даної схеми, в максимальній паливній економічності і високої екологічності. Мінуси системи - складність конструкції і висока вартість, оскільки є потреба у додатковому генератор, досить ємна акумуляторна батарея і складний електронний блок управління.
Застосовується послідовно-паралельна схема на автомобілях марки Тойота (Prius, Camry, Highlander Hybrid, Harrier Hybrid), а також на деяких моделях Лексус. Подібними гібридними двигунами оснащуються машини Ford Escape Hybrid і Nissan Altima Hybrid.
