9. Сравнительная характеристика гибридных автомобилей различных типов

Из-за распространенности бензино-электрического гибридного привода его часто читают и единственно возможным. Все производимые ныне серийно гибридные автомобили используют силовые установки, состоящие из двигателя внутреннего сгорания, системы рекуперации энергии торможения, аккумулятора и электродвигателя. Энергия торможения в этом случае не рассеивается полностью в виде тепла, а частично превращается в электричество, которое запасается в аккумуляторе и приводит в действие электромотор. В результате удается сократить расход топлива, особенно в городском цикле с частыми торможениями. Однако хранить запасенную энергию можно и в другой форме - в виде энергии сжатого воздуха, в гидроаккумуляторе или с помощью маховика. Разработкой гибридных автомобилей с такими нетрадиционными системами хранения энергии весьма интенсивно разрабатывают как небольшие фирмы, так и крупные компании

Воздух Воздушные или пневматические гибриды обещают стать перспективной заменой малым и средним легковым электрическим гибридам. Разработкой двигателей на сжатом воздухе и машин на их основе занимаются по всему миру как исследовательские организации, так и инженерные фирмы, причем пока наиболее заметны разработки небольших компаний. Преимущество пневматических гибридов заключается в том, что они, в отличие от электрогибридов, не требуют установки вспомогательного двигателя. Вместо этого пневматические автомобили используют модифицированный вариант обычного четырехтактного мотора. Но если в стандартном бензиновом двигателе все четыре такта: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск осуществляются в каждом из цилиндров, то в "воздушных" моторах такты распределяются между парой цилиндров. В одном из них - компрессионном - происходит впуск и сжатие воздуха, в во втором - главном - рабочий ход и выхлоп. Сжатый воздух поступает из компрессионного цилиндра в главный через перепускной канал и систему клапанов.В работе такого двигателя есть два интересных момента. Во-первых, рабочий ход может осуществляться как за счет расширения предварительно сжатого воздуха, так и за счет сгорания топлива, как в обычном двигателе внутреннего сгорания. Во-вторых, разделение тактов между парой цилиндров не приводит к удвоению их числа в двигателе, как можно было бы предположить. Дело в том, что в таком двигателе рабочий ход главного цилиндра происходит каждый оборот вала (также как в двухтактном моторе), а не через оборот, как в обычном четырехтактном двигателе. двигатель обеспечит прирост топливной экономичности в 15-30% по сравнению с обычными бензиновыми моторами, а кроме того за счет снижения пиковых температур удастся на 50-80% сократить выбросы оксидов азота. Важной чертой гибридных автомобилей является не просто использование "двойного" силового агрегата, а наличие средств рекуперации и сохранения энергии, чаще всего системы рекуперативного торможения. В электрических гибридах при торможении электродвигатель работает в режиме генератора, заряжая аккумулятор. В случае пневматических гибридов рекуперация кинетической энергии также возможна за счет использования двигателя в качестве воздушного компрессора.

Работает такой привод в четырех режимах. Во время торможения мотор работает в режиме компрессора, сжимая воздух и заправляя им резервуар. При полной остановке машины двигатель отключается, а пуск затем осуществляется на сжатом воздухе. После первоначального разгона двигатель переключается в режим со сжиганием топлива. Важным преимуществом такой схемы перед электрической авторы считают минимальную прибавку в массе автомобиля. Гибридный двигатель-компрессор по массе не отличается от стандартного мотора, а резервуар для воздуха весит не более 30 кг, тогда как аккумулятор и вспомогательный электромотор весят существенно больше.

Гидравлика Если для компактных и недорогих автомобилей весьма перспективной кажется пневмогибридная схема, то главной альтернативой электрическому приводу в тяжелых гибридах является гидравлика. Вместо электродвигателя-генератора или пневматического двигателя-компрессора в этом случае используется гидромотор-насос, обеспечивающий с одной стороны, рекуперацию энергии при торможении и привод ведущих колес – с другой. В процессе торможения гидравлическая жидкость перетекает из резервуара низкого давления в резервуар высокого давления или гидроаккумулятор. Запасенная таким образом энергия затем используется, например, когда автомобиль трогается или разгоняется.Работает в двух режимах: рекуперации энергии и ее использования. В процессе торможения сохраняет до 70% кинетической энергии машины в гидроаккумуляторе, где гидравлическая жидкость сжимает газообразный азот. Запасенную таким образом энергию можно затем использовать для облегчения трогания или разгона. В этом случае колеса приводятся в движение одновременно дизельным двигателем и гидромотором. Имеется также экономичный режим, в котором движение осуществляется только за счет гидромотора.примеры авто:Мусоровоз Peterbilt 320, Гибридный фургон UPS.В экспериментальном гидравлическом гибридном фургоне гидравлическая система Eaton полностью заменяет привычную трасмиссию. Дизельный двигатель приводит в действие насос, нагнетающий рабочую жидкость в гидроаккумулятор. Жидкость из гидроаккумулятора, в свою очередь, поступает в гидромотор, приводящий в действие задние колеса. Такая схема дает еще одно преимущество - при использовании дизельного двигателя он постоянно работает в оптимальном режиме вне зависимости от нагрузки. Дополнительная "подзарядка" гидроаккумулятора осуществляется за счет рекуперативного торможения. Благодаря запасенной энергии фургон может ездить и с выключенным дизелем, не выбрасывая вредных веществ в атмосферу

Маховики До сих пор широкое применение мощных маховиков для хранения энергии в автомобилях сдерживалось их большими габаритами и массой. Решить эту проблему может создание маховиков с очень высокой скоростью вращения (десятки тысяч оборотов в минуту). В этом случае массу и размеры маховика удается заметно уменьшить. Использование эффективных высокоскоростных маховиков в гибридных автомобилях считается весьма перспективным. При использовании маховика механическая энергия не требует преобразования в другие виды энергии, удается избежать связанных с такими преобразованиями потерь. С другой стороны, маховик достаточно быстро теряет энергию из-за того, что его вращению препятствует сила трения. Однако в благоприятном для гибридов режиме движения с частыми разгонами и остановками потери от трения не столь страшны