Гибридные двигатели

Введение

Актуальность темы. Выбросы транспортных средств выделяют в воздух вредные частицы. В больших концентрациях эти частицы могут представлять значительный риск для здоровья и благополучия людей в этом районе. Используя электроэнергию, гибриды выделяют меньше вредных частиц. Поскольку гибриды имеют второй электродвигатель, они сжигают меньше топлива, чем обычные автомобили, и выделяют меньший уровень выбросов парниковых газов во время работы, а также отличаются высокой топливной экономичностью, снижая зависимость от ископаемого топлива.

1. Устройство и принцип действия гибридного двигателя

Термин «гибрид» берет свое начало от латинского слова hybrida, и означает нечто скрещенное, или смешанное. В технике гибридом называют систему, в которой комбинируются друг с другом две разных технологии. В связи с концепциями привода термин технология гибридного привода применяется для обозначения двух направлений: бивалентный (или двухтопливный) силовой агрегат, гибридный силовой агрегат.
В случае гибридной технологии привода речь идет о комбинации из двух разных силовых агрегатов, работа которых основана на разных принципах действия. В настоящее время под технологией гибридного привода подразумевают комбинацию двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя генератора (электромашины). Эта электромашина может использоваться как генератор для выработки электрической энергии, тяговый электродвигатель для движения автомобиля, и стартер для запуска двигателя внутреннего сгорания. В зависимости от исполнения основной конструкции различают три вида гибридного силового агрегата: т.н. «микрогибридный» силовой агрегат, т.н. «среднегибридный» силовой агрегат, т.н. «полногибридный» силовой агрегат. Системы полного гибридных силовых агрегатов делятся на три подгруппы: параллельный гибридный силовой агрегат, раздельный силовой агрегат (с разделёнными потоками мощности), последовательный гибридный силовой агрегат.

2. Гибриды и экология: польза и вред

Общество работает над ограничением выбросов парниковых газов в атмосферу, чтобы сохранить естественную систему контроля температуры Земли. Естественно, планета сохраняет солнечную радиацию, создает тепло, нагревает поверхность, поглощает излишки энергии и излучает ее в космос. Выбросы ухудшают состав атмосферы, изменяя процесс. Парниковые газы преобразуют солнечный свет в тепло с более высокой эффективностью. Они также удерживают избыточное тепло в окружающей среде в течение длительного времени, со временем повышая температуру Земли. Как гибридные, так и электрические автомобили способствуют усиленному парниковому эффекту, влияя на уровень их устойчивости.
«Одной из основных экологических проблем, связанных с автомобилями, является выброс парниковых газов, в частности углекислого газа (далее CO2). Обычные автомобили, работающие на бензине или дизельном топливе, выделяют значительное количество CO2, что является основной причиной глобального потепления» . С другой стороны, гибридные транспортные средства, оснащенные бензиновым двигателем и электромотором, выделяют значительно меньше CO2. При движении на низкой скорости по городу или в пробке электромотор может работать независимо, используя электроэнергию, запасенную в аккумуляторе. Это снижает потребность бензинового двигателя в топливе и выбросах CO2.
«Согласно исследованию австрийского Технологического университета Граца, автомобили BMW, Renault и Peugeot выбрасывают в атмосферу гораздо больше вредных веществ, чем заявляют стандартные лабораторные тесты, при этом BMW 3 серии, в частности, выбрасывает больше вредных веществ в три раза» . Исследование показало, что BMW 3-й серии выбрасывает в атмосферу 112 г углекислого газа на километр, что в три раза превышает официальный показатель в 36 g. Peugeot 308 загрязнял окружающую среду на 20% больше, чем его официальный рейтинг в 27g, а Megane Renault был на 70% выше официального теста в 30g.
В то же время бензиновый двигатель часто оптимизируется для повышения эффективности. В нем могут использоваться такие технологии, как непосредственный впрыск топлива, регулировка фаз газораспределения и передовые технологии сжигания топлива.
Согласно углубленному исследованию Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США, гибридные автомобили на самом деле требуют больше энергии для производства, чем обычные автомобили, выбрасывая больше парниковых газов и сжигая больше ископаемого топлива в процессе производства. В частности, производство гибридных аккумуляторов требует гораздо больше энергии, чем производство стандартного автомобильного аккумулятора, и приводит к более высоким уровням выбросов газов, таких как оксид серы.
«Исследователи из Fraunhofer ISI и Международного совета по чистому транспорту (ICCT) провели исследование 100 000 гибридных автомобилей и обнаружили, что они выбрасывают в два-четыре раза больше CO 2 и потребляют в среднем в 2-4 раза больше топлива» . В разных регионах наблюдались небольшие различия в показателях расхода топлива и объемах выбросов углекислого газа, но важно отметить то, что фактический рейтинг гибридных автомобилей был слишком низким по сравнению с реальными результатами.
«Если аккумуляторы гибридных автомобилей не утилизируются должным образом, они могут выделять опасные химические вещества в окружающую среду. Эти химические вещества могут загрязнять почву и воду, наносить вред дикой природе и представлять опасность для здоровья человека» . Это особенно тревожно, учитывая растущее количество гибридных автомобилей на дорогах. Поскольку все больше и больше гибридных батарей подходят к концу своего срока службы, потенциальный вред окружающей среде возрастает.

Заключение

Гибридные электромобили приводятся в движение двигателем внутреннего сгорания и одним или несколькими электродвигателями, которые используют энергию, находящуюся в аккумуляторах. Гибридный электромобиль нельзя подключить к сети для зарядки аккумулятора. Вместо этого аккумулятор заряжается посредством рекуперативного торможения и двигателя внутреннего сгорания. Дополнительная мощность, обеспечиваемая электродвигателем, потенциально может позволить использовать двигатель меньшего размера. Аккумулятор также может питать вспомогательные нагрузки и уменьшать работу двигателя на холостом ходу при остановке. В совокупности эти функции приводят к лучшей экономии топлива без ущерба для производительности.