Накратко за хибридите

Масираното нашествие на хибридните задвижващи системи трудно остава незабелязано дори за онези, които се интересуват слабо от автомобили. От технологична екзотика в края на миналото столетие този тип возила се превърнаха в едва ли не задължителен атрибут за гамата на всеки уважаващ себе си производител. Може да се пронозира, че тази тенденция няма да се промени особено с обозримо бъдеще – поне докато технологиите не напреднат дотолкова, че да направят изцяло електрическите коли достатъчно автономни. Какво обаче представляват всъщност хибридните автомобили?

Концепцията им съвсем не е нова. Идеята е двигателят с вътрешно горене да бъде подпомаган от електромотор с цел намаляване на разхода и отделянето на токсични газове. Икономичността обаче зависи от капацитета на батериите, а той на свой ред оскъпява автомобила. Това кара производителите да измислят различни вариации на иначе простата схема. В зависимост от ролята на електромотора в силовата установка хибридите могат да се разделят на две основни групи – „умерени” (mild hybrids) и „пълни” (full hybrids). При първите електромоторът служи за помощник на двигателя с вътрешно горене, както например е при Honda Insight. Вторият тип могат да се движат само на ток за известно време (Lexus RX 400h). Съществуват и т.нар. „микрохибриди”, термин, изобретен от маркетолозите за популяризиране на системата за гасене и стартиране на двигателя в задръстване. По същество обаче те разполагат с генератор с разширени функции, а не с електромотор, който задвижва колелата.

Днес съществуват три основни конструктивни схеми на хибридните силови установки – последователна, паралелна и смесена. Последователният тип се появява първи. Измисля го Фердинанд Порше още през 1899 г., но се използва слабо в съвременните леки коли. Тази схема намира приложение при кариерните самосвали, някои автобуси и локомотиви. При нея колелата се задвижват от електромотор, захранван от генератор, който се върти от малък ДВГ. Няма нужда от трансмсиия или мощен бензинов или дизелов двигател, но пък са необходими акумулатори с голям капацитет, обикновено никел-металхидридни.

Пример за лек автомобил с последователна хибридна система е Chevrolet Volt. Хибриди като него са наричани още „електромобили с увеличена автономия на пробега” Volt може да изминава до 64 км само на ток, а с включването на спомагателния турбодвигател, който зарежда батериите, с пробегът с един резервоар надхвърля 1 024 км.

Най-разпространената хибридна схема в момента е паралелната. Патентована е през 1905 г. от Хенри Пайпър. Такава конструкция използват почти всички „умерени” хибриди. Те обикновено са снабдени с мощен електромотор (10-15 кВт), който подпомага двигателя с вътрешно горене при ускорение, а при спиране рекуперира кинетичната енергия. Трансмисията по правило е безстепенен вариатор или планетарна предавка. Типичен пример за паралелна задвижваща схема са Integrated Motor Assist на Honda и ActiveHybrid на BMW. Тя обаче намира приложение не само при „умерените”, а и при „пълните” хибриди като Audi A4 Duo от 1997 г., който може да изминава до 50 км само на ток.

Паралелните силови установки обекновено се захранват от йон-литиеви или литиево-полимерни батерии. Умерените хибриди не се нуждаят от акумулатори с голям капацитет, което прави цената им по-достъпна. Някои производители обаче все по-често се изкушават от използването на скъпи суперкондензатори, които са в състояние да отдават ток с изключително висока мощност, макар и за много кратко време.

Класически представители на третия, смесен (последователно-паралелнен) тип хибриди са Toyota Prius и моделите на Lexus с индекс h, снабдени с т.нар. синергична задвижваща система (Hybrid Synergy Drive). Благодарение на планетарната предавка при нея двигателят с вътрешно горене задвижва колелата, подпомаган от електромотора, и едновременно с това върти генератора. Нужда от традиционна трансмисия няма. Електрониката регулира оборотите на мотора и генератора, превръщайки системата в безстепенна трансмисия ECVT.

Новото поколение на Prius може да се движи и само на електричество, макар и само за 2 км. В Toyota работят и над „plug-in” версия с йон-литиеви вместо никел-металхидридни батерии, която може да се зарежда от битовата мрежа и да изминава до 20 км на ток.

Огромна част от двигателите с вътрешно горене, използвани за хибридните силови установки, са бензинови. Много от тях работят в цикъла на Аткинсън с по-кратък такт на сгъстяването и по-ефективен работен процес. Така се подобрява икономията на гориво и се намаляват вредните емисии. Масовото навлизане на по-икономичните дизелови мотори засега се възпрепятства от обостоятелството, че основен пазар на хибридните автомобили си остава Америка, където недолюбват нафтата. Освен това дизеловите двигатели са по-скъпи, което би увеличило допълнително и бездруго високата цена на автомобилите с комбинирано задвижване.