Эффективность гибрида.Что мешает в гибриде?
Громоздкие и тяжелые аккумуляторы. Так почему бы от них не отказаться?
Неужели и вправду можно подумать, что без таких аккумуляторов обеспечить условия для работы электромотора в нужных режимах - невозможно?
Это, мягко говоря, неправда!
При работе обычного гибрида его агрегаты в виде теплового двигателя (ДВС) и электрической машины (мотора-генератора) работают поочередно, но в зависимости от скоростного режима движения автомобиля. Однако если принцип поочередной работы агрегатов гибрида привязать не к скорости движения автомобиля, а к вращению вала и тактам рабочего цикла двигателя, то громоздкие аккумуляторы вообще перестают быть необходимостью. Обычный четырехтактный двигатель устроен так, что на два оборота коленчатого вала приходится один рабочий такт (для одноцилиндрового мотора). Работа такого двигателя сопровождается выработкой энергии на протяжении 25% времени цикла с последующим ее расходом на протяжении 75% оставшегося времени цикла.
Образно говоря, вращение вала ДВС осуществляется за счет периодических "пинков" с последующим движением по инерции. При этом управляется (даже самый высокотехнологичный!) одноцилиндровый двигатель только за счет изменений силы этих самых "пинков", то есть на протяжении 1/4 времени всей своей работы. Понятно, что такое положение дел никого не устраивает. Именно поэтому конструкторы вынуждены применять многоцилиндровые схемы двигателя, в ущерб его экономичности, простоте и надежности. Гибрид устроен и работает таким образом (читаем про гибридную схему автомобиля), чтобы еще более ограничить управление мотором через изменения силы "пинков" от сгорания топливной смеси. Но ведь можно же и иначе! Если генератор будет вырабатывать электроэнергию исключительно на протяжении времени выполнения рабочего такта теплового мотора (с одновременным ее накоплением в стандартном аккумуляторе или блоке конденсаторов), то появится возможность тратить выработанную и накопленную электроэнергию в остальное время этого цикла, переключив генератор в режим "двигатель" на время выполнения вспомогательных тактов. Режим работы электрической машины "генератор", при такой схеме работы, действует только на протяжении рабочего такта ДВС. А режим "двигатель" - все оставшееся время цикла, сугубо время выполнения вспомогательных тактов, до начала следующего рабочего такта. И так по очереди. Попеременная работа по вращению общего рабочего вала то тепловым мотором, то электрическим мотором-генератором, позволяет им при этом поочередно подготавливать условия для работы друг друга. Именно таким образом, увязав особенности работы ДВС и электрического мотора-генератора без учета скоростного режима движения автомобиля, и появляется схема независимого от обязательно высокой емкости аккумулирующих устройств гибрида. Данный способ управления мотором может реализовываться в разных конструктивных схемах. Интересной является конструкция с отдельными электрическими мотором и генератором. В этом варианте генератор не отключается и вырабатывает электроэнергию постоянно. Но суть работы сохраняется из-за того, что отдельный электромотор отключается при выполнении в ДВС рабочего такта, и управляется по отдельному алгоритму на протяжении вспомогательных тактов в каждом цикле.
Преимущества этой схемы выражаются в том, что управление работой двигателя осуществляется все 100% времени его работы (а не 25% этого времени, на протяжении "пинков" от рабочего такта в цилиндре, как это происходит обычно). Характеристики электромотора обеспечивают постоянный максимальный крутящий момент и равномерность вращения вала, а оптимальность работы ДВС обеспечивается контролем над нагрузкой на него за счет управления длительностью режима работы генератора на протяжении рабочего такта. Данная схема при любых обстоятельствах будет экономичнее аналогов. Почему? Да потому, что она позволяет использовать минимально возможное количество цилиндров двигателя (1-2) даже в двигателях большого объема (порядка трех литров). А чем больше объем каждого отдельного цилиндра, тем меньше потери тепла и выше КПД. Равномерность вращения вала при этом и вовсе является управляемым фактором. По этому показателю даже одноцилиндровый агрегат новой конструкции не уступит шестицилиндровому аналогу. Так что новая схема во всех отношениях - вне конкуренции. То же относится к цене и затратам на обслуживание. Ведь здесь не только нет дорогих емких аккумуляторов, но и сам двигатель из-за простой конструкции дешевле и менее требователен, значит - более надежен.
Когда с описанной выше схемой взаимодействия теплового мотора и электрического мотора-генератора ознакомились отечественные специалисты-электродинамики, их единодушным мнением было то, что эту схему нельзя отнести к гибридам. И с этим невозможно не согласиться. Ведь гибрид "вырос" из желания заменить КПП автомобиля более совершенным электрической установкой. Отсюда и логика развития этого направления: сначала полноценный ДВС + полноценный мотор-генератор, потом тоже самое + общая работа на один вал. Сама суть любого гибрида в том, что при его работе используются полезные качества не только двух разных, но и самодостаточных агрегатов. И если гибридный автомобиль перемещается за счет энергии одного из них, то второй вполне может и не работать. В отличие от гибрида новая схема построена на полном слиянии электрической машины и теплового мотора в один общий агрегат. Самостоятельная работа теплового двигателя без участия электрической машины (и наоборот) здесь невозможны. Потому-то и отпадает необходимость постоянно возить в автомобиле отдельный двигатель (и средства обеспечения его работы - аккумуляторы), предназначенный для функциональной замены основного по ходу изменения дорожных условий. И хотя разработка использует похожие на гибрид компоненты конструкции, гибридом все же, она не является. Ведь, по своей сути, это все тот же двигатель внутреннего сгорания, в котором функции маховика по аккумулированию и расходу энергии переданы более совершенному с точки зрения возможностей управления электрическому мотору-генератору. Именно из-за построения на эффектах взаимодействия двигателей разного типа установка и получила название "многотипный двигатель".
Первоисточник -https://delay-auto.ru.