Ви знаєте цей сценарій. Гібрид поєднує бензиновий двигун із електромотором. Все досить просто. Але більше деталей зазвичай означає більше тертя, більший опір та меншу ефективність. То чому ж ці автомобілі насправді демонструють найкращу економічність?
Відповідь полягає у підборі правильного інструменту для кожного завдання. Електромотори чудово справляються з низькими швидкостями. Вони розганяють автомобіль із мінімальними витратами енергії. Бензинові двигуни? Вони не люблять холостий хід та рух на низьких обертах. Вони віддають перевагу стабільній їзді на високих швидкостях. Дозволивши електромотору справлятися з хаотичним міським рухом “старт-стоп”, а бензиновому двигуну – брати на себе керування на шосе, ви отримуєте систему, яка в середньому витрачає близько 50 миль на галон (приблизно 4,7 л/100 км). Це солідний приріст у 25 відсотків порівняно із стандартним бензиновим седаном.
Більшість таких гібридів не використовують стандартний двигун циклу Отто. Вони використовують двигун циклу Аткінсона. Це звучить як назва вишуканого кавового напою, але насправді це просто прийом підвищення теплової ефективності. У циклі Аткінсона такт стиснення коротший, ніж такт робочого ходу. Це приносить у жертву деяку пікову потужність задля значно кращої економії палива. Ви втрачаєте в часі розгону з 0 до 60 миль/год (0-96 км/год), але ви виграєте в милях на галон.
Інженери оснащують гібриди всіма можливими прийомами підвищення ефективності. Ось як вони вичавлюють кожну краплю з бака.
Рекуперативне гальмування та аеродинаміка
Коли ви різко гальмуйте у звичайному автомобілі, кінетична енергія перетворюється на тепло. Це тепло розсіюється у повітрі. Відходи. Повна витрата енергії.
Гібриди вловлюють цю енергію. Рекуперативне гальмування перетворює кінетичну енергію уповільнення назад на електрику, що накопичується в акумуляторній батареї. Ви насправді заряджаєте автомобіль під час поїздки на роботу.
Потім йде форма кузова. Опір повітря вбиває економічність на високих швидкостях. Дизайнери гібридів створюють ці автомобілі такими, щоб розрізали повітряні потоки. Нижчий коефіцієнт аеродинамічного опору означає, що електромотор або двигун не потрібно працювати так інтенсивно для підтримки швидкості на шосе.
Маса, трансмісія та шини
Більш важкі автомобілі споживають більше енергії. Крапка. Гібриди позбавляються зайвої ваги скрізь, де це можливо. Ви знайдете дрібніші двигуни, компоненти з магнію та алюмінієвий кузов. Найменша маса, яку потрібно переміщати, означає меншу витрату палива.
Трансмісія – ще один ключовий гравець. Багато гібридів використовують безступінчасту трансмісію (CVT). Замість перемикання фіксованих передач, таких як друга чи третя, CVT використовує систему шківів. Вона дозволяє двигуну залишатися на оптимальних оборотах передачі потужності без втрати ефективності, властивої перемиканню передач. Ви отримуєте необхідне прискорення без втрат палива, пов’язаних з пошуком ідеального передавального числа.
Навіть гума має значення. Гібридні шини часто вже мають менший опір коченню. Деякі з них накачуються до вищого тиску, ніж стандартні шини. Кожна частка фунта (приблизно 450 г) заощадженого опору накопичується протягом тисяч миль.
Приховані економії енергії
Подивіться під капот, коли автомобіль зупинено. Бензиновий двигун вимкнено. Системи відключення двигуна глушать мотор на червоних сигналах світлофора. Жодного холостого ходу. Жодної витрати палива в очікуванні.
Кермо і клімат-контроль раніше відбирали енергію у двигуна механічно. Ремені, безпосередньо з’єднані з колінчастим валом, обертали насос гідропідсилювача керма та компресор кондиціонера. Гібриди змінюють цей підхід. Вони використовують електричний підсилювач керма та електричні компресори кондиціонера. Двигуну не потрібно працювати для рулювання або охолодження салону. Електромотор бере це навантаження на себе.
Деякі моделі навіть дозволяють перемикати режими керування. Перейдіть в режим Eco (Еко), і відгук дросельної заслінки стане менш різким. Ви жертвуєте швидким прискоренням заради кращої економічності. Це компроміс. Чи хочете ви швидко обігнати вантажівку або заощадити ще дві милі на галон?
Не тільки для гібридів
Більшість цих функцій не є ексклюзивними для гібридів. Рекуперативне гальмування ви знайдете у повністю електричних автомобілях (EV). Безступінчасті трансмісії (CVT) зустрічаються в компактних негібридних автомобілях. Аеродинамічні форми можна зустріти у звичайних седанів.
Але покупці гібридів дбають про витрату палива (милі на галон). Вони бажають бачити цифри. Інженери впроваджують ці рішення підвищення ефективності, оскільки клієнти вимагають цього. Йдеться про максимізацію кожного елемента конструкції для економії палива.
Завжди є що копнути глибше в тому, як ці системи взаємодіють одна з одною. Інженерна думка тут глибша, ніж просто об’єднання двох типів двигунів.
