Znacie ten scenariusz. Hybryda łączy silnik benzynowy z silnikiem elektrycznym. To całkiem proste. Ale więcej części zwykle oznacza większe tarcie, większy opór i mniejszą wydajność. Dlaczego więc te samochody faktycznie zapewniają większą oszczędność paliwa?
Odpowiedź leży w wyborze odpowiedniego narzędzia do każdego zadania. Silniki elektryczne radzą sobie świetnie przy niskich prędkościach. Przyspieszają samochód przy minimalnym zużyciu energii. Silniki benzynowe? Nie lubią pracować na biegu jałowym i jeździć z małymi prędkościami. Preferują stabilną jazdę przy dużych prędkościach. Pozwalając silnikowi elektrycznemu obsługiwać chaotyczny ruch uliczny w mieście, a silnik benzynowy przejmował kontrolę na autostradzie, uzyskujemy średnie zużycie paliwa około 50 mpg (około 4,7 l/100 km). To solidny wzrost o 25 procent w porównaniu ze standardowym sedanem z silnikiem benzynowym.
Większość tych hybryd nie ma nawet standardowego silnika pracującego w cyklu Otto. Używają silnika pracującego w cyklu Atkinsona. Brzmi to jak nazwa wymyślnego napoju kawowego, ale w rzeczywistości jest to tylko technika zwiększania wydajności termicznej. W cyklu Atkinsona suw sprężania jest krótszy niż suw mocy. Poświęca to część mocy szczytowej na rzecz znacznie niższego zużycia paliwa. Tracisz czas przyspieszania od 0 do 96 km/h, ale zyskujesz na mpg.
Inżynierowie wyposażają hybrydy w każdą możliwą technikę, aby zwiększyć wydajność. W ten sposób wyciskają każdą kroplę ze zbiornika.
Hamowanie regeneracyjne i aerodynamika
Kiedy mocno hamujesz w zwykłym samochodzie, energia kinetyczna zamienia się w ciepło. Ciepło to jest rozpraszane w powietrzu. Marnować. Kompletna strata energii.
Hybrydy wychwytują tę energię. Hamowanie regeneracyjne przekształca energię kinetyczną hamowania z powrotem w energię elektryczną, która jest magazynowana w akumulatorze. Zasadniczo ładujesz samochód jadąc do pracy.
Potem przychodzi kształt ciała. Opór powietrza zabija wydajność przy dużych prędkościach. Projektanci pojazdów hybrydowych projektują te samochody tak, aby przecinały prądy powietrza. Niższy współczynnik oporu powietrza oznacza, że silnik elektryczny nie musi tak ciężko pracować, aby utrzymać prędkość na autostradzie.
Masa, skrzynia biegów i opony
Cięższe samochody zużywają więcej energii. Kropka. Hybrydy zrzucają zbędne kilogramy tam, gdzie to możliwe. Znajdziesz mniejsze silniki, komponenty magnezowe i aluminiowe nadwozie. Mniejsza masa do przemieszczenia oznacza mniejsze zużycie paliwa.
Skrzynia biegów to kolejny kluczowy element. Wiele hybryd wykorzystuje przekładnię bezstopniową (CVT). Zamiast zmieniać stałe biegi, takie jak drugi lub trzeci, przekładnia CVT wykorzystuje system kół pasowych. Umożliwia utrzymanie optymalnej prędkości obrotowej silnika w celu dostarczania mocy bez utraty wydajności związanej ze zmianą biegów. Otrzymujesz potrzebne przyspieszenie bez marnowania paliwa na szukanie idealnego przełożenia.
Nawet opony mają znaczenie. Opony hybrydowe są często węższe i mają mniejsze opory toczenia. Niektóre są napompowane do wyższego ciśnienia niż standardowe opony. Każdy ułamek funta (około 450 g) zaoszczędzonego oporu to tysiące kilometrów.
Ukryte oszczędzacze energii
Zajrzyj pod maskę, gdy samochód stoi. Silnik benzynowy jest wyłączony. Systemy wyłączania silnika wyłączają silnik na czerwonych światłach. Brak pracy na biegu jałowym. Bez marnowania paliwa w oczekiwaniu.
Układ kierowniczy i klimatyzacja służą do mechanicznego odprowadzania mocy z silnika. Paski bezpośrednio połączone z wałem korbowym obracały pompę wspomagania układu kierowniczego i sprężarkę klimatyzacji. Hybrydy zmieniają to podejście. Używają elektrycznego wspomagania kierownicy i elektrycznych sprężarek klimatyzacji. Silnik nie musi pracować, aby sterować lub chłodzić kabinę. Silnik elektryczny przejmuje to obciążenie.
Niektóre modele umożliwiają nawet zmianę trybów jazdy. Przełącz na Tryb Eco, a reakcja przepustnicy stanie się mniej ostra. Poświęcasz szybkie przyspieszenie na rzecz lepszej ekonomii. To kompromis. Chcesz szybko wyprzedzić ciężarówkę lub zaoszczędzić kolejne dwie mile na galonie?
Nie tylko dla hybryd
Większość z tych funkcji nie jest dostępna wyłącznie dla hybryd. Hamowanie regeneracyjne znajdziesz w pojazdach całkowicie elektrycznych (EV). W niehybrydowych samochodach kompaktowych można znaleźć przekładnie bezstopniowe (CVT). Aerodynamiczne kształty można spotkać w konwencjonalnych sedanach.
Ale nabywcy pojazdów hybrydowych dbają o zużycie paliwa (mpg). Chcą zobaczyć liczby. Inżynierowie wdrażają te rozwiązania, aby poprawić wydajność, ponieważ tego wymagają klienci. Chodzi o maksymalne wykorzystanie każdego elementu projektu w celu oszczędzania paliwa.
Zawsze jest coś, co warto głębiej zbadać, w jaki sposób te systemy współdziałają ze sobą. Myśl inżynierska sięga tutaj głębiej niż zwykłe połączenie dwóch typów silników.
