Hibridiniai automobiliai: technologija, veikimas ir priežiūra mechanikų mokymui

Hibridinės transporto priemonės, derinamos su degalais varomu varikliu ir elektros varikliu, pastaraisiais metais sparčiai populiarėja visame pasaulyje. Šis augantis susidomėjimas lemia didėjantį poreikį specialistams, gebantiems aptarnauti ir remontuoti šias technologijas. Hibridiniai automobiliai žymi evoliucijos žingsnį automobilių pramonėje, siūlydami mažesnes degalų sąnaudas, draugiškumą aplinkai ir dažnai geresnes eksploatacines savybes, palyginti su tradiciniais vidaus degimo varikliais varomais automobiliais.

Šiame kontekste hibridinių ir elektrinių transporto priemonių kursai yra būtini siekiant suteikti specialistams žinių ir įgūdžių, reikalingų efektyviam darbui su šiomis transporto priemonėmis. Tokiuose kursuose daugiausia dėmesio skiriama mokymui ir švietimui apie elektrinę mokymo įrangą, hibridinių elektrinių transporto priemonių modelius, techninės priežiūros ir remonto procedūras bei bendrą šių transporto priemonių technologiją. Mokymas naudojant praktines priemones padeda mokiniams giliau ir lengviau įsisavinti informaciją, o tai konsoliduoja jų mokymąsi ir tobulina mokytojų dėstymo metodikas.

Kas yra hibridinis automobilis?

Hibridinis automobilis - tai transporto priemonė, kurioje derinami du energijos šaltiniai: degalais varomas variklis ir elektros variklis. Priklausomai nuo markės ir modelio, vidaus degimo variklis gali būti benzininis arba dyzelinis. Taip pat yra įvairių „elektrinės sekcijos“ konstravimo būdų, pavyzdžiui, vienas arba keli elektros varikliai (du ar net trys). Elektros variklis gali būti sujungtas su vidaus degimo varikliu po variklio dangčiu arba įmontuotas kitoje vietoje, pavyzdžiui, prie galinių ratų.

Šiuolaikiniuose hibridiniuose automobiliuose integruotos naujoviškos technologijos, tokios kaip išmanioji pavarų dėžė, energijos valdymo sistema ir rekuperacinis stabdymas, leidžia pagal poreikį perjungti skirtingus jėgos agregatus arba naudoti juos vienu metu. Pagrindinė hibridinės pavaros idėja - sujungti vidaus degimo ir elektrinės pavaros privalumus bei pašalinti jų trūkumus, siekiant geresnės važiavimo ekonomijos ir dinamikos. Pavyzdžiui, hibridinis automobilis esant kamščiui, manevruodamas ir važiuodamas trumpus atstumus važiuoja elektriniu režimu, o vidaus degimo variklis naudojamas tik tada, kai važiuojama keliu arba ilgesnius atstumus.

Benzininiai varikliai naudojami daugelyje hibridinių variantų ir, tikriausiai, dominuos artimiausioje ateityje. Benzinas išgaunamas iš naftos ir yra pagrindiniai degalai, tačiau jį galima maišyti įvairiais santykiais su etanoliu, gaunamu iš atsinaujinančių energijos šaltinių. Kaip ir paprasti automobiliai, hibridiniai gali naudoti iki 15 % bioetanolio. Nors šiuo metu dauguma hibridinių transporto priemonių yra benzininės-elektrinės, automobilių gamintojai jau pradeda pristatyti ir efektyvesnius dyzelinius-elektrinius modelius, tačiau pirmenybę teikia benzininiams-elektriniams modeliams dėl mažesnės kainos.

Hibridinių automobilių tipai

Yra daug hibridinės pavaros tipų, skirstomų pagal jų elektrifikacijos laipsnį:

• Mikrohibridinis automobilis - tai vidaus degimo automobilis, kuriame įrengta „Start&Stop“ sistema, leidžianti išjungti variklį, pavyzdžiui, degant šviesoforui, ir įjungti jį paspaudus akceleratoriaus pedalą.
• Lengvasis hibridas (MHEV) - be „Start&Stop“ funkcijos, toks automobilis turi variklio pagalbos funkciją, t. y. vidaus degimo varikliui padeda elektros variklis. Lengvasis hibridas taip pat gali rekuperuoti elektros energiją stabdant. Jis naudoja nedidelį elektros variklį, kuris rūpinasi priedais ir tokiomis funkcijomis kaip variklio paleidimas. Elektros variklis nedaug padeda transporto priemonės judėjimui, tačiau šiek tiek sumažina vidaus degimo variklio apkrovą, dėl ko šiek tiek padidėja degalų sąnaudos.
• Pilnas hibridas (Full Hybrid arba HEV) - tai šiuo metu labiausiai pageidaujamas sprendimas. Jis turi visas lengvojo hibrido savybes, tačiau taip pat gali važiuoti grynai elektriniu (EV) režimu. Pavyzdžiui, populiarusis Toyota Prius yra puikus visiško hibrido pavyzdys. Šių transporto priemonių nereikia prijungti prie elektros tinklo, jų akumuliatorius automatiškai įkraunamas važiuojant - taip optimizuojamos degalų sąnaudos ir palengvėja kasdienybė.
• Įkraunamas hibridas (Plug-in Hybrid arba PHEV) - šis hibridinis automobilis turi visas pilno hibrido savybes, tačiau turi didesnį akumuliatorių, kuris automobilį gali varyti vien elektra. EV režimu jis gali nuvažiuoti keliolika ar net keliasdešimt kilometrų ir gali būti įkraunamas iš elektros lizdo. Akumuliatorius įkraunamas daugiausia prijungus transporto priemonę prie elektros tinklo, taip pat važiuojant (apie 10 % galimo įkrovimo). Kai akumuliatorius išsikrauna, automobilis veikia kaip įprastas hibridinis automobilis.

Kuo didesnis transporto priemonės hibridizacijos laipsnis, tuo mažesnis vidaus degimo variklis. Hibridais paprastai vadinami prie elektros tinklo prijungiami ir grynieji hibridai, o ne lengvieji hibridai.

Hibridinių sistemų veikimas

Hibridiniuose automobiliuose abiejose technologijose (FULL HYBRID ir PLUG-IN HYBRID) naudojami du elektriniai varikliai (generatorius-starteris ir traukos variklis) bei vidaus degimo variklis, užtikrinantis optimalų veikimą. Akumuliatorius, kuriame kaupiama energija, reikalinga transporto priemonei išjudinti ir palaikyti jos veikimą elektriniu režimu. Ši novatoriška pavarų dėžė užtikrina optimalų našumą ir veikia kartu su energijos valdymo sistema.

Važiavimo režimai ir energijos valdymas

Iš viso naudojama iki 15 važiavimo režimų, kuriuos užtikrina 2 elektrinės pavaros ir 4 vidaus degimo variklio pavaros, galinčios veikti kartu arba atskirai. Transporto priemonės centrinis valdiklis yra atsakingas už tinkamo režimo (optimalaus bet kuriuo metu) parinkimą, ir tai vyksta visiškai automatiškai. Elektrinę, hibridinę ar vidaus degimo pavarą automobilyje parenka automobilio elektroninė sistema. Paprastai paleidus hibridinį automobilį, stabiliai važiuojant ir normaliai įsibėgėjant naudojamas elektrinis variklis.

• Užvedimas ir mažas greitis: Užvedus automobilį ratus suka tik elektros variklis, todėl degalai nenaudojami. Iš pradžių važiuojama tyliai; naudojant vien elektros energiją galima pasiekti iki 130 km/val. Mažu greičiu, važiuodamas kruiziniu režimu, tuščiąja eiga arba važiuodamas atbuline eiga automobilis gali būti varomas tik elektriniu varikliu.
• Dinamiškas važiavimas ir įsibėgėjimas: Tam, kad važiavimas būtų dinamiškas ir našus, benzininis variklis padeda elektriniam varikliui. Abu varikliai veikia kartu, kad padidintų automobilio galią.
• Akumuliatoriaus įkrovimas: Kai kuriais atvejais, kai akumuliatoriaus įkrovos lygis yra žemas, abu varikliai veikia vienu metu, tačiau ratus varo tik elektrinis variklis. Tokiu atveju elektroninis valdymas įjungia vidaus degimo variklį, kad optimizuotų bendrąsias sąnaudas ir įkrautų akumuliatorių. Kai veikia tik vidaus degimo variklis, jis naudojamas optimaliu sūkių skaičiumi automobilio ratams varyti ir akumuliatoriui įkrauti.
• Papildoma galia: Jei stipriau paspaudus akceleratoriaus pedalą dėl vietovės ypatumų reikia daugiau galios (pavyzdžiui, kylant į stačią įkalnę) arba jei akumuliatoriaus įkrovos neužtenka, automobilis pereina prie vidaus degimo variklio režimo. Hibridinis automobilis gali važiuoti išsikrovus traukos akumuliatoriui, naudodamas vidaus degimo variklį. Atvirkštiniu atveju hibridinė ir elektrinė pavaros kaitaliojamos su vidaus degimo variklio pavara, tačiau negali jos visiškai pakeisti.

Svarbūs hibridinio automobilio komponentai ir sistemos

• Regeneracinis stabdymas: Tai energijos susigrąžinimo mechanizmas, kuris ne tik stabdo transporto priemonę, bet ir įkrauna įmontuotas baterijas. Stabdant - elektros variklis dirba generatoriaus režimu. Kinetinė energija, kuri paprastuose automobiliuose sueikvojama stabdant, hibridiniame - paverčiama elektros energija, kuri automatiškai krauna akumuliatoriaus bateriją. To pakanka, kad įsikrautų akumuliatorius.
• Galios paskirstymo mechanizmas: Tai pavarų dėžė, jungianti vidaus degimo variklį, generatorių ir elektrinį variklį. Šis įrenginys leidžia abiem varikliams dirbti nepriklausomai vienas nuo kito arba abiem kartu. Hibridiniai automobiliai, skirtingai nei įprasti, praktiškai nenaudoja mechaninių pavarų dėžių.

RENAULT, pavyzdžiui, nusprendė naudoti dviejų tipų technologijas: E-TECH FULL HYBRID - automobiliams, kurių nereikia jungti į elektros tinklą, ir E-TECH PLUG-IN HYBRID - iš tinklo įkraunamiems automobiliams. Mūsų PLUG-IN HYBRID pavara turi galinį variklį ir gali veikti priekinių, galinių arba visų keturių varančiųjų ratų režimu. Elektrinio automobilių E-TECH FULL HYBRID variklis veikdamas neišmeta CO₂. Neįkraunami hibridiniai automobiliai išmeta iki 40 % mažiau CO₂ (WLTP ciklas) nei automobiliai su vidaus degimo varikliu. Naudojant 100 % elektrinę pavarą automobilis važiuoja tyliai, užtikrindamas papildomą komfortą be vibracijų. Taip pat, sumažinkite degalų sąnaudas naudodami funkciją E DRIVE automatiškai, naudojant automobilyje įdiegtą elektroninę valdymo sistemą.

Hibridinių automobilių privalumai

Svarbiausias hibridinės transporto priemonės privalumas - degalų ekonomija. Pavyzdžiui, Toyota Corolla Hybrid bendras degalų ekonomiškumo rodiklis yra 22 km/l, taigi jis yra 57 % ekonomiškesnis nei nehibridinis Corolla sedanas su baziniu varikliu. Hibridiniai automobiliai sudegina mažiau degalų ir yra palankesni aplinkai.

Dar vienas hibridinių automobilių privalumas - mažesnis anglies dioksido pėdsakas. Paprastai tariant, automobilis, kuris sudegina mažiau degalų, yra naudingesnis aplinkai. Tai ypač aktualu, jei turite įkraunamą hibridinį automobilį ir gyvenate vietovėje, kurioje daug energijos gaunama iš atsinaujinančių išteklių, pavyzdžiui, saulės ir vėjo.

Galbūt tai nustebins, bet dar vienas hibridinių automobilių privalumas - geresnės eksploatacinės savybės. Šis našumo padidėjimas ypač taikomas įkraunamiems hibridiniams automobiliams su gausiu elektros sukimo momentu. Įkraunami hibridiniai modeliai turi daugiau galios ir sukimo momento nei jų nehibridiniai analogai, be to, yra efektyvesni. Hibridinė sistema taip pat gali pagerinti eksploatacines savybes.

Anksčiau hibridiniai automobiliai būdavo tik kompaktiški, tačiau šiandien galima įsigyti visureigių, sportinių automobilių, mikroautobusų ir net pikapų, kuriuose naudojama hibridinė jėgainė, siekiant padidinti efektyvumą.

Hibridinio automobilio priežiūra ir ypatumai mechanikams

Nors hibridiniai automobiliai taupo degalus ir yra ekologiški, jų priežiūra turi specifinių niuansų, į kuriuos mechanikai turėtų atkreipti dėmesį. Daugelis vairuotojų vis dar su jais elgiasi kaip su tradiciniais benzininiais ar dyzeliniais automobiliais, nesąmoningai sutrumpindami akumuliatoriaus ir pagrindinių komponentų tarnavimo laiką.

Baterijos ir elektros sistemos priežiūra

Kadangi hibridiniame automobilyje veikia aukštos įtampos baterija, reikia stebėti jos temperatūrą, veikimo efektyvumą ir kartais - programinės įrangos atnaujinimus. Kai kuriuose modeliuose baterija turi aušinimo sistemą, kuriai kas 5 metus arba kas 80 000-160 000 km (priklausomai nuo gamintojo nurodymų) gali reikėti keisti aušinimo skystį (dažnai vadinamą inverterio ar elektrinės pavaros aušinimo skysčiu). Ne visuose autoservisuose yra reikiamos įrangos dirbti su aukštos įtampos sistemomis, o kai kuriems specialistams dar trūksta žinių, kaip dirbti būtent su tokiomis sistemomis. Taigi, derėtų pasidomėti vietos, kurioje tvarkysite savo hibridą, kompetencija būtent hibridinių automobilių remonto srityje.

Daugelis prekių ženklų siūlo 8-10 metų arba 150 000 km akumuliatoriaus garantijas. Jei hibridas kelias savaites nenaudojamas, gali sugesti tiek aukštos įtampos, tiek 12 V akumuliatoriai.

Stabdžių sistema

Hibridiniai automobiliai ne tik tausoja gamtą, bet ir jūsų išlaidas stabdžių remontui. Dėl stabdymo energijos regeneracijos stabdžių trinkelės dėvisi lėčiau, tad jas reikia rečiau keisti. Tokių automobilių stabdžių trinkelės dažnai tarnauja net 80 000-120 000 km, bet tarnavimo laikas priklauso nuo vairavimo stiliaus, maršrutų (mieste ar užmiestyje) ir automobilio modelio. Svarbu stebėti, ar regeneracija veikia tinkamai, tai yra, ar skydelyje matomas energijos srautas.

Variklio alyva

Hibridinio variklio (vidaus degimo dalies) variklio alyvą reikėtų keisti taip pat reguliariai, kaip ir įprastame automobilyje (kas 10 000-15 000 km arba kartą per metus), nors hibridai kartais važiuoja daugiau naudodami elektrą, todėl variklis mažiau dirba. Vis dėlto, hibridinis variklis dažnai dirba trumpais ciklais ir žemoje temperatūroje, todėl labai svarbu naudoti gamyklos rekomenduotą alyvą, kuri gerai veikia šaltuoju režimu (dažnai - 0W-20 ar net 0W-8). Kuo pažangesnė hibridinė sistema, tuo griežtesni šie reikalavimai. Hibridams skirta alyva turi turėti tinkamus priedus, apsaugančius nuo dilimo, kurie veikia ir žemesnėse temperatūrose. Alyva turi būti suderinama su ekologiškais priedais ir atspari oksidacijai ar tirštėjimui. Priklausomai nuo hibridinės sistemos metų, jai tinka ir skirtinga alyva.

Hibridinio automobilio techninės priežiūros periodiškumas lygiai toks pat kaip ir automobilio su vidaus degimo varikliu. Tačiau apskritai hibridinių automobilių techninė priežiūra paprastesnė ir pigesnė, nes ne taip greitai susidėvi detalės. Svarbu ne tik rinktis hibridą atsakingai, bet ir pasirūpinti, kad jį prižiūrėtų profesionalai, išmanantys šios technologijos subtilybes. Tik taip galima užtikrinti ilgaamžį ir sklandų automobilio veikimą.

Dažnai užduodami klausimai apie hibridinių automobilių veikimą

Mechanikams ir naujiems hibridinių automobilių savininkams naudinga žinoti atsakymus į šiuos dažnai užduodamus klausimus:

Ar normalu, kad mano hibridinis automobilis veikia tuščiąja eiga?

Taip. Paprastai hibridinio automobilio variklis išsijungia taupant degalus, kai sustabdote automobilį prie šviesoforo arba pastatote jį neišjungę. Tačiau varikliai gali veikti tuščiąja eiga dėl įvairių priežasčių, pavyzdžiui, įkraunant bateriją ar šildant saloną. Šaltu oru hibridinis automobilis paprastai dažniau dirba tuščiąja eiga nei šiltu oru, nes tuščiąja eiga dirbantis variklis yra pagrindinis salono šilumos šaltinis. Kai baterija išsikrauna greičiau, nei ją galima įkrauti regeneraciniu stabdymu, tuščiąja eiga taip pat gali tekti važiuoti dažniau arba ilgiau. Hibridinis automobilis automatiškai išjungia variklį tuščiąja eiga, kai to reikia, ir kuo dažniau jį išjungia, kad padidintų efektyvumą. Jei jūsų hibridinis variklis dirba tuščiąja eiga, greičiausiai taip yra todėl, kad sistemai reikia, jog ji gamintų tam tikrą šilumą arba elektrą. Jei atrodo, kad hibridinis variklis tuščiąja eiga dirba nuolat arba daug dažniau nei įprastai, kreipkitės į meistrą.

Esant žemesnei nei -15 °C temperatūrai, hibridinio automobilio variklis turi veikti ilgiau, kad pasiektų darbinę temperatūrą. Salono šildymas arba vėsinimas gali suaktyvinti vidaus degimo variklį net ir varikliui dirbant tuščiąja eiga.

Ar normalu, kad mano hibridinis automobilis smarkiai svyruoja / šuoliuoja / trūkčioja?

Paprastai ne, tačiau atsakymas priklauso nuo trikdžių stiprumo. Priklausomai nuo jūsų hibridinio automobilio amžiaus ir būklės, galite pastebėti nedidelius važiuoklės svyravimus ar trūkčiojimus, kai elektros ir benzino energija yra padalijama ir sumaišoma prieš perduodant ją į ratus. Jei įjungus benzininį variklį jaučiate nedidelį transmisijos šuolį ar trūkčiojimą, tai nėra priežastis nerimauti. Tačiau staigus šių pojūčių padažnėjimas ar intensyvumas, ypač jei girdite kokį nors trinktelėjimą ar metalinį trinktelėjimą, dažnai gali reikšti problemą. Tokiais atvejais kreipkitės į meistrą, kad jis patikrintų automobilį. Dažniausiai sprendimas būna susijęs su transporto priemonės valdymo sistemų programinės įrangos atnaujinimu, tačiau sunkesniais atvejais gali prireikti pakeisti aparatinę įrangą.

Ar normalu, kad mano hibridinis automobilis važiuodamas atbuline eiga skleidžia triukšmą?

Taip. Garsas, kurį hibridinių transporto priemonių vairuotojai girdi važiuodami atbuline eiga, yra elektra generuojamas garsas, skirtas įspėti pėsčiuosius apie jūsų buvimą. Važiuojant atbuline eiga hibridai paprastai nedirba su benzininiais varikliais važiuodami nedideliu greičiu, t. y. paprastai atbuline eiga jie važiuoja visiškai tyliai, naudodami baterijos energiją. Taigi, siekiant didesnio saugumo, hibridiniai automobiliai, važiuodami atbuline eiga ir važiuodami į priekį stovėjimo aikštelės greičiu, skleidžia įspėjamąjį garsą.

Ar normalu, kad mano hibridinis automobilis įspėja apie mažą energijos kiekį?

Retai, bet taip. Įspėjimas apie mažą galią arba ribotą galią yra natūralus jūsų hibridinio automobilio atsakas, kai sąlygos nėra idealios tinkamam hibridinės sistemos veikimui. Nors ir retai, tokį įspėjimą galite pamatyti tam tikromis važiavimo sąlygomis, kai labai karšta, arba varikliui įsijungiant, kai labai šalta. Po akimirkos ar dviejų automobilio hibridinė sistema turėtų kompensuoti ekstremalią temperatūrą ir įspėjimas turėtų išnykti. Atkreipkite dėmesį, kad nuolatiniai arba pasikartojantys įspėjimai taip pat gali reikšti variklio arba hibridinės sistemos gedimą. Jei įspėjimas yra nuolatinis arba pradeda rodytis reguliariai, užsirašykite į servisą profesionaliam patikrinimui.

Ar normalu, kad mano hibridinis automobilis staiga ima skleisti stiprų garsą?

Retai kada būna rimta priežastis, dėl kurios bet kuri transporto priemonė staiga ima skleisti stiprų garsą. Hibridiniai automobiliai turi bent vieną elektros variklį, kuriame laisvai suktis padeda guolis. Ankstyvas elektros variklio guolio gedimas gali staiga pasigirsti garsus šlifavimo ar švilpimo garsas. Panašūs pojūčiai kartu su vibracija ar šurmuliu, kurį galima pajusti automobilio kėbule, gali būti vieno ar kelių transmisijos komponentų arba jiems valdyti naudojamos programinės įrangos ir valdiklių gedimo požymiai. Staigus garsus garsas taip pat gali atsirasti dėl blogo rato guolio, stabdžių sistemos problemų, pažeistos ar nuleistos padangos arba pavogto katalizatoriaus. Jei jūsų automobilis staiga ima garsiai triukšmauti, kuo greičiau jį patikrinkite.

Ar normalu, kad baterija niekada nebūna visiškai įkrauta?

Taip. Jūsų hibridinio automobilio baterija nuolat persijungia tarp įkrovimo ir išsikrovimo kas kelias sekundes ar dažniau. Šis procesas yra automatinis ir vairuotojui nematomas. Skirtingai nei išmanusis telefonas ar nešiojamasis kompiuteris, hibridinio automobilio baterija nėra įkraunama iki galo ir laukiama, kol ji beveik išsikraus, o tada vėl įkraunama iki galo. Dėl šios priežasties vairuotojai, stebintys baterijos įkrovos būklę, paprastai pastebi, kad įkrovos lygis nuolat kyla ir krenta, o baterija retai rodo, kad yra pilna arba tuščia, ir svyruoja ties 50 proc. riba. Tai nėra priežastis nerimauti ir neturi įtakos automobilio efektyvumui.

Ar normalu, kad mano hibridinio variklio išmetimo vamzdis rūksta, kai jis šaltas?

Vienoje konkrečioje situacijoje - taip. Kai variklis užvedamas esant dideliam šalčiui, trumpam gali būti sudeginama papildomų degalų, kad variklis įšiltų ir būtų kuo taupesnis. Dėl tokio papildomų degalų deginimo iš išmetimo vamzdžio gali pasirodyti tirštesni ir tamsesni dūmai, o ore gali pasklisti specifinis kvapas. Tai normalu daugeliui variklių (įskaitant hibridinius variklius), kai jie įsijungia itin šaltu oru, tačiau dūmai ir kvapas turėtų išsisklaidyti po kelių akimirkų darbo tuščiąja eiga. Ir atvirkščiai, hibridinis variklis, kurio išmetamosios dujos važiuojant arba užvedimo metu, esant šiltai temperatūrai, skleidžia dūmus, gali turėti rimtą problemą.

Hibridiniai automobiliai ir jų ateitis

Tikėtina, kad hibridinės transporto priemonės įsitvirtins rinkoje artimiausiais metais ir išliks svarbia transporto technologija daugeliui metų. Dauguma apžvalgininkų mano, kad 15-25 metus hibridiniai automobiliai egzistos greta vandenilinių kuro elementų transporto priemonių, kurios dominuos ateityje. Kadangi vyriausybės politika, reglamentai ir paskatos skatina naudoti hibridines ir elektrines transporto priemones, šios srities žinios gali sukurti daug galimybių specialistams.

Hibridinės ir elektrinės transporto priemonės populiarėja, nes pasaulis vis labiau remiasi ekologiškomis technologijomis. Investuoti į neįkraunamų hibridinių automobilių parką įmonei finansiškai naudinga, nes papildomos su automobiliais susijusios išlaidos (įmonės automobilių mokestis, bendra nuosavybės vertė) tampa mažesnės nei įsigijus automobilius su vidaus degimo varikliais.

tags: #hibridinis #automobilis #mechaniku #mokymui