1

CUPRINS

1 Cum funcioneaz un motor hybrid 2

2 Principiul hibridului 4

3 Avantajele mainilor hibrid 6

4 Dezavantajele mainilor hibrid 6

5 TOYOTA PRIUS 7

Bibliografie 10

2

1. Cum funcioneaz un motor hybrid

Hibridul este o main a viitorului apropiat, cea mai bun soluie a prezentului, care

folosete motorul cu combustie, clasic, cu benzin si un sistem electric care redistribuie energia

uzat de autovehicul n mers, reduce emisiile de CO2, protejind n mare msura mediul.

Mainile hibride (pe benzin, dar prevzute i cu un dinam/motor electric i acumulator) i cele

pe motorin au devenit noile tinte ale consumatorilor americani cu destul de mult timp n urma ,

acum atragand atenia si celor din Europa ct i din ntreag lume.

Sursa de energie electrica, care atat cit exist motorul clasic , pe benzin, este de neepuizat,

ruleaza main n anumite condiii, cu viteze mici. Motorul hibridului este extrem de silenios ,

la frinarea mainii ncarcindu-se motorul electric cu energie att de valoroas, fr nici o

cheltuial, pe care automobilul o va folosi , economisind din consumul de benzin al motorului

clasic. De aceea sunt modele de SUV-uri mari, luxoase, care depesc lejer 2,5-3 tone i care

consum mediu cam cit o main obinuit.

n practic, atunci cnd porneti motorul automobilului hybrid pornete i motorul clasic i te

uimete silentiozitatea mainii, automobilul se conduce normal, fr cea mai mic diferen.

La viteza optima, adic atunci cnd rulezi cu un consum optim mic, i este indicat la bord ca nu

se folosete motorul clasic, ci doar cel electric, pe un ecran digital. Tot acest motor este folosit

la semafor sau cnd este n repaos, motorul electric, practic, neconsumind ceva.

Celor care nu constientizeaz ct de aproape suntem de dezvoltarea n masa a acestor modele de

auto hybrid le putem spune c vor apuca momentul mai mult ca sigur, el fiind foarte aproape de

noi toi, pentru ca GM i alte mari productoare de maini sunt pe val, producnd i dezvoltind

tehnologii tot mai economice.

Figura 1.1 Schema pentru un autovehicul hybrid

3

Motorul electric este folosit de obicei cnd autovehicului circula cu o vitez de rulare cuprinsa ntre 0 si 80 km/h iar cnd aceasta vitez este depit, atunci se face automat trecerea la motorul ce funcioneaz pe combustibil, deoarece fora necesar nu este suficient pentru viteze mai mari.

Aceste considerente sunt oarecum justificate din cauza faptului c poluarea cea mai mare este n localitai, din cauza numrului mai mare de autovehicule iar n localitate vitez maxim admis poate ajunge pn la 70-80 km/h pe anumite poriuni de drum.

Problema cea mai delicata la o maina hibrid este bineneles, acumulatorul care folosete 2 surse de rencrcare: - priza normal, ns n momentul de fa cei mai performai acumulatori se rencrca n aproximativ 6 ore;

- energia data de autovehiculul n micare, acest principiu fiind oarecum asemntor cu cel al dinamului de la biciclet (probabil majoritatea dintre voi il cunoatei);

O problema a secolului 20 i 21 a fost i este stocarea energiei. De produs o putem produce mai uor, nsa nu avem soluii optime pentru stocarea ei. A fost inventat totui i un acumulator ce a fost conceput pentru laptop folosind energie nuclear i avnd o reacie nuclear n interior astfel nct laptopul poate sta pornit cteva zeci de ani de zile fr rencrcare. Bineneles, aceasta soluie nu a fost prea agreata i nici pus n practica din cauza pericolului spargerii n bucai i mprtierea materialului radioactiv ct i o alt cauza a nlocuirii energiei convenionale actuale (nimeni nu-si dorete s dea faliment mrile companii de stat i private similare cu Enel).

Figura 1.2. Locul motorului electric i al baterilor n autovehicul

4

2. Principiul hibridului

n primul rnd, motorul clasic, cu aprindere intern, este mult mai mic, deoarece s-a demonstrat

ca un motor redus are un randament mai bun pentru o caroserie bine proporionat. n principiu,

se folosesc motoare de 1,5, maximum 2 litri, echipate cu sistem de management al cilindrilor,

pentru o economie de carburant. Motorul electric este alimentat de la o baterie dispus de regula

sub podeaua mainii, astfel nct s nu ocupe din spaiul pentru bagaje. Transmisia este comun

i, dac primele variante de hibride erau acionate de cele doua motoare dispuse n serie (motorul

cu benzin aciona un generator care ncrca bateria, iar bateria aciona motorul electric), acum

toate modelele au motoarele dispuse n paralel, lucrnd mpreun. Aadar, n orice moment,

puterea celor doua propulsoare se cumuleaz i poate depi 200 CP, cu un consum de 5-6 litri la

100 km.

Figura 2.1. Motorul clasic cu cutia de vitez

Pentru a crete randamentul, proiectanii au cutat noi soluii care s asigure un consum ct mai mic i o incrcare ct mai eficienta a acumulatorului. S-a modificat aerodinamica, greutatea mainii, calitatea cauciucurilor. Specialistii au dezvoltat electromotorul care n timpul frnrii se transforma n generator. n timpul unei frnri cu un vehicul clasic, energia cinetica pe care o are maina n micare se transmite discurilor de frn, care o risipesc mai departe n atmosfera sub forma de cldur. Productorii de hybrid s-au gndit ca pot folosi aceasta energie i astfel au redirijat-o ctre electromotor, care o transforma n curent electric, aa cum face alternatorul de pe o main obinuit. n plus, ajuta la frnarea propriu-zis, fcnd-o mai eficient.

5

De aceea orice apsare pe pedala de frn ncrca bateria. Dac n situaii extreme bateria este foarte descrcat i nu mai poate roi electromotorul, se poate cupla doar motorul cu benzin, iar acumulatorul se ncrca rapid. La accelerarea de pornire , motorul electric pornete ncet, autovehicolul se mica imediat i combustibilul clasic nu se consum, motorul clasic nefind folosit. Pin la o anumit vitez se poate rula doar cu motorul electric. ,,Electric power assist sau EPA, energia motorului electric combinat cu motorul clasic, pe benzin, tracteaz maina. Pentru obinerea unei viteze mai mari, EPA combinat cu motorul clasic aduce maina la viteza dorit. ncrcarea inteligen ajut la determinarea celui mai bun moment pentru ncrcarea bateriei hybridului. Combustibilul produce puterea autovehicolului, n timp ce generatorul ncrca bateria electric. La frnare sau la ridicarea piciorului de pe acceleraie , nu se mai consum benzin i main ncetineste. Acum se ncrca bateria electric. Turaia lina, abea perceptibil, sunt controlate de sistemul hybrid pentru o rulare uniform, acestor vehicule fiindu-le caracteristic sileniozitatea motorului. Frnarea, care regenereaz bateria , produce energia cinetic care este convertit n energie electric i stocata n bateria hybridului.

La mainile hibride, motorul pe benzin asigur micarea roilor, ct i alimentarea

bateriilor cu energie electric; de asemenea, printr-un sistem denumit Regenerative Braking,

energia cinetic din timpul frnrii, n loc s se piard sub form de caldur(cum se ntmpl n

cazul mainilor obinuite), este convertit n energie electric i stocat n bateriile care

alimenteaz motorul electric. Computerul de bord monitorizeaz n permanen nivelul de

ncrcare al bateriilor, astfel nct nu exsit posibilitatea s rmi fr curent; bateriile nu sunt

lsate niciodat s se descarce sub 40% din capacitate, dar nici s se ncarce peste 60%;

producatorii de hibride care folosesc aceasta tehnologie, susin c n acest fel bateriile vor avea o

via de aproximativ dou sute de mii de kilometri.

LA STOP NU SE CONSUMA BENZINA , se trece pe functia auto-stop, care permite economia de

combustibil clasic si micsorarea consumului acestuia.

Figura 2.2. Autovehicul hybrid

6

3. Avantajele mainilor hibrid

-mainile hibride trebuie alimentate doar cu combusibil, nu i curent electric; curentul electric pe care l folosesc este produs n mers, de motorul pe combustie i de asemenea din energia frnrii; atunci cnd pui frana, bateria se alimenteaz cu energie electric; computerul calculeaz cnd s alimenteze bateriile cu energie, i cnd s foloseasc energia din baterii pentru a alimenta motorul electric;

-mainile hibride au un ecran(display) pe bord care pe lng faptul c arat n permanen, i n timp real, ce consum maina (benzina sau curent electric), te poate ajuta s conduci n aa fel nct s consumi ct mai puin benzin; Toyota Prius este unul din modelele hibride cu un astfel de monitor, care i arat exact cum reacioneaz maina, la modul tu de a conduce (acelerare, decelerare, franare etc);

-computerul de bord calculeaz automat cnd s foloseasc ambele motoare, cnd s foloseasc doar motorul pe combustie intern, i cnd s utilizeze motorul electric pentru a economisi benzin; astfel, se pot obine performane foarte mari legate de consumul de combustibil la suta de kilometri;

-fac zgomot mai puin dect o main clasic; -mainile hibrid nu necesit o infrastructur special (staii de alimentare speciale), putand fi folosite oriunde exist pompe de benzin obinuite; -atunci cnd maina este oprit, de exemplu la semafor, poate funciona doar pe energie electric, fr consum de benzin, i deci fr poluare; -alimentarea motoarelor electrice din mainile hibride se poate face prin mai multe surse: de ctre motorul cu ardere intern, din energia frnrii (sistemul regenerative braking), prin convertirea energiei solare (panouri solare pe maina) i prin alimentare de la reeaua de curent pentru modelele Plug-In (priz obinuit sau o statie de ncrcare rapid); -dei motoarele pe combustie intern folosite nu sunt foarte puternice, datorit existenei motorului electric care intervine atunci cnd este nevoie, mainile hibride au performane comparabile cu o main clasic (n ceea ce privete acceleraie, putere etc); -modul n care este condus o maina hibrid poate contribui foarte mult la consumul de carburant, putndu-se ajunge chiar la performane de sub 3.5l benzin/100km.

4. Dezavantajele mainilor hibrid - n primele 10-15 minute de la pornire consumul este mai mare dac afar este frig;

- faptul c mainile sunt foarte silenioase la viteze mici, mai ales cnd utilizeaz doar motorul electric,

pot fi periculoase n orae, din cauza faptului c nu sunt sesizate uor de ctre pietoni, persoane cu

probleme de vedere, bicicliti etc; pentru a rezolva aceast problem, modelul Chevrolet Volt are un

sistem electronic de avetizare sonor;

-mainile hibride nu rezolv problema utilizrii combustibililor fosili; ele se bazeaz tot pe benzin,

contribuind astfel la epuizarea acestor resurse neregenerabile;

-arderea benzinei ntr-un motor cu combustie nseamna poluare; dei n cazul mainilor hibride poluarea

atmosferic este mai mic dect la mainile clasice, aceasta nc exist;

7

5. TOYOTA PRIUS

Revoluia condusului continu cu o noua generaie a tehnologiei Hybrid Synergy Drive de la

Toyota. Cu doua motoare electrice i un mod EV care permite condusul n modul exclusiv

electric, va vei bucura de o accelerare puternic, o manevrare lin o eficienta de top i cea mai

buna performant aerodinamic din clasa sa. nauntru beneficiai de un spaiu generos i

confortabil i o tehnologie inovatoare foarte uor de folosit, mulumit designului intuitiv ce

apeleaz la simuri.

Sistemul Hibrid Synergy Drive nu este doar o versiune mbuntit a sistemului

original hibrid Toyota (THS). Este un concept cu totul nou, care reprezint soluia ideal pentru

cei care vor sa mbine plcerea de a conduce cu impactul minim asupra mediului nconjurtor.

Figura 5.1. Schema de funcionare al unui autovehicul hybrid

Un motor pe benzin, mai puternic, de 1.5-litri funcioneaz alturi de un motor electric mai mic i mai eficient, pentru a obine performante care fac din modelul Prius un adversar serios la Segmentul D. ntr-adevar, motorul electric este mai puternic dect cele mai

multe motoare cu combustie intern de 1.0 pn la 1.2-litri. La 400 Nm de la 0-1200 rpm, cuplul modelului Prius este mai mare dect al motorului V6 diesel. Ca rezultat, poate obine o accelerare de la 0 la 100 km/h sub 11 secunde, cu 3 secunde mai puin dect modelul actual i comparabil cu o maina cu motor convenional diesel de 2.0-litri. Deoarece sistemul avansat de control hibrid folosete motorul electric ca sursa principal de putere, acesta asigura o inut de drum excepional. Accelerarea este mare, dar liniar, mai ales de la 50 la 80 km/h, n timp ce zgomotele i vibraiile sunt minime.

8

Cum funcioneaz Priusul. Tehnologia se numete Hybrid Synergy Drive i este mecher de tot. Priusul are un motor pe benzin de 1,8 litri capacitate i nc un motor electric, alimentat de la 28 de acumulatori NiMH de cte 7,2V i 6,5 amperi-or fiecare. Nu sunt ceva foarte special, astfel de acumulatori se utilizeaz n o grmad de domenii i echipamente din jurul nostru, precum n UPS-uri, centrale de securitate i incendiu i tot felul de instalaii de backup.

Figura 5.2. Toyota Prius

n mod normal maina funcioneaz n modul electric. Cnd nu accelereaz puternic (i deci nu are nevoie de mult putere), acumulatorii dau curent electric ctre motorul electric, iar acesta nvrte rotile. Atunci cnd e nevoie de mai mult putere (calci pedala, s zicem), intr n funciune i motorul pe benzin, care trimite nc 100 de CP n sistem. Acelai motor, atunci cnd acumulatorii sunt descrcai, se utilizeaz pentru a-i rencarca, aa cum ar face un generator obinuit.

Explicaia tehnic: simplu, acumulatorii se ncarc n principal de la frnele autoturismului i mult mai rar de la motorul termic. Principiul este asemntor cu KERS-ul din Formula 1, energia care se disip prin frnare este recuperat de Prius, transformat n curent electric i stocat n acumulatori. E vorba strict de legile elementare ale fizicii. Cnd apei frna, motorul electric ncepe s funcioneze invers, ca un generator electric, adic n loc s ia curent din baterii i s transfera rotaie la roi face tocmai pe dos, adic micarea roilor l determin s genereze curent electric, asta nseamnnd c energia de micare a roilor este redus i energia electric din acumulator crete. Scznd energia de micare a roilor, autoturismul i micoreaz viteza.

Tehnologia de vrf se regsete n mbinarea motorului electric cu cel pe benzin. Ambele motoare contribuie la accelerarea autoturismului, iar sistemul de transmisie a puterii,

care pn la urm se bazeaz doar pe pri mecanice, roti dinate i axuri, trebuie s ia din amndou i s le mbine n proporia potrivit. Atunci cnd nu mai este nevoie de motorul pe benzin, acesta este oprit brusc, nghend pistoanele (are 4 buci n linie) ntr-o poziie potrivit pentru a le porni instant cu un minim de impuls. Din cnd n cnd motorul pe benzin

9

funcioneaz doar pentru a ncrca acumulatorii, dar n acest timp tu folosete toate dispozitivele mainii pentru a te deplasa, depi, coti i frna.

Adevratul creier al mainii este computerul care controleaz totul. Se numete sistem drive-by-wire, iar toate comenzile tale, fie de acceleraie sau de frn, trec de la pedal la acest calculator. n funcie de ct de tare ai apsat pedalele, sistemul decide dac s porneasc sau nu i motorul pe benzin sau dac s frneze prin modul de recuperare al energiei sau s acioneze i discurile de frn (care convertesc energia roilor n cldur i deci aceasta se pierde). Motorul pe benzin trebuie nti nclzit, ca orice motor, pentru a funciona bine. Cel electric i acumulatorii trebuie rcii i inui la un nivel optim de ncrcare pentru a le obine o durat ct mai mare de via, deoarece cicluri extreme de ncrcare-descrcare pot termina rapid o baterie.

Autoturismele hibride reprezint viitorul acestui domeniu. Prius consum maxim 5 litri/100 km, n timp ce alt autoturism cu motor de aceeai capacitate scoate cam 10-11 litri/100km. Al doilea ar fi unul pe care l-am aflat abia acum. Se pare c punerea n micarea a unui autoturism nu e o joac de copil. Un motor normal pe benzin ofer putere puin la turaii joase (abia pe la 4000-6000 RPM are cuplul maxim, la fel i puterea) i atunci motoarele sunt supradimensionate pentru ca autoturismele s poat pleca de pe loc ntr-un timp normal. Cnd ai deja o vitez mare nu-i trebuie mult putere s o menii. Motoarele electrice sunt exact invers, pot asigura un cuplu maxim nc de la nceput i deci pot pune n micare mult mai uor un autoturism de o ton i ceva, dar la viteze mari nu fac fa pentru c au nevoie de tot mai mult energie electric. O combinaie motor pe benzin cu motor electric este deci ideal, fiecare avnd punctele forte acolo unde cellalt motor le are pe cele slabe. Asta nseamn c i motorul pe benzin poate fi proiectat doar pentru a face o parte din treab, nu i pornirea de pe loc, iar asta nseamn c-l poi face mai mic i mai eficient. Toyota Prius este o filozofie de viata. Daca toate masinile din lume ar fi Priusuri, atunci lumea ar

fi mai curata, mai uscata, mai calma, mai relaxata, mai silentioasa si mai ales mai bine dispusa.

Inconfundabila placere a condusului. Spatiu si stil. Economie multilaterala. Propulsat

de Hybrid Synergy Drive. Hibrid integral, satisfactie totala.

Figura 5.3. Toyota Prius generaia 2

10

BIBLIOGRAFIE

http://www.eco-style.ro/2011040930/transport/masini-hibride-cum-functioneaza-avantaje-si-

dezavantaje.html

http://www.nwradu.ro/2011/04/cum-functioneaza-toyota-prius-explicatia-tehnica/

http://secreteauto.blogspot.com/2011/09/cum-functioneaza-o-masina-hibrid.html

http://www.audifan.ro/forum/archive/index.php/t-427.html

http://www.toyota.ro/innovation/technology/engines/hsd.aspx