Hvað er tvinnbíll? Tegundir, kerfi og hvernig þeir virka

Tvinnbíll sameinar sprengihreyfil (ICE) og rafmótor, sem leiðir til minni eldsneytisnotkunar og minni útblásturs. Því skilvirkara sem tvinnkerfið er, því öflugri rafhlöður þarf það — og þar af leiðandi því hærra verð. Hér er allt sem þú þarft að vita um hvernig tvinnbílar virka og hvað aðgreinir þá.

Vægir tvinnbílar á móti fullum tvinnbílum: Hver er munurinn?

Eftir því hvaða hlutverki rafmótorinn gegnir í aflrásinni skiptast tvinnbílar í tvo meginflokka: væga og fulla.

• Vægir tvinnbílar nota rafmótorinn sem aðstoð við sprengihreyfilinn. Vel þekkt dæmi er hlaðbakurinn Honda Insight. Rafmótorinn aðstoðar við hröðun en getur ekki knúið bílinn einn og sér.
• Fullir tvinnbílar geta ekið ákveðna vegalengd eingöngu á rafmagni, án þess að sprengihreyfillinn sé í gangi. Lexus RX 400h er klassískt dæmi um þessa tegund.

Til er einnig þriðji, lauslega skilgreindur flokkur sem stundum er kallaður örtvinnbílar — markaðshugtak sem notað er til að lýsa bílum með start/stop-kerfi. Þetta er þó í raun aðeins fullkominn rafall, ekki raunveruleg tvinnuppsetning, þar sem enginn rafmótor flytur snúningsvægi til hjólanna.

Helstu 3 tvinnaflrásarkerfin

Tvinnaflrásir koma í þremur grundvallaruppsetningum: röð (series), samhliða (parallel) og röð-samhliða (series-parallel). Hver um sig hefur sín sérkenni, kosti og dæmigerð notkunartilvik.

1. Raðtvinn

Raðtvinnkerfið er elsta uppsetningin, fundið upp árið 1899 af Ferdinand Porsche. Í þessu kerfi:

• Hjólin eru alfarið knúin af rafmótor.
• Lítill sprengihreyfill snýr rafal til að framleiða rafmagn — hann knýr aldrei hjólin beint.
• Engan hefðbundinn gírkassa eða aflmikinn sprengihreyfil þarf.
• Stórar rafhlöður (yfirleitt nikkel-málmhýdríð) eru nauðsynlegar.

Þetta kerfi er sjaldgæfara í fólksbílum í dag en er mikið notað í námuvörubílum, strætisvögnum og eimreiðum.

2. Samhliðatvinn

Samhliðatvinnkerfið, sem þýski verkfræðingurinn Henri Pieper fékk einkaleyfi á árið 1905, er langútbreiddasta uppsetningin í dag. Það er grunnurinn að nánast öllum vægum tvinnbílum. Helstu einkenni eru:

• Öflugur rafmótor (yfirleitt 10–15 kW) aðstoðar sprengihreyfilinn við hröðun.
• Rafmótorinn endurheimtir einnig og geymir orku með hemlunarendurheimt (regenerative braking).
• Yfirleitt er notuð CVT (stiglaus sjálfskipting) eða plánetugír.
• Orkugjafar eru meðal annars litíum-jóna eða litíum-fjölliða rafhlöður.
• Minni rafhlöðurýmd þarf samanborið við raðtvinnbíla, sem heldur kostnaði lægri.

Honda fór einstaka leið með því að búa CR-Z bensín-rafmagns kúpé sex gíra beinskiptingu. Sumir bílaframleiðendur eru einnig að kanna ofurþétta (supercapacitors), sem geta skilað mjög miklu afli í stuttan tíma, sem valkost við hefðbundnar rafhlöður.

3. Röð-samhliða tvinn

Röð-samhliða uppsetningin sameinar þætti beggja kerfa og er best táknuð með Toyota Prius og Lexus gerðum með „h“-merkingunni, sem allar eru knúnar af eigin HSD (Hybrid Synergy Drive) kerfi Toyota.

Hvernig það virkar:

• Plánetuskipting gerir sprengihreyflinum og rafmótornum kleift að vinna saman eða sjálfstætt.
• Sprengihreyfillinn knýr hjólin um leið og hann knýr rafal.
• Engan hefðbundinn gírkassa þarf — í staðinn stýrir innbyggður rafeindabúnaður hraða mótoranna og rafalsins.
• Útkoman er ECVT (rafstiglaus sjálfskipting), sem býður upp á mjúkan og skilvirkan aflflutning.

Hvers konar vélar nota tvinnbílar?

Langflestir tvinnbílar nota bensínvélar, og margar þeirra ganga á Atkinson-hringrásinni — hönnun með styttra þjöppunarslagi sem bætir varmanýtni og dregur úr útblæstri. Þetta gerir bensín-rafmagns tvinnbíla framúrskarandi hvað varðar bæði eldsneytisnýtni og umhverfisáhrif.

Svo hvers vegna eru dísil-rafmagns tvinnbílar ekki algengari? Nokkrar lykilástæður:

• Stærsti tvinnmarkaðurinn — Norður-Ameríka — hefur sögulega haft litla útbreiðslu dísilfólksbíla.
• Dísilvélar eru dýrari í framleiðslu en bensínvélar, sem myndi hækka hið þegar umtalsverða tvinnverðálag enn frekar.
• Bensín-Atkinson-hringrásarvélar ná nú þegar frábærri nýtni þegar þær eru paraðar við rafmótor.

Þetta er þýðing. Þú getur lesið frumtextann hér: https://www.drive.ru/technic/4efb336400f11713001e4df5.html