Gari la Hybrid ni Nini? Aina, Mipangilio, na Jinsi Yanavyofanya Kazi

Gari la hybrid linachanganya injini ya mwako wa ndani (ICE) na motori ya umeme, jambo linalopelekea matumizi madogo ya mafuta na kupunguza utoaji wa moshi. Kadiri mfumo wa hybrid unavyokuwa na ufanisi zaidi, ndivyo unavyohitaji betri zenye nguvu zaidi — na, kwa hivyo, bei kuwa juu zaidi. Hapa kuna kila kitu unachohitaji kujua kuhusu jinsi magari ya hybrid yanavyofanya kazi na kinachoyatofautisha.

Mild Hybrid dhidi ya Full Hybrid: Tofauti ni Ipi?

Kutegemea jukumu ambalo motori ya umeme inacheza katika mfumo wa kusukuma, magari ya hybrid yamegawanywa katika makundi mawili makuu: mild na full.

• Mild hybrids hutumia motori ya umeme kama msaidizi wa injini ya mwako wa ndani. Mfano maarufu ni hatchback ya Honda Insight. Motori ya umeme husaidia wakati wa kuongeza kasi lakini haiwezi kuliendesha gari peke yake.
• Full hybrids zinaweza kusafiri umbali fulani kwa nguvu ya umeme pekee, bila ICE kufanya kazi kabisa. Lexus RX 400h ni mfano wa kawaida wa aina hii.

Kuna pia kundi la tatu, lisilofafanuliwa vyema, ambalo wakati mwingine huitwa microhybrids — neno la kimasoko linalotumika kuelezea magari yenye mfumo wa start/stop. Hata hivyo, kimsingi huu ni jenereta ya hali ya juu tu, si mpangilio halisi wa hybrid, kwa kuwa hakuna motori ya umeme inayopeleka nguvu ya kuzungusha kwenye magurudumu.

Mipangilio 3 Mikuu ya Mfumo wa Kusukuma wa Hybrid

Mifumo ya kusukuma ya hybrid huja katika mipangilio mitatu ya msingi: mfululizo (series), sambamba (parallel), na mfululizo-sambamba (series-parallel). Kila moja ina sifa tofauti, faida, na matumizi ya kawaida.

1. Hybrid ya Mfululizo (Series)

Hybrid ya mfululizo ni mpangilio wa zamani zaidi, uliobuniwa mwaka 1899 na Ferdinand Porsche. Katika mpangilio huu:

• Magurudumu huendeshwa kabisa na motori ya umeme.
• ICE ndogo huzungusha jenereta ili kuzalisha umeme — haiendeshi magurudumu moja kwa moja kamwe.
• Hakuna sanduku la gia la kawaida au injini ya mwako yenye nguvu kubwa inayohitajika.
• Betri zenye uwezo mkubwa (kwa kawaida nickel metal hydride) zinahitajika.

Mpangilio huu si wa kawaida sana katika magari ya abiria leo lakini hutumika sana katika malori makubwa ya machimbo, mabasi, na vichwa vya treni (locomotives).

2. Hybrid Sambamba (Parallel)

Iliyosajiliwa hati miliki mwaka 1905 na mhandisi wa Kijerumani Henri Pieper, hybrid sambamba ndiyo mpangilio unaotumika zaidi kwa mbali leo. Ndiyo msingi wa karibu magari yote ya mild hybrid. Sifa muhimu ni pamoja na:

• Motori ya umeme yenye nguvu (kwa kawaida 10–15 kW) husaidia ICE wakati wa kuongeza kasi.
• Motori ya umeme pia hukusanya na kuhifadhi nishati kupitia kubreki kunakorejesha nishati (regenerative braking).
• CVT (Continuously Variable Transmission) au gia ya sayari kwa kawaida hutumika.
• Vyanzo vya nguvu ni pamoja na betri za lithium-ion au lithium polymer.
• Uwezo mdogo wa betri unahitajika ikilinganishwa na hybrid za mfululizo, jambo linaloweka gharama chini.

Honda ilichukua mbinu ya kipekee kwa kuipa coupe yake ya gesi-umeme ya CR-Z sanduku la gia la mitambo la spidi sita. Baadhi ya watengenezaji magari pia wanachunguza supercapacitors, ambazo zinaweza kutoa nguvu kubwa sana kwa muda mfupi, kama mbadala wa betri za kawaida.

3. Hybrid ya Mfululizo-Sambamba (Series-Parallel)

Mpangilio wa mfululizo-sambamba huchanganya vipengele vya mipangilio yote miwili na unaonyeshwa vyema na Toyota Prius na modeli za Lexus zenye alama ya “h”, zote zinazoendeshwa na mfumo wa HSD (Hybrid Synergy Drive) wa Toyota.

Jinsi unavyofanya kazi:

• Transmission ya sayari huruhusu ICE na motori ya umeme kufanya kazi pamoja au kila moja peke yake.
• ICE huendesha magurudumu huku ikiendesha jenereta kwa wakati mmoja.
• Hakuna sanduku la gia la kawaida linalohitajika — badala yake, elektroniki za ndani hudhibiti kasi ya motori na jenereta.
• Matokeo ni ECVT (Electro Continuously Variable Transmission), inayotoa usambazaji wa nguvu laini na wenye ufanisi.

Magari ya Hybrid Hutumia Injini za Aina Gani?

Idadi kubwa ya magari ya hybrid hutumia injini za petroli, ambazo nyingi hufanya kazi kwa mzunguko wa Atkinson — muundo wenye msukumo mfupi wa kubana (compression stroke) unaoboresha ufanisi wa joto na kupunguza utoaji wa moshi. Hii hufanya hybrid za petroli-umeme kuwa na utendaji bora katika uchumi wa mafuta na athari kwa mazingira.

Kwa nini basi hybrid za dizeli-umeme si za kawaida zaidi? Sababu chache muhimu:

• Soko kubwa zaidi la hybrid — Amerika Kaskazini — kihistoria limekuwa na matumizi madogo ya magari ya abiria ya dizeli.
• Injini za dizeli ni ghali zaidi kuzalisha kuliko za petroli, jambo ambalo lingeongeza zaidi bei ya ziada ya hybrid iliyo juu tayari.
• Injini za petroli za mzunguko wa Atkinson tayari hufikia ufanisi bora zinapounganishwa na motori ya umeme.

Hii ni tafsiri. Unaweza kusoma toleo la asili hapa: https://www.drive.ru/technic/4efb336400f11713001e4df5.html