Du kennst das Spielfeld. Ein Hybrid kombiniert einen Benzinmotor mit einem Elektromotor. Ganz einfach, oder?
In der Praxis beeinträchtigt diese Komplexität normalerweise die Effizienz. Mehr Teile bedeuten mehr Reibung, mehr Gewicht und mehr Orte, an denen etwas schiefgehen kann. Warum erreichen diese Autos eigentlich eine bessere Kilometerleistung? Die Antwort liegt darin, jede Energiequelle das tun zu lassen, was sie am besten kann.
Elektromotoren sind Biester bei der Beschleunigung bei niedriger Geschwindigkeit. Sie nehmen sofort das Drehmoment auf und verbrauchen Energie. Benzinmotoren hassen Leerlaufdrehzahlen. Sie ersticken und verschwenden Treibstoff, während sie versuchen, eine schwere Metallkiste von Null an in Bewegung zu halten. Sie bevorzugen Kreuzfahrten.
Durch die Aufteilung der Arbeitslast schaffen die Ingenieure ein System, das eine Leistung von etwa 50 Meilen pro Gallone erreicht. Das ist ein Sprung von 25 Prozent gegenüber Standardfahrzeugen mit reinem Verbrennungsmotor. Es ist keine Magie. Es ist einfach das bessere Timing.
Der Vorteil des Atkinson-Zyklus
Die meisten Hybridfahrzeuge verwenden keine Standard-Verbrennungsmotoren. Sie verwenden den Atkinson-Zyklus.
Es klingt wie eine Tankstellenmarke, ist aber ein spezifisches Motordesign. Beim Atkinson-Zyklus werden die Verbrennungsgase stärker expandiert als komprimiert. Dadurch wird aus jedem Tropfen Kraftstoff mehr Energie gewonnen.
Der Kompromiss? Leistung. Ein Atkinson-Motor ist nicht so kraftvoll wie ein herkömmlicher Motor. Es fehlt an Low-End-Grunzen. Aber Hybriden brauchen dieses Grunzen nicht. Der Elektromotor übernimmt den Start. Sobald Sie auf dem richtigen Weg sind, übernimmt der Benzinmotor.
Diese Arbeitsteilung ermöglicht es dem Gasmotor, in seinem optimalen Wirkungsgrad zu bleiben. Es dreht selten hoch. Es gibt selten Probleme. Es fährt einfach.
Verschwendung vermeiden
Die Antriebsstrategie ist nur die halbe Miete. Beim Rest geht es darum, jedes Quäntchen Widerstand und Abfall aus dem Fahrzeug zu entfernen. Ingenieure zerlegen Hybride bis auf die Knochen.
Regeneratives Bremsen ist hier der größte Gewinn. Normale Autos verschwenden Bremsenergie als Wärme. Wenn Sie das Pedal betätigen, drücken die Reibbeläge die Rotoren zusammen und die kinetische Energie wird in verschwendete Wärmeenergie umgewandelt. Hybriden fangen es ein. Der Elektromotor kehrt die Rolle um. Es wird zum Generator. Es nutzt den Schwung des Autos, um den Motor anzutreiben und die Batterie aufzuladen. Sie erhalten kostenlos Energie zurück.
Aerodynamik ist bei Hybridfahrzeugen wichtiger. Der Windwiderstand frisst bei Autobahngeschwindigkeit Kraftstoff. Hybridkörper sind so geformt, dass sie die Luft durchschneiden. Glatte Unterböden. Verjüngte Rückseite. Jede noch so kleine Reduzierung des Luftwiderstands trägt dazu bei, dass der Benzinmotor nicht am Gaspedal bleibt.
Gewichtsreduzierung ist ebenso wichtig. Schwerere Autos benötigen mehr Energie, um sich fortzubewegen. Hybride verwenden kleinere, leichtere Motoren. Sie tauschen Stahl gegen Aluminium. Sie verwenden Magnesium in Strukturbauteilen. Weniger Masse bedeutet, dass weniger Energie zum Beschleunigen benötigt wird.
„Die grundlegende Antwort ist, dass Elektromotoren bei langsamer Fahrt am effizientesten sind … Da Benzinmotoren bei hoher Geschwindigkeit besser funktionieren, kommen sie bei Autobahnfahrten zum Einsatz.“
Getriebe und Reifen
Wie die Kraft die Räder erreicht, ist genauso wichtig wie die Kraft selbst.
Viele Hybride verwenden ein stufenloses Getriebe (CVT). Es verwendet ein Flaschenzugsystem anstelle von festen Zahnrädern. Es gibt keine Schichten. Der Motor bleibt auf seiner optimalen Drehzahl. Es dreht nicht hoch und runter. Es hält einfach eine stabile, effiziente Linie.
Reifen spielen eine stille, aber wichtige Rolle. Hybridreifen sind oft schmaler. Sie haben einen geringeren Rollwiderstand. Sie werden manchmal auf einen höheren Druck aufgepumpt als Standardautos. Weniger Kontaktfläche. Weniger Reibung. Weniger Kraftstoff verbrannt.
Entladen des Motors
Ein laufender Motor verschwendet Benzin. Auch wenn Sie an einer roten Ampel stehen.
Hybride lösen dieses Problem mit einer automatischen Motorabschaltung. Der Benzinmotor geht aus, wenn das Auto anhält. Es wird nur dann wieder aktiviert, wenn Sie sich bewegen müssen. Kein Leerlauf. Keine Verschwendung.
Elektrische Systeme übernehmen Hilfslasten.
Elektrische Servolenkung ersetzt riemengetriebene Pumpen. Der Motor muss nicht arbeiten, um die Räder zu drehen. Das Gleiche gilt für elektrische Klimakompressoren. Riemengetriebene Zubehörteile verbrauchen Motorleistung. Elektrische Modelle werden aus der Batterie gespeist. Es ist ein einfacher Schalter, der Kraftstoff spart.
Der Kompromiss
Einiges davon können Sie anpassen. Einige Hybridfahrzeuge bieten einen Eco-Modus.
Es ändert die Drosselklappenzuordnung. Die Beschleunigung wird träge. Sie opfern Geschwindigkeit für Reichweite. Es ist nicht jedermanns Sache. Aber für diejenigen, die maximale MPG anstreben, funktioniert es.
Die meisten dieser Funktionen sind nicht nur Hybriden vorbehalten. CVTs finden Sie in normalen Autos. In Elektrofahrzeugen gibt es regeneratives Bremsen. Aber Hybridingenieure stapeln sie alle. Jeder Effizienzgewinn
