02.04.2012

Гибридомания. Направление прорыва

На мой взгляд, гибридизация – это всемирное помешательство на почве поисков альтернативного топлива, увеличения экономичности и экологичности автомобилей. Причем гибриды стали не просто модным трендом, а превратились в показатель успешности компаний и прогрессивности конструкторов. Ну, что ж – в каждом безумии есть своя рациональность. Получилось нечто вроде всемирной мозговой атаки.

Porsche 911 GT3 R Hybrid. © Фото: Porsche
Porsche 911 GT3 R Hybrid. © Фото: Porsche

Во всем этом есть плюсы и минусы. Начнем с минусов. Серийные гибриды бегают по дорогам уже добрых полтора десятка лет. Toyota здесь откровенный лидер и успешно штампует их c 1997 года, причём в модификациях как обычных автомобилей серии Prius, паркетных внедорожников, так и автомобилей люкс-класса. Зная сей факт, я взял на тест проверенный временем Lexus GS 450h. В нем незатейливо используется самый простой гибридный принцип. Электрогенератор, имплантированный в трансмиссию, заряжает батарею, а та, при необходимости, отдает свою энергию колесам. Главный эффект заключается в том, что энергия торможения рекуперируется в электрическую, а электрическая, благодаря электроприводу, дополнительно разгоняет автомобиль или помогает двигателю в неблагоприятных режимах (трогание с места и первичный разгон). В теории все предельно просто, но на практике простота всегда требует сверх качественного исполнения. Но у японцев с этим все в порядке. А теперь арифметика.

Lexus GS 450h. © Фото: Lexus
Lexus GS 450h. © Фото: Lexus

Реальный расход Lexus GS 450h (с учетом воровства бензина на заправках) составил 13,56 л/100 км. Я ездил в соответствии с московским трафиком и собственным стилем езды, выработанным за 45 лет водительского стажа. Реальный расход стандартного Лексуса с аналогичными техническими показателями составил 18,01 л/100 км. То есть разница – 4,45 л/100 км. Возьмем стоимость бензина 30 рублей за литр. Разница в цене автомобилей составляет более 700 000 руб. Легко вычислить, что через полмиллиона километров у вас есть шанс компенсировать гибридную составляющую цены, и сальдо станет положительным. А попросту – НИКОГДА. Только жгучая любовь к природе или халявный (простите за термин) автомобиль могут оправдать эксплуатацию этого гибрида. А ведь GS 450h один из лучших в семействе «зеленых»!

Toyota Prius III. © Фото: Toyota
Toyota Prius III. © Фото: Toyota

Но на этом пути японцы из Тойоты не остановились и пошли дальше. Несколько лет назад я познакомился с гибридом по имени Prius III. Я считаю схему работы Приуса просто гениальной. Но все по порядку. Toyota Prius третьего поколения покорила меня не внешностью и не изысканностью интерьера. Внешность у нее – сплошь аэродинамическая функция. Страшненькая, но обаятельная, как французская бульдожка. Интерьер тоже чудом эстетики не назовешь, но функционально, удобно. Так вот, гибридная Toyota покорила меня изысканностью исполнения оригинальных технических идей. Впервые я не делю автомобиль на бензомоторную часть и электрический имплант – Prius органично и неразделимо сочетает в себе обе составляющие. И вот в чем сермяга: был такой дядька Аткинсон. Он изобрел двигатель с прекрасными экономически-экологическими показателями.

Двигатель Аткинсона
Двигатель Аткинсона

Все прекрасно, но с одной оговоркой – это происходило лишь на больших оборотах. На малых же на нем даже с места не тронешься. Поэтому двигатель более ста лет существовал лишь в виртуальном виде. Пока японские братья по разуму не осознали, что голову ломал сэр Аткинсон не зря. Его движок идеально лег на гибридную идею! Электромотор и батарея берут на себя всю грязную работу по троганию с места и возне на оборотах ниже средних. А "Аткинсон" – весь в белом – трудится только в выгодном ему режиме, подзаряжая батарею и лишь при случае двигая экипаж. А батарея при торможении всасывает в себя кинетическую энергию автомобиля, ощутимо пополняя электрозапас. На анимации видна вся многосложность конструкции. Но японцам, экстраполировав ее на современные технологии, удалось все упростить. Подробно разбирать электромеханические процессы Prius нет смысла – тут важен результат. На 20-километровом участке загородного маршрута (дело было в Швеции на дорогах общего пользования) мне предложили посоревноваться в экономичности. Перед стартом, включив условное зажигание (бензомотор при этом не запускается), одновременно нажимаю на педали тормоза и газа. Это сигнал для запуска двигателя и подзарядки батареи. Накачиваю ее до самых что ни на есть краев, включаю режим EV (движение на электротяге), выключаю кондиционер, закрываю окна – и тихонько-тихонько еду.

Бесшумно разгоняюсь до 49 км/ч (быстрее нельзя – автоматически заведется “Аткинсон”). Держу эту скорость, пока не выпиваю четыре пятых заряда батареи. На спусках и при торможениях она, естественно, подзаряжается, но, тем не менее, ДВС временами подключается к работе, распределяя усилия между подзарядкой батареи и колесами. За окном +29, в салоне – настоящая сауна, пот ручьем, но истина важнее. Финиш! На дисплее – 2,4 л/100 км. Согласитесь, очень неплохо! Хотя и противно: средняя – 22 км/ч, и весь мокрый... Но гораздо важнее другое: в процессе всего теста с городскими пробками и весьма интенсивной ездой по загородным лесным дорогам расход не поднимался выше 5,4 л/100 км. Это в Швеции! В Москве ранней весной, при тех же тестовых условиях, что и Lexus RS 450h, Prius расходовал 6,9 л/100 км. Россия!

Подведем черту: экономичный, экологичный, бесшумный, динамичный (особенно когда впрягаются оба мотора), комфортный. Эксплуатационные расходы, как утверждают спецы концерна Toyota, просто ничтожны (без комментариев). Это плюсы. В минус попадают три параметра. Во-первых, автомобиль не рекомендуется оставлять без подзарядки батареи на срок более трех месяцев. Во-вторых (хотя на самом деле «во-первых») – цена (к ней я еще вернусь). И, в-третьих, он опасен для пешеходов (гроза старушек), потому как при старте бесшумен, как привидение.

Итак, цена. В среднем это 1 200 000 рублей. А арифметика такова. Аналогичная техника тоже японского производителя стоит около 900 000 руб. Разница в расходе топлива составляет где-то 3,3 л/100 км. Отсюда легко вычислить, что для компенсации потребуется более 300 000 километров. То есть, так же, как на Лексуе – практически НИКОГДА. Поэтому и условия приобретения такие же, как у Лексуса.

Но заканчивать на этой минорной ноте не хочется. Я считаю, что творческая энергия не может пропасть бесследно. Например, выяснилось, что «рукописи не горят». А я добавлю – идеи тоже не исчезают бесследно и всегда падают в копилку человечества. Вот думал ли Аткинсон, что его чудовище через сто лет найдет себе применение.

Так куда же идти дальше? Надо по-прежнему понимать, что так или иначе все поиски сведутся к повышению КПД (коэффициента полезного действия). То есть надо найти способы консервации энергии торможения с меньшими потерями и создания оптимальных условий для работы маршевого двигателя.

Маховик-накопитель установленный на Porsche 911 GT3 R Hybrid. © Фото: Porsche
Маховик-накопитель установленный на Porsche 911 GT3 R Hybrid. © Фото: Porsche

Недавно вернулись к идее маховика-накопителя. Где-то в середине прошлого века она была очень популярной. Смысл очень прост: при торможении раскручивается маховик, который потом при разгоне отдает свою кинетическую энергию обратно в трансмиссию. Даже у нас в Союзе была произведена опытная партия автобусов. Но потом все как-то затихло и рассосалось. И вот теперь, полвека спустя, идея возродилась на новом технологическом уровне. Причем традиционно в спорте. Пошло это от Формулы 1, но там не прижилось, а нашло себя в «Большой красной кнопке». Лидер здесь Порше со своим гоночным Porsche 911 GT3 Hybrid. Идея прежняя, но маховик не как раньше – тяжелый блин, вращающийся на оси с механическим приводом. Нет, это маховик, созданный по космическим технологиям. Вот коротко его описание. Он представляет собой плоский цилиндр в форме двояко вогнутой линзы из сверхпрочного сплава. Вращается в вакууме, который создается в специальном герметичном кожухе. Скорость вращения – до 64 000 об/мин. «Наш маховик как минимум втрое быстрее любого аналога, когда-либо установленного в автомобилях,– скорость вращения его внешней кромки достигает 660 м/с, что в два раза превосходит скорость звука в воздухе при нормальных условиях, – говорит Джон Хилтон (один из создателей маховика, Flybrid). – Это позволило сделать его в девять раз меньше и легче (всего 5 кг). По габаритам он сопоставим с обычными дополнительными агрегатами, находящимися под капотом легковушек. Это полноценная гибридная система размером со штатный аккумулятор».

А причем тут «Большая красная кнопка»? Условно говоря, в спортивном автомобиле есть такая кнопка, нажав на которую ты даешь сам себе мощный пинок под зад – в этот момент вся накопившаяся энергия в маховике выстреливает в электромоторы привода передних колес и мощность (конкретно для Porsche 911 GT3 Hybrid) мгновенно возрастает с 480 л.с. до 640 сил – то есть плюс 160 сил! Но эта радость длиться всего шесть секунд. Мало? Далеко нет. В Гонке шесть секунд – это, как минимум, один обгон.

Jaguar C-X16 Concept. © Фото: Jaguar
Jaguar C-X16 Concept. © Фото: Jaguar

Эффективность и дешевизна Kinergy (так именуют накопитель) понравились автокомпаниям. Стоимость гибридной системы для легкового автомобиля среднего класса составит не более $1300. В настоящее время начались испытания накопителя на концептах. Например на Jaguar C-X16 «Красная кнопка» уже есть - на руле справа - сам живьем видел. На сегодняшний день, как мне кажется, это и есть одно из направлений прорыва.

Олег Богданов


Источники:

  1. 5koleso.ru









Пользовательский поиск


Диски от INNOBI.RU


© Злыгостев Алексей Сергеевич, подборка материалов, оцифровка, статьи, оформление, разработка ПО 2001-2017
При копировании материалов проекта обязательно ставить активную ссылку на страницу источник:
http://hybrids.su/ "Hybrids.su: Гибридные автомобили"