О гибридизации в России
Какими они бывают?
Гибриды – так в конце ХХ века стали называть автомобили, в которых используются двигатель внутреннего сгорания и электромотор, – бывают, что называется, трех сортов. Первый, идеальный, знаком водителям огромных карьерных самосвалов: ДВС вращает вал генератора, тот передает ток электродвигателю, который приводит в движение колеса. Просто. Эффективно. Дорого. По такому принципу построен, скажем, готовящийся к производству “Шевроле-Вольт” или 120-тонный БелАЗ середины 80-х.
Вторая схема подразумевает обычный автомобиль с приводом на колеса от бензинового мотора и дополнительным электродвигателем, который включается в работу на определенных режимах. А когда ДВС не нужно помогать, электромотор становится генератором, переводя избыточную мощность (или инерцию торможения) в ток и запасая ее в аккумуляторах. Которые, в свою очередь, помогут головному мотору, когда водителю понадобится больше мощности. Такой гибрид менее эффективен, потому как электромотору приходится проворачивать еще и весь ДВС. Зато он дешевле и легче. Именно его взяли на вооружение инженеры “Хонды”, построив 10 лет назад первый серийный “Инсайт”. Наконец, третий сорт совмещает элементы двух предыдущих – так сказать, гибрид из гибридов. И ДВС, и электромотор могут вращать колеса каждый в отдельности. Трансмиссия в этом случае получается архисложная, а значит, машина будет стоить дороже. Но теоретически третий путь эффективнее. Его и взяли за основу создатели “Приуса”.
Три цилиндра и два места
Первый “Инсайт” – необычного вида трехдверное купе с 3-цилиндровым бензиновым мотором и электродвигателем – увидел свет в 1999 году. Он потреблял меньше 2,5 л на 100 км, выбрасывая всего 80 грамм СО2 на 100 км, и продавался только в США и Японии. Но недолго – дорогущая игрушка приглянулась лишь любителям экстравагантных новинок, и в 2003-м “Инсайт” сняли с производства, заменив его гибридными вариантами обычного “Сивика”. Всего за это время было выпущено 275 тысяч машин. Только весной 2009-го “Инсайт” вновь появился в шоу-румах – на этот раз в виде полноценного 5-местного хэтчбека.
“Хонда” – за экономию
Их основные конкуренты с таким подходом в корне не согласны. “Нашей принципиальной задачей при проектировании “Инсайта”, – утверждали инженеры “Хонды”, – было создание доступного гибрида”. И в самом деле, такой автомобиль, во всяком случае в Европе, не должен стоить больше 520 тысяч, иначе у него не будет аргументов в споре сэкономичными дизельным имоделями.
Итак, при “хондовской” схеме IMA (“Интегрейтед мотор эссист”) в помощь обычному 1,3-литровому бензиновому двигателю добавлен электромотор невысокой мощности. В нем в качестве ротора использован коленвал, а обмотки статора размещены на месте маховика перед коробкой передач. Работая в режиме генератора при торможении или при движении накатом, он заряжает аккумуляторные батареи. Когда “Хонда” уже вышла на прямую, а скорость нужно лишь поддерживать, работает или ДВС в экономичном режиме, или электродвигатель. Однако мощности последнего в большинстве случаев не хватает для самостоятельного движения “Инсайта” даже при выходе на равномерный режим, а потому периоды работы только на электротяге исчисляются секундами. Но даже при таком раскладе экономия топлива составляет порядка 30–40% в зависимости от стиля и условий движения, что само по себе неплохо. Плюс значительное снижение вредных выбросов. Да, маломощный электродвигатель не позволит автомобилю тронуться с места.
Бензиновый мотор Toyota Prius
4-цилиндровый, рядный, 16-клапанный, с изменяемыми фазами газораспределения, работает по циклу Аткинсона – при ходе поршня вверх излишек топливной смеси уходит обратно во впускной коллектор – с высокой степенью сжатия (13:1), 1798 см3, 98 л. с. при 5200 об/мин 14,2 кгс.м при 4000 об/мин
Еще один минус – на высоких оборотах ДВС малой мощности работают довольно шумно. Зато благодаря ДВС практически стандартной конструкции (немного модернизирована система впуска) “Инсайт” может стартовать, а в случае отказа электромотора продолжать двигаться как обычные бензиновые автомобили, безо всякого помощника. “Тойота” выбирает экологию У “Приуса” все куда сложнее. Во-первых, мощность электро-двигателя позволяет не только трогаться с места, но и разго нять машину на электротяге до 50 км/ч и даже проехать пару километров – ведь ему не приходится еще и бензиновый мотор проворачивать. Вовторых, расположен мотор… внутри коробки передач! Наконец, в-третьих, он одновременно может вращать колеса и преобразовывать механическую энергию в электрическую при сбросе газа или на торможении и запасать ее в аккумуляторах. В корпус вариатора вмонтировали и генератор, и электромотор, но разместили их не соосно.
Генератор соединили с центральной шестерней, коленвал ДВС с водилом планетарной передачи, а электромотор с наружной венцовой шестерней. Даже понять сложно, представляете, во что это обходится в производстве! В паре 1,8-литровый, 98-сильный мотор и электродвигатель выдают 136 л. с. Засчитывается, правда, не номинальная мощность электрического агрегата, а та, которую он выдает при работе от аккумулятора. Но в целом тандем обеспечивает разгон до сотни за 10,4 с и максимальную скорость в 180 км/ ч – очень недурно. Однако из-за особой конструкции (о ней мы рассказывали в №13) бензиновый двигатель может работать только на высоких оборотах – не случайно “Приус” стартует на электротяге. Так что если батарея разрядится, поездку придется отложить. Впрочем, есть и палочка-выручалочка. В багажнике спрятали еще один, маленький аккумулятор. Чтобы только запустить мотор (но не сдвинуться с места!) и, по крайней мере, не околеть зимой от холода, его емкости хватит, к тому же у “Приуса” есть электронасос системы охлаждения.
Зато исправный автомобиль обещает доставить удовольствие – динамика и экономичность “Тойоты” получше, чем у “Инсайта”. И стартовать можно в абсолютной тишине. Только стоит все это удовольствие прилично дороже. Скажем, во Франции цена на “Тойоту” начинается с e25 000, тогда как “Хонда” на e5000 дешевле. Правда, правительство страны выплачивает каждому покупателю гибридного автомобиля компенсацию в e2000. У матросов есть вопросы Нам подобные подарки вряд ли светят – во всяком случае, в ближайшее время. Это ведь надо еще закон принять о зеленых выплатах. Так что если в России на экологичные японские модели нам предложат европейские цены, шансов у гибридов нет никаких. Отдать 890–1100 тысяч за машину “гольф”-класса с неясными перспективами эксплуатации в нашей стране (“Плавали – знаем”, скажут владельцы теплых гаражей: любой аккумулятор нельзя замораживать, а во что обойдется замена такого дорогущего?), не лучшей динамикой и не самым вместительным салоном – это же чистый альтруизм.
Миллион с гаком
В качестве концепта “Приус” дебютировал в 1994-м, а через три года пошел в серию. Но из-за неказистой внешности и слабого мотора особой популярностью не пользовался. Зато машина второго поколения не только удостоилась звания “Автомобиль 2003 года” в Европе, но и, в отличие от предшественника, уже приносила “Тойоте” прибыль. Мощность ее мотора возросла со 100 до 113 л. с., количество углекислого газа в выхлопе сократилось со 120 до 104 грамм на 100 км. Еще до того, как нынешней весной в продажу поступил “Приус III”, с конвейера успел сойти миллионный гибридный автомобиль этой модели.
Cовершенно забытое старое
Тех, кто считает гибридные автомобили последним достижением конструкторской мысли, придется огорчить. Еще в конце 80-х годов ХIХ века Юстас Энтц, главный инженер “Электрик сторидж баттери компани” из Филадельфии, получил несколько патентов на усовершенствование динамомашин и генераторов. Его фирма занималась производством аккумуляторных батарей, и Энтцу не давали покоя их большой вес и малая емкость. Американец попытался соединить в одной машине преимущества электромотора и двигателя внутреннего сгорания. 4 мая 1897 года чертежи “бензоэлектрического автомобиля”, как Энтц его назвал, были готовы, а еще через год он построилпервый прототип. Увы, во время пробной поездки Юстас зацепил один из электрических проводов, от короткого замыкания машина вспыхнула и сгорела дотла. С тех пор Энтц сосредоточился на работе по совершенствованию генераторов и в конце концов изобрел… электрическую трансмиссию для автомобиля! Так что совсем недавно гибриды отпраздновали свой 111-й день рождения.
Мы решили:
Так кто же из двоих новичков лучше? Пока нет цен и комплектаций, однозначно ответить на этот вопрос невозможно. Ясно одно – “Приус” эффективнее, но сложнее и дороже, а “Инсайт” потребляет чуть больше топлива, выбрасывает немного больше углекислого газа, но проще и дешевле.
Что же касается гибридизации автомобилей в целом, то это скорее модное увлечение, чем панацея. Ведь что такое гибрид по своей сути? Представьте себе велосипедиста: вращая педали, он еще и заряжает аккумулятор, тот питает электромотор, который, в свою очередь, помогает велосипедисту вращать педали. Эффективно? Примерно так же, как вытягивал себя за волосы из болота один небезызвестный немецкий барон. Ведь энергия, как совершенно справедливо полагали великие Ломоносов и Лавуазье, не появляется ниоткуда и не исчезает в никуда. Вся энергия гибридного автомобиля сосредоточена в его бензобаке: сжигая топливо, мы преобразуем ее в механическую. Вот почему реальной альтернативой двигателю внутреннего сгорания могут стать в будущем не гибриды, а настоящие электромобили на солнечных батареях. Вот тогда и количество вредных выбросов удастся свести к нулю. Между прочим, серийная дизельная “Астра-1,7CDTi-Экофлекс” по экологичности не слишком уступает “Инсайту” и “Приусу” – 105 г СО2 на 100 км против 101 и 92 у японских гибридов.
13339