|
 
Пробегая глазами по
премьерам последних автошоу, можно отметить, что гибридные автомобили появились
в списке перспективных моделей многих лидеров мирового автопрома. Защитники
окружающей среды в предвкушении победы – нашествие гибридов не за горами. Однако,
до недавнего времени, лишь Toyota и Honda привлекали сознательных граждан
своими «зелёными» и в то же время экономичными разработками. Европейский и
Американский автопроизводитель смотрел на гибриды равнодушно и свысока, видя в
них дорогие игрушки в сочетании с
забавными технологичными концепциями.
И вот всё изменилось.
Mercedes, BMW, Audi, Ford, Citroen, даже Bentley - все хотят урвать кусочек
гибридного «пирога». Смело можно предположить, что спустя три-четыре года
автомобили со смешанной силовой установкой окажутся в модельной гамме всех
уважающих себя концернов. По нашим дорогам тоже ездят гибриды. Их немного. В
Москве всего несколько тысяч. Примерно столько же на Дальнем Востоке.
Официально гибриды в Росии продаёт Lexus и всего две модели. Гибридные
технологии это не продукт 90-х годов 20 века, как можно подумать. Ещё в 1910
году вышла книга об использовании бензоэлектрической тяги по системе
Вестингауза. Касалась эта тема, конечно же, железнодорожного транспорта. Да и
сейчас тепловоз это воплощённый гибрид: дизель - генератор - электродвигатель,
который вращает колёса, - то, что сейчас называется последовательной схемой.
Для начала давайте разберемся,
откуда пришла сама идея построить автомобиль с гибридной силовой установкой и
зачем она нужна? Всё дело здесь в коэффициенте полезного действия (КПД). У
бензинового двигателя внутреннего сгорания (ДВС), каким бы высокотехнологичным
он не был, КПД не превышает 36 %. Другими словами, из всего энергетического
запаса бензина можно с помощью такого двигателя извлечь лишь 36 % полезной
механической энергии, а остальные 64% пойдут на разогрев самого двигателя,
охлаждающей системы, труб выпускного коллектора и т.д., словом, превратятся в
бесполезное тепло. Представьте каков бы был расход горючего такого авто при КПД
двигателя близкому к 100%! Но пойдём дальше. Показатель в 36 % это максимальная
отметка, которой можно достичь при постоянном режиме работы двигателя с
оптимальной нагрузкой, то есть если, к примеру, вы будете двигаться
продолжительное время на 5 передаче с постоянной скоростью 120 км/ч. При переходных же режимах работы
показатель КПД резко снижается. Этим объясняется и повышенный расход горючего в
городском и смешанном циклах езды: частые разгоны, торможения, изменение
режимов с переключением передач ведёт к не экономичному расходу горючего.
Другими словами - львиная часть бензина просто вылетает «в трубу». Именно в
таком случае в целях экономии и придет на помощь электромотор, беря на себя
либо всю нагрузку, либо её часть. В отличие от двигателей внутреннего сгорания
электродвигатели обладают значительно высоким КПД при максимальных нагрузках
близким к 100 %. В добавок к этому на гибридах обычно ставят менее мощный
бензиновый мотор, что само по себе ведёт к экономии. Однако может возникнуть
вопрос - какой смысл в начале тратить энергию на зарядку батарей, а потом эту
же энергию тратить на движение с помощью электромотора? Но, как ни странно, выигрыш
кроется именно здесь. Замечу, что зарядка батареи, опять же, происходит во
время работы ДВС на максимально экономичных режимах продолжительное время, а
разрядка наоборот заменяет кратковременные максимально не экономичные! В этом и
состоит суть гибрида.
Мы же посмотрим, что
делается в 21 веке на примере замечательного авто Toyota Prius. Здесь под
капотом скрыты все секреты гибридного настоящего и даже, возможно, будущего.
Разрабатывая первый гибридный автомобиль, инженеры исходили из здравого
предположения, что машина, которая будет потреблять меньше топлива, будет и
более дружелюбной к окружающей среде. Одним выстрелом они хотели убить двух
зайцев. Осталось придумать, как сохранить приемлемые динамические
характеристики автомобиля. Найденное решение оказалось изящным и на бумаге
простым - поставить параллельно небольшому бензиновому двигателю, настроенному
на работу в щадящем режиме, электрический мотор, замкнуть всю силовую установку
в некую взаимосвязанную цепь, когда один механизм поддерживает другой, и дело
сделано. Вот как это реализовано в Toyota Prius. Разгон автомобиль начинает на
электродвигателе. Когда скорость приближается к крейсерской, стартует и
включается в работу двигатель внутреннего сгорания, а электромотор играет роль
генератора, подпитывая аккумуляторную батарею. При необходимости интенсивного
ускорения моторы помогают друг другу, работая вместе. При торможении и движении
накатом снова происходит зарядка батарей. Согласно расчетам гибридный
автомобиль с теми же характеристиками, что и у бензинового, должен быть вдвое
экономичнее, а значит и вдвое экологичнее! Первая серийная Toyota Prius,
разработанная именно по такой схеме, была продана в 1997 году. Трудно поверить, что гибридным автомобилям
уже 14 лет. Ещё труднее поверить, что за все эти годы простая и изящная идея не
была массово воплощена в металле и пластике остальными автопроизводителями
планеты. Возможно помешали законодательные препоны - ведь Toyota запатентовала
все свои разработки. К счастью эти времена прошли, и гибриды плодятся как грибы
после тёплого дождя. Гибридные технологии Toyota оказались наиболее удачными и,
пройдя испытание временем, стали охотно приобретаться европейскими и
американскими производителями. Правда существует мнение, что компания продала
далеко не все свои секреты и пока, ни скажем у Форда ни у Ниссана, не
получается делать гибридные автомобили со столь же высокими характеристиками
как у Тойоты и Лексус. Но, как мы знаем, Toyota не единственный производитель,
который занимается гибридами. И первым его конкурентом считается Хонда, которая
опоздала всего на пару лет. Её гибридное купе Insight вышло в 1999 году. Схема
привода Honda Insight похожа на ту, что использует Тойота, но существуют
принципиальные отличия - бензиновый мотор не глушится, а электрический
двигатель лишь помогает ему на переходных режимах. Такая схема очень проста,
технологична и обходится производителю не дорого, однако и не столь эффективна.
Не претендуя на
детальное исследование, мы пробежимся по основным схемам гибридного, или,
по-русски говоря, смешанного типа привода, опустив концептуальные разработки и
взяв к рассмотрению только серийные модели.
На сегодняшний день
существует три основных схемы гибридных силовых установок. Первая использована
на Toyota Prius и легковых Lexus. Двигатель внутреннего сгорания работает в
механической связке с тяговым электродвигателем, который расположен в блоке
трансмиссии. Коробки передач в привычном для нас понимании здесь нет. Её
заменяет планетарный вариатор, который, в зависимости от условий движения,
перебрасывает на колёса крутящий момент от одного или другого двигателя или
одновременно от обоих. В движении Toyota Prius не отличается от любого другого
легкового автомобиля своего класса. Различить, когда машина движется на
электромоторе, а когда на бензиновом двигателе, если не смотреть на экран
бортового компьютера, невозможно. Зато со стороны наблюдать интересно. Вот она
как все, а вот дымок из выхлопной трубы пропал: двигатель внутреннего сгорания
заглушен. Разгон очень мощный. Если бы не антипробуксовочная система, то
асфальт можно было бы шлифовать долго. Это не удивительно, поскольку при
интенсивном старте на колёса передаётся крутящий момент в 450 Н*м и это в
машине размером чуть больше Короллы. Prius очень интересно тормозит. Фактически
автомобиль пытается до последнего использовать замедление для подзарядки
батарей, пользуясь в качестве тормоза генератором, и только при экстренном
торможении задействует обычные тормоза. По рассказу наших экспертов средний
расход горючего в городском цикле для
этого автомобиля редко превышает отметку 6 л/100 км это при условии быстрой и
динамичной езды! А на трассе удалось достичь показателя в 3,5 л/100 км. Схема
изящная, надежная, но не простая. К тому же она лучше работает на автомобилях с
одной ведущей осью. А ведь логично предположить, что если мотора два, то и
ведущих моста может быть два. Так построен привод в Lexus RX 300h, на задней
оси которого установлен один электромотор, на передней - второй. В спарке с
передним работает бензиновый двигатель. Аккумуляторов нужно больше, но в случае
с большим автомобилем это не так критично.
Самая современная
схема, по которой построено большинство перспективных разработок, таких как BMW
Х5 используют один бензиновый двигатель и один мощный электромотор для привода
всех колёс. Этот тип посложнее первого, но принципиально от него не отличается.
По средствам трансмиссии двигатель внутреннего сгорания и электрический мотор
приводят во вращение передние колеса, а через обычный карданный вал - задние.
При такой схеме переделка платформы автомобиля минимальна, процент же
использования узлов трансмиссии и привода максимален.
Тип гибридного привода,
который используют Honda и Mercedes – электромотор, который служит генератором
и стартёром, лишь помогая основному двигателю в переходных режимах, экономя
топливо и повышая отдачу силовой установки.
Нужно заметить, что
принципиального отличия в работе разных конструкций нет. Цель одна – помочь
бензиновому двигателю посредством использования электротяги. Другое дело
техническая и технологическая сторона вопроса. Здесь у каждого производителя
могут быть свои решения, секреты, нюансы.
Все эти системы
смешанного привода используются в серийных моделях. Для концептов всё чаще
предлагают альтернативный вариант. Перспективной считается система, когда
двигатель внутреннего сгорания служит лишь приводом генератора заряжающего батарею,
без какой либо связи с колёсами. Предполагается, что такая схема позволит в ещё
большей степени снизать нагрузку на мотор, уменьшить вредные выбросы. Кроме
того идёт спор о том, какой именно двигатель для гибрида лучше: лёгкий и не
дорогой бензиновый или изначально более экономичный, но и более тяжёлый,
дизельный? К тому же с развитием альтернативных топливных технологий появляются
разработки с использованием двигателей, работающих на этаноле или биодизеле, но
это относится к более далёкому будущему, которое наступит, если мы поймём, что
других вариантов у нас нет и эпоха гибридов уже началась.
Копирование возможно только с указанием ссылки на источник: sovavto.ucoz.ru
Научись зарабатывать собственным умом
Advego.ru Etxt.ru Copylancer.ru
Без обмана, без развода!
|
