Еще несколько лет назад, в начале «эры» борьбы за снижение выбросов СО2 в атмосферу, все прогнозировали поэтапный переход от авто с ДВС к гибридам, а затем к электромобилям. Но, как показывает время, этот процесс проходит с большими коррективами.
Анализ ситуации в автопроме позволяет сделать довольно интересный вывод – полноценные гибриды пока так и не стали широко распространенными, хотя уже начали появляться серийные электромобили. Чем же обусловлена такая ситуация на рынке высокотехнологичных автомобилей?
Оригинальную конструкцию гибрида применили в некоторых моделях BMW Active Hybrid – 7 Series, X6. В этих авто электромоторы внедрили непосредственно в КП.
Атака с тыла
Первую палку в колеса гибридам вставили турбированные дизельные моторы с непосредственным впрыском топлива. Большинство из них хоть и уступает по суммарной мощности гибридам, зато выигрывает у последних в величине крутящего момента и даже в выбросах СО2 (см. табл.). Особенно отличились в этом двигатели TDI семейства BlueMotion концерна VW. Тем не менее далекой перспективы дизелям не пророчат, так как особенности смесеобразования, рост нагрузок на детали при дальнейшем форсировании и повышении КПД, а также заметное при этом увеличение шумности не дают возможности сделать мотор, доступный по цене и соответствующий всем необходимым стандартам. Казалось бы, эстафетную палочку должны перехватить гибриды. Но не тут-то было.
Инициативу перехватывает до недавнего времени главный конкурент дизеля – бензиновый мотор. Новая концепция создания малообъемных двигателей с тремя и даже двумя цилиндрами с непосредственным впрыском топлива и турбонаддувом еще более серьезно уменьшила перспективу внедрения гибридных силовых установок. Правда, малообъемные моторы пока не столь впечатляют своими результатами под капотами реальных машин, но и гибриды тоже имеют специфические характеристики и поведение. Ярким представителем этого семейства может стать двухцилиндровый 0,9-литровый бензиновый турбомотор из семейства Twinair, разработанный подразделением Fiat Powertrain Technologies. Благодаря турбонаддуву и технологии Multiair этот мотор на 50% мощнее и на 25% экономичнее по сравнению с классическими конкурентами и соответствует не только нормам Евро 5, но и Евро 6.
Копнем глубже
Кто-то может не согласиться с нашим утверждением относительно судьбы гибридов и перечислит около десятка серийных моделей с гибридными силовыми установками. Это действительно так. Но если копнуть глубже, то можно увидеть, что большинство гибридных авто являются лишь модификациями массовых моделей, и назвать их полноценными гибридами можно лишь с натяжкой. В действительности полноценных гибридных автомобилей раз-два и обчелся. Это Toyota Prius и Honda Insight, которые имеют сложную конструкцию гибридной силовой установки и еще на этапе зарождения проектировались как сугубо гибридные автомобили с механизмами, обеспечивающими бесперебойную работу усилителей тормозов и рулевого управления, отопителя салона, кондиционера и т. п.
Потребность в этом обусловлена непостоянной работой двигателя внутреннего сгорания, который ранее был основным источником энергии для климатической установки, различного навесного и допоборудования автомобиля. А это все довольно сложно и дорого, что, собственно, и стало камнем преткновения на пути массового применения таких схем автопроизводителями. Хотя не все потеряно. Ведь не случайно компания Toyota продолжает совершенствовать свою модель Prius (см. стр. 34) и ради этого готовится приступить к производству литий-ионных батарей совместно с компанией Panasonic.
Хотя более быстро способны повысить массовость гибридов компании, которые такие авто не делали с нуля, а лишь добавили в цепочку формирования крутящего момента электромотор (или электромоторы), установив их между ДВС и трансмиссией или непосредственно в трансмиссии. Последний вариант уже в готовом виде предлагает даже разработчик и производитель трансмиссий – компания ZF. Таким образом, суперэкономичные и малообъемные ДВС в ближайшем будущем могут спаровать с электромоторами-генераторами, получив на выходе за небольшие деньги очень хороший результат.
Будущее гибридов может быть только в паре с современными ДВС с непосредственным впрыском топлива и турбонаддувом.
Еще один путь
Пока гибриды пытаются удержаться на плаву, на конвейер попала еще одна интересная технология – электромобиль, но с ДВС. Иногда такую схему классифицируют как последовательный гибрид. В ней ДВС – источник механической энергии для привода генератора. Последний и вырабатывает электричество для электромотора и зарядки батарей.
Пример – серийный Chevrolet Volt. Кстати, серийные электромобили не в пользу гибридов приблизились к конвейеру раньше времени из-за того, что автопроизводители начали создавать СП с теми, кто владеет разработками и технологиями производства литий-ионных батарей. Ускорила процесс и жесткая конкуренция между японскими и южно-корейскими разработчиками-производителями АКБ данного типа.
Классификация гибридов
В зависимости от формирования силовых потоков гибриды классифицируются по трем типам – параллельный, последовательный и последовательно-параллельный. В параллельной схеме электромотор стоит между ДВС и трансмиссией. Здесь он чаще выполняет вспомогательную роль, «подсобляя лошадьми» в некоторых режимах движения. Хотя у таких моделей, где есть место для большего количества батарей, электромотор может «двигать» машину и самостоятельно. В «третьих» конструкциях электромотор может работать без ДВС, «питая» только одну ось, например, заднюю у Lexus RX400h. В последовательно-параллельной схеме (Toyota Prius) оба мотора расположены отдельно друг от друга. При этом электродвигатель задействован постоянно, а ДВС – по потребности. Если не хватает заряда АКБ, ДВС крутит только генератор, как в последовательной схеме. Схема Toyota Prius дорогая, так как имеет сложный механизм передачи крутящего момента.
Характеристики гибридов и ДВС среди автомобилей В- и С-классов |
|||||||
| Марка/модель автомобиля | Объем двигателя/КП | Макс. мощность, л. с. /об/мин |
Макс. крутящий момент, Нм | Расход топлива, л/100 км (город/трасса/смеш.) | Выбросы СО2, г/км | Разгон 0–100 км/ч, с | Макс. скорость, км/ч |
| BMW 1 Series 118d | 2,0 л/6-ст. мех. | 143/4000 | 300/1750–2500 | 5,4/4,0/4,5 | 119 | 8,9 | 210 |
| BMW 3 Series 316d | 2,0 л/6-ст. мех. | 115/4000 | 260/1750–2500 | 5,4/4,0/4,5 | 118 | 10,9 | 202 |
| Fiat Punto 1,3 JTDM | 1,2 л/5-ст. мех. | 95/4000 | 200/1500 | 5,3/3,5/4,2 | 110 | 11,7 | 178 |
| Honda CR-Z Hybrid | 1,5 (+эл. мотор)/ 6-ст. мех. |
114/6100 (+10 кВт) 124 л. с. | 145/4800 (+174) | 6,1/4,4/4,5 | 117 | 9,9 | 200 |
| Honda Insight 1,3 Hybrid | 1,3 (+эл. мотор)/АКП | 88 л. с. / 5800 (+10 кВт) 98 л. с. | 121/4500 (79) | 4,6/4,2/4,4 | 101 | 12,6 | 186 |
| Peugeot 206+1,4 HDi | 1,4/5-ст. мех. | 68/4000 | 160/2000 | 5,4/3,5/4,2 | 110 | 13,8 | 166 |
| Renault Clio 1,2Т | 1,2/5-ст. робот. | 101/5500 | 145/3000 | 7,4/4,8/5,8 | 137 | 11,0 | 184 |
| Renault Clio 1,5 dCi | 1,5/5-ст. мех. | 68/4000 | 160/1700 | 5,3/4,1/4,5 | 120 | 15,5 | 162 |
| Toyota Prius III | 1,8 (+эл. мотор)/АКП | 99л. с./5200 +60 кВт ( 136 л. с.) | 142/4000 (+207) | 3,9/3,7/3,9 | 89 | 10,4 | 180 |
| VW Polo 1,2 TDI BlueMotion | 1,2/5-ст. мех. | 75/4200 | 180/2000 | 4,0/2,9/3,3 | 87 | 13,9 | 173 |
| VW Polo 1,2 TSI | 1,2/6-ст. мех. | 105/5000 | 175/1550–4100 | 6,8/4,5/5,3 | 124 | 9,7 | 190 |
| VW Golf 1,6 TDI BlueMotion | 1,6/5-ст. мех. | 105/4400 | 250/1500–2500 | 4,7/3,4/ 3,8 | 99 | 11,3 | 190 |
Последовательно-параллельный
В уникальной силовой установке Toyota Prius ДВС электромотор и генератор оснащены механизмом гибкого перераспределения потока механической и электрической энергии.
Параллельный
Insight – модель Honda, разработанная только под гибридную силовую установку. Затем ее адаптировали и для других моделей.
В качестве коробки передач в данном гибриде используется вариатор.
ДВС
Непосредственный впрыск (1) и турбонаддув (2) дали будущее малообъемным 2- и 3-цилиндровым моторам с параметрами, как у 4-цилиндровых.
Юрий Дацык
Фото BMW, Honda, Toyota, VW
