Майбутнє гібридних автомобілів

1. Що дешевше?
2. Податки, обмеження і уявний прогрес: темне майбутнє електромобілів
3. Чому гібрид?
4. Гальмувати і запасати: системи рекуперації в сучасних машинах
5. Що значить дешево?

Всі спроби боротьби за зниження витрати палива ведуть до гібридизації. Судіть самі: прогрес дизельних моторів, який здавався таким дивовижним, раптом спіткнувся об європейських псевдоекологів-політиків. Тепер дизель став брудним і моторошно шкідливим. Добре, що вони ще наш Камаз не бачили, двадцять років тягає кавуни з Астрахані, і Ikarus 250, вібруючий і димлячий при спробі обігнати велосипедиста. Але, боюся, напоумити білих людей вже не вийде. Європа всерйоз вирішила боротися з дизельними моторами, які дозволили вписатися в нереальні на перший погляд норми витрати палива. Слідом за Іспанією і Бельгією підуть інші країни, санкції будуть лише наростати ... Політикам і псевдо-екологи плювати на фізику, вони хочуть все тут і зараз. Хоттабича на них немає. Ну, а вихід? Он-то є?

У електромобільні майбутнє я не особливо вірю . При сучасному рівні технологій електромобіль доріг, має вельми середню автономність і категорично не годиться для далеких і швидких подорожей за межі дальності його тягової батареї. Виникає питання: а чи потрібно йти на такі жертви заради повної електрифікації, якщо подібний витрата палива вже досяжний на гібридних авто? Прогрес в області створення акумуляторів коли-небудь дозволить зробити ідеальний електромобіль, але на це піде набагато більше часу, ніж думають сучасні зелені екстремісти. Їх політика швидше веде до викидання величезних ресурсів на вітер і вже точно не сприяє зниженню антропогенного навантаження на планету.

Що дешевше?

Поява в 1997 році першого Prius показало, що бензиновий мотор можна привчити економити паливо і зробити це вишукано, надійно і зручно. А за наступні двадцять років гібридів розлучилася купа різновидів: м'які, повні, підзаряджатися ... Все - заради досягнення фантастично низьких цифр витрати палива при порівняно невеликих витратах.

На фото: Toyota Prius '1997-2000

Звичайно, машини коштували недешево. Все ж і електроніка, і R & D коштують дорого, і за унікальні характеристики гріх не попросити жменю монет. Але сама технологія виявилася порівняно бюджетної. Удосконалення моторів і трансмісій звичайних бензинових машин виходило нітрохи не дешевше. Класичним конструкцій залишитися на ринку дозволили хіба що лазівка ​​з нереалістичними їздовими циклами і дуже повільне посилення норм витрати палива. Поступовий прогрес завжди в рази дешевше для масового виробництва, а навряд чи хтось з автовиробників хотів втрачати кошти на кардинальну перебудову модельного ряду і виробництва, втрачати старих постачальників і заводити нових. Тим більше що дизельні мотори з прогресом паливної апаратури показали дуже вражаючі характеристики, які дозволяли сподіватися на досягнення майбутніх норм щодо викидів СО ще на два-три десятка років. Тоді ще ніхто не знав, що екологічні норми зуміють так «закрутити».

За двадцять років прогресу масових ДВС ми дізналися слово «даунсайз», звикли, що Turbo - це не тільки Porsche, але і Dacia, що АКПП економічніше МКПП, що у легкової машини може бути десять передач в КПП, що безпосереднє уприскування буває не тільки у дизелів, що ГРМ - це вкрай складний вузол, що половина циліндрів відключаються навіть у чотирициліндрових моторів, що клапанні пружини можуть бути пневматичними, ну і, звичайно ж, що дизельні мотори - зовсім не повільні чадячі виродки, а відмінний варіант для тих, хто економить паливо. Поступово машини стали обзаводитися різними старт-стопами, навчилися економити на освітленні і кондиціонуванні, стали працювати без тривалого прогріву і навіть без прогріву взагалі. І звичайно, вони стали дорожче. Наскільки - судити складно, але просто порівняйте вартість ремонту старого дволітрового мотора з 16 клапанами і сучасного даунсайза з турбонаддувом при пробігу в 250-300 тисяч. Напевно, рази в два, може бути, в три, якщо враховувати знос системи управління і харчування. Навіть якщо порівнювати якийсь атмосферне V 6 старого зразка і порівняно компактний бензиновий турбонаддувнік, виявиться, що останній куди дорожче і має більше зношуються.

Дизельні мотори додали в ціні ще більше, адже системи комбінованого наддуву, просунутий уприскування палива, нові сплави, що витримують високу ступінь форсування, і DPF фільтри коштують не дорого, а дуже дорого. І на тлі цього витрати на додаткову електроніку, порівняно невелику батарею і налагодження виглядають дуже скромними.

Чому гібрид?

Чому «курс партії» раз по раз повертає до гібридів? Все досить просто - це порівняно дешева технологія на сучасному етапі розвитку. Ще раз прочитайте попередній абзац. Спробуйте зрозуміти, наскільки новий мотор дорожче і складніше старого. Тепер уявіть собі ДВС гібрида. Забудьте про пятітактность, в іншому це найпримітивніший бензиновий мотор легковика. Атмосферне, з найпростішим ГРМ без всяких відключаються циліндрів і навіть прямого вприскування. Трохи складніше того, що були в середині дев'яностих, набагато простіше того, що випускається масово в Європі останні років десять мільйонними тиражами.

Все інше теж коштує не надто дорого. Чи не заряджає - ну, яка не Plug - in, гібрид не вимагає великої місткості акумуляторної батареї, і літій-іонна йому не потрібна, ті ж Prius і Camry Hybrid задовольнялися нікель-металгідридний і непогано себе показали. Звичайно, літій-залізо-фосфатна йому підійде ще краще: і мороз майже не боїться, і ресурс величезний, і ціна менша, ніж у більш ємних літій-кобальтових. Також гібриду не потрібен дуже потужний електромотор і дуже дорога електроніка, йому при необхідності завжди може допомогти ДВС.

На фото: Toyota Camry Hybrid '2017

Вдала ідея напівмеханічний, Напівелектричні трансмісії, яка отримала ім'я власне Synergy Drive, виявилася і ефективної, і легкої одночасно. В крайньому випадку всю трансмісію можна замінити одним зчепленням або двоступеневої планетарної передачею, а ефективність роботи приводу можна зберегти, збільшивши потужність генератора. За прикладом ходити не потрібно: Mitsubishi вже зробила це на своєму Outlander PHEV. Навіть в гіршому з можливих режимів експлуатації витрата палива можна порівняти з витратою ультрасучасних дизелів з АКПП. Але не забувайте, у гібрида все порівняно просто влаштовано і дешево зроблено. А спробуйте-но дешево виготовити паливну апаратуру сучасного дизельного мотора?

1/2

На фото: Mitsubishi Outlander PHEV '2015 Н.В.

2/2

На фото: Mitsubishi Outlander PHEV '2017

А на чому власне економить паливо «класичний» гібрид? Чомусь більшість автомобілістів впевнене в тому, що відповідь полягає тільки в можливості рекуперації енергії і можливості руху в пробці, не включаючи мотора.

Статті / Практика

Гальмувати і запасати: системи рекуперації в сучасних машинах

Доводити необхідність рекуперативного гальмування, тобто такого, при якому енергія машини знову акумулюється, щоб бути потім використаної для розгону, нікому не було потрібне ....

03.12.2015

Рекуперація - дійсно важливий фактор, гібридні авто вміють зберігати до 70 відсотків кінетичної енергії автомобіля і використовувати її повторно. Це помітно знижує витрату палива в місті з його неодмінним старт-стоп рухом і низькими швидкостями. власне, гідропневматичні гібридні системи підвищують ефективність тільки за рахунок рекуперації і домагаються майже двократної економії палива в місті.

Рух на електротязі - теж штука приємна, але батареї у гібрида невеликі, і їх потрібно заряджати, причому - від того ж ДВС. Але електричні системи з акумуляторною батареєю мають куди більше можливостей.

На проміжних режимах робота ДВС вкрай неефективна. Навіть працює по циклу Аткінсона / Міллера мотор в типовому міському режимі показав би ККД, який ми звикли приписувати парову машину - не більше 10%. Причина криється в обмеженнях за якісним складом суміші. Вона або вже не підпалюється, або детонує, або ще не підпалюється. В результаті потрібна дросельна заслінка, що дозволяє співвідносити кількість повітря, що поступає і палива в строгих пропорціях. Величезні газодинамічні втрати у бензинових моторів ведуть до різкого збільшення витрати палива в порівнянні з оптимальним режимом.

Управління потужністю шляхом зміни тиску повітря, робота на особливо малих обертах з відкритим дроселем і повним навантаженням дають свої результати. Можна відмовитися від дроселя і перейти до управління по паливу, як це зроблено у дизельних моторів, але у гібрида є спосіб простіше. Можна або «довантажити» мотор до оптимального по витраті палива режиму зарядкою батареї або просто зупинити його, коли він не потрібен. Працюючий в оптимальному режимі простенький атмосферний мотор вже рази в два-три економічніше навіть даунсайзових турбомоторов в режимі часткового навантаження і навіть перевершує дизельні поза оптимального режиму. Навіть з урахуванням зовсім не 100-процентного ККД електропередачі і ККД акумулятора економиться багато палива.

На трасі в режимі постійного навантаження силова система гібрида теж вміє економити паливо. Двигуну просто не дають працювати в «поганому» режимі, він не працює годинами при навантаженні в 5-10 кіловат з піками до повної потужності, як це відбувається у звичайної машини. Він або працює на режимі максимального ККД, заряджаючи батарею і штовхаючи машину, або зупиняється, або працює в режимі найменшого годинної витрати палива на підзаряд батареї, майже не беручи участь в процесі пересування. Це добре позначається і на витраті палива, і на його ресурсі. Останнє означає, що можна зробити мотор ще дешевше і простіше. Це теж економія, нехай і менш помітна для водія, але важлива для виробника.

Під капотом Toyota Prius '2016 Н.В.

Якщо ви уважно прочитали два абзаци вище, ви без праці здогадаєтеся, чому дизельних гібридів з електродвіженіем практично не існує. Дизельний мотор хороший саме тим, що відмінно працює на частковому навантаженні. А значить, економію можна отримати в основному за рахунок рекуперації енергії. Але основна проблема в тому, що гібридний автомобіль помітно ускладнюється, отримує під капот дорогий агрегат. Безумовно, такі системи можуть з'явитися і навіть стати масовими. Але не раніше, ніж вичерпаються можливості зниження витрати палива у гібридів зі звичайними бензиновими моторами. Так що зараз доля дизельних гібридів - це спрощені схеми гібридизації, наприклад, з гідромашин і гідроакумулятором. Або з маховикові системою накопичення енергії.

Що значить дешево?

Якщо я пишу «дешеве рішення», то це зовсім не означає, що можна топати в автосалон і торгуватися за гібридний авто, умовляючи продавця скинути мільйон-другий. Щодо дешево воно для автовиробника, особливо якщо він не витратився на розробку сучасного дизеля, багатоступінчастої АКПП або даунсайзового бензинового мотора.

Машини з гібридною силовою установкою дешево не продають, це остромодная тема. І до того ж обіцяє чималу економію на паливі. Lexus RX 400 h дешевим навіть з натяжкою не назвати, втім, як і економічним. Про LS 600 h і не кажу навіть. Гібридний Lexus NX коштує дорожче машини з турбонаддувом, Prius і Lexus CT 200 h теж зовсім не копійки коштують.

1/5

На фото: Lexus RX 400h '2005-09

2/5

На фото: Lexus LS 600h '2012-17

3/5

На фото: Lexus NX 300h '2017

4/5

На фото: Toyota Prius '2016 Н.В.

Собівартість гібридів - таємниця за сімома печатками, рідко коли в якихось публікаціях спливе справжня ціна компонентів машини без маркетингових надбавок. А кінцевого споживача за великим рахунком все одно, скільки це коштує у виробництві. Важливо тільки, за скільки цю технологію можна купити, скільки вона коштує в експлуатації і наскільки надійна і зручна. Зараз гібриди несподівано отримали перевагу перед дизельними моторами, хоча недавно ще в Європі злегка від них відставали. І думаю, це перевага виробники реалізують максимально. Просто тому, що вкладатися в вдосконалення дизелів ризиковано, а більше доступних технологій немає. І їм доводиться вибирати між електромобілями і гібридами.