Дом

Cветлое будущее гибридных автомобилей

При современном уровне технологий электромобиль дорог, имеет весьма среднюю автономность и категорически не годится для дальних и быстрых путешествий за пределы дальности его тяговой батареи. Возникает вопрос: а нужно ли идти на такие жертвы ради полной электрификации, если эквивалентный расход топлива уже достижим на гибридных авто? Прогресс в области создания аккумуляторов когда-нибудь позволит сделать идеальный электромобиль, но на это уйдет гораздо больше времени, чем думают современные зеленые экстремисты. Их политика скорее ведет к выбрасыванию огромных ресурсов на ветер и уж точно не способствует снижению антропогенной нагрузки на планету.

 

Что дешевле?

Появление в 1997 году первого Prius показало, что бензиновый мотор можно приучить экономить топливо и сделать это изящно, надежно и удобно. А за следующие двадцать лет гибридов развелась куча разновидностей: мягкие, полные, подзаряжаемые… Всё – ради достижения фантастически низких цифр расхода топлива при сравнительно небольших затратах.

На фото: Toyota Prius ‘1997–2000

Cветлое будущее гибридных автомобилей

 

Конечно, машины стоили недешево. Все же и электроника, и R&D стоят дорого, и за уникальные характеристики грех не попросить пригоршню монет. Но сама технология оказалась сравнительно бюджетной. Совершенствование моторов и трансмиссий обычных бензиновых машин выходило ничуть не дешевле. Классическим конструкциям остаться на рынке позволили разве что лазейка с нереалистичными ездовыми циклами и очень медленное ужесточение норм расхода топлива. Постепенный прогресс всегда в разы дешевле для массового производства, а вряд ли кто-то из автопроизводителей хотел терять средства на кардинальную перестройку модельного ряда и производства, терять старых поставщиков и заводить новых. Тем более что дизельные моторы с прогрессом топливной аппаратуры показали очень впечатляющие характеристики, позволявшие надеяться на достижение будущих норм по выбросам СО еще на два-три десятка лет. Тогда ещё никто не знал, что экологические нормы сумеют так «закрутить».

За двадцать лет прогресса массовых ДВС мы узнали слово «даунсайз», привыкли, что Turbo — это не только Porsche, но и Dacia, что АКПП экономичнее МКПП, что у легковой машины может быть десять передач в КПП, что непосредственный впрыск бывает не только у дизелей, что ГРМ — это крайне сложный узел, что половина цилиндров отключаются даже у четырехцилиндровых моторов, что клапанные пружины могут быть пневматическими, ну и, конечно же, что дизельные моторы — вовсе не медленные чадящие уродцы, а отличный вариант для тех, кто экономит топливо. Постепенно машины стали обзаводиться разными старт-стопами, научились экономить на освещении и кондиционировании, стали работать без длительного прогрева и даже без прогрева вообще. И конечно, они стали дороже. Насколько — судить сложно, но просто сравните стоимость ремонта старого двухлитрового мотора с 16 клапанами и современного даунсайза с турбонаддувом при пробеге в 250-300 тысяч. Наверное, раза в два, может быть, в три, если учитывать износ системы управления и питания. Даже если сравнивать какой-нибудь атмосферный V6 старого образца и сравнительно компактный бензиновый турбонаддувник, окажется, что последний куда дороже и имеет больше изнашиваемых частей.

Дизельные моторы прибавили в цене еще больше, ведь системы комбинированного наддува, продвинутый впрыск топлива, новые сплавы, выдерживающие высокую степень форсирования, и DPF фильтры стоят не дорого, а очень дорого. И на фоне этого расходы на дополнительную электронику, сравнительно небольшую батарею и отладку смотрятся очень скромными.

 

Почему гибрид?

Почему «курс партии» раз за разом поворачивает к гибридам? Все достаточно просто — это сравнительно дешевая технология на современном этапе развития. Еще раз прочитайте предыдущий абзац. Попробуйте понять, насколько новый мотор дороже и сложнее старого. Теперь представьте себе ДВС гибрида. Забудьте про пятитактность, в остальном это самый примитивный бензиновый мотор легковушки. Атмосферный, с простейшим ГРМ без всяких отключаемых цилиндров и даже прямого впрыска. Чуть сложнее того, что были в середине девяностых, намного проще того, что выпускается массово в Европе последние лет десять миллионными тиражами.

Cветлое будущее гибридных автомобилей

 

Все остальное тоже стоит не слишком дорого. Не подзаряжаемый — ну, который не Plug—in, гибрид не требует большой емкости аккумуляторной батареи, и литий-ионная ему не нужна, те же Prius и Camry Hybrid довольствовались никель-металгидридной и неплохо себя показали. Конечно, литий-железо-фосфатная ему подойдет еще лучше: и мороза почти не боится, и ресурс огромный, и цена меньше, чем у более емких литий-кобальтовых. Также гибриду не нужен очень мощный электромотор и очень дорогая электроника, ему при необходимости всегда может помочь ДВС.

Cветлое будущее гибридных автомобилей

 

 

Удачная идея полумеханической, полуэлектрической трансмиссии, которая получила имя собственное Synergy Drive, оказалась и эффективной, и легкой одновременно. В крайнем случае всю трансмиссию можно заменить одним сцеплением или двухступенчатой планетарной передачей, а эффективность работы привода можно сохранить, увеличив мощность генератора. За примером ходить не нужно: Mitsubishi уже сделала это на своем Outlander PHEV. Даже в худшем из возможных режимов эксплуатации расход топлива сопоставим с расходом ультрасовременных дизелей с АКПП. Но не забывайте, у гибрида все сравнительно просто устроено и дешево сделано. А попробуйте-ка дешево изготовить топливную аппаратуру современного дизельного мотора?

А на чем собственно экономит топливо «классический» гибрид? Почему-то большинство автомобилистов уверено в том, что ответ заключается только в возможности рекуперации энергии и возможности движения в пробке, не включая мотора.

Рекуперация – действительно важный фактор, гибридные авто умеют сохранять до 70 процентов кинетической энергии автомобиля и использовать ее повторно. Это заметно снижает расход топлива в городе с его непременным старт-стоп движением и низкими скоростями. Собственно, гидропневматические гибридные системы повышают эффективность только за счет рекуперации и добиваются почти двукратной экономии топлива в городе.

Движение на электротяге — тоже штука приятная, но батареи у гибрида небольшие, и их нужно заряжать, причём – от того же ДВС. Но электрические системы с аккумуляторной батареей имеют куда больше возможностей.

На промежуточных режимах работа ДВС крайне неэффективна. Даже работающий по циклу Аткинсона/Миллера мотор в типичном городском режиме показал бы КПД, который мы привыкли приписывать паровой машине – не более 10%. Причина кроется в ограничениях по качественному составу смеси. Она или уже не поджигается, или детонирует, или еще не поджигается. В результате нужна дроссельная заслонка, позволяющая соотносить количество поступающего воздуха и топлива в строгих пропорциях. Огромные газодинамические потери у бензиновых моторов ведут к резкому увеличению расхода топлива по сравнению с оптимальным режимом.

Управление мощностью путем изменения давления воздуха, работа на особо малых оборотах с открытым дросселем и полной нагрузкой дают свои результаты. Можно отказаться от дросселя и перейти к управлению по топливу, как это сделано у дизельных моторов, но у гибрида есть способ попроще. Можно или «догрузить» мотор до оптимального по расходу топлива режима зарядкой батареи или просто остановить его, когда он не нужен. Работающий в оптимальном режиме простенький атмосферный мотор уже раза в два-три экономичнее даже даунсайзовых турбомоторов в режиме частичной нагрузки и даже превосходит дизельные вне оптимального режима. Даже с учетом совсем не 100-процентного КПД электропередачи и КПД аккумулятора экономится много топлива.

На трассе в режиме постоянной нагрузки силовая система гибрида тоже умеет экономить топливо. Двигателю просто не дают работать в «плохом» режиме, он не работает часами при нагрузке в 5-10 киловатт с пиками до полной мощности, как это происходит у обычной машины. Он или работает на режиме максимального КПД, заряжая батарею и толкая машину, или останавливается, или работает в режиме наименьшего часового расхода топлива на подзаряд батареи, почти не участвуя в процессе передвижения. Это хорошо сказывается и на расходе топлива, и на его ресурсе. Последнее означает, что можно сделать мотор еще дешевле и проще. Это тоже экономия, пусть и менее заметная для водителя, но важная для производителя.

Cветлое будущее гибридных автомобилей

 

Под капотом Toyota Prius ‘2016–н.в.

Если вы внимательно прочитали два абзаца выше, вы без труда догадаетесь, почему дизельных гибридов с электродвижением практически не существует. Дизельный мотор хорош именно тем, что отлично работает на частичной нагрузке. А значит, экономию можно получить в основном за счет рекуперации энергии. Но основная проблема в том, что гибридный автомобиль заметно усложняется, получает под капот дорогой агрегат. Безусловно, такие системы могут появиться и даже стать массовыми. Но не раньше, чем исчерпаются возможности снижения расхода топлива у гибридов с обычными бензиновыми моторами. Так что сейчас удел дизельных гибридов – это упрощенные схемы гибридизации, например, с гидромашиной и гидроаккумулятором. Или с маховичной системой накопления энергии.

Что значит дёшево?

Если я пишу «дешевое решение», то это вовсе не означает, что можно топать в автосалон и торговаться за гибридный авто, уговаривая продавца скинуть миллион-другой. Относительно дешево оно для автопроизводителя, особенно если он не потратился на разработку современного дизеля, многоступенчатой АКПП или даунсайзового бензинового мотора.

Машины с гибридной силовой установкой дешево не продают, это остромодная тема. И к тому же обещающая немалую экономию на топливе. Lexus RX400h дешевым даже с натяжкой не назвать, впрочем, как и экономичным. Про LS600h и не говорю даже. Гибридный Lexus NX стоит дороже машины с турбонаддувом, Prius и Lexus CT200h тоже совсем не копейки стоят.

Себестоимость гибридов – тайна за семью печатями, редко когда в каких-то публикациях всплывет истинная цена компонентов машины без маркетинговых надбавок. А конечному потребителю по большому счету все равно, сколько это стоит в производстве. Важно только, за сколько эту технологию можно купить, сколько она стоит в эксплуатации и насколько надежна и удобна. Сейчас гибриды неожиданно получили преимущество перед дизельными моторами, хотя недавно еще в Европе слегка от них отставали. И думаю, это преимущество производители реализуют максимально. Просто потому, что вкладываться в совершенствование дизелей рискованно, а больше доступных технологий нет. И им приходится выбирать между электромобилями и гибридами. опубликовано econet.ru Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet

Источник: https://econet.ru/

Комментарии (Всего: 0)

    Добавить комментарий

    Невозможно злиться на того, кто заставляет вас смеяться. Джей Лено
    Что-то интересное
      Больше материалов
      Больше материалов