Gaznaauto Сайт про автомобили
Усі 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, який двадцять років тягає кавуни з Астрахані, і Ikarus 250, який вібрує і димить під час спроби обігнати велосипедиста. Але, боюся, напоумити білих людей уже не вийде. Європа всерйоз вирішила боротися з дизельними моторами, які дали змогу вписатися в нереальні, на перший погляд, норми витрати палива. Слідом за Іспанією і Бельгією підуть інші країни, санкції будуть тільки множитися… Політикам і псевдоекологам плювати на фізику, вони хочуть все тут і зараз. Хоттабича на них немає. Ну, а вихід? Він-то є?
В електромобільне майбутнє я не особливо вірю. За сучасного рівня технологій електромобіль дорогий, має досить 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 еквівалентна витрата палива вже досяжна на гібридних авто? Прогрес у сфері створення акумуляторів коли-небудь дасть змогу зробити ідеальний електромобіль, але на це піде набагато більше часу, ніж думають сучасні зелені екстремісти. Їхня політика швидше веде до викидання величезних ресурсів на вітер і вже точно не сприяє зниженню антропогенного навантаження на планету.
Що дешевше?
Поява 1997 року першого Prius показала, що бензиновий мотор можна привчити заощаджувати паливо і зробити це витончено, надійно і зручно. А за наступні двадцять років гібридів розвелася купа різновидів: м’які, повні, такі, що заряджаються… Усе — заради досягнення фантастично низьких цифр витрат пального за порівняно невеликих витрат.
Звісно, 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 бюджетною. Удосконалення моторів і трансмісій звичайних бензинових машин виходило нітрохи не дешевше. Класичним конструкціям 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 із автовиробників хотів втрачати кошти на кардинальну перебудову модельного ряду і виробництва, втрачати старих постачальників і заводити нових. Тим паче, що дизельні мотори з прогресом паливної апаратури показали дуже вражаючі характеристики, що давали змогу сподіватися на досягнення майбутніх норм щодо викидів СО ще на два-три десятки років. Тоді ще ніхто не знав, що екологічні норми зуміють так «закрутити».
За двадцять років прогресу масових ДВЗ ми дізналися слово «даунсайз», звикли, що Turbo — це не тільки Porsche, а й Dacia, що АКПП економніша за МКПП, що в легковій машині може бути десять передач в КПП, що безпосереднє впорскування буває не тільки в дизелів, що ГРМ — це вкрай складний вузол, що половину циліндрів відключають навіть у чотирициліндрових моторів, що клапанні пружини можуть бути пневматичними, ну і, звісно, що дизельні мотори — зовсім не повільні потвори, які чадять, а чудовий варіант для тих, хто економить паливо. Поступово машини стали обзаводитися різними старт-стопами, навчилися заощаджувати на освітленні та кондиціонуванні, стали працювати без тривалого прогріву і навіть без прогріву взагалі. І звісно, вони стали дорожчими. Наскільки — судити складно, але просто порівняйте вартість ремонту старого дволітрового мотора з 16 клапанами і сучасного даунсайза з турбонаддувом за пробігу в 250-300 тисяч. Напевно, вдвічі, можливо, втричі, якщо враховувати знос системи управління і живлення. Навіть якщо порівнювати якийсь атмосферний V 6 старого зразка і порівняно компактний бензиновий турбонаддувник, виявиться, що останній набагато дорожчий і має більше частин, що зношуються.
Дизельні мотори додали в ціні ще більше, адже системи комбінованого наддуву, просунуте впорскування палива, нові сплави, що витримують високий 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 дорожчий і складніший за старий. Тепер уявіть собі ДВЗ гібрида. Забудьте про п’ятитактність, в іншому це найпримітивніший бензиновий мотор легковика. Атмосферний, з найпростішим ГРМ без усіляких циліндрів, що відключаються, і навіть прямого впорскування. Трохи складніший за той, що були в середині дев’яностих, набагато простіший за той, що випускають масово в Європі останні років десять мільйонними тиражами.
Все інше теж коштує не надто дорого. Не підзаряджається — ну, який не Plug-in, гібрид не вимагає великої ємності акумуляторної батареї, і літій-іонна йому не потрібна, ті ж Prius і Camry Hybrid задовольнялися нікель-металгідридною і непогано себе показали. Звісно, літій-залізо-фосфатна йому підійде ще краще: і морозу 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 за потреби завжди може допомогти ДВЗ.
Вдала ідея напівмеханічної, напівелектричної трансмісії, яка отримала ім’я власне Synergy Drive, виявилася і ефективною, і легкою водночас. У крайньому разі всю трансмісію можна замінити одним зчепленням або двоступеневою планетарною передачею, а ефективність роботи приводу можна зберегти, збільшивши потужність генератора. За прикладом ходити не потрібно: Mitsubishi вже зробила це на своєму Outlander PHEV . Навіть у найгіршому з можливих режимів експлуатації витрата пального порівнянна 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
2 / 2
А на чому власне економить паливо «класичний» гібрид? Чомусь більшість автомобілістів упевнена в тому, що відповідь полягає тільки в можливості рекуперації енергії та можливості руху в заторі, не вмикаючи мотора.
Рекуперація — справді важливий фактор, гібридні авто вміють зберігати до 70 відсотків кінетичної енергії автомобіля і використовувати її повторно. Це помітно знижує витрату пального в місті з його неодмінним старт-стоп рухом і низькими швидкостями. Власне, гідропневматичні гібридні системи підвищують ефективність тільки за рахунок рекуперації і домагаються майже дворазової економії палива в місті.
Рух на електротязі — теж штука приємна, але батареї у гібрида невеликі, і їх потрібно заряджати, причому — від того ж ДВЗ. Але електричні системи з акумуляторною батареєю мають куди більше можливостей.
На проміжних режимах робота ДВЗ вкрай неефективна. Навіть мотор, що працює за циклом Аткінсона/Міллера, в типовому міському режимі показав би ККД, який ми звикли приписувати паровій машині, — не більше 10%. Причина криється в обмеженнях щодо якісного складу суміші. Вона або вже не підпалюється, або детонує, або ще не підпалюється. У результаті потрібна дросельна заслінка, що дає змогу співвідносити кількість повітря, що надходить, і палива в строгих пропорціях. Величезні газодинамічні втрати у бензинових моторів ведуть до різкого збільшення витрати палива порівняно 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 за паливом, як це зроблено у дизельних моторів, але у гібрида є простіший спосіб. Можна або «довантажити» мотор до оптимального за витратою палива режиму зарядкою батареї, або просто зупинити його, коли він не потрібен. Простенький атмосферний мотор, що працює в оптимальному режимі, вже вдвічі-втричі економічніший за навіть даунсайзові турбомотори в режимі часткового навантаження і навіть перевершує дизельні поза оптимальним режимом. Навіть з урахуванням зовсім не 100-відсоткового ККД електропередачі і ККД акумулятора економиться багато палива.
На трасі в режимі постійного навантаження силова система гібрида теж уміє 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 найменшої годинної витрати пального на підзарядку батареї, майже не беручи участі в процесі пересування. Це добре позначається і на витраті палива, і на його ресурсі. Останнє означає, що можна зробити мотор ще дешевшим і простішим. Це теж економія, нехай і менш помітна для водія, але важлива для виробника.
Якщо ви уважно прочитали два абзаци вище, ви без зусиль здогадаєтеся, чому дизельних гібридів з електрорухом практично не існує. Дизельний мотор хороший саме тим, що відмінно працює на частковому навантаженні. А отже, економію можна отримати переважно 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. Тож зараз доля дизельних гібридів — це спрощені схеми гібридизації, наприклад, з гідромашиною і гідроакумулятором. Або з маховичною системою накопичення енергії.
Що означає дешево?
Якщо я пишу «дешеве рішення», то це зовсім не означає, що можна йти в автосалон і торгуватися за гібридне авто, вмовляючи продавця скинути мільйон-другий. Відносно дешеве воно для автовиробника, особливо якщо він не витратився на розробку сучасного дизеля, багатоступеневої АКПП або даунсайзового бензинового мотора.
Машини з гібридною силовою установкою дешево не продають, це гостромодна тема. І до того ж обіцяє чималу економію на паливі. Lexus RX 400 h дешевим навіть із натяжкою не назвати, втім, як і економічним. Про LS 600 h і не кажу навіть. Гібридний Lexus NX коштує дорожче за машину з турбонаддувом, Prius і Lexus CT 200 h теж зовсім не копійки коштують.
