Есть ли будущее у гибридов?

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.

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.

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.

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.

Гибриды

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.

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

Юрий Дацык
Фото BMW, Honda, Toyota, VW