Рубрика «Гибриды»

29 августа

Honda Jazz

Гибридный автомобиль внешне ничем не отличается от обычного бензинового Jazz. Отличия только в «начинке». Силовой агрегат IMA (Integrated Motor Assist) для Jazz Hybrid, не мудрствуя, взяли от Honda Insight. Он включает в себя бензиновый мотор объемом 1,3 литра с системой i-VTEC и установленный на оси коленвала сверхтонкий бесколлекторный электродвигатель (для снижения толщины в обмотках применен провод овального сечения). ДВС выдает 88 л.с. и 121 Н/м, а электромотор – 14 л.с. и 78 Н/м. При снаряженной массе около 1200 кг IMA может разогнать машину до 177 км/ч. В качестве источника питания используется никель-металлгидридная батарея напряжением 110 В.

Коробка передач – бесступенчатый вариатор CVT. При этом присущего многим «вариаторным» машинам надоедливого шума при разгоне нет – электродвигатель помогает ДВС, компенсируя недостаток тяги. Поэтому обороты мотора нарастают плавно, а набирает скорость автомобиль энергично. Особенно заметна помощь электромотора в городском режиме, так как он выдает максимальный крутящий момент при 1000 об/мин. До сотни гибридный Jazz разгоняется за 12,6 секунды, всего на полсекунды медленнее бензинового. Но ведь и весит он на 70 кг больше. По этой причине пришлось применить амортизаторы с другими характеристиками, новый передний стабилизатор и более жесткий задний. Однако увеличение жесткости подвески привело к подробному «считыванию» всех дефектов дороги.

Для экономии топлива в некоторых режимах ДВС отключается. Например, при движении под уклон или накатом с малой скоростью система VCM (Variable Cylinder Management) закрывает клапана и прекращает подачу бензина. При желании водитель может включить режим Econ, при котором система управления двигателем не допустит расточительства – как ни дави на педаль, «зажечь» не получится. Автомобиль, кстати, сигнализирует водителю о режиме езды цветом приборной панели: зеленый цвет свидетельствует об экологичном стиле, а чуть «рванешь» — панель становится синей.

Для снижения расхода топлива и уменьшения выбросов вредных веществ улучшили аэродинамику, закрыв моторный отсек и днище защитными панелями и установили шины с низким сопротивлением качению. В совокупности все вышеперечисленные меры позволили добиться расхода топлива 4,5 л/100 км в смешанном цикле и понизить выброс углекислого газа до 104 г/км.

Но в целом преимущества гибрида выглядят довольно призрачными. Более-менее заметная экономия достигается только при городской езде. А на трассе либо нужно тащиться в правом ряду, либо, плюнув на экономию и экологию, ехать как все. Но зачем тогда переплачивать, ведь цена гибридного Jazz на 15% выше бензинового?

16 августа

Honda Insight

Insight – классический пример параллельного гибрида, в котором ДВС и электродвигатель вращают ведущие колеса совместно. В хондовской системе IMA (Integrated Motor Assist) электромотор расположен на одной оси с коленвалом бензинового мотора и предназначен только для помощи ему. На одной электротяге такой гибрид двигаться не может. Электродвигатель работает при разгоне и при движении на малых скоростях, а при торможении переходит в режим рекуперации, подзаряжая батарею.

С 1999 года по 2006 выпускалось первое поколение Insight, которое особого успеха не имело (продано всего лишь около 17000 машин). В 2009 году появилось второе поколение. Обновленный автомобиль представляет собой пятиместный переднеприводной хэтчбек снаряженной массой 1200 кг. Бензиновый ДВС объемом 1,3 литра имеет мощность 88 л.с. и крутящий момент 121 Нм. Для экономии топлива в нем предусмотрены системы изменения фаз газораспределения (i-VTEC) и отключения цилиндров (VCM)Электродвигатель развивает мощность 14 л.с. и 78,5 Нм при 1000 об/мин. В отличие от первого поколения, он уже может обеспечить старт и непродолжительное движение на скорости до 25 км/ч без участия ДВС. Питает IMA никель-металлгидридная батарея напряжением 100 В и весом всего 38 кг. Гарантия на ее безотказную работу – 8 лет или 150000 км и работоспособность ее сохраняется вплоть до -35 градусов. Для запуска ДВС и питания электропотребителей используются обычные 12 вольтовая АКБ, стартер и генератор. Пара ДВС-электромотор передает крутящий момент на ведущие колеса через мокрое сцепление и клиноременной вариатор.

Разгон до 100 км/ч занимает 12,6 секунды, а максимальная скорость – 186 км/ч. По паспорту расход составляет 4,6 литра в городском режиме, 4,2 л за городом, и 4,6 л в смешанном цикле. На практике же он находится в пределах 5,0-5,5 литров в комбинированном режиме. Выбросы СО – 101 г/км. Стихия Insight – город. Благодаря системам рекуперации и «старт-стоп» именно там проявляются все его преимущества. Если же вы большую часть времени ездите по трассе, то дизель предпочтительнее.

Объём багажника 408 литров. Базовая комплектация довольно солидная: шесть подушек безопасности, включая шторки, система стабилизации, климат-контроль и масса других удобств. Салон приятный и удобный. Все «электрохозяйство» расположено под полом. Спинки задних сидений складываются.

Производится Honda Insight только в Японии, а продается, кроме родины, еще в США и Европе. Стоимость в Японии от 20 700 долларов, в США — от 18 500 долларов. Общий объем продаж по планам Honda — около 200 000 автомобилей в год. Половина от этого количества будет приходиться на США. Американцы, кстати, настаивали, чтобы новый Insight выпускался в кузове седан, но японцы рассудили, что хэтчбек предпочтительнее. Во-первых, лучшая аэродинамика (Сх=0,28) снижает расход топлива, а во-вторых, в Европе седаны особо не жалуют.

21 июля

Идущий впереди «Приус»!

Это слово уже стало практически нарицательным, а автомобиль, носящий это имя – почти легендой. В далеком 1997 году «Тойота» первой в мире представила гибридный автомобиль. Название “Prius” было выбрано не случайно – в переводе с латыни оно означает «идущий впереди». С тех пор машина разошлась по миру в более чем миллионе экземпляров. В настоящее время выпускается уже третье поколение.

Конструктивно Prius представляет собой последовательно-параллельный гибрид, то есть его ДВС может использоваться как для подзарядки батареи, так и совместно с электромотором вращать колеса. В последней модели Prius установлены, кроме ДВС, два мотор-генератора. Они представляют собой обратимые электрические машины – могут работать и как электродвигатели, и как генераторы. ДВС работает не по циклу Отто, как в обычных автомобилях, а по циклу Аткинсона. Его суть в том, чтобы эффективнее использовать энергию выхлопных газов. Для этого повышается степень сжатия, что приводит к детонации. А чтобы она не возникала, в цикле Аткинсона увеличивается такт впуска. Поршень уже идет вверх, сжимая смесь, но впускной клапан еще остается открытым. В результате часть смеси выталкивается назад, во впускной трубопровод. Это приводит к снижению насосных потерь и температуры выхлопных газов. Оборотная сторона этих преимуществ – неустойчивая работа на малых оборотах. Но дело в том, что в гибриде при старте и разгоне используется электродвигатель, а ДВС работает только на устоявшихся режимах в оптимальном с точки зрения КПД диапазоне оборотов. Поэтому расход топлива (а значит и выброс токсичных веществ) невелик. Электромоторы и ДВС соединены между собой через планетарную передачу. Управляет работой силовой установки бортовой компьютер. Вся конструкция получила название Hybrid Synergy Drive. Источник питания – никель-металлгидридная батарея напряжением 200 В.

В автомобиле все направлено на экономию и экологичность. Кузов имеет коэффициент лобового сопротивления всего 0,25. При торможении система рекуперации преобразует его энергию в электричество и запасает в батарее. В городском режиме при остановках силовая установка отключается. А как только водитель нажмет на акселератор, электромоторы обеспечат энергичный разгон.

Максимальная скорость автомобиля – 180 км/ч, на электротяге – 70 км/ч. Время разгона до 100 км/ч 9,9 секунды. Снаряженная масса машины 1310 кг. Суммарная мощность силовой установки 136 л.с. Высоковольтная батарея имеет емкость 6,5 А*ч при весе 45 кг. Гарантия на ее безотказную работу – 8 лет. Выброс углекислого газа – 90 г/км. Усредненный расход топлива 5,1 л /100 км.

Но Prius, к сожалению, обладает и рядом недостатков. Прежде всего это высокая стоимость, хотя в ряде стран она частично компенсируется льготами. При длительном бездействии высоковольтная батарея разряжается. Снижается эффективность гибридного привода при низких температурах. Не решена проблема утилизации отработавших батарей.

6 июля

Гибриды — шаг к чистому небу

С точки зрения экологов двигатель внутреннего сгорания — это безоговорочное зло, один из основных источников загрязнения окружающей среды. С точки зрения инженеров — неизбежное зло, с которым приходится мириться. КПД ДВС довольно низкий, особенно при малых нагрузках и в переходных режимах. Самостоятельно двигать автомобиль он не может, в помощь приходится ставить коробку передач.

И те, и другие видят решение своих проблем в электродвигателе. Электрический мотор не загрязняет окружающую среду, имеет идеальную моментную характеристику — подал питание, и сразу же получил 100% «тяги» на колесах. Да и коробка передач ему не требуется. Главное препятствие на пути массового внедрения электромобилей — отсутствие емких и надежных батарей.

Мы обычно различаем два режима движения автомобиля: городской и загородный. Электродвигатель идеально подходит для города. Ему не страшны постоянные старт-стопы. Во время остановки электромотор не потребляет энергии, а как только нажали на педаль «тока», он тут же выдает максимальный момент. ДВС же наиболее эффективен в режиме равномерного движения на средних оборотах — то есть, за городом. Так почему бы не взять лучшее от обоих моторов и соединить все в одном агрегате?

Вот так и родился инженерно — экологический компромисс под названием гибридный автомобиль, в котором недостатки одного двигателя компенсируются достоинствами другого. ДВС обеспечивает бесперебойной энергией электрического собрата. Ему не нужны длительные подзарядки через каждые 100-150 км пробега. Залил полный бак — и можешь ехать без остановок 700-800 км. Электромотор же «подстраховывает» ДВС в переходных режимах, экономя таким образом топливо и снижая вредные выбросы.

Классификация и устройство гибридов

Первые серийные экземпляры гибридов под маркой «Тойота» появились в 1997 году. Способов соединения электродвигателя с ДВС существует несколько.

Самый простой способ – последовательное соединение. ДВС используется только для привода генератора. Генератор подзаряжает аккумуляторную батарею и питает электродвигатель, который и вращает колеса автомобиля. При полностью заряженной батарее ДВС можно отключать.

При параллельном соединении большую часть времени работает ДВС, а электромотор служит вспомогательным источником мощности в начале движения и при разгонах. Причем электромотор при равномерном движении и при торможениях используется как генератор, подзаряжая аккумуляторы.

Последовательно-параллельная схема отличается от параллельной тем, что в нее добавлен отдельный генератор и делитель мощности. В результате автомобиль может трогаться и двигаться с малой скоростью только за счет электромотора. При равномерном движении в работу вступает ДВС, при разгонах снова подключается электродвигатель. Делитель распределяет мощность ДВС на ведущие колеса и на генератор. Генератор, в зависимости от режима движения, подзаряжает батареи или питает электромотор.

Все гибриды оснащаются системой рекуперации (возврата энергии). При торможении автомобиля электродвигатели, вращаемые колесами, начинают работать как генераторы, подзаряжая батареи.

Различают три вида гибридов: полные, умеренные и подзаряжаемые (plug-in). Полный гибрид может двигаться непродолжительное время только на одной электротяге, не задействуя ДВС. В умеренном же ДВС работает всегда, а электродвигатель играет роль вспомогательного источника мощности. Plug-in гибрид — это уже почти электромобиль, который можно включать в розетку для подзарядки батарей. Когда заряд истощается, подключается ДВС, и автомобиль превращается в гибрид.

Перспективы гибридов

Почему же мы до сих пор не пересели на гибридные автомобили? А потому что они имеют ряд недостатков. Прежде всего это сложность, а, следовательно, и высокая стоимость. Сложность, кроме того, означает и низкую ремонтопригодность. Батареи при низких температурах подвержены саморазряду. По экономичности и экологичности некоторые дизельные автомобили превосходят гибриды.

Поэтому гибридные автомобили правильнее будет рассматривать не как решение экологических проблем, а как промежуточный этап на переходе к электромобилю. Ведь посмотрите — с каждым годом «электрическая» составляющая гибрида становится все более весомой.