Критическая ситуация с экологией и постоянный рост цен на топливо заставляют искать производителей транспорта новые решения. Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) усовершенствуются, модифицируются и «смешиваются» с электродвигателями. Для чего это делается, как работает гибридный двигатель, рассмотрим в сегодняшней публикации.
Идею соединить два агрегата (двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель) новой не назовешь. В 1897 году французская компания Parisienne des Voitures Electriques начала производство авто с гибридными двигателями, а немногим позднее американская General Electric выпустила первый гибрид с бензиновым четырехцилиндровым двигателем. Но тогда такое новшество оказалась экономически нецелесообразным. Топливо было дешевым, а мощность автомобиля-гибрида уступала мощности традиционных моделей. Но времена изменились. Топливо дорожает, экологическая обстановка ухудшается. Автомобили со смешанными силовыми агрегатами стали актуальными и начали набирать популярность.
Простыми словами о сложном
Что же представляет собой гибридный двигатель? Гибридный двигатель – это система, состоящая из двух связанных между собой агрегатов: электрического и бензинового. Они могут работать как по отдельности, так и одновременно. Управляет этой системой бортовой компьютер автомобиля. Он решает, в зависимости от режима движения, какой тип силового агрегата нужно задействовать в конкретный момент времени.
Для движения по городу, когда от двигателя не требуется выработки большой мощности, используется электродвигатель. Во время движения по загородным трассам компьютер отключает электродвигатель и задействует топливный агрегат.
При смешанном режиме езды, когда двигатель автомобиля работает под нагрузкой с периодическими ускорениями и остановками – два агрегата работают в тандеме. Причем во время работы топливного двигателя, идет зарядка электрического. Отдельного внимания заслуживают .
Экономия электроэнергии в гибридных двигателях
Известно, что на движение автомобиля затрачивается огромное количество энергии. В связи с этим возникает закономерный вопрос: как электромотор даже в условиях малых нагрузок может долго работать без дополнительного прицепа с аккумуляторами. Чтобы понять принцип работы электродвигателя автомобиля, нужно проследить весь процесс от начала движения до остановки.
Когда автомобиль трогается либо движется на малых скоростях, всю работу осуществляет электродвигатель, который питается от аккумулятора. Далее в его задачу входит разогнать автомобиль до предельно возможной для электродвигателя скорости. После этого компьютер дает команду на включение топливного двигателя. При этом ДВС часть энергии отдает на генератор, который подменяет АКБ и продолжает вместо нее питать электромотор, параллельно заряжая аккумулятор. Автомобиль при этом работает на двух силовых агрегатах одновременно.
При движении со средней скоростью электродвигатель отключается, работает только ДВС, пополняя запас энергии аккумулятора. При повышении нагрузки на ДВС ему на помощь снова приходит электромотор. Но электроэнергия пополняется не только за счет работы ДВС. Тормозной механизм автомобиля с гибридным двигателем устроен таким образом, что образовавшаяся во время торможения энергия, преобразовывается в электрическую и тоже идет на питание электромотора. Такое торможение получило название «рекуперативное».
Рассмотренный выше алгоритм работы описывает общую картину работы гибридного силового агрегата автомобиля. На сегодняшний день существует три типа таких двигателей: последовательный, параллельный и смешанный.
Последовательная схема гибрида
Принцип работы такой схемы можно считать самой простой из гибридов. Двигатель внутреннего сгорания в данном типе является вспомогательным элементом и предназначен для работы генератора. Генератор, получая энергию от ДВС, преобразует ее в электрическую и запитывает электромотор, который приводит автомобиль в движение.
Такая схема, как правило, применяется в маломощных автомобилях (малолитражках). Но используемый аккумулятор имеет большую емкость, с возможностью зарядки от обычной электросети. Большая емкость АКБ позволяет минимизировать использование ДВС, то есть автомобиль может двигаться на электродвигателе, который питается только от аккумулятора. Chevrolet Volt – это одна из моделей автомобилей, в которой использована последовательная схема гибрида.
Параллельная схема гибридного автомобиля
Принцип работы параллельной схемы заключается в том, что ДВС и электромотор установлены таким образом, что появляется возможность их использовать как вместе, так и по отдельности. Но все же основная функция электромотора в такой схеме – это создание дополнительной мощности ДВС при ускорении. Кроме того электродвигатель выполняет функции стартера и генератора. Аккумуляторы при такой схеме не требуют дополнительной подзарядки, им хватает энергии, вырабатываемой при движении.
Honda Insight, Honda Civic Hybrid, BMW Active Hybrid 7, Volkswagen Touareg Hybrid – модели с параллельной схемой гибридного двигателя.
Последовательно – параллельная схема гибрида
В этой схеме ДВС и электромотор связывает между собой планетарный редуктор, при помощи которого мощность от обоих двигателей передается на ведущие колеса.
Смешанная схема отличается от параллельной наличием генератора, создающего энергию для электродвигателя.
Toyota Prius, Lexus RX 450h, Ford Escape Hybrid – это представители полного гибрида.
Положительные стороны гибридных двигателей
- Основное достоинство гибридов заключается в его экономичности. Минимальная экономия топлива составляет 20%, что в условиях роста цен довольно ощутимое преимущество.
- Совместное использование двух двигателей снижает количество выбросов СО2.
- Отличные ходовые характеристики, которые достигнуты благодаря рациональному накоплению и последующему перераспределению мощностей, выработанных совместно двумя двигателями.
- В сравнении с традиционным автомобилем гибрид обладает ощутимым запасом хода, то есть он может продолжать движение даже с пустым баком.
- Характеристики гибридных двигателей полностью идентичны традиционным моделям с ДВС, вопреки сложившимся стереотипам, а с учетом других преимуществ порой даже превосходит их.
- Электродвигатели практически бесшумны, что добавляет комфорта при эксплуатации автомобиля.
- В сравнении с электромобилем, АКБ гибрида заряжается от топливного двигателя, что увеличивает запас его хода.
- Заправка автомобиля осуществляется тем же бензином, что и традиционные авто.
Недостатки гибридов
- Высокая стоимость автомобиля.
- Обслуживание автомобиля требует больших затрат. Ремонтировать такую машину самостоятельно вряд ли удастся, а квалифицированных мастеров найти большая сложность. С комплектующими также гарантированно будут проблемы.
- Перепады климатических температур плохо влияют на АКБ и приводят к их саморазряду.
Внешне автомобили с гибридными силовыми агрегатами не отличаются от классических бензиновых собратьев. Конечно, если бы модели автомобилей с гибридными двигателями имели такую же стоимость, как аналоги с ДВС, а обслуживание не вызывало сложностей, вряд ли кто отказался бы от такой машины. Но на данный момент реалии таковы, что разница в цене гибрида и аналога составляет в среднем 4000 долларов. Даже если взять в расчет все плюсы таких машин, включая экономию топлива, то разница все равно будет несоразмерная. Если не будет поломок, а пробег будет значительным, машина окупится в лучшем случае лет через пять. Такое положение вещей не вселяет оптимизма. Но как говорится: «Сколько людей – столько и мнений», поэтому выбор всегда остается за конкретным человеком.
Почему мы коснулись этого вопроса на нашем портале? И почему мы хотим просветить Вас в вопросах работы гибридных двигателей? Всё предельно просто и понятно. Дело в том, что многие сферы нашей жизнедеятельности буквально пронизаны взаимодействием всевозможных технологий, которые в своём симбиозе порождают гораздо более эффективные методы, гаджеты и механизмы. И конечно же не посмели отставить в сторону и двигатели для наших четырёхколёсных любимцев. И вот именно о таких агрегатах, их положительных и отрицательных сторонах, о том как они работают мы и поговорим в данной теме. А пока совершим небольшой экскурс в историю. Поехали!
Немного истории
Автомобили с гибридными «сердцами» – изобретение далеко не новое, как может показаться на первый взгляд. Первооткрывателем и воплотителем идеи гибридного двигателя стал иезуитский священнослужитель по имени Фердинанд Вербист. В 1665 году он начал работать над планами создания простых четырёхколёсных повозок, работающих на паровой и конной тяге. Но а первые серийные модели с гибридными двигателями увидели свет уже на рубеже 19-го и 20-го веков. На протяжении десяти лет, начиная с 1887 года французская Compagnie Parisienne des Voitures Electriques выпустила серию и автомобилей с гибридными моторами. А в 1900 году компания General Electric создала гибридное авто с четырёхцилиндровым бензиновым двигателем. Компания Walker Vehicle Company of Chicago до 1940 года выпускала гибридные грузовые автомобили.
Конечно, на то время производство подобных автомобилей ограничивалось небольшими партиями и созданием разного рода прототипов. Однако в наше время острая нехватка нефтяных ресурсов и постоянно прогрессирующий экономический кризис побудили автомобильных конструкторов и разработчиков вернуться к истокам и возобновить выпуск автомобилей с гибридными двигателями.
Как работает гибридный двигатель – простыми словами о новых технологиях
Ну а теперь самое время разобраться с тем, что за агрегат гибридный двигатель и почему так рьяно стали производит автомобили с такими сердцами? Гибридный двигатель представляет собой систему двух связанных между собой двигателей: бензинового и электрического. Два двигателя могут работать как в связке, так и по отдельности, всё зависит от того, какой режим работы использован в данный момент. Процессом перераспределения «полномочий» управляет мощный компьютер, который в тот или иной момент решает какой из двигателей должен сейчас работать. Для передвижения в загородном режиме всю работу берёт на себя топливный двигатель, ибо аккумулятора на трассе хватает ненадолго. Для передвижения по городу включается электродвигатель.
Если же автомобиль подвергается большим нагрузкам или ему приходится часто и довольно интенсивно разгоняться, то оба двигателя работают уже вместе. Интересен тот факт, что пока автомобиль движется на топливном моторе, электрический в это время заряжается. Автомобиль с гибридным двигателем выбрасывает в атмосферу на 90% меньше веществ, чем привычные нам топливные моторы , и это несмотря на то, что в его состав входит и бензиновый агрегат тоже. Так же потребление бензина в городе можно свести к нулю, что, конечно же, не сказать о загородных поездках.
Давайте рассмотрим как автомобиль с гибридным двигателем трогается с места. В самом начале движения и на малых скоростях работают лишь аккумулятор и электрический двигатель. Энергия, что запасена в батарее питает энергетический центр, который далее распределяет её по электромоторам, которые уже и стартуют автомобиль с места бесшумно и очень плавно. После того, как набрана максимальная для электродвигателя скорость, подключается и бензиновый агрегат. Крутящий момент на ведущие колёса уже поступает от двух двигателей в одночасье. В процессе такой работы двигатель внутреннего сгорания отдаёт часть выработанной энергии на генератор, который далее и питает электродвигатели, разгружая АКБ, излишки же энергии передаются на аккумулятор, восполняя его, утраченный на начало движения, запас.
Если автомобиль движется в нормальном режиме, то автоматом используется ведущим лишь передний привод, в остальных же случаях распределение крутящего момента подаётся уже на две оси. В режиме ускорения крутящий момент на колёса поступает в основном от двигателя внутреннего сгорания, а если необходимо нарастить динамику, то в ход идут уже и электромоторы, дополняющие ДВС. Но вот более интересным моментом всё же является торможение. Электронный «мозг» автомобиля держит под контролем включение и выключение Когда стоит подключить гидравлику, а когда и рекуперативное торможение, но предпочтение всё же отдаётся второму. То есть, когда водитель гибридного автомобиля нажимает на педаль тормоза, электродвигатели переходят генераторный рабочий режим, создавая тем самым тормозной момент на колёсах, при котором также вырабатывается электроэнергия, которая и подпитывает аккумулятор через распределительный энергоцентр. В этом то и утаилась вся суть «изюминки» гибридного двигателя.
В привычной же нам классике энергия, выделяемая при торможении расходуется в пустую, просто теряясь в пространстве как тепло от тормозных дисков и других деталей. Использование тормозной энергии очень эффективно в условиях города, когда частое торможение на светофорах – обычное дело. Система VDIM, которая является управляющей автомобильной динамикой, управляет работой всех автомобильных систем активной безопасности, объединяя их в единый «организм».
Пожалуй, первым удачным экземпляром, оснащённым гибридным двигателем, выпущенным в массы стал известный уже ныне «Prius» от компании Toyota. Этот чудо автомобиль расходует всего чуть более трёх литров бензина на каждые сто километров в городском режиме. Также японская компания пошла далее, выпустив свой люксовый гибридный кроссовер Lexus RX400h. Но и стоимость данного авто в среднем в пределах 70 000 у.е. Заметим, что первое поколение Toyota Prius уступало автомобилям того же класса с двигателями внутреннего сгорания по скоростным и мощностным характеристикам, в отличие от Lexus RX400h, который изначально составлял хорошую конкуренцию в своём классе.
После Toyota лидирующие мировые автомобильные концерны тоже не оставили без внимания использование гибридных двигателей, так как в этом было увидено решение глобальной проблемы загрязнения природной среды и топливной экономии. И так последовало объявление о создании гибридной грузовой и транспортной техники от компании Volvo Group. По их расчётам выпуск данной продукции со временем сократит потребление топлива на целых 35%.
Но при всём величайшем желании и расчётах автомобильных концернов, автомобили с гибридными двигателями пока что не раскупают по всему миру как горячие пирожки. Популярность гибридных автомобилей набирает обороты лишь в Канаде и Штатах. Спрос на гибриды среди американского населения вырос из-за резкого подорожания топлива, которое нещадно палили раньше. Ведь американский автопром всегда славился своими «мускул-карами» с невероятно мощными моторами и огромным потреблением горючей жидкости. Европейские автолюбители к автомобилям с гибридными двигателями отнеслись в целом нейтрально. Там заправляет достаточно экологичный и более экономичный, заслуживший доверие ветеран, - дизель.
Большая часть автомобилей Европы заправляются дизелем, что нельзя сказать о США. Более того автомобили с дизельными двигателями гораздо дешевле гибридных, к тому же проще и надёжнее в своей конструкции. Ведь всем известен такой постулат: «чем сложнее сконструирована система, тем менее её надёжность». Именно этот фактор и определяет количество гибридных автомобилей на территории нашей страны. Официально такие автомобили к нам не поставляют, а проблема СТО просто неминуема в случае поломки. Профильных СТО по ремонту гибридных двигателей попросту нет в нашей стране. А самостоятельно такой аппарат, думаем, вряд ли кто-то возьмётся чинить.
Устройство гибридного двигателя – описание схемы
Итак, мы с Вами вкратце рассмотрели, что такое гибридный двигатель и почему его применение не настолько распространено в мире, как того бы хотелось. Теперь хотелось бы «копнуть» поглубже и рассмотреть схему его строения. А ведь их существует три. Предлагаем начать с простейшей схемы, которая вызывает у нас наименьший интерес – это последовательный гибридный двигатель.
Последовательная схема гибридного двигателя
В данной схеме запуск автомобиля происходит от электрического мотора. Двигатель внутреннего сгорания находится в связке с генератором, питающим батарею аккумулятора. Гибридные автомобили с последовательной схемой силового агрегата (Plug-inHybrid), зачастую, выпускаются с возможностью подключения к электрической сети по окончанию поездки.
Наличие данной функции подразумевает использование аккумуляторных батарей с большой энергоёмкостью, что существенно сокращает затраты топлива на использование двигателя внутреннего сгорания, что в свою очередь сокращает количество вредных выбросов в атмосферу. К таким автомобилям можно отнести Chevrolet Volt и Opel Ampera. Их так же называют электромобили с широким радиусом действия. Эти автомобили могут ехать лишь питаясь от аккумуляторной батареи со скоростью 60 км/ч и используя энергию генератора, приводящего в действие бензиновый двигатель целых 500 километров.
Параллельная схема гибридного автомобиля
При данной схеме параллельно подключенные двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель устанавливаются таким образом, что могут работать как отдельно друг от друга, так и вместе. Такой эффект достигается благодаря конструкции агрегата, в которой бензиновый двигатель, электромотор и трансмиссия соединены автоматически управляемыми муфтами. Автомобиль с такой схемой гибридного двигателя использует электромотор небольшой мощности, примерно в 20 кВт. Его основной задачей является добавление мощности ДВС во время ускорения автомобиля.
В большей части подобных конструкций электромотор устанавливается между двигателем внутреннего сгорания и
Он так же выполняет функции генератора и стартера. Известнейшими представителями среди автомобилей с последовательной схемой гибридного двигателя являются BMW Active Hybrid 7, Honda Insight, Volkswagen Touareg Hybrid, Honda Civic Hybrid. Данная схема появилась благодаря проявлению инициативы компании Honda с её системой Integrated Motor Assist - IMA. Работу данной системы можно подразделить на несколько характерных режимов:
- работа от электродвигателя;
Совместная работа электромотора и ДВС;
Работа от ДВС с параллельной зарядкой аккумуляторной батареи при помощи электромотора, который выполняет функцию генератора;
Подпитка аккумулятора в период рекуперативного торможения.
Последовательно-параллельная схема гибрида
В данной схеме электродвигатель и двигатель внутреннего сгорания связываются при помощи планетарного редуктора. Это позволяет одновременно передавать мощность от каждого из моторов на ведущие колёса в соотношении от 0 до 100% от номинальной мощности. Последовательно-параллельная схема отличается от предыдущей тем, что на первой установлен генератор, который создаёт энергию для работы электромотора.
Известными представителями автомобилей с такой схемой гибридного двигателя являются Toyota Prius, Ford Escape Hybrid , Lexus RX 450h. В данном сегменте «гибридного» рынка лидирует компания Toyota со своей системой Hybrid Synergy Drive - HSD.
Силовой агрегат системы Hybrid Synergy Drive представлен следующим образом:
- ДВС связывается с планетарным редуктором;
Электродвигатель, который присоединён к коронной шестерне планетарного редуктора;
Солнечная шестерня планетарного редуктора соединенная с генератором.
Двигатель внутреннего сгорания работает в цикле Аткинсона, а значит на низких оборотах он вырабатывает малую мощь, результатом чего является лучшая топливная экономичность и меньшее количество выхлопных газов.
Авто с гибридным двигателем – плюсы и минусы
Положительные стороны гибридных двигателей
1. Самым важным плюсом автомобилей с гибридными двигателями является их экономичность. Топливный расход у таких автомобилей на 25% меньше чем у классических машин с двигателем внутреннего сгорания. А в условиях нашей ситуации с постоянно повышающимися цена на бензин это очень важный фактор.
2.
Следующий не менее важный пункт Следующий по важности пункт среди положительных сторон гибридных двигателей – это экологичность. Гибридные автомобили наносят гораздо меньше урона нашей экологии чем классические.
Это достигается благодаря более рациональному топливному расходу. А при полной остановке автомобиля, ДВС прекращает работать, передавая бразды правления электрическому мотору. Следовательно во время остановок гибридного автомобиля атмосфера не загрязняется выбросами СО2.
3. Батареи гибридных двигателей подзаряжаются от бензинового двигателя, чего нельзя сказать об электромобилях, что делает запас хода топливного двигателя гораздо большим. И ещё он может дольше обходиться без дозаправки.
4. Современные гибридные автомобили ничуть не уступают аналогичному классу традиционных по всем основным характеристикам. Так что развеем этот миф, которому многие, скорее всего верят.
5. В городских условиях с частыми остановками гибридные автомобили работают как электромобили.
6. Стоя на месте автомобиль с гибридным двигателем полностью бесшумен, так как он работает только на электродвигателе.
7. Заправка гибрида осуществляется бензином и таким же образом, как и традиционного автомобиля.
Минусы гибридных автомобилей
В мире нет ничего идеального, а значит и гибридные двигатели тоже имеют свои минусы.
1.
И основным минусом является дорогой ремонт. Так как конструкция таких двигателей очень сложна, то и найти специалиста, который займётся устранением проблем, очень сложно. Этим и объясняется большая стоимость обслуживания гибридов.
2. Аккумуляторы, установленные на гибриды подвержены саморазрядке. Также они не переносят резких перепадов температур. А срок службы их сильно ограничен. Но до сих пор пока не выяснили то, какое влияние на окружающую среду оказывают аккумуляторы из-за чего утилизировать их является проблемной задачей.
Очевидно, конечно, что гибридные двигатели имеют больше плюсов чем минусов, но в нашей стране они не прижились пока что. Первая причина для этого – цена. Стоимость в Украине популярной Toyota Prius составляет от 850 000 гривен. А ведь он не только самый-самый в своей популярности, но и самый дешёвый. Также в России планировалось наладить выпуск гибрида под названием «Ё-мобиль», но проект был свёрнут. На сегодня самым мощным автомобилем с гибридным двигателем является BMW ActiveHybrid X6.
Борьба за экологию в наше время идёт полным ходом и очень рьяно, в связи с чем автолюбителей стимулируют к приобретению автомобилей с гибридными двигателями. Так в Америке владельцам таких автомобилей предоставляются определённые льготы и бесплатные места на парковках. В нашей стране также планируются вводиться похожие законы, в частности будут уменьшены пошлины на импорт автомобилей с гибридными двигателями. Бензиновые двигатели уже понемногу отходят на задний план, утрачивая свои позиции. И гибридные двигатели – один из основных шагов, которые предпринимаются для этого. Но пока ценовая категория этих автомобилей остаётся на том же уровне, спрос на них будет малый.
О ценах на авто с гибридными двигателями
Как и всё новое, необычное и интересное, автомобили с гибридными двигателями отличаются от своих классических собратьев большей стоимостью. Сегодня гибридные автомобили гораздо превышают в стоимости автомобили с аналогичными характеристиками, но с бензиновыми двигателями.
Например, гибридная Toyota Camry превосходит по стоимости своего бензинового собрата почти на 7 000 долларов. Стоимость гибридной Honda Civic возросла на 4 000 долларов по сравнению со своей традиционной моделью. Lexus GS 450h – это прекрасный динамичный (от 0 до 100 всего за 5,9 секунд) автомобиль, который ещё и гораздо экономичнее аналогичных по мощности седанов с восьмицилиндровыми двигателями. Топливный расход этого автомобиля приблизительно 8 литров на 100 километров в смешанном цикле. Средняя розничная цена на этот автомобиль в Украине в среднем будет составлять около 80 000 долларов.
На тему внедрения гибридных автомобилей, конечно, можно рассуждать долго и занимать определённые позиции и отстаивать свои точки зрения, но ясно одно – будущее не за горами и скоро этот скачок будет совершён. Перемены в автомобилестроении грядут грандиозные! И надеемся это будет то, что нужно всем нам.
Точь-в-точь как у прежней машины. Выходит, гибрид четвертого поколения - результат глубокого рестайлинга?
Не тут-то было! Четвертый Prius абсолютно новый. В его основе - модульная архитектура TNGA (Toyota New Global Architecture), на которой в обозримом будущем станет базироваться большинство моделей компании. Доля высокопрочных сталей в конструкции кузова увеличилась с 3 до 19%, жесткость кузова на кручение выросла на 60% - это при уменьшившейся на 50 кг снаряженной массе. Вместо задней балки гибрид получил независимую подвеску, а тяговая батарея переехала из багажника под сиденье. По сути, прежний в новом Приусе лишь ДВС, да и тот был заметно доработан. Японцам удалось снизить потери на трение и повысить стойкость к детонации. Термодинамический КПД этого двигателя составляет 40% - рекордный показатель во всей индустрии.
Заявленный расход в районе 3 литров на 100 км - правда? И почему паспортные значения городского и загородного циклов практически не отличаются?
Три литра на сотню, конечно, лукавство. По крайней мере, . Лучшим результатом остались 3,9 л/100 км во время перегона из Москвы в Дмитров со средней скоростью 55 км/ч. Самыми «устрашающими» значениями на экране трип-компьютера остались 5,5 л/100 км - впрочем, для достижения подобного результата на Приусе надо безжалостно «дубасить». В нормальных условиях расход в городском и загородном циклах действительно практически идентичен и составляет около 4,3–4,5 литра на сотню. Спасибо системе рекуперативного торможения, которая в городе работает на удивление эффективно.
Можно ли окупить «гибридность» Приуса за счет низкого расхода топлива?
Давайте прикинем вместе. В качестве точки отсчета возьмем со 122-сильным 1,6-литровым мотором в максимальной комплектации Prestige. Такой автомобиль стоит 1 329 000 рублей и с точки зрения потребительских качеств максимально близок к Приусу (та же колесная база и простор на заднем сиденье, та же мощность, схожий уровень отделки и оснащения). Заявленный городской расход 1,6-литровой Короллы в городе - 8,2 л/100 км. На трассе - 5,3 л/100 км. Конечно же, на деле и эти значения будут выше заявленных. Так что за средний расход примем 9 л/100 км, допуская, что наш гипотетический владелец эксплуатирует автомобиль преимущественно в городе (напомню, расход Приуса не слишком зависит от цикла и в среднем составляет 4,5 л/100 км). Таким образом, при годовом пробеге в 25 000 км экономия составит 1125 литров, или 45 000 рублей (один литр АИ-95 приравняем к 40 рублям). Чтобы компенсировать разницу в цене между Короллой (1 329 000 рублей) и Приусом (2 112 000 рублей), потребуется больше 17 лет. Поэтому покупать гибрид с целью экономии утопично.
Тогда какой в нем смысл? Какие качества можно без тени сомнений записать в актив Приусу?
Сочетание управляемости и плавности хода заслуживает похвалы. Prius прекрасно отрабатывает даже самые жесткие дорожные дефекты и остается абсолютно живым, интересным в управлении автомобилем. Небольшие крены, насыщенная обратная связь на руле. А еще Prius по-настоящему тихий: двигателя не слышно вовсе (разве что вы захотите выкрутить его в отсечку), да и шум от дороги проникает в салон только при езде по абразивному асфальту. Добавьте приятный, качественно отделанный интерьер. Плюс некоторые наверняка запишут в актив «японцу» кричащую эпатажную внешность.
Хорошо. А как насчет явных минусов?
И сюда многие также запишут внешность. После цены в два с лишним миллиона рублей это, пожалуй, следующий сдерживающий фактор. Кроме того, у Приуса маленький багажник (всего 276 литров по результатам наших замеров). А если говорить о ездовых свойствах, расстраивают тормоза. В процесс торможения в любой момент может бесцеремонно вмешаться электромотор, так что усилие на педали «гуляет». Совсем недавно мне довелось испытать , который лишен такой особенности. Так что, отцу всех гибридов есть к чему стремиться. Гибридность как таковая - не оправдание.
Какие перспективы ждут Prius четвертого поколения в России?
Буду предельно осторожен в прогнозах, но в том, что четвертый Prius станет популярнее предшественника, не сомневаюсь ни на минуту. Дело в том, что за весь 2016 год в России официальными дилерами было продано лишь 16 гибридов третьего поколения. Это абсолютное дно, пробить которое новинке никак не по силам. Хотите - верьте, хотите - нет, но мне уже даже посчастливилось увидеть на дороге Prius четвертого поколения. Судя по номерным рамкам, он принадлежал частному лицу, а не российскому представительству Тойоты.
Описание
Prius обладает бензиновым двигателем и двумя электрическими мотор-генераторами, а также аккумулятором невысокой ёмкости 6,5 А-ч (часто называемым высоковольтной батареей, ВВБ). Электромотор способен также работать как генератор, превращая кинетическую энергию в электричество и подзаряжая аккумулятор. При этом электроэнергия может генерироваться как за счёт работы бензинового двигателя, так и за счёт торможения автомобиля (система рекуперативного торможения). Моторы могут работать как порознь, так и вместе. Бензиновый мотор является двигателем Аткинсона, такие двигатели экономичны, но обладают относительно низкой мощностью. Работой всех двигателей управляет бортовой компьютер.
Prius легко узнать по его обтекаемой форме. Коэффициент аэродинамического сопротивления составляет всего 0,26. Кондиционер работает непосредственно от аккумулятора, независимо от двигателей.
Кабина оборудована сенсорным дисплеем, показывающим работу двигателей, заполненность аккумулятора и другие параметры. Дисплей позволяет управлять аудиосистемой и кондиционером, но не автомобилем. Передачи (передняя, нейтральная, задняя, силовая передача) переключаются не коробкой передач, а находящимся около руля джойстиком и кнопкой рядом с ним (для стоянки). «Ручной тормоз» сделан в виде педали под левой ногой водителя. Скорость показывается зелёным цифровым индикатором. Автомобиль открывается электронным ключом зажигания; в случае его неисправности можно попасть в салон (но не ехать), используя механический ключ. Включается автомобиль нажатием кнопки Power при нажатом тормозе.
Приус высокоэкономичен по нескольким причинам:
КПД любого бензинового мотора не является постоянной величиной, а зависит от мощности. Благодаря возможности как добавлять мощность за счёт электромотора, так и тратить часть мощности на зарядку аккумулятора, а также (на низких скоростях) вообще выключать бензиновый мотор и ехать только за счёт электричества, удаётся оптимизировать работу двигателя.
Во время остановок в пробках, перед светофорами и т. д. двигатель выключается. У других автомобилей он работает на холостом ходу, расходуя бензин. В длительных пробках система жизнеобеспечения (фары, бортовой компьютер, аудиосистема, усилители тормозов и руля) «съедают» заряд батареи и двигатель запускается для подзаряда ВВБ, однако это все равно гораздо экономичнее, чем «крутить» двигатель объёмом 2 литра (примерный эквивалент силовой установки Приуса).
Двигатель Аткинсона экономичен сам по себе. Его маломощность является терпимым недостатком, поскольку дополнительная мощность может обеспечиваться электромотором.
При торможении и притормаживании (например, на крутом спуске) энергия запасается в аккумуляторе благодаря рекуперативному торможению.
Низкое аэродинамическое сопротивление снижает расход топлива, особенно на высоких скоростях или при сильном встречном ветре.
Некоторые модели оборудованы кнопкой EV, активизирующей режим электромобиля. В этом режиме автомобиль может плавно разгоняться (до 57 км/ч) и тормозить, и на свободных шоссе с малыми перепадами высот может показывать высокую эффективность. Дополнительным плюсом является возможность въехать в плохо проветриваемый гараж и не бояться отравиться выхлопными газами. Однако в этом режиме в холодное время года возможности обогрева салона ограничены - все современные машины обогревают салон, отбирая тепло из системы охлаждения, которая при неработающем двигателе остывает за несколько десятков минут.
[править] ПреимуществаВысокая экономичность, как следствие - экономия расходов на бензин и необходимость реже заезжать на заправку.
Низкий уровень загрязнения атмосферы. Частично это следствие экономичности (чем меньше сжигается топлива, тем меньше вредных выбросов), а частично - выключения двигателя на остановках, когда в атмосферу попадают особенно вредные для здоровья людей газы. По сравнению с традиционным автомобилем Prius выбрасывает в атмосферу на 85 % меньше несгоревших углеводородов СnНm и окислов азота NOx[источник не указан 409 дней].
Низкий уровень шума, по нескольким причинам:
Во время остановок двигатель выключается
Вместе с бензиновым двигателем, а иногда и вместо него, работает более тихий электродвигатель
Отличная динамика:
тяговый электродвигатель всегда выдает максимальный крутящий момент
отсутствие КПП как таковой (используется планетарная передача)
Высокий уровень безопасности для водителя и пассажиров, по нескольким причинам:
Две независимые системы торможения - рекуперативная и фрикционная
Машина тяжёлая (1240 кг)
Высокие результаты краш-тестов для водителя и пассажиров
Электронный ключ зажигания.
[править] НедостаткиБолее высокая цена, чем у обычных автомобилей того же класса. Во многих странах, однако, высокая цена частично компенсируется налоговыми льготами. Кроме того, разницу в ценах частично или полностью компенсирует экономия бензина.
Существует мнение, что бесшумность машины может быть опасной для слепых или невнимательных пешеходов.
Малое количество специалистов по ремонту и автосервисов, ремонтирующих гибридные автомобили.
При отрицательных температурах достоинства гибридного привода могут теряться, так как двигатель внутреннего сгорания работает почти всегда, вырабатывая энергию для обогрева салона, если он включен.
Высокая динамика достижима лишь на малых скоростях, так как при высоких скоростях вся нагрузка приходится на маломощный двигатель внутреннего сгорания.
[править] КритикаНекоторые считают, что в будущем возникнет проблема утилизации использованных аккумуляторов, как уже сейчас существует проблема их «грязного» производства. Однако Toyota и Honda взяли на себя обязательство утилизировать использованные аккумуляторы; более того, они не только принимают использованные аккумуляторы, но и платят за каждый по 200 $.
В Top gear Джереми Кларксон критиковал Prius за то что она не так экономична и не экологична, так как поставка и переработка всех компонентов автомобиля, в частности аккумуляторных батарей оставляет слишком большой экологический след. На треке BMW M3 и Toyota Prius сделали одновременно 10 кругов со скоростью 160 км/ч. BMW M3 следовал за Toyota Prius. Экономичней оказалась BMW с пробегом 19,4 мили на галлон бензина, в то время как пробег Prius составил 17,2 миль на галлон бензина.
То есть если хотите экономичную машину, покупайте BMW M3? - Нет… Не меняйте машину, меняйте свой стиль езды.
Оригинальный текст (англ.) [показать]
If you want an economical car, - buy BMW M3? - No ... Don"t change the car, change your driving style.
[править] Конструктивные особенностиПри торможении автоматически подзаряжает аккумулятор (рекуперативное торможение).
При динамичном разгоне оба двигателя объединяют усилия - Hybrid Synergy Drive.
Бортовой компьютер (32-битный процессор) поддерживает оптимальный режим работы бензинового двигателя (Цикл Аткинсона) и оптимальный уровень заряда аккумулятора (Panasonic, NiMH, 8 лет гарантии).
Старт-стоп бензинового двигателя полностью автоматизирован, переключение режимов «Движение», «Парковка» - при помощи джойстика на приборной панели (Drive-by-Wire).
Может ли пятиместная легковушка длиной 4,45 метра (это больше, чем у седана ВАЗ-2110), иметь расход бензина в городе (даже не дизтоплива) 2,82 литра на 100 километров без какого либо ущерба для динамических характеристик? Да, если это Toyota Prius II.
Прежде всего, нужно сделать поправку — упомянутый расход получен в испытании по японскому циклу 10-15, который по своему характеру — суть городской цикл движения — как известно, самый проблемный для машин в плане экономичности. Как говорится, внушает.
Мы уже рассказывали , что совсем недавно, выходя на рынок гибридных автомобилей, Ford решил купить соответствующую технологию у Toyota.
Понятно почему. Легковушка Toyota Prius первого поколения, выпускавшаяся с 1997 по 2003 годы, нашла немало покупателей по всему миру.
Новейший же Prius второго поколения, едва появившись, завоевал в США сразу четыре престижные награды, в том числе, стал лучшим автомобилем 2004 года в Северной Америке.
Потрясающие характеристики ему обеспечивает «гибридно-совместный привод» (Hybrid synergy drive) — система, которую вполне можно назвать гибридом в квадрате. Давайте разберёмся почему.
Toyota — не единственный производитель, серийно выпускающий гибридные автомобили (к примеру гибрид есть у Honda), а уж экспериментальные работы имеются почти у всех крупных автокомпаний.
Известны два основных типа гибридного привода — последовательный и параллельный.
В первом случае ДВС никак не соединён с колёсами — он работает на генератор, заряжающий аккумуляторы. Тяговые же электродвигатели в зависимости от режима движения получают ток либо от батарей, либо от генератора напрямую, плюс батареи, как добавка.
Во втором варианте ДВС соединён с колёсами через обычную коробку передач. И к колёсам же (неважно тем же самым или к другой оси) подсоединён электромотор, получающий питание от аккумуляторов.
Центральный дисплей наглядно показывает круговерть потоков мощности в разветвлённой системе привода Prius II (фото с сайта toyota.com).
И в том и другом случае тяговые электромоторы при торможении могут работать, как генераторы, обеспечивая возврат энергии, что и даёт выигрыш в экономичности.
Однако у Prius использована комбинация обоих типов. Вот и получается, что перед нами — гибрид гибрида. Как говорят японцы, в этом случае можно достичь очень высокой экономичности в сочетании с высокой же разгонной динамикой машины.
Прогуляемся же по основным узлам Hybrid synergy drive.
Во-первых, это ДВС. Рабочий объём 1,5 литра, 4 цилиндра, 4 клапана на цилиндр с регулируемыми фазами газораспределения, степень сжатия 13:1, мощность 76 лошадиных сил.
Мощность, заметим, не самая рекордная для такого объёма, да при такой степени сжатия.
Зато этот движок очень экономичен уже сам по себе (без учёта помощи электромотора).
Кроме того, он отвечает жесточайшим американским, ещё даже не введённым, нормам токсичности Super Ultra Low Emission Vehicle и Advanced Technology Partial Zero Emission Vehicles, то есть «ультра супер низкий» уровень выхлопа и стандарт, так называемый, «частично нулевой».
Начинка гибридного авто от Toyota (иллюстрация с сайта toyota.co.jp).
Имеются и отдельный генератор, плюс батареи — никель-металлогидридные.
Из их характеристик обращает на себя внимание высокая выходная пиковая мощность в 28 лошадиных сил (специально приводим параметры электрики не в киловаттах, чтобы удобнее было сравнивать с ДВС).
Заметим, классические аккумуляторы на обычных авто при огромном пиковом токе изо всех сил «напрягаются», чтобы крутить стартёр мощностью в одну-две «лошадки».
Естественно, есть электронная система перераспределения нагрузки между всеми этими элементами во всех режимах движения.
Возможен круиз лишь на одном ДВС, одном электродвигателе или совместное их использование.
При этом даже в случае равномерного движения часть мощности ДВС идёт на генератор, в систему управления и далее на тяговый электромотор.
Казалось бы, это лишние потери на преобразовании, однако так инженеры добиваются оптимального режима работы ДВС (обороты/нагрузка), что сказывается на удельном расходе топлива.
Схема связей в «гибридно-гибридной» системе (иллюстрация с сайта toyota.co.jp).
А ещё: большой крутящий момент электромотора, который он готов выдать на любых оборотах — залог удобного и гибкого управления колоссальной тягой на ведущих колёсах.
Зарядка же аккумуляторных батарей идёт сразу с двух сторон — от ДВС и от колёс (при торможении).
Тут нужно упомянуть максимальное напряжение в этой «интеллектуальной» тяговой электросети — целых 500 Вольт.
Оно предполагает сравнительно низкие, для таких мощностей токи, а значит — более низкие потери на омический нагрев проводов по сравнению с ранее применявшимися системами (скажем, у первого Prius было «всего лишь» 274 Вольта).
Изюминка машины — делитель мощности. Это планетарная трансмиссия, центральное (солнечное) колесо которой соединено с генератором, планетарное (водило) — с ДВС, а самое внешнее кольцо — с электромотором и колёсами машины.
Эта система плавно перераспределяет потоки мощности между узлами в самых различных направлениях.
В частности, возможен старт машины на одном электродвигателе с последующим запуском ДВС в движении.
Результат работы такой сложной системы говорит сам за себя.
Последовательный и параллельный гибридные приводы (иллюстрации с сайта toyota.co.jp).
Общий КПД Prius II (так сказать, рассчитанный по полному пути энергии от бака до колёс) — 37%, против 16% у бензинового аналога (при работе в «японском» стандартном городском цикле).
Трудно найти ещё один бензиновый автомобиль, который обладает такой экономичностью при таких размерах, да ещё с запасом пиковой мощности в 104 лошадиные силы (ДВС плюс батареи).
