БОРЬБА С ОБЖОРСТВОМ
По самым пессимистичным прогнозам, уже через сорок лет будут возникать международные конфликты за право контроля над… источниками пресной воды. То есть речь идет даже не о нефти и полезных ископаемых, а всего лишь о питьевой воде. Но это день завтрашний. А на повестке дня сегодняшнего – борьба автопроизводителей за уменьшение потребления автомобилями топлива и за экологически чистый выхлоп.
Самые строгие в мире эко-логические нормы на авто-мобильный выхлоп действуют в американском штате Калифорния, а его столица – Лос-Анджелес – ввиду жаркого климата и расположения в своеобразном «котловане», считается одним из наиболее «загазованных» мегаполисов мира – из-за смога там порой просто нечем дышать. Но такая проблема существует не только в Америке. Токио, Сеул, а теперь и крупные мегаполисы Европы тоже страдают от смога, причиной которого, помимо промышленных выбросов, является и автомобильный выхлоп.
Так, в конце двадцатого века перед всеми промышленными гигантами встали две основные проблемы.
Первая – ухудшающаяся экологическая обстановка во всем мире, а вторая заключается в том, что мировые запасы нефти и прочих горючих веществ не бесконечны.
Экологическая обстановка, конечно, заботит автомобильные компании, но… без давления мировой общественности, всевозможных природоохранных организаций и, конечно, без введения строгих экологических норм они едва вели бы серьезные разработки в этом направлении. А так – за последнее время появилось немало всевозможных сажевых фильтров и прочих катализаторов, призванных в той или иной мере очищать автомобильный выхлоп.
А вот перспектива остаться без традиционного топлива пугает производителей куда больше. В этом направлении ведутся многочисленные разработки, то и дело появляются различные концепт-кары, работающие на альтернативных видах топлива. Наиболее перспективным из них до сих пор считается водород – при сгорании он не образует никаких экологически вредных веществ. Но и у водорода есть существенный недостаток: единственный известный на сегодняшний момент способ его получения в промышленных масштабах – электролиз воды, который, в свою очередь, требует сжигания все того же традиционного топлива. Получается своеобразный замкнутый круг.
Так что до того момента, как в энергетике произойдет революционное открытие реальной альтернативы нефти и углю, у автомобильных компаний есть только один путь. Этот путь заключается в банальном снижении расхода топлива.
Вот тут инженерам – раздолье. Если рассматривать все возможные методы улучшения экономичности, то едва ли получится уложиться в толстую книгу. Поэтому стоит остановиться лишь на самых интересных из них.
Слово «гибрид», как правило, вызывает у русского человека негативные ассоциации. А зря, по крайней мере, если речь идет об одном из самых перспективных в автомобилестроении на данный момент направлении. Гибридомобили – автомобили с силовой установкой, способной работать на нескольких видах топлива. Пока вариант здесь один – бензин и электричество. Но ведется работа и над другими, например дизельными, гибридами, хотя на данный момент они все еще неоправданно дороги.
А бензиновые гибриды уже давно стали на «конвейер». Первопроходцами здесь, конечно, являются японцы, в частности компания Toyota. Какие преимущества дает гибридная силовая установка? Для ответа на этот вопрос стоит немного углубиться в ее устройство.
Взять, к примеру, Lexus LX400h. У этого автомобиля целых четыре мотора: бензиновый и три электрических, два из которых находятся под капотом. Трогание и дальнейший разгон до определенной скорости обеспечивают два электродвигателя: один подключен к передней оси, а другой – к задней, причем автомобиль лишен карданного вала, так что задняя ось «работает» практически независимо от передней. В момент развития определенной скорости или иссякает заряд в батареях в дело вступает бензиновый мотор.
А каково назначения еще одного электродвигателя? В нем по большому счету и заключается главная «фишка» данной системы. Дело в том, что последний электромотор выступает в роли генератора, то есть он способен перерабатывать один вид энергии в другой. В процессе торможения на обычном автомобиле его кинетическая энергия переходит в тепловую энергию тормозных колодок, которая, в свою очередь, «уходит» вместе со встречными потоками воздуха. Но рассматриваемый электромотор способен перерабатывать тепловую энергию колодок в электроэнергию, впоследствии «передавая» ее колесам автомобиля. Таким образом, при каждом торможении водитель Лексуса зарабатывает очередную порцию полезной энергии, за счет которой питаются электромоторы, подключенные к передней и задней осям. Это явление также называют термином «рекуперация», а тойотовская система получила название Hybrid Synergy Drive. Еще одной отличительной особенностью системы является наличие планетарной передачи – компактного блока шестеренок – способного выполнять функцию бесступенчатой трансмиссии.
А что же другие производители? Гибридомобили есть и у японской компании Honda, но их конструкция более проста. Между обычной автоматической коробкой передач и бензиновым двигателем встроен мотор-генератор, преобразующий энергию торможения.
Как уже говорилось выше, в разработке гибридных силовых установок Япония впереди планеты всей. Toyota Prius и Honda Civic Hybrid – модели, которые уже давным–давно выпускаются серийно. Европейцы долго не хотели замечать успехи своих восточных коллег, а с недавнего времени вовсю принялись наверстывать упущенное. Но их результат – пока еще не вошедшие в серию концептуальные разработки.
Например, концерн Volkswagen в прошлом году показал журналистам автомобиль Audi Q7 Hybrid, а немцы из Porsche продемонстрировали модель с той же силовой установкой на базе Cayenne.
Устройство – почти такое же, как на хондовских гибридах: бензиновый мотор–генератор–коробка передач. Но с небольшой оговоркой: между основным двигателем и электромотором появилось обычное сухое однодисковое сцепление.
Для чего оно служит? Дело в том, что в японских автомобилях схожей конструкции электромотору помимо своей главной задачи – вращения колес – приходится вращать также неработающий в данный момент бензиновый двигатель. Японцы уже отчасти научились решать эту проблему отключением механизма газораспределения. Но все равно драгоценная энергия тратится на вращение коленчатого вала, трение поршней и привод распредвалов. А немцы решили эту проблему радикально – они просто–напросто размыкают сцепление, тем самым отсоединяя бензиновые двигатель от электрического.
Но есть у европейцев и другие подходы к решению проблемы экономичности. Например, инженеры из BMW считают, что вместо того, чтобы выпускать наукоемкие и дорогие гибриды малыми партиями, лучше внедрять в конструкции автомобилей, производящихся массово, ряд более простых решений, призванных уменьшать потребление топлива. Такой подход фирмы BMW получил название EfficientDynamics.
Первая разработка – система активного торможения Brake Energy Regeneration. Она напоминает характерную для гибридов рекуперацию, но устроена гораздо проще, без всяких электромоторов. Немцы всего–навсего предлагают во время разгона полностью отключать генератор и включать его только если степень заряда падает ниже 80 %, но в основном зарядка происходит лишь при торможении двигателем. В результате удается сэкономить до трех процентов топлива.
Еще одна широко применяемая в автомобилестроении система – Start/Stop. Принцип ее работы предельно прост: электроника автоматически глушит двигатель при остановках на светофорах и запускает его при нажатиях на педаль газа. Система простая, но достаточно эффективная – с ее помощью удается сэкономить до шести процентов топлива. Причем ведутся также разработки по «объединению» системы Start/Stop и автоматической коробки передач. Также баварцам не дает покоя идея работы мотора на обедненной смеси, неудачно воплощенная компанией Mitsubishi в линейке двигателей GDI. BMW разработала новую систему впрыска, предполагающую центральное, а не боковое расположение форсунок, а также отказ от фирменной системы Valvetronic. Кстати, серийный дебют системы впрыска состоялся на купе 335i.
Всевозможных разработок у разных автомобильных компаний – масса. Но зачастую они так и не доходят до серийного производства: или дорого, или ненадежно, или и то и другое. А бывает, что перспективные проекты замораживаются, а потом, через определенный промежуток времени, в результате появления новых технологий, находят-таки массовое применение. Но…
У автомобильных производителей практически нет времени. Ведь по самым пессимистическим прогнозам…
Денис КУЗНЕЦОВ | 
