Гібридна спіраль або коротка історія гібридного авто

Гібридна спіраль або коротка історія гібридного авто

Історія новомодного гібридного автомобільного приводу розвивалась по спіралі і стала підтвердженням відомої приказки: «все нове - це добре забуте старе». А почалося все в далекому 1900 році, коли і бензиновий двигун ходив під стіл в коротких штанцях. Власне, ця його незрілість і спонукала молодого інженера Фердинанда Порше шукати нові шляхи.

Тоді, до речі, повним ходом йшла дуель двигуна внутрішнього згоряння (ДВЗ) і електродвигуна. І електромобілі не лише були куди більш поширеними, ніж сьогодні, але й ставили вражаючі рекорди швидкості. Одне погано: надто вже важкі були акумулятори, довго заряджалися, мало їздили, та ще тодішні шини не витримували такої ваги і постійно лопались.

Але і бензиновий двигун доставляв чимало клопоту. Він погано пах, вимагав тепличних умов (взимку з ним було більше проблем, ніж з електричним), та й влітку завести двигун і маніпулювати численними важелями-педалями (їх було куди більше, ніж зараз ) міг далеко не кожен власник самохідного дива на колесах: доводилося платити шоферу-професіоналу. І все одно навіть він міг брати крутий підйом лише... заднім ходом: бензин надходив в карбюратор самопливом і при нахилі не хотів литися з бака.

Вічно живий

І ось майбутній «доктор Порше» (геніальний конструктор не мав вищої освіти і удостоївся звання професора і почесного доктора технічних наук у Віденському технічному університеті за розробку військової техніки в роки Першої світової війни) задумав змусити обидва типи приводу не воювати, а компенсувати недоліки один одного. У його концепт-карі фірми LohnerPorsche, який носив горде і, як виявилося, пророче ім'я Semper Vivus («вічно живий»), два одноциліндрових двигуна De Dion-Bouton обертали не колеса, а ротори електрогенераторів. Ті заряджали акумулятори, струм від яких, у свою чергу, живив два електродвигуна, вбудовані в передні колеса.

Так з'явився на світ перший в світі передньопривідний автомобіль з гібридною силовою установкою і мотор-колесами. У ньому не було трансмісії, всіх цих карданів, коробки передач з виючими шестерінками, примхливого зчеплення. І випередження запалювання не потрібно було постійно підлаштовувати: двигуни весь час працювали в одному, оптимальному режимі. Така електротрансміссія показала небувалий для того часу ККД - 83%!

Власне кажучи, для гібрида авто- і електромобіля найманий шофер-профі був зовсім не потрібний. Адже навіть завести двигуни було простіше простого: ніякої рукоятки, просто генератори переключалися в режим стартера, натискання кнопки - і ось вже лунає бадьоре торохтіння. Все, можна їхати.

Рухом керував важіль праворуч від водія: по мірі розгону його переводили з нейтрального в перше, друге і, нарешті, третє положення. А слухняні реле в контролері під сидінням, весело клацаючи, перемикали силу струму в електродвигунах. Але були у важеля і ще два положення: задній хід (для нього достатньо було просто поміняти полярність) і... гальмування! Так, молодий винахідник вже тоді реалізував гальмування електродвигуном, яке застосовується в гібридах і сьогодні. Крім цього електрогальма на задніх колесах були механічні гальма з шкіряними накладками (схожі стоять сьогодні на велосипедах). І це робило Semper Vivus першим у світі автомобілем з гальмами на всіх чотирьох колесах. Придумав Порше і «ручник»: при стоянці на ухилі задні колеса намертво блокувалися висувним штифтом. На Всесвітній виставці в Парижі Semper Vivus викликав фурор. Газети захоплено писали: «Автомобіль не заносить у крутих поворотах і на слизькій дорозі, хіба що на короткий час. Зовсім як при кінній тязі...». Так, тоді автомобіль ніяк не міг служити зразком стійкості!

І все-таки геніальна конструкція на сторіччя обігнала час. Автомобіль на довгі роки переміг гібрид не в технічній, а в економічній гонці. Аж надто дорогим задоволенням було (та й сьогодні ще залишається) суміщення двох типів приводу в одному авто.

Про це нагадала і епопея відтворення Semper Vivus до його 110-річчя для женевського автосалону 2010 року. Це унікальна за своєю складністю робота: спробуйте знайти сьогодні живі одноциліндрові двигуни De Dion-Bouton, докладний опис тієї унікальної конструкції, та й просто автентичні матеріали для кузова і електродвигунів. Реставратору Хуберту Дрешеру довелося довго нишпорити по бібліотеках, архівах, аукціонам, перш ніж приступити, власне, до роботи, яка зайняла більше 2000 годин. В результаті відроджений з небуття Semper Vivus обійшовся не в тодішні 35 000 (у перерахунку на сьогоднішній курс), а в 650 000 євро. Проте знову, як і століття тому, фурор на автосалоні. І «вічно живий» знову може покатати і здивувати поважну публіку!

Реконструкція першого у світі гібриду Semper Vivus

Помаранчева революція

Сьогодні гібридним автомобілем нікого не здивуєш. Але конструктори Audi все-таки спробували це зробити, розробивши новітню повнопривідну систему e-tron Quattro. Тут, як і у Semper Vivus, два електродвигуна, але не в колесах.

Під капотом дружно працюють, обертаючи передні колеса, дволітровий чотирициліндровий бензиновий двигун з безпосереднім уприскуванням і турбонаддувом та синхронний електродвигун. Перший видає 211 к.с. і 350 Н∙м моменту сили, другий відповідно 45 к.с. і 211 Н∙м - більш ніж достатньо для любителів швидкої їзди.

Однак це ще не все. Задні колеса крутить другий електродвигун потужністю 81 к.с. Він з'єднаний з ними через одноступеневу планетарну передачу і нові так звані електрогідравлічні суперпозиційні приводи. Вони оперативно регулюють розподіл крутного моменту між колесами. Наприклад, при вході в поворот або розгоні в повороті тяга направляється до зовнішнього колеса, буквально «затягуючи» автомобіль на задану водієм траєкторію. Випробувачі, які вже каталися на новому концепті по зимовому полігону в Швеції, розповідають, що машина йде, ніби по рейках, а не по снігу. Допомагають у цьому і електромеханічні гальма задніх коліс. Тут поршні притискає до диска не гідравліка, а знову ж невеликі електродвигуни. Це дуже зручно для роботи в парі з системою стабілізації ESP.

У тунелі, там, де раніше стояв би карданний вал, помістили високовольтну літій-іонну батарею акумуляторів, яка вміщає 9,4 кВт∙год електроенергії. Поповнити її запаси можна і на ходу (як і в будь-якому гібриді), і вдома від розетки 220 В. Для цього вистачить всього пари годин. Така схема сьогодні називається plug-in. Машина може їхати як чистий електромобіль до швидкості 100 км/год протягом 40 км. Далі включиться ДВЗ і заповнить витрачену енергію. А може, ви вже доїдете з роботи додому і просто ввімкнете вилку в розетку? Тоді про мінливі цінники на АЗС можна буде зовсім забути...

Ось така революція в повному приводі чекає нас у найближчому майбутньому. Але чому вона помаранчева? Справа в тому, що заради безпеки численні високовольтні кабелі (а напруга в них досягає 400 В) пофарбовані в яскраво-оранжевий колір. І це перше, що кидається в очі, як тільки відкриєш капот новинки.

Структура гібридного шасі Audi e-tron Quattro

На новому витку

Отже, минуло 110 років, і все повернулося на круги своя. Як і належить, на наступному, більш високому рівні розвитку. Як бачимо, концепція, придумана молодим Порше, в цілому залишилась практично незмінною. Але з'явилися нові цілі: економія енергоресурсів і збереження навколишнього середовища. Використання енергії гальмування (рекуперація) тепер дозволяє гібридам витрачати відсотків на 20 менше палива і на стільки ж менше викидати в атмосферу горезвісного СО2. А система plug-in при регулярних коротких поїздках і зовсім виключає будь-які шкідливі викиди. За керованістю новинки тепер порівнюють одну з одною: карета з кіньми давно перестала бути точкою відліку. Клацаючі реле залишились в минулому (їх роботу ще можна почути в старих тролейбусах і трамваях - поспішайте!). Тепер розгоном управляє силова електроніка, здатна практично без втрат (ККД під 90%) змінювати напругу, яка подається на двигун (до речі, може змінюватися і не напруга зовсім, а частота струму). Такі рішення молодому Порше і не снились - його двигуни працювали на постійному струмі напругою 88 В.

Вдалося і радикально зменшити масу гібрида. Semper Vivus був помітно важчим за звичайне авто (звісно, якщо можна говорити про «звичайне» в 1900 році). А ось концепт Audi e-tron Quattro, незважаючи на все ще важку батарею акумуляторів, важить усього близько 1600 кг - не більше рядового сучасного автомобіля. Це досягнуто широким застосуванням алюмінію і вуглепластика.

Одна біда: до цих пір не вирішене економічне завдання. Гібриди, особливо такі просунуті, все ще помітно дорожчі за звичайний автомобіль, що заважає їм стати по-справжньому масовими, навіть незважаючи на вражаючу економічність. І все-таки вони вже їздять не по подіумах автосалонів, а по звичайних дорогах-вулицях.

Нам обіцяють швидке подорожчання бензину до європейського рівня. Якщо при цьому вартість кіловат-години не буде настільки ж жваво рости, гібриди може чекати справжній бум.

 

Коментарі

Ввійдіть або зареєструйтесь, щоб залишати коментарі.

Зображення користувача Stranger.
Stranger / 03.02.2012, 21:06

Да уж. Реально - забытое старое! Интересно было бы пройтись по всем современным конецептам и новшествам в разных областях. Наверняка многие были бы поражены такими вот поворотами . Большое спасибо за статью. Познавательно.

Зображення користувача Гість.
Гість / 02.02.2012, 16:29

а де ж ё-мобіль Михайла Прохорова?

Зображення користувача mia.
mia / 02.02.2012, 16:58

У статті були розглянуті "перша ластівка" серед гібридів та одна з останніх сучасних моделей. Якщо в неї (статтю) включити описи всіх інших існуючих моделей - можете собі уявити, якого обсягу вона стане.

Читайте також

Теорія виснаження озонового шару полягає в тому, що штучно створена речовина під назвою хлорфторвуглець накопичується в стратосфері і руйнує озоновий шар. В результаті на Землю потрапляє все більше ультрафіолетової радіації в поганому діапазоні, так званому діапазоні B. Але історія цієї теорії чудова, оскільки, по-перше, для доказу виснаження озонового шару був проведений, можливо, єдиний масштабний геоекологічний експеримент, і, по-друге, вона має хепі-енд: ми фактично закрили цю тему.

X

Вхід

Завантажую...