Транспортное средство переходного периода.

ПЕРЕД нами — четырехдверный пятиместный седан с коротко обрубленным багажником и круто спадающим вниз ’клювом’ капота, необычная линия которого подчеркнута выштамповкой на переднем крыле. Он чуть выше, чем обычный легковой автомобиль, но не дотягивет до минивэна.В салоне просторно и удобно. Руль, конечно же, справа — ведь мы в Японии. Две педали, подрулевой рычаг селектора диапазонов. Здесь что, ’автомат’? А вот и нет.

МИЧУРИНУ ТАКОЕ И НЕ СНИЛОСЬ

Основная проблема, которая стоит сейчас перед автопроизводителями, — это снижение токсичных выхлопов в атмосферу. Все ведущие фирмы, и Toyota в том числе, усиленно экспериментируют с экологически чистыми электромобилями, но их широкое распространение пока сдерживается отсутствием энергоемких, легких и недорогих аккумуляторных батарей.
Но есть и компромиссное решение, которое годится для переходного (от автомобилей к электромобилям) периода.

Это гибриды, то есть транспортные средства с двумя двигателями — внутреннего сгорания и электрическим.
Подробно об электромобилях и автомобилях с гибридным приводом мы рассказывали в номере 10 за этот год. Напомним, что есть два принципа построения гибридных силовых установок — параллельный и последовательный. Параллельный привод отличается тем, что колеса приводятся и бензиновым двигателем, и электромотором. При этом сохраняется надобность в обычной трансмиссии, и двигателю приходится работать в неэкономичных разгонных режимах. А при последовательной схеме привода ДВС занимается лишь тем, что вращает генератор, работая в стационарном режиме, а колеса механически связаны только с электромотором.
Достоинства и недостатки обеих схем только начинают раскрываться, но первыми из серийных легковых гибридов появились параллельные — к примеру, Audi Duo. И Prius тоже оказался построенным по параллельной схеме.

ВСЕМ ГИБРИДАМ ГИБРИД

Этот полуторатонный переднеприводный седан оснащен поперечно расположенной рядной ’четверкой’, с 1500-кубового рабочего объема которой по-скромному сняли 58 л. с. Двигатель, как и все современные силовые агрегаты фирмы Toyota, с двумя распредвалами, четырьмя клапанами на цилиндр, с системой изменяемых фаз газораспределения VVT-i и электронным распределенным впрыском. Вдобавок у него очень высокая степень сжатия — 13,5 — и работает он по совершенно экзотическому циклу Аткинсона (о нем мы рассказываем отдельно). Раньше цикл Аткинсона можно было встретить только на опытных прототипах или на серийном автомобиле Mazda Xedos 9 с мотором Miller Cycle.

Дальше — больше. У этого параллельного гибрида вообще нет коробки передач, нет даже передачи заднего хода!
Колеса через дифференциал и простую понижающую пару шестерен жестко связаны с 30-киловаттным синхронным мотор-генератором переменного тока и одновременно с внешней шестерней обыкновенной планетарной передачи. Обойма шестерен-сателлитов (водило) напрямую соединена с коленвалом двигателя, а центральная (солнечная) шестерня — с отдельным генератором. Все это хозяйство, включая и обычный двигатель, управляется электронным контроллером.Как же работает этот хитроумный силовой агрегат?

Планетарная передача выполнена так, что делит крутящий момент бензинового двигателя в соотношении 30:70. Треть — генератору, а остальное — колесам. А генератор передает отобранную у двигателя энергию прямиком на электромотор и на колеса — плюс к тем 70 процентам, что направлялись туда напрямую. Вдобавок генератор может подзаряжать батарею из 40 никельметаллгидридных аккумуляторов.
Мудрено? Поехали — разберемся на ходу!

КРУГОВОРОТ ЭНЕРГИИ В ГИБРИДЕ

Пол между сиденьями совершенно гладкий, посадка — нечто среднее между обычной легковой и минивэнской. Удобно.
Заведем двигатель? А вот и не выйдет — ключ дальше позиции включенного зажигания не повернется. Теперь всем будет распоряжаться электронный контроллер.
Окошко комбинации приборов с крупными светящимися цифрами перемещено в центр, под самую кромку лобового стекла — как подсчитали тойотовцы, это на четверть сокращает время считывания информации в движении.

А на самом видном месте центральной консоли расположен уже ставший в Японии обыденной вещью экран навигационной системы — такие здесь стоят в каждом втором автомобиле. Впрочем, сейчас на прямоугольном дисплее крупно высвечивается схема энергообмена гибридной силовой установки, которая будет иллюстрировать изменение энергообмена во время движения автомобиля.
Сначала нажимаем на тормоз — иначе не тронуться с места. Переводим расположенный на американский (да и на японский тоже — здесь царит засилье ’автоматов’) манер на руле селектор трансмиссии в положение Drive, нажимаем на педаль газа. И Prius с выключенным двигателем бесшумно трогается с места — пока только на батареях и электромоторе. Точно так же он ездит задним ходом.

Никакого переключения передач — просто электродвигатель вращается в другую сторону. Причем усилитель рулевого управления уже наготове — он с электроприводом и услужливо включается при каждом повороте баранки. А при движении по прямой он выключен, что позволяет экономить энергию.Разогнались до скорости 16 км/ч — и вдруг сам по себе запустился двигатель! Ощущение очень необычное — только что ты ехал на электромобиле, а теперь из-под капота доносится привычный автомобильный шум. Сразу переключилась схема на дисплее — крутящий момент от двигателя пошел на колеса и на генератор, а от него к электромотору и опять на колеса.
Как же так: ни сцепления, ни коробки передач нет, а двигатель во время движения то стоит, то набирает обороты? Дело в том, что хитро рассчитанная комбинация планетарной передачи, электромотора и генератора работает как бесступенчатая трансмиссия, как электромеханический вариатор. Собственно, для этого и понадобился отдельный генератор — иначе пришлось бы городить огород с ’автоматом’ или, по последней моде, с клиноременным вариатором. А это дополнительный вес и механические потери...

Поедем побыстрее? Педаль в пол. Гибрид ’задумался’, словно автомобиль с обычным ’автоматом’, через секунду-полторы взревел двигателем — и Prius с ростом оборотов мотора начал бодренько набирать скорость. В режиме малых и средних нагрузок мы ехали, частично или полностью используя только 58 лошадиных сил двигателя. Просто треть его энергии переводилась в электричество и через электромотор снова суммировалась с основным потоком. А теперь, при интенсивном разгоне, к нему на помощь приходит энергия от батарей, и общая мощность силового агрегата (двигатель плюс свободная часть мощности электромотора) составляет 88 лошадиных сил — вполне терпимо для такого автомобиля! Конечно, спортивного азарта ждать не приходится, но к концу прямика скоростного кольца на дисплее спидометра запрыгали немаленькие цифры: 125, 130 км/ч...

Близится поворот. Сбрасываем газ, и Prius начинает потихоньку снижать скорость. Да не просто так, а с пользой для дела: электромотор переключился в режим генератора и рекуперирует энергию — закачивает ее обратно в подсаженные во время старта и разгона батареи. Нажимаем на упругую тормозную педаль — электроника включает режим рекуперации на полную 30-киловаттную катушку, а оставшуюся долю энергии интенсивного торможения оставляет пропадать зря, рассеиваясь в виде тепла от вентилируемых дисков обычной гидравлической тормозной системы.
Ничего не поделаешь — всех денег не заработаешь, всей энергии не соберешь.

Ну вот, японцы машут флажками, зазывая на ’пит-стоп’. Приехали. Увы, короткий тест-драйв окончен. Тормозим до полной остановки, и мотор сразу же глохнет — чего понапрасну бензин-то тратить? Но тут электроника спохватывается: батюшки, а батареи-то полупустые, всю энергию высосали эти журналисты со своими разгонами ’в пол’. И двигатель вновь сам собой запускается, подзаряжая уставшие аккумуляторы.

ПЕРВЫЕ ЛАСТОЧКИ

Итак, свершилось — полетели по дорогам первые гибридные и электроласточки. В декабре Toyota будет выпускать Prius по тысяче штук в месяц и торговать ими по цене чуть более $18000, пока только на внутреннем, японском рынке. В Европе и даже в экологически озабоченной Калифорнии этот гибрид купить будет нельзя. Кстати, не будь в Японии государственных льгот и дотаций на производство экологически более чистых транспортных средств, Prius стоил бы дороже — в основном из-за батарей и мощного управляющего контроллера, цены на которые все еще очень высоки.Так чем же хорош гибридный Prius? Судя по заводским данным, гибкое управление экономичным двигателем, электромотором и батареями позволяет выбрасывать в атмосферу на 90% меньше несгоревших углеводородов НС и окислов азота NOx и наполовину снизить выбросы углекислого газа СО2 — это по сравнению с аналогичным автомобилем с 1,5-литровым двигателем. А средний расход топлива тойотовцы обещают вообще фантастический — 3,8 л/100 км!

Самое удивительное, что при всей своей ’гибридности’ Prius по совокупности качеств активной безопасности ничуть не уступает многим обычным автомобилям. У него отменное реактивное действие на руле (электроусилитель — это класс!), эффективные тормоза с информативной педалью, заслуживающие высшей похвалы. Правда, электронная педаль акселератора совершенно неинформативна — словно управляешь не двигателем, а неким реостатом. Впрочем, так оно и есть.Конечно, максимальная скорость и динамика этого гибрида ниже, чем у 1,5-литровых аналогов, а масса больше: все-таки полторы тонны — это многовато. Точных динамических показателей тойотовцы не приводят, но судя по ощущениям, это 140—150 км/ч ’максималки’ и 15 секунд до сотни.

Что ж, лиха беда начало. Если гибриды будут столь ’автомобильными’, то с ними можно будет ужиться. А то, что мы с вами оказались в ’переходном периоде’ от обычных машин к электромобилям, уже очевидно.


Л. ГОЛОВАНОВ
Фото автора, М. Кадакова и фирмы Toyota

Комментарии к фотоматериалам:

На цифровом дисплее комбинации приборов высвечиваются текущая скорость, километраж пробега, режим трансмиссии (P—R—N—D—B) и уровень топлива в баке. А на экран навигационной системы можно вывести схему энергообмена силовой установки, степень зарядки батарей и температуру воздуха за бортом.