Г-ё-брид инженеров Прохорова

Первый российский гибридный автомобиль, названный отсутствующей в других языках буквой и финансируемый миллиардером Михаилом Прохоровым, пока существует только в проекте. Об этом уже поведали многие СМИ. Даже газета The New York Times 13 декабря прошлого года в своей слегка ироничной, но доброжелательной статье не обошла эту тему. Мы решили, что и нам негоже оставаться в стороне от этого модернизационного мейнстрима. Тем более что в предыдущих статьях мы рассказали об основных принципах построения, конструкциях и режимах движения гибридных автомобилей (см. «”Пятёрка” за бережливость» и «Война гибридов»). И наш читатель вполне подготовлен, чтобы самому оценить достоинства той или иной марки или проекта, в частности, первого отечественного гибрида, который обещают сделать массовым.

В технические нюансы конструкции мы вдаваться не будем. Да они нам и не очень известны. На официальном сайте то, что обычно составляет основу раздела технического описания, например, вращающий момент двигателя или энергозапас аккумулирующего электроэнергию устройства, мягко говоря, не афишируется. Чтобы докопаться до подобной информации, надо прикладывать усилия. В частности, скрупулёзно изучать интервью руководителей проекта, попутно пытаясь отделить зёрна истины от плевел рекламы.

На фото сверху слева направо: М. С. Вигриянов, О. М. Иванов, третий и четвёртый – члены комиссии Алена Бромли, помощника президента США Д. Буша-старшего, далее В. В. Саломатов, В. А. Перемитин, переводчик. На переднем плане – роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания, разработанный М. С. Вигрияновым, О. М. Ивановым и В. А. Перемитиным по заказу Минавтопрома из Москвы. Работа велась в ИТ СО РАН, в лаборатории В. В. Саломатова. Источник: professor-butakov.ru

Но общие выводы можно сделать уже исходя из базовых принципов, заложенных в конструкцию. Показанного и озвученного вполне достаточно, чтобы оценить недостатки и преимущества нового гибрида.

Ёзыком плаката

Достоверно известно, что несколько месяцев назад были представлены демонстрационные макеты трёхдверного кроссовера, пятидверного хетчбэка и развозного фургона-каблучка. Их расчётная снаряжённая масса – около 700 килограммов, грузоподъёмность – около 300 килограммов (500 для фургона). Все макеты построены на стальных рамах с колёсами на простейшей подвеске – двойных поперечных рычагах.

Гибрид предполагается двухтопливным. У него один бензобак и два газобака, которые при полной заправке должны обеспечить пробег порядка тысячи километров. Расход топлива не превысит 4 литра бензина на сотню километров пути. Максимальная скорость ограничена 130 км/ч. Разгон до 100 км/ч будет занимать от 10 до 15 секунд в зависимости от электронно-устанавливаемого режима движения. У автомобиля всего две педали, газ и тормоз, а вспомогательные приборы заменены двумя сенсорными экранами на соответствующей панели.

Трансмиссия станет полностью электрической. На гибрид предполагается установить 60-сильный роторный мотор с электрогенератором. Он будет заряжать пятифарадный конденсатор и питать два бесколлекторных электромотора по двадцать лошадей на передней и задней колёсных осях. Правда, на движущихся макетах, представленных 1 апреля руководству страны, был установлен немецкий двухцилиндровый 750-кубовый мотор.

Задняя часть несущей рамы ходового макета «Ё-мобиля» с газовыми баллонами высокого давления и суперконденсаторами. Источник: yo-auto.ru

Минимализм названия распиаренного российского гибрида, как и минимализм его конструкции, сильно впечатляет непосвящённых. Гибрид вошёл в информационное поле России весомо, грубо и зримо. Идея названия, как сообщается, принадлежит одному из ключевых участников проекта Владимиру Цеслеру, лауреату многих конкурсов плаката, дизайнеру.

Вежливые комментаторы из различных средств массовой информации извращаются в толкованиях глубинного смысла слова из одной буквы. Всем обычным людям очевидно, что

«Ё» – это эмоциональный возглас, долженствующий сорваться при виде автомобиля с уст индивидуума, природный ум которого не обезображен широким образованием, а речь – чтением русской литературы.

Выражать этот возглас потенциального покупателя может как восхищение, так и сожаление.

Правоё дело

Идея создать отечественный гибридный автомобиль вполне в духе времени. Многие лидеры мирового автостроения при дороговизне горючего сосредоточились на разработке гибридных авто, совмещающих в себе двигатели на разных энергоносителях и воплощающих достижения новейших технологий. Сегодня на этом рынке фирмы Японии, США, Европы идут буквально ноздря в ноздрю, ежегодно представляя десяток новых моделей гибридов.

И все они рождаются далеко не на пустом месте. Так, лучший по экономии топлива, самый продаваемый в мире гибрид Toyota Prius уже полтора десятилетия совершенствуется крупнейшей японской фирмой. За ним стоят сотни запатентованных технологий. Мировые производители часто предлагают и гибридные варианты уже известных, хорошо знакомых потребителю моделей.

Практика показывает, что создание модели современного конкурентоспособного автомобиля требует вложений многих сотен миллионов (если не миллиардов) долларов и минимум нескольких лет упорного координированного труда единой команды высококвалифицированных инженеров, увлечённых идеей и способных работать над ней сутки напролёт.

Если новая модель – не единичный концепт-кар для выставки, то её массовый выпуск потребует современных заводов с высокой культурой производства. Это не только производственные мощности с новейшими станками. Это и квалифицированные рабочие, инженеры.

Придётся вложить средства и в организацию техобслуживания гибридных автомобилей, которое не то что на коленке – на обычном автосервисе не проведёшь. Это обязательно отразится на стоимости эксплуатации автомобиля.

И, конечно, велики расходы на рекламу, которую сильно облегчает доброе имя производителя, история его успехов на ниве автостроения, известность автодостижений его конструкторов. Производителю придётся доходчиво донести до публики и профессионалов преимущества и революционные новшества нового гибридного автомобиля.

Наполёоновский замысел

Главный конструктор проекта Андрей Гинзбург, мотоциклист и специалист по электронике, раньше работавший инженером в одной из белорусских телекоммуникационных компаний, задумал гибрид как простейший вариант последовательной схемы. Двигатель внутреннего сгорания крутит электрогенератор, который, в свою очередь, питает тяговые электромоторы и заряжает конденсатор небольшой ёмкости. И никаких механических приводов и трансмиссий.

Гибрид позиционируется создателями как городской автомобиль, которому придётся часто ускоряться и останавливаться. Значит, чтобы не тратить топливо при стоп-стартах, у него обязательно должна быть система автоматической остановки и запуска двигателя, плюс система рекуперации энергии торможения, о которой разработчики нам пока не рассказывают.

Многие автомобилисты знают, что при скорости в 100 км/час легковой автомобиль на всё про всё расходует пару-другую десятков лошадиных сил. Остальной запас мощности пропадает втуне, он нужен только для того, чтобы иногда «поддать газу». Так что основное время горючее экипажа тратится на то, чтобы просто таскать с собой мощный мотор с коробкой передач и прочей амуницией. А что если постоянно ездить на маломощном моторе и подключать дополнительные силы только в нужные моменты? Это вполне по силам гибридному авто. Только дополнительных сил должно быть достаточно. И надо знать, сколько бывает таких моментов на километр пути. А это во многом зависит от манеры езды водителя, загруженности трасс движения, маршрутов городского гибридного автомобиля.

Обычно на гибридах устанавливают соединённый с единой механической трансмиссией двигатель внутреннего сгорания и электромотор. Последний питается от аккумулятора, заряжаемого первым. Мощность двигателя примерно вдвое больше, чем у мотора. Такой подход и позволяет создать необходимый задел по мощности на все случаи автодорожной ситуации.

У Гинзбурга – проще. Аккумулятор, он же конденсатор, малоёмок, поэтому мощность электромоторов приближается к мощности двигателя.

Зарубежные гибриды тяжелы из-за большого веса батарей, наш – лёгок. Энергозапаса-то у него почти нет – всего на пятнадцать секунд разгона.

Детально судить о режимах движения, программно-зашитых в электронику автомобиля, мы не можем. Нюансы их не раскрываются, только названия типа «спорт» или «скользко».

Стандартный гибрид на малых скоростях до десятков километров в час движется на электрическом ходу. На больших скоростях включается двигатель внутреннего сгорания обычной конструкции. При высоких нагрузках работают оба мотора и расходуется энергозапас аккумулятора. У нашего же гибрида в движении бензиновый двигатель почти не будет выключаться. Вряд ли в этой ситуации можно говорить об оптимуме работы по расходу топлива или об экологичности выхлопа, для чего и создаются все гибриды.

Рёальности проёкта

Информация о конструкции и силовой установке гибрида неполна и неоднозначна, обнародованные цифры противоречат друг другу. Первоисточник каждый раз предъявляет всё новые сведения. Сегодня автомобиль можно обсуждать лишь как заявленный проект, а не реально существующий объект. Однако ряд моментов вполне очевиден.

Автомобилисты знают, что мощность силовой установки и масса транспортного средства определяют его максимальную скорость и ускорение. Сорока лошадей двух электромоторов гибрида, питаемых двигателем внутреннего сгорания в шестьдесят лошадей, явно мало, чтобы соревноваться с указанными на его сайте иностранными конкурентами того же размерного класса. Корректнее сравнивать его с ВАЗовской классикой, «Окой», индийской Tata Nano.

Правда, некоторые типы электромоторов могут короткое время выдавать мощность, превышающую их номинал. Но не на порядок и при условии достаточного энергозапаса аккумулятора. У нашего же гибрида будет конденсатор ёмкостью пять фарад, запасающий, по словам Гинзбурга, 400 килоджоулей энергии, что, заметим (на это действительно стоит обратить внимание), даже меньше ёмкости стандартного свинцового автомобильного аккумулятора. За полтора десятка секунд такой конденсатор разряжается полностью. Проехать на нём можно всего два-три километра.

Если не выходить за предельный вес гибрида с пассажирами порядка тысячи килограммов, увеличить энергозапас не получится: конденсаторы тяжелы и дороги. Если выходить – потребуется увеличить мощность мотора. Тогда сильно возрастёт расход топлива, по которому разработчики собираются обогнать Toyota Prius.

Сравнение это некорректно и напоминает претензию жены инженера Щукина из романа «Двенадцать стульев» на меховую конкуренцию с фотографией миллионерши Вандербильт. Сравниваются автомобили разных классов, принадлежность к которым определяется прежде всего мощностью двигателя. Toyota Prius – это тяжёлый последовательно-параллельный гибрид в разы мощнее нашего и с гораздо более ёмкими аккумуляторами. Малый расход топлива Prius связан с оптимизацией работы двигателя по эффективности и рекуперации, малый расход нашего гибрида – с малым весом и слабым двигателем. Про «американца» Chevrolet Volt, который приводится разработчиками проекта отечественного гибрида как пример аналогичной последовательной схемы силовой установки, можно сказать то же, что и про «японца».

Словом,

описание проекта первого российского гибрида даёт представление о способном иногда поддать газку маломощном автомобиле. Таковым его будет ощущать и водитель.

Воённая хитрость

Возвратимся к минимализму конструкции гибрида, заявленному как одно из достоинств. Многие уже видели по телевизору или на фотографии передвигающийся макет гибрида, изготовленный из пластика в кузовном ателье «Карди» Московского автомеханического института. Первое, что бросается в глаза, – масса свободного места внутри рамы и под капотом. В противоположность зарубежным автомобилям, у которых используется буквально каждый клочок пространства. Думаете, это недостаток?

Это военная хитрость. Здесь всё не просто. Авторы заявляют, что сокращение числа деталей в разы – одна из изюминок конструкции. Значит, должна вырасти функциональность каждой детали. Тогда как насчёт пригодности к ремонту и его цены? Полезных функций у гибрида меньше, чем у его зарубежных «коллег»?

Но список хай-тек-примочек, типа точки входа в интернет или сотового телефона с функцией сигнализации, составляет основную и самую впечатляющую часть технического описания. Значит, применены секретные решения. Одно из них – пятикратное сокращение длины кабелей за счёт передачи сигналов сервоприводам по силовым кабелям. Опять же – видим рост функциональной нагрузки.

Заявление о том, что нынешняя конструкция с несущей рамой может быть заменена на несущий пластиковый кузов, вызывает недоумение у специалистов. Что-то вроде предложения заказать по каталогу однобортный пиджак, имея в виду, что может быть прислан двубортный той же модели. Любой автоинженер знает, что несущий кузов – это конструктивно совсем другой коленкор. Пиджак, вообще-то, существует?

Двигатёль Вигриянова?

Разработчики прекрасно понимают, что без чего-то особенного, абсолютно инновационного их гибрид был бы автомобилем прошлого века, устаревшим в момент своего рождения. Поэтому они пообещали поставить на него новейший роторно-лопастной газо-бензиновый двигатель, не существующий нигде, кроме как в нашем «Моссельпроме». Пока же даже на высшем уровне гибрид представляют движущимся макетом с мотором Weber от немецкого снегохода – популярным и надёжным.

Принцип действия роторного двигателя Вигриянова, названного так по имени изготовившего его рабочий макет инженера, известен давно, с начала века. В нём четыре охлаждаемых изнутри лопасти концентрически движутся внутри цилиндра, создавая в своих секторных промежутках сжатие и разрежение. Таким образом, сектора играют роль перемещающихся по кругу камер сгорания, в которых и осуществляются четыре такта двигателя.

Этим принципом действия двигатель напоминает роторный двигатель Ванкеля, широко применяемый, например, фирмой Mazda, который для длительной работы требует надёжных уплотнений между краями треугольного поршня и стенками цилиндра. Заявлено, что фторопластовые уплотнения двигателя Вигриянова не будут смазываемыми. У специалистов сразу возникает вопрос насчёт царапающего фторопласт нагара. Думается, такие вопросы ставить рано. Двигатель Вигриянова пока можно увидеть только на картинке.

История его интересна. По сообщению lmotor.com, в 60-х годах прошлого века немецкая фирма KHD провела исследование двигателя этого типа с механизмом Коуэрца для преобразования движения лопастей. Результаты были признаны отрицательными.

Википедия сообщает, что в 1973 году инженеры из Новосибирска, среди которых был Михаил Вигриянов, сделали конструкцию рабочей, придумав новый механизм, заставляющий лопасти двигаться по определённому закону. При этом вал мощности вращается неравномерно. Проблемой при передаче её на электрогенератор и затем на равномерно вращающийся электромотор это, конечно, не станет, но приложить некоторые усилия придётся.

Сейчас в интернете встречаются дискуссии по поводу авторства двигателя. Производители российского гибрида предпочитают просто называть его четырёхтактным роторно-лопастным двухтопливным двигателем внутреннего сгорания. По их заявлению, «энергетическая установка (двигатель плюс генератор и система накопления энергии) обеспечивает энерговооружённость, аналогичную двухлитровому 150-сильному двигателю внутреннего сгорания».

Интересно, что имеется в виду? На время разряда суперконденсатора при разгоне – да, обеспечивает. А в остальное время? Закон сохранения энергии не обманешь: слабый двигатель не может постоянно работать как сильный.

В середине марта в передаче «Сфера интересов» на телеканале «РБК» гендиректор проекта Андрей Бирюкой заявил, что технические характеристики роторно-лопастного двигателя будут раскрыты после его ресурсных испытаний. По планам – в середине лета. Ждём-с.

Ёкология

Городская экология от наличия парка новых гибридов несколько выиграет за счёт их остановок без холостого хода и стартов на конденсаторе. Общий же заявленно-предполагаемый расход топлива в три с половиной литра на сотню километров пробега для двигателя внутреннего сгорания в шестьдесят лошадей – отнюдь не революционный показатель. Заметим, что до сих пор инженеры считали, что роторно-лопастные двигатели не отличаются экономичностью и экологичностью (см., например, «Двигатели внутреннего сгорания» под редакцией А. С. Орлина и М. Г. Кругликова, 1990 г., стр. 258).

А как же эконормы на вредные выбросы? Для этого-то и нужны два газобака на 14 кубометров сжатого до двухсот атмосфер метана. Ведь при сгорании он даёт очень экологичный выхлоп. Теперь можно заявить о соответствии нормам «Евро-5», в скобочках указав ключевое слово – метан. На остальные неевропейские случаи у экологически чистого гибрида есть обычный 20-литровый бензобак.

Вызывает вопросы и индивидуально-пассажирская экология. Сотня килограммов конденсаторов, часто и быстро перезаряжаемых, размещена под задним пассажирским сиденьем. Большие изменения токов означают сильные магнитные поля. Эта терапия показана далеко не всем. Или под сиденьями установлены особые экраны? Впрочем, проблема надёжного экранирования электромагнитных полей стоит перед всеми производителями электромобилей.

Громогласно заявлено, что в салоне не будет пепельницы и прикуривателя – разработчики ратуют за здоровый образ жизни. Такая мера в стиле сухого закона не кажется разумной, в особенности учитывая целевую аудиторию, обозначенную названием автомобиля.

Нарушать отжившие нормы и косные представления – так нарушать.

Где ё, где завтра?

Со старым морским поверьем – как корабль назовёшь, так он и поплывёт, большинство сухопутных россиян знакомилось по детской книжке «Приключения капитана Врунгеля». По сюжету, его шхуна «Победа» при спуске на воду лишилась первых двух букв своего имени. Далее её судьба складывалась хотя и сложно, но весело.

Заказы на гибрид превышают планы производства на годы вперёд. Рекламная акция набирает обороты. Правда, согласно опросу, проведённому сайтом «Авто-Вести», около 40 процентов россиян не верят в успех проекта гибридного автомобиля. Но это и не нужно – столько же верят. Очередь на покупку на сайте гибрида длинна, заказы с лихвой перекрывают планируемый на следующий год выпуск. Если соберётесь купить, ваш номер окажется больше ста с небольшим тысяч!

На гибридный кроссовер записались 84 процента заказчиков, 14 процентов – на пятидверный микровэн и лишь 2 процента – на фургон. Это наводит на мысль, что большинство будущих потребителей – молодёжь. С большим отрывом от них следуют семейные люди. И очень мало тех, кто занимается бизнесом. Видимо, последние скрупулёзно считают свои расходы и не хотят рисковать.

Собаки лают, караван идёт

В России трудно найти человека, не слышавшего названия первого отечественного гибрида. О его конструкции способен порассуждать любой школьник. Чаще всего это разговоры об электронных приборах, вроде сенсорного дисплея управления режимами движения. На некоторых сомневающихся граждан обращать внимания не стоит. Их и раньше по обочинам широких инновационных дорог бывало в достатке.

Победителей, как известно, не судят. Цель достигнута – теперь каждый житель нашей модернизирующейся страны знает, что Россия сама может производить высокотехнологичные гибридные автомобили. И у нас есть свой недорогой, надёжный и конкурентоспособный гибрид. Не верите? Спросите любого знакомого.

И последнее: сравнения в прессе с новейшим Chevrolet Volt не случайны. Простейшая последовательная схема силовой установки оптимальна для превращения гибридов с ней в электромобили, о которых мы расскажем в следующей статье. Достаточно убрать двигатель с генератором и поставить дополнительные аккумуляторы на ту же уже испытанную ходовую часть и проверенный в ходе тестирования кузов. Переделок минимум.

Гурьянов Александр

Источник: "Наука и технологии РФ"

Дата публикации: 22.09.2011
1877

Тэги:

автомобиль,

гибрид,

экология

Популярное в новостях

Популярное в аналитике