Гибридная спираль

01 сентября 2011 года, 00:00
Фото: PORSCHE AG

История новомодного гибридного автомобильного привода развивалась по спирали и стала подтверждением известной поговорки: «все новое — это хорошо забытое старое»

А началось все в далеком 1900 году, когда и бензиновый-то мотор ходил под стол в коротких штанишках. Собственно, эта его незрелость и подвигла молодого инженера Фердинанда Порше искать новые пути. Тогда, кстати, полным ходом шла дуэль двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и электромотора. И электромобили не только были куда более распространены, чем сегодня, но ставили впечатляющие рекорды скорости. Одно плохо: уж больно тяжелы были аккумуляторы, долго заряжались, коротко ездили, да еще тогдашние шины-пневматики не выдерживали такого веса и постоянно лопались.

Но и бензиновый мотор доставлял немало хлопот. Он дурно пах, требовал тепличных условий (зимой с ним было больше проблем, чем с электрическим), да и летом завести движок и манипулировать многочисленными рычажками-педалями (их было куда больше, чем сейчас, даже опережение зажигания надо было подстраивать на ходу вручную!) мог далеко не каждый обладатель самобеглого чуда на колесах: приходилось платить шоферу-профессионалу. И все равно даже он мог брать крутой подъем лишь… задним ходом: бензин поступал в карбюратор самотеком и при наклоне не хотел литься из бака.

Вечно живой

И вот будущий «доктор Порше» (гениальный конструктор не имел высшего образования и удостоился звания профессора и почетного доктора технических наук в Венском техническом университете за разработку военной техники в годы Первой мировой войны) задумал заставить оба типа привода не воевать, а компенсировать недостатки друг друга. В его поразившем публику концепт-каре фирмы LohnerPorsche, носившем гордое и, как оказалось, пророческое имя собственное Semper Vivus («вечно живой»), два одноцилиндровых двигателя De Dion-Bouton вращали не колеса, а роторы электрогенераторов. Те заряжали аккумуляторы, ток от которых, в свою очередь, питал два электромотора, встроенные в передние (!) колеса. 

Хуберту Дрешеру — кузовных дел мастеру из Титизее-Нойштадта — было бы не по силам одному воссоздать первый в мире гибрид. В поисках описания конструкции ему помогал историк-любитель Вольфганг Эртль. А оригинальный бензиновый двигатель отыскал Клаус Бишоф, директор мобильного музея Порше. Фото: PORSCHE AG

Так появился на свет первый в мире переднеприводный автомобиль с гибридной силовой установкой и мотор-колесами. В нем не было трансмиссии, всех этих карданов, коробки передач с воющими шестеренками, капризного сцепления. И опережение зажигания не нужно было постоянно подстраивать: двигатели все время работали в одном, оптимальном режиме. Такая электротрансмиссия показала небывалый для того времени КПД — 83%!  

Собственно говоря, для гибрида авто- и электромобиля наемный шофер-профи был вовсе не нужен. Ведь даже завести двигатели было проще простого: никакой рукоятки, просто генераторы переключались в режим стартера, нажатие кнопки — и вот уже раздается бодрое тарахтение. Все, можно ехать. 

Движением управлял рычаг справа от водителя: по мере разгона его переводили из нейтрального в первое, второе и, наконец, третье положение. А послушные реле в контроллере под сиденьем, весело щелкая, переключали силу тока в электромоторах. Но были у рычага и еще два положения: задний ход (для него достаточно было просто поменять полярность) и… торможение! Да, молодой изобретатель уже тогда реализовал торможение электродвигателем, которое применяется в гибридах и сегодня. Кроме этого электротормоза на задних колесах были механические тормоза с кожаными накладками (похожие стоят сегодня на велосипедах). И это делало Semper Vivus первым в мире автомобилем с тормозами на всех четырех колесах. Придумал Порше и «ручник»: при стоянке на уклоне задние колеса намертво блокировались выдвижным штифтом. На Всемирной выставке в Париже Semper Vivus произвел фурор. Газеты восторженно писали: «Автомобиль не заносит в крутых поворотах и на скользкой дороге, разве что на короткое время. Совсем как при конной тяге…» Да, тогда автомобиль вовсе не мог служить образцом устойчивости!

И все-таки гениальная конструкция на столетие обогнала время. Автомобиль на долгие годы победил гибрид не в технической, а в экономической гонке. Уж слишком дорогим удовольствием было (да и сегодня еще остается) совмещение двух типов привода в одном авто.

Об этом напомнила и эпопея воссоздания Semper Vivus к его 110-летию для женевского автосалона 2010 года. Это уникальная по своей сложности работа: попробуйте найти сегодня живые одноцилиндровые моторы De Dion-Bouton, подробное описание той уникальной конструкции, да и просто аутентичные материалы для кузова и электромоторов. Реставратору Хуберту Дрешеру пришлось долго рыскать по библиотекам, архивам, аукционам, прежде чем приступить, собственно, к работе, занявшей более 2000 часов. В результате возрожденный из небытия Semper Vivus обошелся не в тогдашние 35 000 (в пересчете на сегодняшний курс), а в 650 000 евро. Но зато вновь, как и столетие назад, фурор на автосалоне. И «вечно живой» снова может покатать и удивить почтенную публику!

Структура гибридного шасси Audi e-tron Quattro. Фото: AUDI AG

Оранжевая революция

Сегодня гибридным автомобилем никого не удивишь. Но конструкторы Audi все-таки попытались это сделать, разработав новейшую полноприводную систему e-tron Quattro. Здесь, как и у Semper Vivus, два электромотора, но не в колесах.

Под капотом дружно трудятся, вращая передние колеса, двухлитровый четырехцилиндровый бензиновый двигатель с непосредственным впрыском и турбонаддувом и синхронный электромотор. Первый выдает 211 л. с. и 350 Н•м крутящего момента, второй соответственно 45 л. с. и 211 Н•м — более чем достаточно для любителей быстрой езды.

Однако это еще не все. Задние колеса крутит второй электромотор мощностью 81 л. с. Он соединен с ними через одноступенчатую планетарную передачу и новые так называемые электрогидравлические суперпозиционные приводы. Они оперативно регулируют распределение крутящего момента между колесами. Например, при входе в поворот или разгоне в повороте тяга направляется к внешнему колесу, буквально «затаскивая» автомобиль на заданную водителем траекторию. Испытатели, уже катавшиеся на новом концепте по зимнему полигону в Швеции, говорят, что машина идет, будто по рельсам, а не по снегу. Помогают в этом и электромеханические тормоза задних колес. Здесь поршни прижимает к диску не гидравлика, а опять же небольшие электромоторы. Это очень удобно для работы в паре с системой стабилизации ESP.

В тоннеле, там, где раньше стоял бы карданный вал, поместили высоковольтную литий-ионную батарею аккумуляторов, вмещающую 9,4 кВт•ч электроэнергии. Пополнить ее запасы можно и на ходу (как и в любом гибриде), и дома от розетки 220 В. Для этого хватит всего пары часов. Такая схема сегодня называется plug-in. Машина может ехать как чистый электромобиль до скорости 100 км/ч на протяжении 40 км. Дальше включится ДВС и восполнит израсходованную энергию. А может, вы уже доедете с работы домой и просто включите вилку в розетку? Тогда о быстро меняющихся ценниках на АЗС можно будет вовсе забыть…

Вот такая революция в полном приводе ждет нас в ближайшем будущем. Но почему она оранжевая? Дело в том, что безопасности ради многочисленные высоковольтные кабели (а напряжение в них достигает 400 В) окрашены в ярко-оранжевый цвет. И это первое, что бросается в глаза, лишь только откроешь капот новинки.

На новом витке

Итак, прошло 110 лет, и все вернулось на круги своя. Как и положено согласно диалектическому материализму, на следующем, более высоком витке развития. Как видим, концепция, придуманная молодым Порше, в целом осталась практически неизменной. Но появились новые цели: экономия энергоресурсов и сбережение окружающей среды. Использование энергии торможения (рекуперация) теперь позволяет гибридам расходовать процентов на 20 меньше топлива и на столько же меньше выбрасывать в атмосферу дурно влияющего на климат СО2. А система plugin при регулярных коротких поездках и вовсе исключает какие бы то ни было вредные выбросы. По управляемости новинки теперь сравнивают друг с другом: карета с лошадьми давно перестала быть точкой отсчета (но, конечно, по части экологичности она все еще даст авто фору). Щелкающие реле остались в прошлом (их работу еще можно услышать в старых троллейбусах и трамваях — торопитесь!). Теперь разгоном управляет силовая электроника, способная практически без потерь (КПД под 90%) изменять подаваемое на двигатель напряжение (кстати, может меняться и не напряжение вовсе, а частота тока). Такие решения молодому Порше и не снились — его моторы работали на постоянном токе напряжением 88 В.

Удалось и радикально уменьшить массу гибрида. Semper Vivus был заметно тяжелее обычного авто (если, конечно, можно говорить об «обычном» в 1900 году). А вот концепт Audi e-tron Quattro, несмотря на все еще тяжелую батарею аккумуляторов, весит всего около 1600 кг — не больше рядового современного автомобиля. Это достигнуто широким применением алюминия и углепластика.

Одна беда: до сих пор не решена экономическая задача. Гибриды, особенно такие продвинутые, все еще заметно дороже обычного автомобиля, что мешает им стать по-настоящему массовыми, даже несмотря на впечатляющую экономичность. И все-таки они уже ездят не по подиумам автосалонов, а по обычным дорогам-улицам. В том числе и российским.

Нам обещают скорое вздорожание бензина до европейского уровня. Если при этом стоимость киловатт-часа не будет столь же резво расти, гибриды может ждать настоящий бум.

Биография

1875 Фердинанд Порше родился в семье жестянщика Антона Порше.
1894 Поступает на работу в венскую электротехническую фирму Bela Egger & Co.
1898 Разрабатывает электрическое мотор-колесо.
1900 В Париже на Всемирной выставке показан полноприводный электромобиль с четырьмя мотор-колесами, построенный Ф. Порше по заказу каретной фабрики Lohner из Вены.
1906 Порше получает пост технического директора Austro-Daimler в Вене.
1910 В гонке Берлин — Бад-Хомбург на дистанцию 1495 км все первые три места занимают автомобили PrinzHeinrich-Wagen, разработанные под руководством Порше.
1923 Фердинанд Порше переходит на должность технического директора в компанию Daimler-Motoren.
1933 Порше получает заказ на разработку 16-цилиндрового гоночного болида, который год спустя устанавливает три мировых рекорда. Компоновка этой машины и сегодня используется в «Формуле-1».
1934 Порше представляет рейхсминистру транспорта свой «Фольксваген», который вскоре станет знаменитым «жуком».
1937–1942 Порше работает над армейскими версиями «жука», а также над проектами тяжелых танков.
1948 В этом году с появлением концепта Porsche 356 родилась знаменитая и поныне спортивная марка.
1951 Фердинанд Порше скончался в Штутгарте в возрасте 75 лет.

Рубрика: Автодром
Ключевые слова: Порше, гибридный двигатель
Просмотров: 7874