Более ста лет назад был изобретен двигатель внутреннего сгорания, который работал на продуктах переработки нефти. В бензиновых двигателях воспламенение топливной смеси происходит от искры, а в дизельных – от сжатия топлива. Вариант работы на газу практически идентичен работе на бензиновой смеси.
В процессе сгорания топлива в двигателе образуется энергия, которая посредством кривошипно-шатунного механизма и трансмиссии передается к колесам и соответственно обеспечивает движение автомобиля.
Но в процессе сгорания топлива образуются и вредные вещества – оксиды углерода, окислы азота, аммиак, частицы сажи и другие вредные для окружающей среды и человека вещества.
Огромные усилия автопроизводителей направлены на то, чтобы сделать двигатели внутреннего сгорания более экологически чистыми. Разработка новых моделей двигателей, применение новых смазочных материалов, всякого рода фильтров, катализаторов позволяет уменьшить количество вредных выбросов.
Но свести уровень выбросов к нулю в бензиновых и дизельных двигателях невозможно технически. Новые требования к уровню вредных веществ в выхлопных газах в Европе, Англии, отдельных районах США фактически запрещают эксплуатацию автомобилей с двигателями внутреннего сгорания.
Эти ограничения и дальше будут распространяться по всему миру и рано или поздно коснутся всех стран.
И какой же выход в данной ситуации для автопроизводителей? Выход есть – электрификация автомобилей.
Электромобили производились достаточно давно, но не в таком количестве, как бензиново-дизельные. Причина была в недостаточном уровне технологических разработок, которые позволили бы производить батареи высокой емкости при относительно невысокой стоимости.
Да и требования по уровню вредных веществ в выхлопных газах были невысокие. Нефтяные продукты были недорогие, в некоторых странах стоимость бензина была соизмерима со стоимостью газировки. Поэтому рынок электромобилей развивался медленно.
Но в последние годы наблюдается всплеск интереса к электромобилям в многих странах. Защита окружающей среды здесь главный фактор. Новейшие требования по уровню вредных веществ в выхлопных газах вынуждают автопроизводителей электрифицироваться. Правительства многих стран стимулируют автопроизводителей для перехода на электротягу. Есть специальные льготные программы для покупателей и владельцев электромобилей
Почему же тогда не так стремительно растет рынок электрифицированных автомобилей?
Главные факторы – стоимость электромобиля и запас хода.
Компромиссное решение было найдено в виде гибридов. Гибридные технологии позволяют автомобилям с ДВС (двигатель внутреннего сгорания) на борту «вписаться» в жесткие экологические требования.
Гибридный автомобиль это два в одном. Есть и ДВС и электроустановка.
Гибридных технологий четыре. Они отличаются по сложности устройства, возможности движения только на электротяге, внешней подзарядке, экономичности.
- Самые простые гибриды не могут двигаться отдельно на электротяге, электрифицирован у них только процесс накопления энергии при торможении – рекуперация. Эта энергия заряжает штатный аккумулятор. Дополнительной экономии топлива практически нет.
- «Мягкие» гибриды – тоже не могут двигаться отдельно на электротяге, электрифицирован у них процесс накопления энергии при торможении – рекуперация и присутствует мотор-генератор, который активно помогает основному двигателю. Есть еще отдельный аккумулятор на 48 Вольт и преобразователь напряжения 12—48 В. Такие гибриды являются самым дешевым вариантом, способным снизить выбросы до необходимого уровня. Экономия топлива тут небольшая (до 10%), но есть прирост тяги.
- «Полные» гибриды могут двигаться отдельно только на электротяге на небольшие расстояния, ДВС работает в основном на зарядку литий-ионной батареи. При торможении также заряжается батарея. В движение автомобиль приводят электромоторы, расположенные на передней и (или) задней осях. Конструкция таких гибридов довольна сложная, так как присутствует и ДВС и высоковольтная электроустановка. Такие гибриды используют в своей конструкции интегрированный в коробку передач мотор-генератор, преобразователь постоянного тока, инвертор, отдельную систему охлаждения высоковольтных компонентов при помощи электронасоса, электрический компрессор кондиционера и высоковольтные провода. Сложность конструкции влечет за собой высокие требования к сервисным станциям и квалификации персонала сто. Такие гибриды экологичны, способны обеспечить экономия топлива до 20% и существенный прирост тяги.
- Подключаемые гибриды (PHEV) – это то же, что и «полные» гибриды, но с разъемом для зарядки от сети. Тут аккумулятор заряжается не только от рекуперации или от ДВС, а и от розетки. Такая конструкция гибридного автомобиля самая дорогая, самая тяжелая и самая сложная.
Последним этапом эволюции бензинового автомобиля через гибридизацию будет полная электрификация. Насколько быстро это произойдет будет зависеть от развития технологий производства батарей, снижения их стоимости.
Гибридные автомобили позволяют снизить количество вредных выбросов уже сейчас. К тому же они более экономичны, бесшумны. Дополнительный прирост электротяги дает лучшее ускорение на любой скорости по сравнению с бензиново-дизельным аналогом.
Производство гибридов демонстрирует уровень развития технологи у автопроизводителей. Повышает их авторитет и ответственность за охрану окружающей среды.
