Будущее автопрома

Будущее за электромобилями — что нас ждёт

Всё указывает на то, что будущее автопрома за электромобилями. Однако пройдёт некоторое время, прежде чем они станут обычным явлением на улицах. Поэтому производители, помимо инвестиций в разработку альтернативных источников привода, постоянно пытаются усовершенствовать двигатели внутреннего сгорания, известные уже много лет. Поскольку дизельные двигатели в последнее время вышли из моды, все больше внимания уделяется разработке бензиновых двигателей.

Будущее электромобилей остаётся загадкой для многих людей. Доминирование автомобилей с двигателем внутреннего сгорания заставляет пользователей беспокоиться о плане развития электромобильности в России и во всём мире. Неудивительно. Мы, водители, просто привыкли к машинам с бензиновыми и дизельными моторами. Так почему же не только производители городских автомобилей, но и бренды, известные своими быстрыми и роскошными моделями, выбирают разработку электрокаров? Не лучше ли остановиться на автомобилях с двигателем внутреннего сгорания?

Вначале стоит подчеркнуть, что электромобиль – это не новая концепция. На заре автомобильной промышленности технологии электрического привода и двигателя внутреннего сгорания развивались параллельно.

Именно электромобиль первым преодолел скоростной лимит в 100 км/ч (этого добился бельгиец Камиль Женатци в 1899 году за рулём автомобиля под названием La Jamais Contente, что означает «Всегда недовольный»). Что на данный момент отличает обе технологии и какова важность электромобилей на автомобильном рынке?

В чём разница между электродвигателями и двигателями внутреннего сгорания

Электромобили имеют множество преимуществ перед моделями с двигателем внутреннего сгорания:

• электродвигатели не только тише, но и эффективнее — максимальный крутящий момент доступен с момента запуска и практически весь ток, подаваемый от аккумуляторов, преобразуется в механическую энергию (КПД двигателей внутреннего сгорания составляет примерно 30-40%);
• электромобили могут быть более просторными — автомобили, изначально построенные как электрические, могут иметь батареи, расположенные в полу, и небольшие электродвигатели на осях. Компоненты занимают не так много места, как обычный двигатель внутреннего сгорания, соединённый с системой подачи топлива, воздухозаборника, системами охлаждения и смазки, двухмассовым маховиком, коробкой передач, главной передачей и трансмиссией, что позволяет освободить больше места в салоне;
• электромобили более экологичны – они не выделяют выхлопные газы и бесшумны. С ростом использования энергии из возобновляемых источников увеличение количества электромобилей по сравнению с автомобилями с двигателем внутреннего сгорания приведёт к сокращению выбросов CO2 и снижению шума, который также считается загрязнителем. Независимо от источника энергии электромобили позволяют эффективно бороться со смогом в местах, где он вызван интенсивным дорожным движением;
• электромобили дешевле и удобнее в повседневном использовании – электромобиль можно дешево зарядить дома (например, по ночному тарифу на электроэнергию) и не придётся ехать на станцию для подзарядки аккумуляторов;
• электромобили обеспечивают больший комфорт – они динамичны и в то же время обеспечивают плавную, приятную езду, без шума и вибраций;
• дизайн электромобилей интереснее – у них нет большого двигателя с дополнительным оборудованием, традиционной коробки передач, сцепления, двухмассового маховика или выхлопной системы. Поэтому их обслуживание проще и дешевле.

Что нового у двигателей внутреннего сгорания

Двигатели с искровым зажиганием в настоящее время переживают ренессанс. Это связано с тем, что покупатели всё чаще отказываются от современных дизелей, которые считаются сложными, проблематичными в эксплуатации и дорогими в ремонте. Конечно, бензиновые автомобили уже не те, что раньше.

Прямой турбонаддув, тенденция к уменьшению числа цилиндров, высокая степень усилия – всё это должно обеспечить (по крайней мере теоретически) низкий расход топлива без ущерба для производительности. К сожалению, новые компоненты — это всегда дополнительные риски поломок. Например, может потребоваться ремонт турбины, если турбокомпрессор выйдет из строя. Другим побочным эффектом является заметный выброс твёрдых частиц. Поэтому, чтобы соответствовать всё более строгим стандартам выбросов выхлопных газов, в бензиновые двигатели постепенно внедряются соответствующие фильтры, которые позволяют улавливать и разлагать вредные вещества. Эти фильтры имеют маркировку GPF (аббревиатура английского выражения бензиновый сажевый фильтр), а принцип их работы такой же, как и в случае с фильтрами, которые уже давно используются в дизельных двигателях.

Однако GPF должны быть менее хлопотными – из-за более высокой температуры сгорания топливно-воздушной смеси нет необходимости искусственно повышать температуру выхлопных газов в процессе очистки фильтра или снизить температуру воспламенения улавливаемых газовых частиц с помощью специальной жидкости. Проблемы, хорошо известные владельцам современных дизелей, здесь возникнуть не должны. В любом случае всё будет проверено реальностью. GPF устанавливается в Mercedes S 500 с прошлого года – это первый серийный автомобиль, стандартно оснащённый таким решением.

Хотя концепция бензинового двигателя разрабатывалась более 130 лет, оказывается, что ещё есть возможности для совершенствования с точки зрения повышения его эффективности. Доказательством тому является представленная некоторое время назад инновация Bosch, позволяющая, с одной стороны, снизить расход топлива, а с другой – увеличить мощность приводного агрегата. Всё благодаря впрыскиванию... воды. Откуда взялась эта идея?

Даже современные бензиновые двигатели теряют примерно пятую часть топлива, потребляемого из бака. Это связано с тем, что, особенно на высоких оборотах двигателя, часть бензина используется для охлаждения, а не для движения. Своим решением для впрыска воды компания Bosch доказывает, что так быть не должно.

«Внедряя впрыск воды, мы показываем, что у двигателя внутреннего сгорания есть ещё несколько возможностей», — говорит Ральф Буландер, глава Bosch Mobility Solutions, член правления Robert Bosch GmbH. Стефан Зайберт, президент отраслевого подразделения бензиновых систем компании Robert Bosch GmbH, добавляет: «Впрыск воды может обеспечить дополнительную мощность любому двигателю с турбонаддувом».

Как уже отмечалось, решение Bosch делает двигатель не только более экономичным, но и более мощным. Более ранняя точка зажигания означает, что блок-приводной агрегат работает более эффективно. Это позволяет сделать двигатели даже в мощных спортивных автомобилях.

В основе этой инновационной технологии лежит простой факт — нельзя допускать перегрев двигателя. Чтобы избежать этого, практически в каждом бензиновом двигателе впрыскивается дополнительное топливо, которое испаряется и охлаждает детали двигателя. Этот принцип физики был использован инженерами компании Bosch для внедрения впрыска дистиллированной воды.

Распылённая вода впрыскивается во впускной тракт трубопровода ещё до воспламенения топливной смеси. Высокая теплота испарения воды обеспечивает эффективное охлаждение, поэтому требуется лишь небольшое дополнительное количество воды. На каждые сто километров пути расход воды составляет всего несколько сотен миллилитров. В результате небольшой бак, подающий воду в систему впрыска, необходимо пополнять не чаще, чем через каждые несколько тысяч километров. Точнее говоря, ожидается, что это придётся делать в среднем через каждые 3 тыс. км. А если бак опустеет до нуля, мотор продолжит работать без проблем, хотя и без более высокого крутящего момента и меньшего расхода топлива, достигаемых за счёт впрыска воды. Возникает, однако, вопрос, не приведёт ли впрыск воды к ржавлению двигателя.

Первым автомобилем, серийно оснащённым инновационной системой впрыска воды, стал BMW M4 GTS, совершенно уникальный вариант M4 Купе. Его тираж был ограничен всего 700 экземплярами.

Мифы об электромобилях

Вокруг электромобилей ходит много мифов. Дело в том, что некоторые из них могли бы быть правдой, но в начале XXI века, когда электромобильность находилась на совершенно иной стадии развития, чем сегодня.

Электромобили имеют небольшой запас хода

470 км – именно такой запас хода у Jaguar I-PACE. Разработка аккумуляторных элементов (например, использование эффективных и компактных аккумуляторных элементов) означает, что запас хода электромобилей теперь сравним со многими автомобилями с двигателем внутреннего сгорания.

Продвинутые, с хорошей изоляцией аккумуляторы для электрокаров моделей высокого класса означают, что интенсивное вождение или перепады температур не приводят к значительному сокращению запаса хода. Поэтому электромобиль можно без проблем использовать в дальних поездках или зимой.

Электромобили не доставляют удовольствия от вождения

Разгон от 0 до 100 км/ч за 4,8 с, мощность 400 л.с., максимальный крутящий момент 696 Нм доступны сразу. Пример того, что езда на электромобиле может быть захватывающий, наравне с моделями с двигателем с турбонаддувом под капотом, и даже больше. Кроме того, здесь низкий центр тяжести (аккумуляторы в полу), полный привод (по одному двигателю на ось) и практически идеальная развесовка 50:50, что обеспечивает прекрасную управляемость.

Негде зарядить электромобиль

Во-первых, количество общедоступных станций растёт очень быстро. Доступ к источникам энергии становится проще.

Во-вторых, электромобиль можно питать от домашней электросети. В этом случае наиболее эффективным решением будет использование настенного зарядного устройства. Его можно установить, например, в собственном гараже. После подключения к домашнему зарядному устройству вечером автомобиль уже заряжается утром, как и смартфон, подключённый к кабелю на ночь.

Электромобили не экологичны

Исследования показывают, что выбросы CO2 от электромобилей в среднем в три раза ниже по сравнению с автомобилями с двигателем внутреннего сгорания. Растущее количество электромобилей помогает ограничить образование смога и снизить шум, который особенно вреден для жителей города.

О недостатках электромобилей

Электромобили по-прежнему стоят дорого. Хоть и говорят, что электродвигатели ломаются реже, это не значит, что они вообще не выходят из строя. А когда дело доходит до обслуживания такого автомобиля, запчасти могут стоить очень дорого. В электромобилях также может выйти из строя подвеска или система рулевого управления.

Если в вашем автомобиле с двигателем внутреннего сгорания заканчивается топливо, вы просто едете на заправочную станцию, и через несколько минут ваш автомобиль снова будет готов к поездке. А когда аккумулятор вашего электромобиля разряжается, его подзарядка может занять до 24 часов.