Зеленая миля

Соединение организмов, совершенно различных по генетике, как показывает биологическая практика, редко приводит к успешному результату: такие гибриды уродливы и бесплодны. В автомобильной практике все иначе: модели с гибридным приводом, позволяющим более эффективно использовать топливо и сделать нашу планету чище, не только удивительно красивы и жизнеспособны, но и активно размножаются.

Lexus по праву считается лидером в области серийного производства гибридных автомобилей премиального класса. Именно Lexus первым в мире выпустил гибридные кроссовер и седан бизнес-класса. Компании Toyota Motor Corporation принадлежит и первенство в выпуске компактного гибрида премиум-класса CT200h, продажи которого должны начаться в следующем году.

Сегодня гибридные версии имеют почти все модели этой престижной марки. В Европе доля автомобилей Lexus Hybrid Drive составляет приблизительно 50% для моделей GS и LS и приблизительно 80% — для RX. И в России Lexus отмечает плавный, но очевидный рост спроса на гибриды. В 2006 и 2007 годах их доля в статистике продаж колебалась от 12 до 20% в разных семействах. В 2008 и 2009 годах она уже составляла примерно четверть для RX и половину — для седанов LS. В прошлом году примерно треть седанов Lexus GS и LS были проданы именно с гибридным приводом. И это самые дорогие и престижные версии этих моделей.

Без шума и пыли

Обычный двигатель внутреннего сгорания способен развивать гораздо большую мощность, чем необходимо для движения. Скажем, для того, чтобы даже довольно крупный автомобиль, уже набравший скорость 40-50 км/ч, продолжал двигаться с той же скоростью, требуется всего несколько лошадиных сил. Запас нужен только для разгона или движения на очень высоких скоростях, но в процессе обычной работы большой и мощный мотор все равно производит больше энергии, чем необходимо. Собрать и использовать эти "излишки" как раз и помогает дополнительный электрический привод, который имеется на автомобилях-гибридах.

Объединить электрический привод и двигатель внутреннего сгорания (ДВС) можно по-разному. В первых автомобилях электрический привод использовался как замена обычной механической трансмиссии. ДВС вращает генератор, который вырабатывает электроток, питающий электромоторы. Обычно такая схема позволяла избавиться от сложной и тяжелой трансмиссии, например на огромных карьерных грузовиках "БелАЗ" или автобусах ЗиС-154. Если дополнить эту схему аккумуляторной батареей, получится настоящий гибрид, который может двигаться и на обычном топливе, и на электричестве. Здесь энергия передается по единственному пути: ДВС--генератор--электромотор, и поэтому эта схема называется последовательным гибридом.

Параллельный гибридный привод подразумевает, что колеса может вращать и ДВС через механическую трансмиссию, и электромотор. При этом они могут работать одновременно, объединяя свои усилия через трансмиссию. Или не объединяя: на некоторых гибридах одну ось приводит ДВС, а другую — электрические двигатели.

Каждая схема по отдельности имеет свои достоинства и недостатки. Объединенный вариант недостатков практически лишен. В схеме гибридного привода Lexus (Lexus Hybrid Drive), вариативно применяемой на моделях Lexus, реализованы различные режимы работы. Планетарная коробка передач объединяет бензиновый двигатель, электромотор и генератор. Генератор соединен с солнечной шестерней этой планетарки, ДВС — с водилом, электромотор — с внешней шестерней (коронной). С нее же крутящий момент уходит и на ведущие колеса. Соединение всех источников и "потребителей" механической энергии и позволяет менять режим работы. Например, генератор может повышать или понижать сопротивление, тем самым плавно меняя обороты на выходном валу. Так что вся эта система работает как электромеханический вариатор. Впрочем, она дополнена двухступенчатым редуктором, через который подключается электромотор. Его передачи переключаются на скорости около 90 км/ч.

В стандартном режиме гибридные Lexus трогаются на электроприводе — плавно и практически бесшумно. Это очень уместно, например, в жилом районе. Бензиновый двигатель включается при необходимости — например, если разряжена батарея или ему надо прогреться. Создателям гибридов пришлось решать сразу несколько дополнительных задач, возникших из-за сокращения роли ДВС. Ведь в обычном автомобиле он является источником тепла для системы отопления, а также приводит в действие компрессор кондиционера и насос гидроусилителя. На гибридных Lexus эти системы имеют электрический привод.

Если все в порядке, машина может набрать скорость примерно до 40 км/ч только на электрическом приводе. Возможность ездить без ДВС позволяет назвать нынешнее, второе поколение гибридных Lexus LS600h, Lexus GS450h и Lexus RX450h полными гибридами. Пробег без капли потраченного бензина, грамма СО2 и децибела, конечно, варьируется в зависимости от многих условий, но все равно составляет несколько километров. Исключительно на электричестве машина движется задним ходом — для этого просто меняется направление вращения электромотора. Однако при этом может включиться и бензиновый двигатель, например при разрядке батареи.

Тайны движения

При движении водителю не всегда просто догадаться, что происходит в приводе в тот или иной момент. При высоких скоростях и движении в пробке ДВС работает довольно часто, ведь электроприводы вспомогательных систем быстро расходуют энергию батареи и ее необходимо подзаряжать. На больших скоростях или при необходимости ускорения бензиновому двигателю помогает электромотор: планетарная передача позволяет ему подключаться плавно. Но без информации водитель не остается. На цветном дисплее он может видеть направления движения энергии — от аккумулятора к электромотору и ведущим колесам в режиме с нулевыми выбросами, от ДВС к колесам и аккумулятору при движении и подзарядке батареи или от электромотора и ДВС на колеса при интенсивном разгоне. Но приятнее всего, наверное, наблюдать за появлением энергии практически ниоткуда — когда при торможении мигающие стрелки бегут от колес к аккумулятору. Это в обычных автомобилях при замедлении энергия уходит в воздух, на нагрев тормозов. В гибридах тормозам помогает генератор, который отдает собранную при этом энергию в батарею. Именно сбор таких излишков и позволяет гибридному автомобилю снизить расход топлива и, соответственно, выбросы отработавших газов. Средний расход всех продаваемых у нас гибридов Lexus не превышает 10 л/100 км, то есть на уровне скромного хэтчбека. А ведь это престижные и вместительные седаны и кроссоверы, оснащенные шести- и даже восьмицилиндровыми двигателями. Экономичность гибридов, между прочим, заключается не только в экономии топлива, но и в меньшем транспортном налоге, начисляемом во многих странах лишь на лошадиные силы двигателя внутреннего сгорания.

Особенно интересно гибридный привод вписался в конструкцию кроссовера RX450h. Это полноприводный автомобиль, и если передняя ось имеет привод через систему Lexus Hybrid Drive, то задняя ось получила отдельный электромотор, так что нет никаких сложностей с дополнительными валами. Задний привод подключается автоматически при трогании с места или резком разгоне. И отключается на скорости свыше 50 км/ч. А вот на седане LS600h полный привод чисто механический и постоянный. Распределение крутящего момента по колесам 40:60 задано дифференциалом Torsen. Lexus посчитал, что для престижного динамичного седана это оптимальное решение — достаточно простая, надежная и легкая конструкция.

Гибриды обеспечивают им еще одно преимущество. Электромоторы дают очень неплохую прибавку мощности и крутящего момента. Это 167 л. с. на RX, 200 л. с.— на GS и 224 л. с.— на LS. Правда, мощность нельзя просто плюсовать с выдаваемой ДВС: слишком сложное взаимодействие происходит между элементами привода. Поэтому для GS450h 296-сильный бензиновый мотор и 200-сильный электрический вместе развивают максимум 345 л. с. Этого вполне достаточно для достижения максимальной скорости 250 км/ч. На преимущества гибридов указывают и обозначения. По традиции цифровые индексы Lexus представляют собой округленный объем двигателя. Бензиновые моторы гибридных моделей имеют меньший объем, чем можно подумать: на RX450h и GS450h на самом деле стоит V6 объемом 3,5 л, а на LS600h — пятилитровый V8. Но Lexus решил таким образом показать, что по мощности и динамическим характеристикам гибридные модели эквиваленты бензиновым с двигателями большего размера. Пожалуй, престижность гибридов Lexus даже важнее их экономичности. Целевую аудиторию гибридных кроссоверов, например, составляют люди, которых больше всего в жизни интересуют "собственные статус и спортивность" и которые имеют "повышенные запросы к качеству жизни и интерес к новым технологиям". Гибридные модели сегодня выбирают многие звезды и знаменитости. Тем самым они показывают, что им не безразлична окружающая среда и будущее планеты. Так что, судя по всему, маркетологи Lexus не лукавят, когда говорят, что их клиенты и есть интеллектуальная элита человечества, первой примеряющая на себя все технические новинки.

Валерий Чусов