Тест на чистоту. Mitsubishi Canter Eco Hybrid

Mitsubishi Fuso Canter Eco Hybrid был признан самым чистым легким грузовиком в мире

© Mitsubishi Fuso

 

Гибридные силовые установки находят применение уже не только на легковых автомобилях. Пример тому Mitsubishi Fuso Canter Eco Hybrid, дебютировавший в Европе на ганноверском «грузовом» автосалоне IAA Commercial Vehicle Show осенью минувшего года. Где и был признан самым чистым легким грузовиком в мире.

 

<Вековой опыт эксплуатации показывает, что ДВС — далеко не лучшая силовая установка для автомобиля: диапазон частот вращения (коленчатого) вала мал, мал и крутящий момент на низких оборотах. Перечень недостатков можно продолжить, но главное — урон, наносимый окружающей среде. Даже доведя до совершенства рабочий процесс, что само по себе достаточно дорого, мы, вследствие неоднородности состава топлива, столкнемся с некоторым количеством токсичных газов в выхлопе и необходимостью их дорогостоящей нейтрализации. А от двуокиси углерода, виновной, по мнению многих ученых, в уже почти катастрофическом изменении климата, не избавиться по определению. Теоретически, можно перейти на водород, но для его получения в промышленных масштабах необходимо построить тысячи новых электростанций. Атомные опасны, тепловые имеют свой «выхлоп». Пока решения грядущей энергетической проблемы не найдено.

 

Поэтому все более активное использование гибридных силовых установок можно считать очень своевременным, хоть и промежуточным решением.

 

Двигатель внутреннего сгорания дополняется электрической машиной (мотор-генератором), блоком аккумуляторов и соответствующей системой управления. Идея не нова, а отдельные ее элементы уже давно используются на практике. Вспомним хотя бы советские БелАЗы. ДВС, генератор и электродвигатель (точнее, мотор-колеса) наличествуют. Не хватает только надежного емкого аккумулятора электроэнергии.

© Mitsubishi Fuso

 

Новые технологии позволили приблизиться к работоспособным конструкциям. Прежде всего, были созданы аккумуляторы нового типа. При уменьшении габаритов и веса электрические машины становились все более мощными (термин «электрическая машина» используем неслучайно: электрические генераторы и моторы очень близки по своему устройству и с разной эффективностью могут использоваться в обоих режимах). О чудесах электроники и говорить не надо: они у нас перед глазами. Остается собрать все в одном автомобиле.

 

© Mitsubishi Fuso

 

ДВС может иметь меньшую мощность, так как теперь он используется только в устоявшихся режимах (наименее «токсичных») и для подзарядки аккумуляторов. Электромотор, внедренный в трансмиссию, может передвигать автомобиль самостоятельно. В силу своих «врожденных» достоинств он может иметь меньшую, чем у ДВС, мощность для достижения сопоставимых динамических характеристик. Совместная работа двигателей существенно их улучшает. ДВС можно смело выключать на время даже кратковременных остановок. В десятки раз более мощный, чем штатный стартер, ходовой электромотор запустит его без особых усилий. Сам мотор с легкостью превращается в… тормоз-замедлитель, в генераторном режиме преобразуя накопленную энергию в электрическую, накапливаемую в аккумуляторах.

 

Набор предлагаемых возможностей позволяет в любых условиях подобрать оптимальую конфигурацию силовой установки.

© Mitsubishi Fuso

 

Современные гибридные силовые установки для коммерческого транспорта подразделяются на последовательные, параллельные и смешанного типа (последовательно-параллельные). В последовательных установках ДВС используется только для выработки электроэнергии и заряда аккумуляторов. Двигает транспортное средство тяговый электромотор. Схема позволяет наиболее эффективно использовать энергию торможения. Топливная экономичность зависит от режимов движения. В целом, расход топлива достаточно высок из-за потерь на преобразование видов энергии, зато токсичность выхлопа работающего в оптимальном стабильном режиме двигателя минимальна. Отлично подходит для городской езды с частыми остановками, например для автобусов.

 

© Mitsubishi Fuso

 

В параллельных установках движение осуществляется за счет обоих двигателей или любого из них. По способности к рекуперации такая схема уступает последовательной, зато дает больший запас хода из-за меньших потерь на преобразование энергии. Наибольшая унификация с традиционной базовой моделью делает увеличение стоимости гибридной версии наименьшей из всех типов. Параллельные схемы лучше всего подходят для легких многоцелевых грузовиков.

 

Конструкция установки смешанного типа понятна из названия. Схема позволяет наиболее гибко подстраиваться к условиям движения, но весьма громоздка, поэтому использовать ее целесообразнее на тяжелых крупногабаритных транспортных средствах.

Такова упрощенная теория. На практике же Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp. запустила в серию уже второй гибридный коммерческий автомобиль. Первенцем в 2004 году стал 68-местный городской автобус Acro Nonstep HEV. Canter Eco Hybrid — «грузовой» дебют корпорации.

Работы над гибридными силовыми установками начались значительно раньше. Еще в январе 1994-го был показан первый из концептов — большой маршрутный автобус с гидравлической гибридной системой MBECS. В декабре следующего года на смену пришла новая версия — MBECS-II, а на 31-м

токийском автосалоне был представлен экспериментальный Canter HEV. Четыре месяца спустя появилась вариация с ДВС, работающим на сжиженном нефтяном газе. Последний из концептов, Canter Eco Hybrid, демон­стрировался на 38-м автосалоне в Токио в октябре 2004 года.

Силовая установка серийного Canter Eco Hybrid выполнена по параллельной схеме. Возможны четыре основных режима.

Разгон с места осуществляется электромотором, при этом дизельный двигатель включается и отсоединяется от электрического с помощью обычного механизма сцепления. Углекислый газ не выделяется, разгон осуществляется почти бесшумно.

Движение с постоянной скоростью поддерживает при включенном сцеплении дизель. Электрическая схема отключена, а сам электромотор играет роль не очень нужного дополнительного маховика, но особых затрат энергии, кроме как на преодоление трения в подшипниках, не требует.

Разгон, подъем в гору и другие тяжелые режимы движения требуют использования обоих двигателей. Считается, что электромотор помогает дизелю.

Замедление обеспечивает подзарядку аккумуляторов. Дизель выключен и отключен, электромотор приведен в режим генератора.

Схема силовой установки вряд ли была бы столь эффективной, не располагай конструкторы настоящим техническим шедевром — новыми легкими литий-ионными батареями. Не вдаваясь в электромеханические подробности, отметим, что по совокупности характеристик они намного превосходят щелочные, свинцово-кислотные, никель-кадмиевые и никель-гидридные аналоги.

Разберемся с агрегатами.

На гибридный грузовик устанавливается новый 4-цилиндровый 3-литровый турбодизель 4М42 (Т2) с двумя распредвалами в головке и четырьмя клапанами на цилиндр. Он полностью соответствует перспективным японским экологическим требованиям. Выбросы NOx ниже предельно допустимых на 41%, а сажи — на 46%. Достигаются такие результаты с помощью как известных технологий (common rail, PCV — позитивной системы вентиляции картера), так и новых: постоянно-регенерируемого керамического сажевого фильтра и высокоточной системы рециркуляции охлажденных выхлопных газов EGR, значительно снижающей содержание NOx в выхлопе.

Электромотор мощностью 35 кВт с постоянными магнитами возбуждения размещается между сцеплением и коробкой передач. Мотор сделан исключительно коротким, что позволило поместить его в картер сцепления. Исключительно высокие характеристики при малых габаритах потребовали применения водяного охлаждения.

Аккумуляторная батарея не требует замены в течение всего расчетного срока эксплуатации автомобиля (300 тыс. км). Напряжение одного элемента — 3,6 В. 96 элементов, заключенных в батарейный отсек, дают напряжение 346 В и имеют емкость 5,5 А/ч. Вес одного элемента — 300 г, батареи — 87,5 кг. Под батарейным отсеком размещается преобразователь постоянного тока в переменный. Все высоковольтное оборудование охлаждается с помощью отдельного радиатора.

Коробка передач INOMAT-II —

ручная, с автоматическим электронным управлением. Парадоксальное название объясняется просто. Переключение передач, как правило, осуществляется автоматически (что разрешает управление грузовиком японским водителям с правами на управление автомобилями с АКП), но водитель в любой момент может вмешаться в управление, переключившись (секвентивно) «вверх» или «вниз». Коробка работает совместно с системой EZGO, позволяющей трогаться на подъеме простым нажатием на педаль газа. Педаль сцепления в Canter Eco Hybrid отсутствует. Алгоритмы автоматического переключения передач обеспечивают плавность переключения и топливную экономичность на уровне, недоступном среднему водителю.

Система ISS включается только при нахождении рычага коробки в положении N во время полной остановки автомобиля. При переводе рычага на D двигатель запускается автоматически, стояночный тормоз отпускается.

Остается добавить, что производство Mitsubishi Canter Eco Hybrid с июля прошлого года начато в Японии, недалеко от Токио, на принадлежащем MFTBC заводе... Kawasaki Manufacturing Plant. После соответствующей адаптации новый грузовик появится и на других рынках, включая европейский.