Как правило, семинары по энергосберегающим технологиям и альтернативным видам автомобильного топлива - мероприятия скучнейшие. Агрегаты, схемы, цифры...
Но 'ездовая' презентация 'экологически чистых' автомобилей, которую провела компания Toyota на полигоне CERAM под Парижем, стала приятным исключением. Минимум разговоров - и два десятка интереснейших машин. Бери ключи - и катайся!

ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ полигон CERAM принадлежит концерну Matra, одно из предприятий которого собирает автомобили Renault Espace и Avantime. Это далеко не самый большой и не самый известный полигон в Европе. Тем не менее, здесь можно проводить полный комплекс ходовых испытаний. К примеру, в день нашего приезда по спецдорогам сновал увешанный аппаратурой Mercedes S-класса. На асфальтовом пятачке делала 'переставку' какая-то замаскированная малолитражка (уж не новый ли это Renault Twingo?). За перелеском ревели моторы автомобилей из школы Audi quattro. А для испытаний гибридомобилей Toyota были отведены асфальтовый плац и скоростное профилированное кольцо.
Поначалу я даже растерялся: с чего начать? Может быть, с красивого концепт-кара Toyota ES3?

Дизель, который не коптит

- У вас найдется чистая салфетка?
Тойотовский инженер обернул белой тканью выхлопную трубу обычного с виду седана Toyota Avensis. По команде я несколько раз газанул на нейтральной передаче, заглушил мотор и вышел из машины. Японец протянул мне салфетку: она оказалось почти чистой и без запаха. Никаких фокусов: этот Avensis D-4D c двухлитровым 110-сильным турбодизелем оснащен новым фильтром DPNR (Diesel Particulate-NOx Reduction), который призван снизить уровень выбрасываемой в атмосферу сажи и окислов азота (NОx).
Установленный за выпускным коллектором двигателя нейтрализатор DPNR - это новый мелкопористый керамический фильтр, 'соты' которого покрыты специальным составом. Когда двигатель работает на обедненной рабочей смеси (на режиме низких нагрузок), избыток окислов азота NОx поглощается порами фильтра, а выделяющийся при этом 'активный' кислород дожигает взвешенные в выхлопных газах микрочастицы сажи с помощью каталитического покрытия. Когда мотор работает на обогащенной топливовоздушной смеси (большая нагрузка на двигатель), 'запасенные' ранее окислы азота NOx распадаются на окись NO и активный кислород, который также сжигает сажу. Кроме того, в выпускной коллектор встроена форсунка, через которую система управления может впрыскивать порцию дизтоплива из насоса высокого давления, чтобы увеличить температуру дожига сажи.
Оснащенный фильтром DPNR дизельный автомобиль удовлетворяет будущим нормам Euro 4. Срок службы фильтра сопоставим со средней 'продолжительностью жизни' автомобиля, поэтому он не требует замены в ходе эксплуатации. Но для достижения максимального эффекта необходимо использовать дизтопливо с пониженным содержанием серы. А лучше - вообще без нее. Но такая солярка есть не во всех европейских странах. Поэтому 60 опытных машин Toyota Avensis D-4D DPNR переданы для опытной эксплуатации клиентам из Германии, Англии, Австрии, Италии, Норвегии, Финляндии и Бельгии. Автомобили должны намотать по 300 тыс. км под присмотром специальной сервисной службы. Цель - установить эффективность и надежность системы в условиях реальной эксплуатации. Серийное производство автомобилей с нейтрализатором DPNR планируется начать в будущем году.

Картофельный кубик

Toyota ES3 - это четырехместный автомобильчик размером чуть меньше хэтчбека Toyota Yaris. Конструкторы решали комплексную 'экологическую' задачу: требовалось построить самый экономичный в мире четырехместный автомобиль, уменьшить количество токсичных выбросов в атмосферу и сделать машину максимально пригодной к утилизации по окончании срока службы.
Кузов - алюминиевый и весит на 100 кг меньше аналогичного стального. Бамперы, некоторые наружные панели кузова и бензобак сделаны из полимера TSOP (Toyota Super Olefin Polymer), который легко поддается переработке и уже широко применяется на серийных автомобилях Toyota. Некоторые наружные и внутренние панели отформованы из так называемых биоразлагающихся пластиков, сырьем для которых послужили лен, бамбук и даже картофель! Еще 65 кг удалось сэкономить, используя легкие сплавы в узлах подвески. А каркасы передних сидений сделаны из магниевого сплава. В результате снаряженную массу машины удалось удержать в пределах 700 кг. Коэффициент Cx составляет всего 0,23!
На концепт-каре ES3 установлен турбодизель объемом 1,4 л с непосредственным впрыском топлива, интеркулером и турбокомпрессором с изменяемой геометрией. Мотор агрегатирован с клиноременным вариатором и оснащен нейтрализатором нового поколения DPNR (о нем - отдельный рассказ).
Заводские испытания показали, что главная цель достигнута: средний расход топлива по европейским нормам составляет 2,7 л/100 км. Пока это лучший результат в классе. Автомобиль отвечает будущим европейским эконормам Euro 4, а при необходимости маленькую Тойоту можно переработать без остатка. Но пока перерабатывать нечего - построено всего две машинки. Одна экспонировалась на автосалоне во Франкфурте, вторая - на мотор-шоу в Токио. А теперь обе здесь, на полигоне.
Открываю широкую дверь. Обивка салона потерта прикосновениями десятков тысяч рук. Царапины. Досталось машинкам на выставках... В остальном - ничего особенного, вполне привычный интерьер. Лишь вместо традиционных приборов - жидкокристаллический экран в центре передней панели. Поворачиваю ключ в замке зажигания - а двигатель молчит. Это умничает система Stop&Go, которая призвана экономить топливо на остановках: она запустит мотор лишь после того, как я переведу селектор вариатора в положение Drive и нажму на газ. Покатили...
Ближний свет, левый 'поворотник' - все работает! Панельки скрипят, где-то что-то побрякивает, но 'кубик' едет. В машине три человека, но динамика вполне удовлетворительная. Скорость уже перевалила за 120 км/ч. Пора переходить на вторую полосу скоростного кольца - чтобы проходить повороты по более 'высокому' профилю.
Останавливаюсь. Как только скорость упала до нуля, двигатель заглох. Нажимаю на акселератор - и дизель мгновенно запускается вновь. Это, конечно, не новость: подобной системой еще в 1981 году оснащалась Toyota Starlet ERS, а чуть позже - VW Golf II Ecomatic. Но все равно интересно.
Totota ES3 так и останется концепт-каром. Но многие обкатанные на ней решения (например, нейтрализатор DPNR) будут использованы на серийных машинах.

Последовательно или параллельно?

Есть два основных принципа построения гибридных силовых установок - параллельный и последовательный. В первом случае ведущие колеса приводятся и бензиновым двигателем, и электромотором, а силовому агрегату необходима обычная трансмиссия (например, вариатор). При последовательной схеме двигатель внутреннего сгорания (ДВС) приводит только генератор, а ведущие колеса вращаются только с помощью тяговых электромоторов.
Минивэн Toyota Estima Hybrid, в котором реализована система THS-C (Toyota Hybrid System - CVT), построен, если так можно сказать, по комбинированной схеме. Основной двигатель - это бензиновая 'четверка' 2.4 VVT-i мощностью 130 л.с., которая через планетарный редуктор и клиноременный вариатор (CVT) приводит передние колеса. В паре с ним работает 13-киловаттный синхронный электромотор-генератор, который также соединен с передними колесами через планетарную передачу и вариатор. В зависимости от условий движения передние колеса может вращать либо электромотор, либо ДВС, либо оба двигателя вместе (см. рисунок). То есть гибридный привод передних колес построен по параллельной схеме.
При частичных нагрузках планетарный редуктор позволяет 'забрать' у ДВС треть крутящего момента для привода мотор-генератора, который подзаряжает аккумуляторную батарею. При торможении батарея тоже подпитывается.
Но это еще не все! Задние колеса приводятся 18-киловаттным электромотором, который запитывается либо от аккумуляторой батареи, либо от мотор-генератора. Электромотор вступает в работу только при проскальзывании одного из передних колес. То есть в штатных режимах движения Estima Hybrid остается 'переднеприводным' гибридом.
Сложно? Зато Estima Hybrid вдвое экономичнее обычных минивэнов этого класса: средний расход топлива по японским нормам составляет 5,6 л/100 км. Токсичность выхлопа снизилась на 65%. Отпала необходимость в карданной передаче к заднему мосту. Кроме того, от электросистемы можно питать бортовые потребители общей мощностью до 1,5 кВт (минивэн можно переделать под карету 'скорой помощи' или передвижной офис).
Я проехал на гибридном минивэне несколько кругов по скоростному кольцу. Понравилось! Переход с бензиновой тяги на электрическую и обратно происходит почти незаметно - толчки не сильнее, чем при переключениях обычной гидромеханической трансмиссии. И привыкать ни к чему не нужно: все органы управления - как на обычном автомобиле.
Чтобы окончательно развеять сомнения, тойотовцы предложили опробовать установленную на Эстиме систему стабилизации VSC (Vehicle Stability Control) на залитой водой асфальтовой площадке. Но меня интересовала не столько система стабилизации, сколько работа гибридного полного привода в экстремальных условиях. На скорости около 40 км/ч я имитировал снос, занос, равномерное движение по кругу. Estima вела себя словно обычный полноприводник с межосевой вискомуфтой: подключение задних колес происходило быстро и достаточно мягко. Никаких рывков, все предсказуемо и однозначно. И система VSC работает достойно. Жаль, что не отключается.
А самое интересное, что такой необычный минивэн с электроприводом на задние колеса только в первом квартале текущего года разошелся в Японии тиражом без малого шесть тысяч машин! Говорят, в будущем году Estima Hybrid появится и на других рынках. Вот бы в России зимой прокатиться...

Топливные элементы? Скоро в серию
- Сколько стоит машина?
- Несколько миллионов долларов.
- А прокатиться можно?
- Только аккуратно, не быстрее 140 км/ч. Таких электромобилей у нас всего два...
Японец не сгущал красок - электромобили на топливных элементах Toyota FCHV-4 обошлись компании в кругленькую сумму! Это последние машины из серии FCHV (Fuel Cell Hybrid Vehicle), а всего на протяжении последних лет построено семь электромобилей серии FCHV, которые в общей сложности намотали уже 75 тысяч 'испытательных' километров.
Я сел за руль. Машина как машина: обычный внедорожник Toyota Highlander (в Японии он называется Toyota Kluger V). Два ряда сидений, просторный багажник... А где топливное хозяйство?
Батарея топливных элементов мощностью 90 кВт и питающийся от нее синхронный электромотор, который приводит передние колеса, спрятаны под капотом. Мощная аккумуляторная батарея и баллоны со сжатым водородом расположены под днищем кузова. Принцип работы не нов. Батарея топливых элементов потребляет кислород из воздуха и водород из баков, вырабатывая при этом воду и электрический ток. Водяной пар улетучивается в атмосферу, а ток запитывает тяговый электромотор. Если мощности топливных элементов не хватает, на помошь приходит обычная аккумуляторная батарея. А при торможении происходит подзарядка аккумуляторов (рекуперация).
Педалей две - газ и тормоз. Чтобы тронуться с места, нужно перевести селектор в положение Drive и нажать на акселератор. Водородный электромобиль покатился почти бесшумно, с характерным легким посвистыванием. Скорость совсем не чувствуется. Забывшись, я раскочегарил аппарат до 160 км/ч!
Впрочем, топливные элементы для нас не в диковинку - даже на АвтоВАЗе сделали водородную Ниву (см. АР ? 16, 2001). Но, в отличие от множества экспериментальных аппаратов, Toyota FCHV-4 - это доведенная до ума машина, которой в Японии официально разрешено выезжать на дороги общего пользования! А инженеры пообещали запустить FCHV-4 в серийное производство уже в будущем году.

Малой кровью

Была у тойотовских инженеров голубая мечта - сделать 'адаптивный' гибридный привод, который можно было бы 'подкатить' под любой автомобиль. Так появилась универсальная гибридная силовая установка THS-M (Toyota Hybrid System-Mild).
Система THS-M включает три основных компонента: электромотор-генератор, 36-вольтовую аккумуляторную батарею и блок управления. Электромотор-генератор связан с бензиновым двигателем приводным ремнем. Во время остановки автомобиля (например, на светофоре) ДВС автоматически глушится. Режим 'временной остановки' продолжается до тех пор, пока водитель не снимет ногу с педали тормоза. При возобновлении движения в работу сначала вступает электромотор, а затем его сменяет ДВС. Кроме того, электромотор-генератор позволяет подзаряжать аккумулятор во время торможения двигателем. А на стоянках электромотор приводит насос кондиционера - это позволяет поддерживать оптимальный микроклимат в салоне без помощи ДВС.
Оснащенный системой THS-M большой седан Toyota Crown Mild Hybrid с автоматической коробкой расходует в городе на 15% бензина меньше, существенно снижаются выброс в атмосферу вредных продуктов сгорания топлива и шумовая нагрузка на окружающую среду. Я прокатился на большом 'гибриде' - и не нашел, к чему придраться: все работает плавно и бесшумно. Немудрено: Toyota Crown Mild Hybrid успешно продается в Японии.

Примус двадцать первого века

Гибридомобиль Toyota Prius знаком мне с 1997 года: пять лет назад удалось прокатиться на нем в Японии. То был один из первых образцов, ходовой прототип. Помню, тогда я обозвал Prius примусом...
Теперь передо мной серийный Prius, который уже не первый год продается и в Японии, и в Европе, и в США. Чем он отличается от прототипа пятилетней давности? Инженерам удалось снизить снаряженную массу машины - до 1250 кг против 1500 кг ранее. Увеличена емкость основной батареи. Заднее сиденье теперь складывается по частям. Ну, и конечно, руль - теперь он слева, а не справа.
Prius построен по параллельной схеме: передние колеса приводит либо синхронный 33-киловаттный электродвигатель, либо полуторалитровый 72-сильный бензиновый мотор 1.5 VVT-i, либо оба сразу.
Поворачиваю ключ зажигания. В салоне - полная тишина. Перевожу расположенный на центральной консоли селектор трансмиссии в положении Drive и нажимаю на педаль газа. Тут же сработал электронный контроллер, и Prius с едва заметным жужжанием тронулся с места. Сейчас машину разгоняет только электромотор, который питается от никель-металлгидридной батареи. Когда на цифровом спидометре появилась цифра 16 км/ч, сам собой запустился бензиновый двигатель. Если продолжать интенсивный разгон, то электромотор и ДВС будут работать сообща. А если давить на педаль акселератора нежно, то бензиновый двигатель справится в одиночку. Динамика - вполне 'автомобильная'. Ощущения? Ничего особенного, только меняется тембр работы силовых агрегатов. 'Рулится' Prius хорошо (усилитель рулевого управления здесь, конечно, электрический). Подвеска пожестче, чем на Королле, но вполне годится для европейских дорог. Хорошие тормоза. Удобный салон: регулируемая рулевая колонка, 'электропакет', две подушки безопасности, складывающееся по частям заднее сиденье - все как на привычных нам дизельных и бензиновых машинах.
В Японии Prius продается за 2,18 млн иен - за эти деньги там можно купить, например, седан Toyota Carina или 'паркетник' Honda HR-V. В США Prius в базовой комплектации стоит около $20000. Недорого? Эти цены компания Toyota поддерживает искусственно. И не афиширует, что Prius - убыточный проект.
Зачем это Тойоте? Для имиджа? Для того, чтобы донести до потенциальных покупателей весть о том, что 'завтра' уже наступило?
Toyota 'столбит' рынок - и надеется на перспективы. Уже к 2005 году тойотовцы планируют ежегодно продавать до 300 тысяч 'зеленых' автомобилей, львиную долю которых составит Prius. Если эта цель будет достигнута, значит, игра стоит свеч.
С 1997 года в общей сложности продано уже 95 тысяч гибридомобилей Toyota Prius. Кстати, известно, что два из них ездят по Москве, - сам видел! Судя по всему, они были ввезены из Европы частным образом, потому что даже в московском офисе компании Toyota об этих машинах ничего не знают. А как было бы здорово провести полноценные испытания - на нашем бензине, с замером токсичности отработавших газов... Владельцы Примусов, отзовитесь!