Первопроходцами, как ни странно, стали частники из небольшой швейцарской команды Hope Polevision, заявившие гибрид в прошлом году.
От нынешних он отличался тем, что был полностью механическим. Между коротким 4-цилиндровым 2-литровым турбодвигателем и КПП нашлось место для системы Flybrid CFT ( Clutch Flywheel Tranmission), в которой маховику вращение на торможениях сообщается непосредственно от коленчатого вала двигателя через целую систему небольших многодисковых сцеплений.
Идея запасать кинетическую энергию с помощью маховика не нова. Еще в 2007 году группа инженеров команды Renault F1 выступила за разработку такого узла, но интереса у начальства это предложение не вызвало. Именно тогда обиженными сотрудниками была образована упомянутая выше частная фирма Flybrid
Конструкторы уверены, что механический вариант способен эффективнее запасать гораздо больше энергии, чем электрический. Да и КПД должен быть выше, так как ничто не теряется при трансформации одного вида энергии в другой и обратно. К сожалению, ограничение в ресурсах помешало частникам как следует испытать интересную новинку.
А крупные игроки год назад на рискованный шаг не решились – слишком многое стояло на кону. Однако с возвращением коллектива Toyota и заводчане переключились на использование гибридных силовых агрегатов.
Если в серии F1 жесткий технический регламент, спринтерский характер заездов и особенности компоновки вынуждают конструкторов использовать однотипные системы, то в марафонских гонках соперники используют самые различные варианты KERS.
Запас дармовых «лошадей» хранится либо в электрическом виде (в батареях или в конденсаторах), либо в механическом (благодаря маховику). Естественно, каждый производитель пытается применить решения, которые роднят прототипы с серийными моделями.
Общий узел систем – мотор-генератор ( Motor Generator Unit), вал которого через редуктор связан непосредственно с колесами автомобиля. На торможениях автоматика переключает KERS в режим зарядки, и MGU вырабатывает электричество. А вот дальше возможны различные способы его использования.
Компания Bosch, с которой обычно сотрудничает команда Audi, предлагает два варианта. Можно раскручивать маховик или, как в « Формуле-1», запасать электроэнергию в блоке литий-ионных аккумуляторных батарей. Однако для марафонских гонок второе менее приемлемо. Аккумуляторы, конечно, мало весят и компактны (что предопределило их успех в F1), однако для обеспечения надежности при колоссальном числе циклов зарядки-разрядки пришлось бы искусственно повышать время накопления в них энергии, что в свою очередь привело бы к росту затрат на охлаждение. А заменить блок батарей в гоночных условиях невозможно из соображений техники безопасности – производители собираются присылать своих собственных специалистов на фабрики команд для этой операции.
Другой вариант предложили в команде Toyota. Японцы уже имеют большой опыт работы с суперконденсаторами, которые занимают гораздо больше места, чем батареи, тяжелы, но обеспечивают больший срок службы и не так требовательны к охлаждению. На новейшем прототипе TS030 установлен суперконденсатор фирмы Nisshinbo, способный запасать до 1 МДж электроэнергии. В гонках, из-за ограничений в техническом регламенте, ему придется работать в полсилы. Однако даже при полной загрузке узел мог бы выдержать весь сезон без замены.
Не нужно недооценивать третий вариант – с маховиком. В « Формуле-1» от него отказались из-за больших размеров и веса. Однако в марафонских гонках именно такой узел, теоретически, приносит больше пользы. Студенты Крэнфилдского университета (Великобритания) провели компьютерные испытания, в которых сравнили обычный прототип с машинами, укомплектованными батареями, конденсатором и маховиком.
Именно последний оказался наиболее быстрым и экономичным. Он не только прошел круг в Ле-Мане на 1,2 секунды быстрее обычного прототипа (с батареями и конденсаторами выигрыш составил только 1 секунду), но и сэкономил за 24 часа 144 литра топлива (против 93 у полностью электрических систем).
Систему с маховиком уже не первый год испытывает фирма Porsche, которая вернется в Ле-Ман в 2014 году. Ее купе 911 GT3 R Hybrid часто опережает на финише марафонов формально более мощные машины класса GTE. Интересно, что маховик – единственный узел, который производит не сама фирма Porsche. Немцы заказывают его у дочерней компании известного коллектива Williams F1.
Заставить маховик быстро раскручиваться до скорости 40000 об/мин не так уж трудно. Оперативность многократной зарядки-разрядки – еще одно положительное качество механического варианта. Гораздо сложнее помочь ему сохранять вращательный момент. Внутри корпуса должен поддерживаться вакуум. В электромеханическом варианте это обеспечивается установкой моторов, раскручивающих маховик, непосредственно внутри корпуса. А вот для полностью механической системы фирме Flybrid пришлось изобретать особые пластиковые уплотнители валов.
Конструкция получается тяжелой. Маховик (как и конденсатор) занимает пассажирское место – благо все спортивные машины, прототипы являются по определению двухместными. Однако на охлаждении можно сэкономить – сам корпус греется даже меньше, чем электронный блок управления системы.
Запасенная в батареях, конденсаторах или маховиках энергия на спортивных машинах подводится обратно к моторам-генераторам, установленным на одной из осей. Гонщик не может самостоятельно включить систему – дармовых «лошадей» распрягают автоматически на скорости выше 120 км/ч и при малых углах поворота руля, чтобы у конструкторов не появился соблазн соорудить что-то вроде активного дифференциала. Главная цель перехода на гибриды – повышение эффективности силовой установки. Какая из систем действительно приносит больше пользы, болельщики узнают совсем скоро. Марафон в Ле-Мане в этом году состоится 16-17 июня
Материал взят с сайта "За Рулем.рф"
