Английский автобус Optare Solo оснастили системой механической рекуперации

Городским автобусам тяжелее остальных: только тронулся, как уже пора тормозить. А что если оборудовать автобус устройством, которое будет запасать энергию при замедлении и отдавать ее при разгоне, помогая двигателю? Такие автобусы только что появились в Англии и США, но мало кто знает, что пальма первенства в этом вопросе принадлежит отечественному инженеру!

Рекуперация (от латинского recuperatio, «возвращение») применительно к автомобилю — процесс, когда кинетическая энергия при торможении запасается, а при разгоне вновь возвращается. Как это обеспечить?

Самый известный способ — установить гибридный привод (например, дизель-электрический), чтобы электромотор-генератор подзаряжал аккумуляторы от ведущих колес — и с их же помощью помогал двигателю внутреннего сограния. Но существует и менее известный путь — установка устройства-рекуператора. Оно может быть механическим (компактный высокооборотный маховик) или гидравлическим (гидронасос, он же гидромотор, который закачивает жидкость — как правило, масло — в гидроаккумуляторы). Конечно, у обеих систем есть минусы. Поскольку маховик делает десятки тысяч оборотов в минуту, а колеса — сотню-другую, ему нужна не обычная коробка передач, а вариатор. А гидросистема требует наличия баллонов с маслом под высоким давлением — громоздких и небезопасных. Тем не менее еще в 1966 году советский инженер Нурбей Гулиа (ныне профессор и доктор наук) поставил «маховичный» накопитель на грузовичок УАЗ-450, в 1972 году — на автобус ЛАЗ-695. А в 1973—1976 годах тот же самый ЛАЗ-695 был переоборудован под «гидронакопитель»: баллоны заполнялись маслом и сжатым азотом. Гулиа уверял, что вне зависимости от типа рекуператора на автобусе экономилось аж 45% топлива и втрое сокращалась токсичность выхлопа, но проект был закрыт из-за многочисленных трудностей.

А сейчас оба «автобусных» проекта, с гидравлическим и механическим рекуператорами, возродились за рубежом.

Американская компания Altair с 2005 года разрабатывала гидравлическую систему — и нынешней осенью показала первый городской автобус с ней. Разработчики не раскрывают подробностей проекта, но заявляют, что «гидравлический гибрид» экономичнее дизель-электрического на 30%, а дизельного автобуса — аж на 110%. Вот это уже фантастика чистой воды, потому что автомобиль не может экономить больше 100% топлива!

Американская фирма Altair называет свой автобус с системой гидравлической рекуперации «первым серийным гидравлическим гибридом в мире». Но пока машина существует в единственном экземпляре

Англичане в свою очередь создали автобус с механическим рекуператором, причем благодаря Формуле-1. Несколько лет назад, когда регламент Формулы-1 разрешил использование рекуперации, фирмы Torotrak и Xtrac создали компактный маховичный накопитель в паре с торовым вариатором. Сам маховик, сделанный из высокопрочной стали и композитов, раскручивается до 64500 (это не опечатка!) об/мин. Поскольку для снижения потерь из корпуса маховика требовалось откачать воздух, компания Ricardo сумела создать герметичный легкосплавный корпус без отверстий для оси. Момент передается через сплошную стенку при помощи магнитной муфты: при вращении маховика мощные магниты на его оси «тянут за собой» ответные, на выходном валу.

Именно такой системой оснащен английский автобус Optare: к автоматической КПП Allison при помощи редуктора прикреплен торовый вариатор (который весит всего 10 кг), а он в свою очередь соединен с маховиком через магнитную муфту. Как и задумано, при замедлении автобуса маховик бешено раскручивается, а затем отдает в трансмиссию до 400 кДж энергии, развивая около 60 кВт (заявлено, что его можно форсировать до 1 мДж и 110 кВт). И здесь не обошлось без громких заявлений — мол, система вдвое эффективнее дизель-электрической, занимает в два раза меньше места и вчетверо дешевле. Вот только построенный прототип смог сэкономить всего 8% топлива вместо ожидаемых 30%. Другие серьезные недостатки подобного вариатора — невозможность передачи больших мощностей и очень маленький диапазон регулирования.

Сам Нурбей Гулиа еще много лет назад писал: «...путь использования на автотранспорте рекуператоров — тупиковый. Не рекуператор нужен автомобилю, а симбиоз супермаховика и автономной энергетической установки с супервариатором». Самое интересное, что Гулиа придумал и запатентовал такой «супервариатор» и с ним предполагалась постройка опытной машины на базе зиловского Бычка.

Что стало с той идеей — можно не пояснять. И будет ли продолжение у зарубежных проектов — предсказать не беремся.