Главный враг электромобиля: двигатель, который от нас скрывают

На волне эйфории от достоинств электромобилей все как-то забыли, что попираемый апологетами электропривода ДВС – это не только привычный нам поршневой “инжектор” или дизель. Известный инженерам по авиации, судам и танкам газотурбинный двигатель (ГТД) тоже относится к благородному семейству двигателей внутреннего сгорания.

Читайте также: Сколько можно сэкономить, используя электромобиль

Что лучше

Принципиальное отличие ГТД от поршневого мотора – в схеме преобразования энергии сгорающего топлива в механическую. В обычном двигателе газы, расширяясь, толкают вниз поршень, поршень через шатун воздействует на кривошипы коленчатого вала и только после этого вал начинает вращаться. То есть для преобразования поступательного движения поршня во вращательное движение коленвала нужен кривошипно-шатунный механизм – самый громоздкий в любом поршневом моторе, с множеством трущихся пар и сложной системой смазки.

В камеру сгорания ГТД воздух загоняется компрессором под давлением. После сгорания газы, расширяясь, давят на лопатки тяговой турбины, связанной с первичным валом коробки передач. Попутно газы раскручивают и турбину компрессора, отдельный привод ей не нужен

В отличие от этого, у газотурбинного двигателя нет никаких промежуточных механизмов для преобразования энергии горячих газов во вращательную – они сразу вращают вал, воздействуя на турбину. Кроме того, этим моторам не нужны система охлаждения и смазки. Общее число деталей ГТД примерно в 5 раз меньше, чем у поршневого аналога – свеча одна, клапанов, распредвалов, шатунов с поршнями нет вовсе.

На макете видно, насколько просто по сравнению с поршневым мотором устроен ГТД: из подвижных частей – только роторы турбины и компрессора, посаженные на валы

Благодаря вышеперечисленным особенностям ГТД обладают более высокой удельной мощностью, высокой надежностью и долговечностью, они получаются компактнее и в несколько раз легче поршневых двигателей. Из-за низкого уровня шума и отсутствия вибраций работа таких двигателей комфортнее для пассажиров. А еще они неразборчивы к качеству и типу топлива, лучшим из которых считается керосин. Благодаря благоприятным кривым мощности и крутящего момента автомобилям с газовой турбиной нужна несложная коробка передач с двумя-тремя передачами, а сцепление или гидротрансформатор (в АКП) не нужны совсем. При том что динамика таких машин существенно лучше обычных.

Что хуже

Свои фирменные минусы у ГДТ тоже имеются. Прежде всего это сложности с изготовлением рабочего колеса турбины, которое должно быть особо термостойким (выдерживать до 1300⁰ С) и неумеренное потребление топлива в режимах частичной нагрузки и холостого хода.
Из-за инерционности турбины имеет место задержка в ускорении при старте с места в пределах 1,5 – 2,0 секунды. Не все в порядке и с экологичностью – при низком содержании СО и СН, оксиды азота NO_х превышают нормы.

Читайте также: Mazda возвращает в бой роторные двигатели

Но нужно отметить – все перечисленные недостатки относятся к разработкам конца 1960-х – начала 1980-х годов. Скорее всего, при теперешнем уровне технологий большинство хронических проблем газотурбинных двигателей можно было бы решить. Но еще в 1970-е все автопроизводители, кто экспериментировал с газотурбинными автомобилями, признали дело безперспективным.

Реальные турбомобили

Хотя многие реализованные проекты выглядели весьма привлекательно. Так, Chrysler Turbine Car (1963 г.) был выпущен небольшой серией (55 одинаковых машин) и неплохо показал себя в ежедневной эксплуатации в американских семьях. В течение трех лет машины побывали в руках 203 рядовых потребителей разной социальной принадлежности по всей Америке, и большинство признали модель успешной.

Выпущенный опытно-промышленной партией Chrysler Turbine Car обладал вполне приемлемыми эксплуатационными характеристиками

Газотурбинный двигатель Chrysler Turbine Car развивал относительно небольшую мощность – 130 л.с., но крутящий момент впечатляет и сегодня: 576 Нм, причем в диапазоне от нуля оборотов! Расход топлива для комфортабельной 1,7-тонной машины тоже был как будто невелик – порядка 12-14 л/100 км, но это на шоссе. А “аппетит” турбины в городском режиме не был озвучен!

Крайслеровский ГТД IV поколения (1962 г.) для Turbine Car был дополнен многими вспомогательными системами для улучшения характеристик

И Chrysler, и общественность признали автомобиль вполне удачным, но… После широких и всеобъемлющих испытаний все образцы, кроме шести переданных в музеи, были сожжены и потом отправлены под пресс – хотя многие из “народных тест-пилотов” хотели выкупить свои экземпляры. В свете надвигающегося нефтяного кризиса и ужесточения экологических норм компания не рискнула вкладывать 1 миллиард долларов (по ценам 1967 года!) в производство турбин.

Читайте также: Как сделать автомобиль экономичнее

А завтра?

Кроме Chrysler, вполне реальные машины с газотурбинными моторами делали английский Rover, американский Ford, итальянский Fiat, немецкий Daimler, шведский Volvo, советский КрАЗ. Но все они так и остались опытными образцами.

КрАЗ-Э260Е – первый опытный КрАЗ с ГТД: 350 л.с., расход топлива на 20% ниже, чем у дизеля. Токсичность выхлопа ниже в 3-6 раз.

Глядя с позиций XXI века, следует полагать, что время турбовальных ДВС на автомобильном транспорте еще не пришло. Такие моторы требуют доработки и немалых вложений в организацию производства, и дадут ли автопроизводители им еще один шанс, пока неизвестно.

Таким компактным был газотурбинный силовой агрегат на концептуальном Volvo ECC образца 1992 года

Может быть, лет через двадцать – тридцать, когда все поймут, что массовый переход на электромобили требует не меньших вложений в инфраструктуру городов, мы снова услышим на дорогах легкий свист автомобильных турбин. И сможем в полной мере воспользоваться их несомненными достоинствами.

Читайте также: Что лучше – бензин или дизель: какой вибрать двигатель