Технологии ремонта и обслуживания гибридных автомобилей
Гибридным автомобилем сегодня никого уже не удивишь. В Екатеринбурге, как и в любом другом крупном городе, остановившись на светофоре, можно наблюдать, как справа остановился Prius в 20-м или в 30-м кузове с сидящим за рулем «белым воротничком». А слева в это же время почти по встречке пытается пролезть огромный Cadillac Escalade – гибрид, управляемый «новым русским». Сзади притулилась Honda Civic – еще один гибрид со студентом, подпрыгивающим в такт с сумасшедшими ритмами, несущимися из включенного на полную мощь сабвуфера.
На ум просится фраза из военной терминологии: «Гибриды наступают!». Для нас – авторемонтников – это как сигнал боевой трубы, зовущей к решительным действиям. Но увы: найти сегодня грамотного Диагноста (именно так, с большой буквы!), способного разобраться с неисправностями гибридного ТС, практически невозможно. Что же делать? Вот об этом мы будем говорить сегодня и в дальнейшем. И тем самым попробуем хотя бы частично снять проблему и вооружить заинтересованных читателей специальными знаниями и личным опытом, накопленными в многолетнем ремонте гибридных автомобилей.
Сегодня владельцы таких авто в автосервисах сталкиваются с двумя диаметрально противоположными подходами к диагностике и ремонту таких ТС. При обращении в ремонтное предприятие они (владельцы гибридов), как правило, слышат следующую «весьма» исчерпывающую информацию:
1. «Поищите другой автосервис. Мы ремонтом и обслуживанием гибридов не занимаемся».
2. «Загоняйте авто, как-нибудь разберемся с вашим гибридом – не боги горшки обжигают!».
Сегодня на рынке как никогда остро стоит вопрос с подготовкой квалифицированного персонала для ремонта и обслуживания гибридных автомобилей. Таких ТС, бегающих по нашим дорогам, уже достаточно много, а число учебных центров, готовящих специалистов по их ремонту, на всю Россию ограничивается цифрой один. Под ней значится лишь наш учебный центр. Но возможности небольшого коллектива весьма ограничены, а желающих пройти курсы обучения – огромное количество. Поэтому мы совместно с журналом «Автомобиль и Сервис» («АБС-авто») решили на его страницах открыть рубрику «Школа ремонтных технологий гибридных автомобилей».
Процесс обучения будет, естественно, заочным – на основе наших статей. Задуманы и тестовые онлайн-мероприятия. Читателям (слушателям школы), успешно прошедшим все тестовые мероприятия, будут вручаться настоящие сертификаты, подтверждающие уровни квалификаций. Но об этом позже.
Как известно, издание «Автомобиль и Сервис» направленно в первую очередь на профессионалов авторемонта. Это руководители автосервисов, автомобильные инженеры, эксперты, практикующие диагносты, мастера, механики и т. д. Но реально группа заинтересованных в теме кажется гораздо шире. К ней вполне можно отнести и обычных автовладельцев, отслеживающих новинки мира автомобилей, и вообще всех тех, кто интересуется новой техникой.
Сразу оговоримся. Материалы, которые будут публиковаться на страницах журнала, не являются клонами программ, созданных для учебных курсов в рамках профессиональной учебы. Кратковременные очные мероприятия позволяют за 50 учебных часов донести лишь минимальный объем теоретических и практических знаний. А вот с помощью долговременного учебного цикла статей можно добиться гораздо большего.
Еще одно замечание. Все статьи учебного цикла могут состоять из двух необязательно равных частей. В зависимости от темы в каждой лекции будут предлагаться как теоретические материалы, так и знания о практике диагностики и ремонта. Первые несколько статей будут скорее о теории вопроса, но в дальнейшем мы обязательно будем чередовать теоретический материал с описанием практических ремонтных технологий. Надеемся, что такая форма подачи материала станет полезной большому числу читателей. Сегодняшнюю статью можно считать первым уроком.
Редакцию журнала вы хорошо знаете, а меня, вероятно, пока нет. Поэтому давайте знакомиться: Гордеев Сергей Николаевич, директор «Гибрид-сервиса». Ремонтом автомобилей занимаюсь с 1997 года. Являюсь членом Союза автомобильных диагностов России. Организовал и руковожу автосервисом «Гибрид-сервис», который с 2003 года занимается исключительно ремонтом и обслуживанием гибридных автомобилей всех марок. В 2009 году прошел курс обучения по ремонту и обслуживанию гибридных автомобилей в Японии. Совместно с издательством «Легион – Автодата» выпустил три книги по ремонту гибридов Toyota и Lexus. В 2012 году стал победителем телевизионного конкурса «Реальный бизнес» с проектом по ремонту и обслуживанию гибридных автомобилей. В 2012 и 2014 годах приглашался в США, где прочитал курсы лекций по ремонту гибридов.
Теперь по существу, т.е. по учебному плану. Начнем с общего знакомства с гибридными автомобилями. Как будем действовать?
Кратко рассмотрим – какие ДВС существуют в мире, и классифицируем их по типам. Подробнее остановимся на конструкциях ДВС, работающих по циклу Аткинсона, и поговорим об их специфических отличиях от двигателей, работающих по традиционному циклу Отто. Выделим основные узлы гибридного автомобиля и расскажем о каждом из них: ДВС; коробка передач (тяговый и стартерный мотор – генератор); высоковольтная батарея (ВВБ); инвертер и конвертер; вспомогательная АКБ.
В сегодняшней лекции мы вряд ли успеем охватить весь комплекс названных разделов. О чем не успеем поговорить – перенесем на следующий раз. Заканчивать будем основами техники безопасности при работе с гибридными автомобилями. Замечание: в каждом учебном процессе должны присутствовать перемены (перерывы). Чтобы учащиеся могли отдохнуть и разложить полученную информацию «по полочкам». Наши «перемены» будут длиною в месяц – это, как вы понимаете, связано с частотой выхода ежемесячного издания.
Немного об аббревиатуре, к которой мы намерены обратиться в рамках нынешней лекции. На сегодня существует множество модификаций гибридных автомобилей, представляющих различные бренды. Их принято идентифицировать по номеру кузова. Так, гибридный автомобиль Toyota Prius NHW10 профессионалы называют «Prius в 10-м кузове», NHW11 – «Prius в 11-м кузове» и т. д. Для упрощения разговора мы будем называть модель гибрида по кузову сокращенно: Toyota Prius NHW10 – К10, NHW11 – К11, ну и К20, К30 и т. д.
Часто приезжающие к нам на обучение специалисты говорят, что «они и так все знают, а на обучение прибыли по решению начальства». Таким я предлагаю пройти небольшой тест на знание гибридного автомобиля. Сообщаю, что тому, кто правильно ответит на 5 вопросов из 10 – учиться незачем, потому что они и так являются «гуру по гибридам».
Сами вопросы весьма несложны. Но «просты» они только для тех, кто действительно знает и умеет. За все время, что я обучаю диагностике и ремонту, а этот срок составляет более шести лет, ни один из учеников не смог правильно ответить даже на 4 вопроса. Пройдя же курс обучения, выпускники начинают смеяться над простотой тестовых задач. Давайте и с вами заочно проведем такой тест: я задам 10 вопросов, а вы попытайтесь на них ответить. Вот они.
1. Что такое режим «INSPECTION MODE»? Для чего он нужен? Как активируется? Какая разница между INSPECTION MODE и:
– режимом «Inspection Mode»?
2. Почему исправный «MAF-сенсор» при диагностике 1,5-литрового ДВС в Toyota Prius на холостом ходу вдруг начинает показывать на сканере расход воздуха до 5 г/с?
3. Как посчитать остаточную емкость одного элемента в поступившей на ремонт высоковольтной батарее (ВВБ) и чем обосновать необходимость его замены?
4. Как «обучить» работе коробку гибридной Тoyota Estima К10 после замены масла? И зачем это вообще нужно?
5. Почему не надо искать неисправность в датчике положения распредвала на Prius К11, если мы имеем ошибку Р3140, которая прямо указывает на эту неисправность?
6. Почему в заглохшем во время движения Prius К20 мы подключаем для диагностики сканер, а он не выходит на связь ни с одним блоком управления? Что неисправно в автомобиле, и как можно устранить эту неисправность без сканера?
7. Какое принципиальное отличие в контроле элементов блока управления ВВБ Lexus GS450H по отношению к ВВБ Toyota Camry-гибрид?
8. Почему у работающего на холостом ходу Prius К30 скорость вращения на холостом ходу вдруг оказывается равной 1300 об/мин, и можно ли ее понизить?
9. Какое основное отличие муфты VVTi ДВС обычного автомобиля и гибридного? Как их различать?
10. Что очень сильно «стучит» в коробке Prius К10, и как можно быстро устранить эту неисправность?
Можете подвести итоги ответов:
– если вы уверены, что ответили на все 10 вопросов, то вы либо ошибаетесь, либо прошли обучение в «Гибрид-сервисе»;
– если ответили правильно на 7–9 вопросов, то вы действительно – профессионал своего дела и много работали с гибридами;
– если от 4 до 6 вопросов – вы продвинутый пользователь Интернета, и много читаете на гибридную тематику, но заниматься ремонтом гибридов самостоятельно вам пока рановато;
– если правильно ответили лишь на 3 вопроса или меньше, то без дополнительного обучения вам к гибридам пока лучше не подходить.
Думаю, что в любом случае «Школа ремонтных технологий гибридных автомобилей» на страницах журнала будет полезна всем. С чего начинается любая школа? С азбуки. И мы начнем с азбуки, т. е. азов гибридного автостроения и разберем (в смысле изучим) следующие темы:
– типы и виды гибридов;
– их преимущества и недостатки;
– виды ДВС, используемые в гибридах;
– основные компоненты и устройства гибридного автомобиля.
Увы, но без знания этих основ мы не сможем перейти к теме обслуживания и ремонта. Поэтому пойдем строго по плану.
Систематически дорожающее традиционное автомобильное топливо и повсеместное ужесточение экологических стандартов принуждают автопроизводителей к поиску альтернативных аналогов топлив и новых инженерных решений. Под это разрабатываются новые конструкции двигателей или совершенствуются прежние. Мы не станем останавливаться на особенностях альтернативных топлив, таких как спирт, жир, эфир и природный газ. А рассмотрим конструкции двигателей, способных на них работать. Рассуждать будем с точки зрения экономии природных ресурсов и экологических задач: что несет новая технология в части уменьшения стоимости 1 км пробега транспортного средства и сохранения невозобновляемых природных ресурсов и сохранности природы.
Условно разделим их на четыре группы.
1. Обычные двигатели внутреннего сгорания, работающие на альтернативном топливе, т. е. не на обычном бензине или дизтопливе, а, например, на сжиженном нефтяном газе, природном газе, биотопливе и т. д.
2. Двигатели внутреннего сгорания, работающие в паре с электрическим двигателем. Назовем их гибридными двигателями.
3. Чисто электрические двигатели, потребляющие только электрическую энергию.
4. Двигатели на топливных элементах. Назовем их водородными двигателями.
5. В последнюю группу соберем оставшиеся конструкции двигателей: работающие на солнечных батареях (не путать с электрическими), фотонные, плазменные и т. д. Иными словами, те, для которых реализация в серийном образце – дело весьма далекого будущего.
Первую группу рассматривать подробно не имеет смысла по двум причинам: во‑первых, эти двигатели мы все хорошо знаем. Во-вторых, как такового эффекта снижения потребления природных ресурсов этот путь не дает.
Схема силовой установки последовательного гибрида
Третья и четвертая группы имеют огромное преимущество в этом отношении, но у них есть и свои существенные недостатки. Так, серийные электромобили имеют очень маленький автономный пробег и весьма высокую стоимость тяговых батарей.
Сегодня несколько мировых автомобильных концернов пытаются запустить в серийное производство ДВС на топливных элементах, т. е. на топливе, основу которого составляет водород. Но мы подробно их рассматривать не планируем в связи с категорическим отсутствием инфраструктуры – водородных заправок.
Зато внимательно и подробно рассмотрим вторую группу, в которую попали гибридные двигатели. Повторюсь, что под гибридным автомобилем мы будем понимать транспортное средство (ТС), приводимое в движение двигателем внутреннего сгорания совместно с электрическим (одним или несколькими) двигателем.
Все виды гибридов по конструктивным реализациям можно разделить на три группы.
1. Последовательные гибриды.
2. Параллельные гибриды.
3. Последовательно-параллельные гибриды.
Теперь о каждом подробнее.
Последовательные гибриды. Принцип их работы таков: вращение колес автомобиля обеспечивается электродвигателем, который питается током электрогенератора, приводимого в движение двигателем внутреннего сгорания. Если упрощенно: ДВС крутит генератор, который вырабатывает электричество для тягового электромотора ТС. При такой схеме двигатели внутреннего сгорания имеют небольшой объем, а генераторы обладают значительной мощностью. Явный недостаток таких конструктивных решений заключается в том, что зарядка аккумуляторов и движение автомобиля происходят только в режиме постоянной работы ДВС.
Этот принцип пока не реализован ни на одном серийно выпускаемом легковом автомобиле. При некоторых ее достоинствах минусов больше чем плюсов. Но в грузовом автостроении такая гибридная схема иногда применяется. Это касается некоторых конструкций тяжелых карьерных самосвалов.
Параллельные гибриды. В такой схеме колеса транспортного средства получают вращение, как от привода ДВС, так и от электрического мотора, питающегося от аккумулятора. Но такая схема силового агрегата уже требует наличия коробки передач. К наиболее удачному образцу данной схемы можно отнести автомобиль Honda Civic – гибрид. В нем имеется электромотор, который может приводить в движение автомобиль совместно с ДВС. Это позволяет использовать двигатель внутреннего сгорания меньшей мощности, так как в случае необходимости ему на помощь может прийти электромотор. В таком режиме суммируется мощность двух силовых установок. Основной недостаток такого решения в том, что двигатель не может одновременно вращать колеса и заряжать батарею.
Последовательно-параллельная схема. Всех названных недостатков лишен гибрид, реализованный в последовательно-параллельной схеме. Здесь, в зависимости от условий движения, используется тяга либо электродвигателя, либо ДВС с возможностью подзарядки батареи. Кроме того, в сложных режимах эксплуатации силовой агрегат для обеспечения повышенного крутящего момента имеет возможность объединять усилия бензинового и электрического двигателей. Опираясь на такие экстраординарные возможности, рабочая программа ТС всякий раз для каждого режима эксплуатации автомобиля выбирает наиболее целесообразное силовое решение. Этим обеспечивается максимальная эффективность транспортного средства.
Такая схема последовательно-параллельного гибрида реализована в автомобиле Toyota Prius. В переводе с латинского рrius – «передовой» или «идущий впереди». Сегодня существует несколько модификаций Prius. Их принято идентифицировать по номеру кузова – об этом мы уже сегодня говорили. Когда станем разбирать устройство Prius подробно, будем прежде всего иметь в виду модель К20. Обращения к другим аналогам: К10, К11, К30, К35 и проч. будут сопровождаться специальными указаниями.
Теперь пора уделить особое внимание самому известному и успешному в мире образцу гибридного автомобиля – Prius от компании Toyota. Почему мы так подробно будем говорить именно о Prius и именно о модификации К20? Постараемся ответить. С точки зрения специализированного авторемонтного бизнеса распространенность ТС конкретной марки в конкретном регионе (в нашем случае – РФ) является отправной точкой для специализации услуг, представляемых предприятием. Это накладывает на организаторов производства обязательства в специальной оснастке автосервиса, в приобретении необходимой рабочей информации и профессиональном обучении работников. Но не только.
Специализированный автосервис также обязан обеспечивать себя хотя бы минимумом расходных материалов и запчастей. А это – отдельная тема – к ней мы обратимся гораздо позднее. Сейчас коснулись ее в связи с особым статусом автомобиля Toyota Prius NHW20 (К20), который своим количеством на дорогах РФ многократно превосходит любое другое гибридное транспортное средство.
Соответственно знания о его особенностях наиболее полезны для работников независимых специализированных центров. Без знакомства с этим продуктом от Toyota браться за ремонт и обслуживание гибридных автомобилей не имеет смысла с точки зрения успешности автосервиса как бизнеса. Поэтому на примере именно Prius К20 мы планируем рассказывать об устройствах гибридных автомобилей и объяснять работу всех его компонентов с практическими советами по ремонту и обслуживанию.
Разрез части силового агрегата последовательно-параллельного гибрида. Можно увидеть устройство узла, в котором взаимодействуют два мотора/генератора с солнечной шестерней устройства распределения мощности (PSD)
Начнем с двигателя внутреннего сгорания. Замечание: в этой части разговора мы будем говорить лишь о тех особенностях ДВС, работающих в гибридных силовых агрегатах, которые отличают их от аналогов, реализованных в традиционных конструкциях ТС. Предполагаем, что читатели (слушатели) учебного курса хорошо знакомы с конструкциями ДВС обычных автомобилей. И еще. При разговоре о ДВС автомобиля Prius следует иметь в виду, что особенность его конструкции позволила серьезнейшим образом положительно сказаться на эффективности транспортного средства. С точки зрения ремонта такой двигатель практически ничем не отличается от своих ординарных собратьев и особого внимания к себе не требует. Но для правильного понимания гибридных технологий знания о конструкции таких моторов очень полезны. Вопросы, которые могут появиться у читателя, получат ответ в разделах, посвященных ремонту и обслуживанию конкретных моделей гибридов.
Итак, ДВС. Prius К20 имеет бензиновый двигатель внутреннего сгорания, с объемом 1497 см3. В К30 и в последующих модификациях объем увеличен до 1,8 л. Toyota обозначает двигатель Prius К20 как 1NZ-FXE, который часто путают с мотором автомобиля Toyota Echo. И понять это можно. У Echo он значится как 1NZ-FE. Конструкции обоих ДВС максимально схожи. Это рядные, четырехцилиндровые, 16-клапанные моторы, у которых вращение двойных распредвалов происходит посредством цепного привода. Оба оснащены коллекторами поперечного потока и т. д. Мало того, одинаковы и размеры элементов цилиндропоршневых групп (ЦПГ). Так, диаметр цилиндров и ход поршней у обоих соответствуют 75 мм и 84,7 мм. Но двигатели эти существенно разные: ДВС Prius работает по циклу Аткинсона (Atkinson), тогда как Echo – по циклу Отто (Otto).
Компоновка силового агрегата. На переднем плане хорошо виден инвертор одного из электрических двигателей
Очень поверхностно, возможно, кое-где не совсем корректно, пробежимся по конструкции традиционного ДВС, не отвлекаясь ни на что, кроме моментов: где и как происходят потери его эффективности. Бензиновый двигатель почти каждого автомобиля, бегущего сегодня по дорогам мира, работает по циклу Отто. Работа таких ДВС характеризуется четырьмя тактами: впуском, сжатием, сгоранием (рабочим ходом) и выпуском с открытием и закрытием клапанов близко к концам тактов.
Достоинство двигателя Отто состоит в высокой термодинамической эффективности, заключающейся в превосходном отношении энергия/вес и в надежности конструкции агрегата в связи с ее простотой. Большинство усовершенствований, производимых в двигателях, работающих по циклу Отто, связаны с увеличением эффективности и/или сокращением выброса вредных веществ. Производитель, во имя сказанного уменьшая вес ДВС, теряет мощность и надежность. Чудес ведь не бывает?
Инвертор электродвигателя с автономной системой охлаждения
Рассмотрим, где же и каким образом теряется эффективность. Известно, что современный ДВС, работающий по циклу Отто, обладает наибольшей эффективностью (КПД) в интервале 40–45% от максимально допустимой скорости вращения коленвала – этот режим еще называют оптимальным. А наивысший крутящий момент двигателя достигается в интервале 70–80% от тех же максимальных параметров вращения коленчатого вала.
То есть процесс достижения максимального крутящего момента всегда приводит к понижению КПД мотора. Почему? Потому, что всякое повышение скорости вращения ДВС выше оптимальных значений сопряжено с возрастанием потерь от трения. Их так и называют: потери трения. Существенное повышение скорости вращения коленчатого вала во имя достижения необходимого момента вращения обеспечивается с помощью повышенного обогащения рабочей смеси. А это – потеря эффективности. А вот при более низком, по отношению к оптимальному, режиме вращения коленчатого вала двигатель страдает от явления, которое называют насосными потерями (это мы обсудим позже).
Разрез рядного 16-клапанного ДВС гибридного автомобиля Toyota Prius, работающего по циклу Аткинсона
Вернемся к автомобилю Toyota Echo. Пиковая мощность его двигателя равна 108 л. с. А самая эффективная работа им будет производиться в режиме, когда мотор развивает мощность в интервале 35–50 л. с. Казалось бы, тогда при выборе двигателя для автомобиля мы должны руководствоваться следующим. Он (мотор) для оптимального режима эксплуатации должен обеспечивать всего лишь 40% от максимальной мощности, которую может развить. А чтобы такой автомобиль двигался со скоростью 105 км/ч по горизонтальной дороге, ему хватит и 15 л. с. При скорости ниже – и того меньше. С другой стороны, если бы мы установили на автомобиль двигатель даже в 30 л. с., ему бы потребовалось более 30 с, чтобы разогнаться до 96 км/ч.
Но Echo, как мы заметили, имеет двигатель мощностью 108 л. с. и обладает приличными показателями в ускорении и в преодолении препятствий. Поэтому автомобиль с двигателем (30 л. с.) не сможет ускоряться согласно нашим ожиданиям, и не будет иметь хорошей динамики. А это означает, что большую часть времени и пути автомобиль эксплуатируется в режимах, когда характеристика мощности ДВС находится в точке значительно ниже «зеленой зоны» эффективности. В результате значительная часть топлива расходуется впустую. Этот негативный конструктивный дефект характерен для всех без исключения автомобильных двигателей, работающих по циклу Отто. Специалисты называют его проблемой частичной мощности.
Главную причину потерь эффективности в режимах эксплуатации двигателей внутреннего сгорания называют насосными потерями. Как двигатель с циклом Отто, разработанный для обеспечения максимальной мощности в 108 л. с., заставить выдавать 20 л. с.? Ответ прост – уменьшить поток воздуха в цилиндры путем прикрытия дроссельной заслонки. Отметим, между прочим, что такой режим работы вынуждает двигатель тянуть воздух через узкую щель дросселя, создавая повышенное разряжение во впускном коллекторе. Об этом чуть ниже.
Если исключить особенности топливной системы современного автомобиля, которая при этом станет компенсировать недополученную порцию топлива принудительным ее впрыском, то можно ли сказать, что задача эффективности будет решена? Поскольку воздух, попадающий в цилиндр в течение такта, получает меньший воздушно-топливный «заряд», двигатель заработает с пониженной мощностью – что вроде бы и требуется.
Согласимся, что не все так просто. Создав эффект частичного вакуума во входном коллекторе, мы совершаем работу, т. е. расходуем дополнительную энергию. Какую? Когда поршень идет вниз при такте всасывания, давление в подпоршневом пространстве и частичный вакуум в верхней части цилиндра – над поршнем, через шатунно-поршневой узел создают сопротивление вращению коленчатого вала. Это уменьшает выходную мощность двигателя, и, кажется, именно к этому мы и стремились? Но такой эффект произошел за счет потраченного впустую топлива – а мы как раз этого и хотим избежать.
А вот и герой сегодняшнего повествования целиком. Конструкция от Аткинсона нашла в гибридном автостроении достойное место
Заметьте, что автомобили страдают от насосных потерь даже на высоких скоростях. Дроссель открывается полностью только при ускорении или при подъеме в гору. Известно, что дизельные двигатели лишены этой проблемы, потому что у них нет дросселя. Низкая мощность достигается простым уменьшением количества впрыскиваемого топлива. Это – одна из причин, почему дизельные двигатели обладают более высокой эффективностью. Данный способ не может быть применен впрямую на бензиновых двигателях, потому что температура горения их рабочей смеси при избытке кислорода («обеднении» смеси – об этом ниже) становится слишком высокой, что может привести к прогару поршней и клапанов.
Преобразование химической энергии в работу (механическую энергию) в поршневом двигателе сосредоточивается вокруг рабочего хода. Топливовоздушная смесь сгорает быстро и создает давление из-за взрывообразного разогрева смеси, главным образом углекислого газа и водяного пара. Это давление действует на днище поршня и с помощью кривошипно-шатунного механизма проворачивает коленчатый вал. Пропорция химической энергии, выделившейся в виде тепла, преобразованного в механическую энергию, зависит от «степени расширения» смеси газов. Этот параметр соответствует отношению между свободным объемом в цилиндре в момент поджига смеси и свободным объемом цилиндра до открытия выпускного клапана. Чем выше значение отношения, тем больше энергии тепла и давления может использоваться на вращение коленчатого вала.
К сожалению, есть предел степени сжатия, выше которого смесь не горит равномерно и вызывает детонацию. Некоторые источники приписывают это «предвоспламенению», т.е. явлению, когда смесь загорается спонтанно, до подачи искры. Здесь есть смысл отметить лишь то, что двигатель с циклом Отто конструируется таким образом, чтобы не допустить возникновения детонационных эффектов при заданных значениях октанового числа топлива. И такой агрегат не способен обеспечить больших степеней в расширении работающих газов.
В переводе с латинского рrius – «передовой» или «идущий впереди»
Среди причин снижения эффективности двигателя специалисты не последнее место отдают «потерям трения». Не станем останавливаться на том, что и как трется в механизмах ДВС, об этом знает любой наш современник, а не только автомеханик. Здесь важнее другое. Чем больше выходная мощность и обороты двигателя, тем выше потери трения. В режимах высоких скоростей потери трения могут составить большую часть «брутто-выхода» двигателя. Вот почему эффективность двигателя падает в режимах эксплуатации, превышающих «зеленую зону».
До недавнего времени конструкторы не стремились увеличить размеры двигателей, чтобы уменьшить трение для повышения эффективности. Наоборот, трение становится большой проблемой, поскольку двигатели становятся все миниатюрнее. А это – прямой путь к увеличению потерь мощности в таких двигателях на трение.
Идем дальше. Рассмотрим сам процесс сгорания топлива. Инженеры конструируют двигатели таким образом, чтобы обеспечить мотор, работающий в оптимальном режиме, пропорцией «топливо – кислород воздуха», позволяющей сжечь все топливо, используя весь кислород. Такое идеальное соотношение называют «стехиометрической смесью». Примерно это соответствует 14,7 кг воздуха на каждый килограмм бензина.
Современные автомобили поддерживают правильную смесь, используя ДМРВ (датчик массового расхода воздуха) на входе и датчик остаточного кислорода в выхлопе. Если отношение воздух/топливо увеличивается так, что воздуха становится больше нормы, смесь, как говорят, является «бедной». Кислород в выхлопе не причиняет вреда, но скудная смесь сгорает с более высокой температурой и может повредить двигатель, не разработанный для этого.
Высокая температура может также заставить азот воздуха соединяться с избыточным кислородом и производить оксиды азота, которые вносят свой вклад в загрязнение атмосферы. Если отношение воздух/топливо уменьшается так, что в двигатель поступил избыток топлива, смесь называется «богатой». Несгоревшее топливо в выхлопе вносит вклад в загрязнение окружающей среды. А то, что оно не окислилось для получения дополнительной мощности ТС, говорит об уменьшении эффективности двигателя.
Обычные двигатели просто обогащают смесь, когда требуется развить большую мощность. Это делает возможным использование каждой порции воздуха, поступившего в двигатель, для получения максимально возможного крутящего момента. Несгоревшее топливо может быть окислено до конца каталитическим нейтрализатором – и этим понизится вред природе, но и тогда энергия топлива будет потрачена впустую и в результате эффективность снизится.
Мы рассмотрели, как впустую, т.е. неэффективно расходуется мощность ДВС. Далее рассмотрим пути ее эффективного использования – таковых можно выделить пять. На этом сегодня остановимся. В следующий раз продолжим разговор именно с этого момента. Затем перейдем к устройству гибридных автомобилей, познакомимся с их основными компонентами. До встречи.
Редакция благодарит работников Toyota Центр Ясенево за помощь в организации фотосъемки сюжетов, использованных в статье.
Практически вечные электромоторы и «умирающие» батареи. Что надо знать, если вы решили купить гибрид
Гибридные модели Toyota, Honda, Chevrolet и других марок давно не воспринимаются экзотикой и активно ввозятся из США и Европы. Но как обстоят дела с надежностью гибридной установки, силовой электрики, тяговых батарей этих автомобилей?
Пионерами массовой гибридизации были Toyota и Honda, так что неудивительно, что Prius Civic Hybrid оказались в числе самых популярных электрифицированных моделей на нашем рынке. Время идет, поколения «бестселлеров» обновились, у них появились конкуренты (тот же Volt, например). В общем, тема гибридов остается актуальной. О чем стоит помнить потенциальному покупателю подобных моделей при их выборе, а также в процессе эксплуатации? Об этом и не только говорим со специалистом СТО «Гибрид-сервис» Александром Беляевым.
Из США – преимущественно битые, из Европы – «уставшие»
– Не секрет, что подержанные гибриды к нам попадают либо из Америки, либо из Европы. Какой вариант предпочтительнее?
– В Европе, как правило, от машины избавляются в том случае, когда возникает какая-то серьезная проблема или когда уже намотан большой пробег. То есть избавляются от машины, когда появляется риск дополнительных вложений. Из Америки чаще всего идут битые машины, зато других проблем нет и пробеги небольшие. Максимум, что я видел на одометре свежепригнанного гибрида, – 160.000 миль. Обычно гораздо меньше.
– Из США везут, как правило, поврежденные в ДТП автомобили. Если мы говорим про гибриды, это чревато какими-нибудь дополнительными неприятностями по технической части?
– Особых проблем нет. Если рассматривать, скажем, Prius, то восстановить машину труда не составляет. Во-первых, все узлы гибридной системы расположены довольно глубоко, повредить их проблематично. Скорее под удар попадет ДВС, чем блок инвертора или батарея. Во-вторых, не возникнет проблем с поиском запчастей, поскольку модель популярная.
С менее распространенными автомобилями чуть сложнее. Например, на Volt II запчасти здесь не найдешь, придется заказывать из США, плюс они дорогие. К тому же сама модель имеет довольно навороченную конструкцию, там много блоков, которые могут пострадать при аварии. В частности тот, что отвечает за управление двигателем, находится в переднем левом крыле, поэтому удар в эту область почти наверняка означает его замену.
– Доставка из Штатов занимает несколько месяцев, да и до того автомобиль долгое время находится в неподвижном состоянии. А ведь считается, что гибриды не любят длительных простоев…
– Во-первых, два-три месяца – это на самом деле не такой уж и большой простой. Во-вторых, в современных гибридах, как правило, используются литий-ионные батареи, соответственно, саморазряда у этих батарей нет. Если было до перерыва около 10% заряда, за время доставки потеряется 2%. То есть не стоит переживать, что пока сюда машину доставят, все уже будет «мертвое». Такое бывает редко. Если батарея заряжена, как правило, очень продолжительный простой никак на ее дальнейшей работоспособности не отражается. Вот 12-вольтовый аккумулятор разряжается, потому что клеммы никто не снимает при транспортировке. И в 80% случаев АКБ идет под замену.
Однако бывают такие случаи. Машина в ДТП попала, на ней продолжали ехать после ДТП или при транспортировке, пока батарея не разрядилась. На аукцион машина попадает уже как не способная двигаться своим ходом, и реально батарея в ноль высажена, плюс еще несколько месяцев машина стоит без подзарядки. Вот это критично, когда батарея с минимальным зарядом очень долго не работает.
Большая часть проблем связана с батареей
– Насколько вообще надежны гибридные установки? С какими проблемами приходится сталкиваться чаще всего?
– Если что-то ломается из силовой электроники, как правило, деталь меняется. Компоненты сделаны таким образом, что они неремонтопригодны. Если ремонтировать, можно что-то придумывать, но вопрос в том, насколько адекватно это будет работать и насколько этого хватит.
С электромоторами обычно никаких проблем нет. Простая конструкция, «убить» там что-то очень сложно. Бывали, конечно, случаи, когда моторы сгорали. Обычно это случалось на внедорожниках (Lexus RX, Toyota Highlander), когда они тягали тяжелые прицепы, когда масло никогда не меняли.
Чаще всего обращения касаются состояния высоковольтного аккумулятора, его деградации. Батареи как умирают? Одна ячейка АКБ начинает перегреваться (как правило, одна из центральных, вследствие загрязнения вентилятора охлаждения, либо очень высокой температуры в салоне, либо общего старения), машина начинает заряжать всю батарею, для компенсации заряда одного элемента, начинают греться все остальные элементы, так как они уже заряжены, и вот уже вся батарея страдает. При перегреве очень сильно снижается срок службы самого элемента.
– Какова стоимость замены аккумулятора? Или его отдельных ячеек?
– Это зависит от марки и модели гибрида, но в среднем б/у батарея стоит порядка 1.000 – 1.500$. Замена отдельных ячеек технически возможна, но не всегда целесообразна. Дело в том, что батарея деградирует неравномерно, как правило, сначала идет деградация центральной части батареи, когда блок управления батарей начинает это понимать, большая часть элементов уже имеет пониженную емкость, а это примерно половина всех ячеек. Смысла в замене только одного элемента уже может не быть. Бывает, что выходит со строя только один элемент, ввиду возраста, тогда меняется один элемент, машина ездит дальше.
– Как долго «живет» аккумулятор? И от чего зависит его ресурс?
– Срок службы аккумуляторов очень разный, зависит и от марки, и от модели, и от поколения гибрида. На Prius XV20 батарея до 15 лет смело ходит, на XV30 – от 5 до 8 лет в среднем, плюс там еще проблемы с инверторами, которые иногда горят. XW50 уже приезжали с перегретыми никель-металлгидридными батареями, а вот с литий-ионными пока проблем не было.
У Lexus RX 400h в поколении XU30 (такой выпускали с 2006-го по 2008-й) батареи по 10-12 лет отхаживают без проблем. А вот на следующем поколении, которое пошло с 2009 года, проблемы уже есть. Возможно, дело в том, что там немного по-другому скомпонована батарея.
На Lexus GS третьего поколения (2005-2011 годы выпуска) аккумулятор исправно служит в лучшем случае 5 лет. Машина мощная, на ней медленно не ездят, батарея там самая большая, какая была в тот момент у «Тойоты». В следующем поколении (с 2011 года) батарею разделили: вместо одной большой сделали две маленьких с двумя вентиляторами. Помогло ли, пока неизвестно, сталкиваться еще не доводилось – не так много таких машин по Беларуси ездит.
Проблема в том, что аккумуляторы на всех этих моделях разные. И если на Prius найти батарею легко, потому что это самый популярный гибрид, то на RX чуть сложнее, хотя тоже особых проблем нет. А с LS уже проблема: модель редкая, а такие же аккумуляторы ставили еще только Toyota Estima. Хорошая новость заключается в том, что эти батареи в среднем лет 10 служат.
– Получается, что многие беды из-за перегрева батареи. А из-за чего он случается?
– Стоит заметить, что в гибридах Toyota охлаждение батареи воздушное. В старых моделях не было фильтра, большие частицы пыли попадали в вентилятор, он забивался, из-за чего уменьшался поток воздуха к батарее и она начинала перегреваться. Начали ставить небольшую сеточку, но теперь уже она забивалась и перекрывала подачу воздуха. Сейчас ставят сменный фильтр, но он также быстро забивается, поэтому, чтобы снизить риск перегрева, стоит следить за его состоянием и своевременно менять. Сейчас пригоняют из Европы Auris Hybrid – у них батареи также выходят из строя по причине перегрева, не следят за фильтром.
– У гибридов Honda тоже есть «болячки»? Взять тот же Civic VIII поколения, который у нас очень популярен…
– У этой модели батареи долго не служат, в лучшем случае до 8-10 лет. Опять же, это связано с перегревом батареи. Опять-таки, это связано с быстрым снижением емкости элементов и немного другим алгоритмом работы, по сравнению с Тойотой. В Honda применяется воздушное охлаждение. Система обслуживает и батарею, и блоки управления, которые стоят за задним сиденьем. Не сказать, что вентилятор очень большой, его недостаточно. Как и на Toyota, в первую очередь из строя выходят центральные элементы, аккумулятор начинает деградировать.
Когда в Honda начали внедрять литий-ионные батареи, от этой проблемы уже избавились. Но возникают другие. Например, у дорестайлингового Civiс IX поколения довольно часто выгорает силовой блок, который управляет электромотором.
– Выходит, литий-ионные батареи надежнее. Но ведь считается, что они хуже переносят низкие температуры?
– Действительно, оптимальная рабочая температура батареи – около 22 – 24 градусов. Но ведь аккумулятор расположен практически в салоне или очень близко к нему, соответственно, при прогреве салона температура в нем также растет. То есть стоит проехать на гибриде несколько километров – и никаких проблем с низкой температурой нет.
– В последнее время среди белорусов довольно популярен Chevrolet Volt II. Что можно сказать по поводу его надежности и «болячек»?
— Volt интересен тем, что стоит недорого, при запасе хода 80 – 100 км. По технологии – автомобиль продуманный, начиная от батареи и заканчивая алгоритмом работы силовой установки. Конструкция усложненная, по сравнению с Toyota или Honda, если что-то ломается, это будет стоить денег, как я уже говорил, в силу не очень большой распространенности модели.
Подзаряжаемый гибрид. Есть нюансы
– Подзаряжаемые Plug-in гибриды оснащаются более емкими батареями, которые позволяют проехать на электротяге не несколько, а десятки километров. Как обстоят дела с их надежностью?
– Судя по тем машинам, которые к нам приезжают, вопросы есть. Например, в подзаряжаемых версиях Prius также применяется воздушное охлаждение, но его явно недостаточно. На обычном гибриде езды исключительно на электротяге немного, аккумулятор работает с передышкой (нагрелся-охладился), а в Plug-in гибридах эти режимы более продолжительные. Поэтому бывает, что батарея перегревается. Для литий-ионного аккумулятора это означает более быстрый ее выход из строя. Кстати, в Prius Prime Toyota применяет два вентилятора, плюс подогрев батареи для зимних условий.
– Еще один вопрос по Plug-in гибридам. Как правильно использовать зарядку, чтобы продлить срок службы батареи?
– Если разряжать батарею глубоко, то это ее «убивает»: такие циклы разрядки-зарядки влияют на срок ее службы. Лучше заряжать в диапазоне от 30 до 80% или 100%, это предпочтительнее. И по возможности стоит реже пользоваться мощными экспресс-зарядками, которые также снижают ресурс батареи. Впрочем, это скорее относится к электромобилям – далеко не все Plug-in гибриды имеют возможность экспресс-зарядки.
Когда пора на сервис
– Все, что не касается гибридной составляющей, можно делать на обычном сервисе. А чем чревата попытка «универсалов» разобраться со специфической начинкой гибридов?
– Скажем так: после «универсалов» иногда приходится заниматься восстановительным ремонтом – могут слить не ту охлаждающую жидкость или не туда залить, могут попытаться в силовую электрику влезть, а ведь она под напряжением. Многие силовые цепи специально сделаны так, что при неправильных действиях они обесточиваются. Но такая перестраховка как раз хороша. Главное, чтобы без понимания специфики слишком глубоко не лезли, а то ведь потом можно и не восстановить.
– А какие дополнительные сервисные операции вообще требуются гибридам?
– Если у обычного автомобиля есть лишь система охлаждения двигателя, то у гибрида дополнительно охлаждается силовая электрика, а также батарея. Например, у Volt под капотом три расширительных бачка – под каждую из индивидуально работающих систем. Одна обслуживает ДВС, вторая – батарею, третья – силовую электронику. Антифриз для охлаждения инвертора и батареи мы рекомендуем менять раз в пять лет, поскольку со временем он теряет свои свойства. Это же касается и жидкостной системы охлаждения силовой электрики у моделей Toyota. А для эффективного воздушного охлаждения батареи требуется замена фильтра или очистка защитной сетки, а также следить за состоянием самих вентиляторов охлаждения.
У моделей Toyota также желательно раз в 100.000 км менять жидкость в трансмиссии. Со временем в ней накапливаются продукты износа, она также теряет свои свойства, что чревато локальными перегревами. В частности, в этом масле «купается» электромотор, в случае перегрева может пробить изоляцию – появляется «ошибка», машина перестает ехать.
– Подытоживая все вышесказанное. Что следует учитывать и на что обращать внимание при покупке гибрида?
– Сейчас в трендах модели Honda и Toyota. Если машина из США, то все упирается в то, как ее восстановили. Если плохо, что явно видно, стоит от покупки такого варианта воздержаться. У европейских машин главная проблема в больших пробегах. Там не станут продавать машину, проехавшую всего 100.000 км.
Если берете гибрид с идеальной батареей, можете быть спокойны – ее деградация не сразу происходит. Правда, «убить» аккумулятор можно перегревом, а это возможно, если не справляется с работой система охлаждения батареи. Чтобы снизить риск проблем, надо контролировать работу системы и своевременно ее обслуживать: менять антифриз, если это жидкостное охлаждение, фильтр – если воздушное. И не игнорировать появление контрольных сигналов или сообщений.
На примере этой ячейки (на фото) вы можете видеть последствия такого игнорирования. Аккумулятор грелся-грелся – и взорвался. Внутри ячейки помимо пластин залиты гелем. Когда он выгорает, пластины начинают сильно нагреваться. Вот здесь это и произошло. А ведь владелец видел «чек» на панели, но решил еще поездить. Все как и в случае с обычным автомобилем: все проблемы лучше решать на ранней стадии, потом будет дороже.
Бензин с электричеством: разбираем все нюансы ремонта гибридных автомобилей
Изначально было понятно, что автомобили с гибридными двигателями, где обычному ДВС помогает электромотор с тяговой батареей, — это промежуточное звено: сегодня автоконцерны поголовно переходят на полноценные электромобили. Однако на вторичном рынке количество гибридных моделей достаточно велико. Причем даже в нашей стране их популяция такова, что в городах открываются профильные автосервисы, готовые выполнять ремонт почти любого уровня сложности. Корреспондент «Движка» провел день на СТО «Гибрид Сервис» в Санкт-Петербурге и поговорил с его руководителем Сергеем Щербаткиным.
Многие удивятся, но в нашей стране гибридные авто имеют неплохое распространение и спрос — как на вторичном, так и на первичном рынке. Другой вопрос, что большая часть новых автомобилей — это представители премиум-брендов, а если еще точнее — одной марки: Lexus. Рынок «бэушных» гибридов куда шире — тут огромное количество пригнанных как из Японии, так и из Европы и США всевозможных моделей разных классов, по разной цене и в разном состоянии. Лидером среди последних является хэтчбек Toyota Prius, который продолжительное время даже поставлялся к нам официально.
Очень интересна мотивация покупки гибридного автомобиля. Например, в компании Lexus открыто говорят о том, что хорошие продажи гибридных моделей — отнюдь не ответственность покупателей перед экологией или желание сэкономить на расходе топлива. Просто гибриды Lexus — это самые мощные и дорогие модификации, которые клиенты выбирают ради престижа и статуса, не всегда даже подозревая, что под капотом есть электродовесок.
Кстати, российские владельцы гибридных «Лексусов» с многолетним стажем также признаются, что за время владения подобной машиной никакой экономии топлива они не заметили: «жрет, как и все». Однако сами ощущения от динамики и комфорта бензоэлектрических машин им нравятся, так что менять их они не торопятся.
Toyota Prius в кузове XW20 — самая удачная и оттого популярная гибридная модель, сочетающая простоту, надежность и относительную доступность обслуживания. Машина еще два года оставалась на конвейере даже после выхода третьего поколения XW30
Причем тут все-таки есть некая доля самовнушения: дело в том, что, по официальным данным самой же компании Lexus, разница в динамике между одинаковыми моделями, но с разными силовыми агрегатами почти отсутствует. Например, тот же Lexus RX350 разгоняется до 100 км/ч за 8 секунд, а Lexus RX450h с электрическим довеском — за 7,7 секунды. А ситуация с кроссовером NX прямо противоположная: гибридная модификация уступает в динамике обычной бензиновой больше 2 секунд.
То же самое касается и вторичного рынка: большинство владельцев гибридных машин, как правило, принципиально поиском битопливной версии не занимались. Просто попалось хорошее предложение: свежая Toyota за недорого. Ну а дальше, если почитать отзывы, люди в большей степени открывают для себя не гибридные технологии, а просто новую модель, на которую они раньше не смотрели.
Очень часто можно встретить похвалу из разряда «пересел со старого 2,5-литрового „Форда“ на свежий 1,5-литровый „Приус“ и ощутил „гибридную“ экономичность!» — разница в объеме мотора почему-то опускается. Или еще один распространенный комплимент, когда люди открывают для себя кузов хэтчбек: «После своего старенького седана решился взять „Приус“ и удивился, что в багажник влезает стиральная машина, — отличный автомобиль, всем рекомендую».
Акцент именно на «гибридных» достоинствах делает лишь каждый третий-четвертый владелец: нет стартера — машина заводится в любой мороз, нет проблем с коробкой передач — ее роль выполняет редуктор. И так далее.
60% гибридных автомобилей в России — это машины с правым рулем, купленные на японских аукционах и обитающие главным образом в Зауралье. Косвенная причина того, что именно японские производители ударились в гибридные технологии, заключается в особенностях инженерной школы: японцам так и не удалось создать действительно удачную линейку экономичных дизельных двигателей, без которых невозможно было конкурировать в Европе. А одним из главных экспортных рынков для японцев всегда был американский, где дизели непопулярны, а экологические нормы строгие. Фактически у японских конструкторов не оставалось выбора, кроме как дорабатывать свои надежные, но старые бензиновые «атмосферники» до экостандартов с помощью электротехнологий, чтобы одновременно угодить всем.
Само собой, в большинстве случаев владельцы опускают неприятные моменты поломок или ремонтов, а также специфические нюансы обслуживания гибридных автомобилей. Ведь гибрид — это как бы два агрегата: к классическому бензиновому ДВС со всеми его проблемами добавляются «фишки» электромотора, батареи и управляющей электроники, которая занимается синхронизацией работы битопливной системы.
О сервисной стороне обслуживания гибридных автомобилей нам согласился рассказать руководитель петербургского СТО «Гибрид Сервис» Сергей Щербаткин.
Гибрид гибриду рознь
При общей концепции слияния бензинового и электрического моторов техническая реализация подобных авто отличается порой от модели к модели, не говоря уже о разных марках. И, увы, пресловутое «настоящее японское качество» дает сбой из-за излишней навороченности систем и массы нюансов, которые вносят коррективы и в работу ДВС.
Главное, что нужно помнить: гибрид — это не электромобиль, без бензинового мотора система работать не будет. А потому на первом месте, разумеется, ДВС. Тут, в общем-то, все как обычно: регулярная и частая замена качественного масла, фильтров, профилактика системы ГРМ и — внимание! — обязательная чистка топливной системы.
Гибрид очень критичен к точной работе бензинового мотора: любые сбои, которые, как правило, происходят из-за топливной аппаратуры, приводят к резкому увеличению нагрузки на электрическую составляющую, а она старается компенсировать провалы в работе. Из-за этого система может выйти из строя гораздо раньше положенного срока.
Беда гибридных модификаций Lexus — трещина боковой крышки трансмиссии, появляющаяся в одном и том же месте. Это конструктивный просчет японских инженеров, который не был исправлен и на современных моделях. Отдельно деталь не продается — по гарантии меняют коробку в сборе. «Гибрид Сервис» разбирает трансмиссию и заваривает трещину аргоном, после чего узел продолжает работать в обычном режиме без каких-либо проблем
Еще одна особенность — работоспособность системы кондиционирования и охлаждения батареи. Для тягового аккумулятора предусмотрена отдельная система охлаждения с вентилятором, за функционированием которой также нужно следить.
Особенность гибридов Toyota — отдельная помпа системы охлаждения инвертора, жидкость для которой одновременно служит и смазкой. Менять ее нужно строго каждые 40–50 тыс. км, иначе помпа начинает подклинивать, что ведет к перегреву и выходу из строя очень дорого инвертора.
Отдельная составляющая гибридных автомобилей — тормозная система. Дело в том, что она участвует в процессе рекуперации энергии. То есть гибридные автомобили тормозят в первую очередь мотор-генераторами, затем передними тормозами и в последнюю очередь задними. Таким образом, ресурс колодок и дисков по сравнению с обычным автомобилем возрастает порой в 3–4 раза. Но есть маленький нюанс: из-за куда меньшей востребованности на гибридных авто закисают суппорта, так что на каждом ТО необходимо выполнять профилактику
Что же касается коробки передач, то в «Тойотах», а позже и почти во всех остальных гибридных автомобилях начали использовать так называемый электровариатор, или e-CVT. Правда, чисто технически коробка к классическим вариаторам отношения не имеет: это некий симбиоз планетарной трансмиссии со специальными электромоторами, которые изменяют скорость вращения солнечной шестерни. В такой коробке нет ни передач, ни гидротрансформатора, да и в целом сломаться там могут только втулки, муфты, подшипники и в редких случаях дифференциал.
Рекомендации по таким коробкам стандартные: главное — это максимально частая замена масла (не позже 40 тыс. км пробега). Эксперты «Гибрид Сервис» рекомендуют использовать только оригинальные масла производителей, в частности по Toyota это трансмиссионное масло ATF WS.
Если же наблюдаются чисто механические повреждения, то обычно никто такую трансмиссию не перебирает — ее просто меняют на контрактную, благо стоит это не очень дорого: от 20 тыс. рублей.
Компания Toyota использует для своих гибридных моделей разные двигатели — от 1,5-литрового агрегата до V8 5.0. И, как показывает практика обслуживания, чем мощнее основной ДВС, тем больше проблем с гибридной системой, компоненты которой порой не справляются с огромным крутящим моментом. Специалисты СТО «Гибрид Сервис» фиксируют увеличение количества обращений владельцев Toyota Prius даже при переходе от мотора 1.5 к 1.8.
Батарея и срок ее службы
Главный источник беспокойства в случае с гибридным автомобилем — это, конечно, тяговая батарея, состоящая из нескольких десятков отдельных сегментов. Как ни крути, а даже при идеальном содержании с возрастом ее емкость падает, ячейки разрушаются, контакты окисляются и бортовой компьютер выдает ошибку что-то вроде Check hybrid system. С вероятностью 90% это проблема именно батареи.
Батарея Toyota Prius состоит из 28 элементов, каждый из которых можно заменить отдельно
Сразу стоит обратить внимание, что батареи на разных гибридных автомобилях могут быть разными: где-то стоят элементы в виде парных цилиндров, прозванные в народе «бамбуком», где-то — более привычные катриджи-аккумуляторы. Количество и размер тоже разнятся, но в основном это все никель-металлгидридные элементы.
После диагностики батарея снимается — приходится частично разбирать заднюю часть салона, что требует дополнительного времени и денег. После этого батарея подключается к специальному стенду, нагружается и проверяется монитором — необходимо замерить ток в каждой ячейке батареи, чтобы определить «битые» элементы.
Производители диагностического оборудования почему-то не позаботились о мониторе, который может проверять все ячейки батареи одновременно, а потому техники СТО «Гибрид Сервис» сделали его сами: прибор получился не очень эстетичным внешне, зато весьма эффективным
Итак, нормальное состояние вольтажа каждой ячейки — 7,5 В. Отклонение не должно превышать 0,3 В. Все, что не вписывается в эти значения, — ошибка и неисправность ячейки. Если количество «битых» элементов более 50% — батарея идет на выброс. В зависимости от емкости и размера машины она обычно состоит из 28–40 элементов.
Главный недостаток в том, что «битые» ячейки портят окружающие исправные. Так что если проблему запустить, не очень дорогое обновление трех-пяти элементов грозит обернуться дорогостоящей заменой всей батареи.
К сожалению, оригинальные ячейки отдельно не продаются. Можно поискать неоригинальные китайского производства, однако на профильных сервисах доверия им нет. Специалисты рекомендуют выбирать контрактные. Для Toyota Prius одна ячейка стоит 3–4 тыс. рублей, для Lexus RX — 6–8 тыс. рублей, для Lexus LS — 8–10 тыс. рублей.
Эксперты СТО «Гибрид Сервис» называют Honda Civic Hybrid одним из самых неудачных гибридных автомобилей и не рекомендуют его к покупке. В машине используются цилиндровые ячейки, которые очень быстро выходят из строя даже после замены. Причем измененная конструкция гибридного привода на моделях Honda Insight и CR-Z служит заметно дольше.
Каков итог?
Если подводить итог, то в целом особых технических проблем гибридные автомобили своим владельцам не доставляют, однако и расслабляться тоже не дают. Тут закономерность простая: чем больше узлов в автомобиле может выйти из строя, тем больше вероятность того, что рано или поздно они потребуют к себе внимания.
При выборе гибридного автомобиля крайне желательно знать все нюансы примененной бензоэлектрической системы и работоспособность тяговой батареи — это основные риски при покупке. В остальном проблемы будут касаться поиска грамотных профильных специалистов и контрактных запчастей. Нужно ли это для того, чтобы сэкономить три капли топлива и похвастаться перед друзьями чудом техники, каждый решает сам.
Редакция журнала "Движок" выражает благодарность СТО "Гибрид Сервис" и его руководителю Сергею Щербаткину за помощь в подготовке материала.