Водородный двигатель, «Тойота». Toyota Mirai с водородным двигателем

На сегодняшний день практически все мировые автопроизводители ведут активные разработки машин, работающих на экологически чистом виде топлива. Специалисты говорят, что уже через 15-20 лет мир полностью перейдет на такой вид транспорта. Пока лидерство в этом деле сохраняет компания «Тойота». После выпуска знаменитого «Примуса» японцы решили пойти дальше и разработать еще один экологически чистый автомобиль — Toyota Mirai с водородным двигателем. В сегодняшней статье мы рассмотрим все особенности данной новинки, а также перечислим все преимущества и недостатки использования водородных машин.

Характеристика

«Тойота Мирай» — это один из первых седанов японского производства, который компания решила выпускать в серийном масштабе. Кстати, решение назвать данную модель Mirai было вполне оправданным, ведь в переводе с японского это слово означает «Чистое будущее».

Интересный факт

Стоит отметить, что «Мирай» не самый первый в мире автомобиль с водородным двигателем. «Тойота» занимается разработкой гибридных моделей авто начиная с 1997 года. Именно тогда мировая публика увидела первый автомобиль с водородным двигателем в виде концепт-внедорожника модели FCHV. Однако запускать его в масштабное серийное производство японцы так и не решились. Чаще всего данный джип можно было встретить в госучреждениях и организациях, которые занимались тестированием данного вида транспорта. Кстати, водородный двигатель объединяет BMW и Toyota. Немцы заключили контракт с японскими инженерами и до 2020 года планируют создать новый экологически чистый седан BMW Hydrogen 7-й серии.

Плюсы водородного автомобиля

Для начала о преимуществах. Начнем с того, что двигатель на водородном топливе не выделяет никаких загрязняющих веществ, в отличие от дизеля и бензина. Стоит отметить и низкую себестоимость эксплуатации данного вида транспорта. Само топливо (водород) можно получать как в малых, так и крупных масштабах. Это позволит значительно стабилизировать ситуацию с постоянно меняющимися ценами на горючее и более рационально распределять энергетические ресурсы в мире.

Какие имеет минусы двигатель на водородном топливе?

Теперь поговорим о недостатках. Основной минус данного вида транспорта заключается в том, что водородный двигатель («Тойота FCV» в том числе) более взрывоопасен, чем классические дизельные и бензиновые аналоги. Это объясняется особым химическим составом водорода. Кстати, кроме взрывоопасности он отличается высокой летучестью. Эта характеристика значительно усложняет транспортировку и заправку автомобилей водородом. Также эксперты говорят, что обслуживание подобной установки будет более затратным, чем например ремонт дизельного ДВС (в силу малого количества работников, знающих толк в данной сфере). Ну и, конечно же, отсутствие водородных заправочных станций. В мире таких лишь единицы, потому использовать сейчас такие автомобили весьма трудно (тем более что заправить такую машину можно только при помощи специального оборудования).

Вопросы снабжения

Основная проблема водородных авто – отсутствие АЗС, на которых их можно было бы заправлять. Именно поэтому миру более актуальны электрокары, так как они заряжаются от обыкновенной розетки и даже на ходу, если на крыше есть солнечная батарея. Но производство водородных станций уже набирает темпы. Уже известно о планах строительства 20 таких АЗС в Калифорнии. Если продажи будут расти, количество заправок увеличат вдвое. Кстати, этот штат был выбран неспроста – именно в Калифорнии начнутся старты продаж водородных «Тойот». Но о продажах мы поговорим в конце статьи, а пока давайте рассмотрим экстерьер новинки.

Дизайн

Внешний облик новой «Тойоты Мирай» весьма впечатляющий. Сразу в глаза бросается массивный агрессивный «передок» с суровым широким бампером и раскосыми фарами. Решетка радиатора – это, пожалуй, самый мелкий и незначительный элемент в экстерьере.

Интерьер

Внутренняя часть автомобиля словно часть космического корабля – масса кнопок, экранов, датчиков и всякой другой всячины. Что интересно, японцы не решились тратить деньги на разработку двух вариантов компоновки интерьера – для европейского и для внутреннего рынка. Проблему с перестановкой руля они решили очень просто, разместив все важные информационные приборы посредине торпеды.

Технические характеристики

«Тойота» выпустила машину с водородным двигателем, имеющим большой запас мощности. Силовая установка, по словам производителей, будет иметь 153 лошадиные силы, чего вполне достаточно как для автомобиля такого класса. О других двигателях японцы не говорят, и, скорее всего, на рынок выйдет только одна модификация новинки со 153-сильным экологически чистым агрегатом. Водородный двигатель («Тойота Мирай» 2015 года выпуска) работает на специальных топливных ячейках. Внутри последней происходит реакция, в которой принимают участие водород и кислород. В результате химического взаимодействия вырабатывается мощная энергия, которая питает электромотор.

Динамика и затраты эксплуатации

Производитель говорит, что по динамическим характеристикам Toyota с водородным двигателем ничем не отличается от своих бензиновых аналогов. Разгон с нуля до «сотни» оценивается в 9 секунд. При этом инженеры отмечают низкую себестоимость поездок.

Как работает двигатель на водороде?

Наверняка каждый из нас задумывался о принципе действия данного агрегата. Что же, давайте рассмотрим, как работает водородный двигатель на самом деле.

Основной движущей силой данных машин является электрохимический генератор (некий топливный элемент). У японцев он называется FC Stack. Внутри электрохимического генератора происходит реакция, в результате которой происходит окисление водорода. Именно в этот период вырабатывается нужная энергия, которая потом перенаправляется в компактный аккумулятор. Последний выполняет функцию питания электродвигателя, который и приводит машину в действие. В каком виде вырабатывает отходы водородный двигатель? «Тойота Мирай» не зря называется экологически чистой машиной, так как из ее выхлопной трубы исходят вовсе не ядовитые газы, а обыкновенная вода.

Все это очень хорошо, однако есть сила, препятствующая развитию данного вида транспорта. Основная проблема заключается в том, что процессы изготовления топлива для водородных авто на данный момент недостаточно развиты и требуют больших денежных затрат. Тем более что при создании водорода задействуются такие компоненты, как уголь и метан. Они очень сильно загрязняют атмосферу, а потому смысла в использовании таких двигателей ради «сохранения окружающей среды» нет. Конечно, отходов от сгорания данного топлива нет (чистая вода), но чтобы его приготовить, нужно значительно испортить атмосферу грязными выбросами. Поэтому все больше специалистов ищут замену теперешним ДВС в солнечных батареях.

Кстати, водород не относится к какому-либо уникальному виду топлива, который может использоваться только на одном типе двигателей. Исследования показали, что этот продукт вполне реально применять и на классических моторах с внутренним сгоранием. Однако после такой реакции есть последствия. Дело в том, что водород при сгорании в ДВС выделяет лишь 1/3 от той энергии, которую он произвел бы на специализированном агрегате. Правда, инженерам удалось исправить этот недостаток. Благодаря измененной системе зажигания КПД таких двигателей не снижается, а, напротив, увеличивается почти в 1,5 раза от обычного, что делает эксплуатацию этого топлива более благоприятной и разумной с экологической и финансовой точки зрения.

Но все же неприятности были подмечены не только в области КПД. И если коэффициент полезного действия инженерам удалось увеличить методом усовершенствования системы зажигания, то с такими проблемами, как высокая температура горения в камере, прогар поршней и клапанов, они справиться не в силах. Кстати, при длительной работе водород способен вступать в реакцию с другими составляющими мотора, в том числе и со смазкой. А без нее двигатель очень быстро изнашивается. Кроме этого, водород в силу своей летучести может проникать в выпускной коллектор и там воспламеняться. Что касается роторных ДВС, они в силу простой конструкции и большого расстояния между коллекторами являются более благоприятными для использования подобного топлива в качестве основного. На этом вопрос, как работает водородный двигатель, можно считать закрытым.

О стоимости

По словам производителя, старт продаж автомобилей «Тойота Мирай» состоится весной 2015 года. Сначала новинка будет доступна только на внутреннем рынке, а уже летом она появится на европейском и американском рынках. Стартовая цена водородной «Тойоты» составляет 57,5 тысячи долларов. Кроме этого, компания предлагает приобрести данное авто в кредит с ежемесячной оплатой в 500 долларов США. Бонусом станет возможность бесплатной заправки автомобиля в течение года на АЗС Калифорнии.

Пока у японской «Тойоты» нет конкурентов среди водородных автомобилей. По крайнее мерее, так будет до 2016 года. Дело в том, что в марте 2016-го на рынок выходит новый водородный автомобиль Honda FCV. Но насколько популярным она будет, мы прогнозировать не станем, а пока дождемся старта продаж новой «Тойоты Мирай».

Заключение

Итак, мы выяснили, почему он такой особенный и как работает водородный двигатель. «Тойота» — один из первых автопроизводителей, который всерьез задумывается запустить в массовое производство свой «экологически чистый продукт». Правда, пока не будет решена проблема с заправочными станциями и более дешевым способом получения водорода, компанию вряд ли ждет большой успех в сфере продажи подобных машин.

Двигатели Toyota Mirai

Японская компания Toyota первая в мире стала серийно выпускать автомобиль, где в качестве топлива используется водород. Для пополнения запасов топлива необходимы специальные заправочные станции, поэтому эксплуатация этого автомобиля ограничено теми странами, где заправки уже построены.

История создания автомобиля

Работы по созданию гибридного автомобиля инженерами компании велись давно, аж с 1992 года. И даже был создан первый опытный автомобиль, который появился в 1996 году. В 2002 году была даже выпущена небольшая партия гибридного автомобиля, получившего название Toyota Highlander.

В 2013 году была представлена новая модель автомобиля с водородным двигателем. При проектировке модели были учтены все недостатки выявленные в ходе эксплуатации первого автомобиля. С 2014 г. начался серийный выпуск автомобиля, который получил название Toyota Mirai.

Изготовление машин производится на заводе Motomachi Plant в городе Тоета. Машины продаются на автомобильных рынках США и Европы. Компания не планирует в ближайшее время продавать этот автомобиль в России, из-за отсутствия в стране заправочных станций.

Силовая установка Toyota Mirai

В отличие от ДВС в качестве двигателя на автомобиле установлен электродвигатель мощностью 113 Квт. (154 л. с.). Конструкция синхронного двигателя переменного тока разрабатывалась при участии инженеров компании Тойота. Особенностью данного электродвигателя является то, что при торможении двигатель вырабатывает энергию которая поступает во вторичный аккумулятор.

Автомобиль Toyota Mirai

Основой двигательного комплекса является гибридная установка, электрохимический генератор под названием FC Stack. Поступающий в генератор водород вступает в химическую реакцию с кислородом, в результате которой и получается электрический постоянный ток. Далее в преобразователе ток траснформируется в перменный напряжением 650 вольт.

Силовая установка очень экономична, ее КПД при переработке водорода в энергию составляет почти 83 %, а мощность установки составляет 114 Квт. Сравнительные значения КПД различных типов двигателей приведены в таблице:

Водородный двигатель способен разогнать машину до скорости 175 км/час, а запаса топлива хватает для пробега 480 км. Топливо хранится в двух баллонах подо давлением 70 МПа. Баллоны расположены под днищем двигателя, емкостью 60 и 62.4 литра. Сам процесс заправки водородом занимает всего 3 минуты.

Краткий обзор других моделей с водородным двигателем

Тойота мирай не единственный представитель в мире машин с водородным двигателем. Хотя все считают, что эта модель наиболее продвинутая и перспективная. Сравнительные характеристики других автомобилей приведены ниже:

1. Корейский кроссовер Hyundai ix35 FCEV. Производство начато в 2014 году, продажи машин производятся в США, Европе и в отдельных странах Азии. Мощность электродвигателя 136 л. с, максимальная скорость 180 км/час. Запаса топлива хватает на 600 км, а вес водорода, в полностью заправленном баке составляет всего 5,5 кг.

2. Полноразмерный седан Honda FCX Clarity. Выпуск машин производился с 2008 по 2014 годы. Оснащен электромотором мощностью 134 л. с, запаса топлива хватает на 380 км. пробега. Всего было реализовано 65 автомобилей в США, Японии и в странах Европы.

3. Хэтчбек Mercedes-Benz F-Cell. Выпускался в Германии с 2002 по 2012 годы. За это время компания выпустила 69 машин, некоторые из них эксплуатируются и сегодня. Мощность двигателя составляла 134 л. с, максимальная скорость была не высокой, всего 134 км. По дальности пробега машина имела примерно такие же показатели, как и у конкурентов-402 км.

Достоинства и недостатки водородных двигателей

Водородные двигатели считаются очень перспективными, многие предполагают, что в течение ближайших 15-20 лет их количество резко вырастит. К такому выводу есть веские обоснования, ведь экономичность и экологичность водородных агрегатов вне конкуренции.

Автомобили не загрязняют окружающую среду своими вредными выбросами, в отличие от дизельных и бензиновых двигателей. Да и само топливо, если получать водород в большом объеме, имеет не высокую стоимость, следовательно, эксплуатационные расходы не велики.
Теперь о недостатках. Прежде всего распространение водородных машин сдерживает отсутствие заправочных станций. Хотя в этом направлении работы ведутся во многих странах.

В ближайшее время концерн Тойота планирует построить около 20 таких станций в США.

Водород очень взрывоопасен и летуч, поэтому при заправке необходимо соблюдать особые правила предосторожности. Техническое обслуживание водородных автомобилей будет обходится, возможно в первое время, дороже чем обычных.

Но все же у водородных машин есть все возможности уже в самое ближайшее время стать одним из самых популярных авто в мире. Этому способствует и постоянный рост цен на топливо, и непрерывная работа конструкторов по совершенствованию моделей таких машин.
Так совместными усилиями немецких и японских инженеров разрабатывается новая перспективная модель седан BMW Hydrogen 7-й серии, которую планируют выпустить в свет в 2020 году.

Тойота Мирай 2020 – седан на водородном двигателе

Уже прошло 4 года с момента, когда с конвейера сошел первый серийный водородный автомобиль. В целом об успехе авантюры сказать сложно. Итоговые продажи Toyota Mirai составили всего 10 000 экземпляров. По сравнению с другими продуктами бренда это просто ничтожный показатель.

Однако японцы не спешат закрывать «неудачный» проект и решили гнуть свою линию до конца, вопреки всему, выпуская второе поколение Мирай 2020. Что приготовили парни из Тойота и на что они вообще рассчитывают посмотрим ниже.

Технические характеристики

Учитывая, что и о первом поколении мало кто слышал. Знакомство следует начать с принципа работы водородного автомобиля. Забегая вперед, немного экономики. Прошлый Мирай стоил 57 500$. Сумма довольно значительная для непонятно какой ерунды.

Но. Дальность хода на одном заправке составляла 480 км. При этом стоимость одной заправки, посчитанной энтузиастами, обходится в 5 рублей, против около 1000—1200 рублей заправкой бензина для преодоления аналогичного расстояния. Так что технология окупает сама себя. К слову, второе поколение будет стоит дороже.

Сама система работает на электроводородном двигателе. Топливо заправляется в специальный бак, где происходит реакция окисления. В результате вырабатывается довольно солидная энергия, которую генератор преобразует в механику. Все проще чем даже в ДВС.

Кстати, из-за довольно простой конструкции, в техническом плане Мирай довольно надежна в эксплуатации.

Итак, чем же отличается второе поколение Mirai от первого?

На самом деле информации не так много. Представляя концепт производители всегда излишне скромны, чтобы оправдать ожидания.

Пока что Тойота ограничились такими общими формулировками, как улучшенные настройки подвески, значительно улучшенная динамика, увеличенный топливный отсек (в первом поколении два бака вмещали 5 кг водорода) и, соответственно, увеличенная дальность хода. Точную цифру также назвали – 850 км на одном баке.

Дополнительно новинка подрасла в размерах за счет смены платформ. Первое поколение производилось на переднеприводной платформе Приуса, в этот раз седан стал полноформатным за счет тележки от заднеприводного Crown.

В остальном производитель пообещал новую более современную мультимедийку и плюшки по части комфорта, вроде электропривода регулировки сидения, вентиляции и подогрева диванов, то есть из неуверенного первопроходца, новый Toyota Mirai 2020 становится уверенным представителем бизнес-класса. В сети даже отмечают, что водородный автомобиль от Тойота скоро убьет флагмана в лице Камри.

Внешний вид

Кузов Мираи не сказать, чтобы такой же выдающийся, как его техническая часть. Перед нами классический четырехдверный седан, правда выполненный в минималистичном стиле. Более гладкий, без лишних загогулин.

Спереди целеустремленный нос, состоящий из острых ребер крышки капота, размашистой светодиодной оптики и огромной трапецеидальной решетки радиатора «в пол», слегка усиленной в нижней части хромированным элементом.

Сбоку можно отметить вполне стандартные пропорции, кажется даже частично позаимствованные у последней Камри. Колесные диски довольно большие – 21 дюйм. Корма сделана под стать переду.

Ничего лишнего – полоса светодиодных габаритов, и бампер с трапецеидальными ребрами также «в пол». Низ бампера из углепластика с нишами под стоп-огни. Стоит обратить внимание, что выхлоп здесь отсутствует напрочь.

По габаритам Мираи не мал:

• длина – 4873 мм,
• ширина – 1884 мм,
• высота – 1468 мм,
• колесная база 2918 мм.

Салон

Салон Тойота абсолютно новый, ведь габариты и класс сменились прямо скажем на корню. Задний диван стал трехместным, материалы обшивки сменили пластик на премиальную кожу и хромированные вставки. Торпеда получила новые формы.

Приборка стала виртуальной, добавился 8-дюймовый экран бортового компьютера и 12-дюймовый для развлечений. На центральном туннеле образовался массивный подлокотник и платформа для беспроводной подзарядки гаджетов. По дизайну ничего особо футуристичного. Тут явно был сделан упор на бизнес-класс.

Цена и дата начала продаж

С ценой Мирай все не так однозначно. На Родине автомобиль подпадает под госпрограмму поддержки. Производитель просит за новую версию водородного автомобиля 80 000 долларов. Но конечному покупателю, японцу разумеется, положена компенсация в размере 17 000 долларов. То есть, грубо говоря цена будет на авто 4.1 миллиона рублей.

Цена в России естественно была бы полной, наши «нефтяники» никакую компенсацию выдавать не будут. Но будет ли машина вообще представлена в нашей стране не понятно, да и заправить ее у нас попросту негде. Прошлая версия пользовалась спросом исключительно в США и Японии.

Источник Источник http://fb.ru/article/165610/vodorodnyiy-dvigatel-toyota-toyota-mirai-s-vodorodnyim-dvigatelem
Источник Источник http://motorist.expert/katalog-po-modelyam/dvigateli-toyota-mirai.html
Источник Источник Источник http://autovogdenie.ru/toyota-mirai-2020.html