Почему автомобиль

Почему автомобиль плохо разгоняется: 7 причин

На динамические показатели автомобиля, как известно, может влиять большое количество факторов — от очевидных, типа повышенной загрузки транспортного средства, до погодных условий, и, конечно, технического состояния машины. Давайте разберемся в наиболее актуальных причинах того, почему автомобиль, как говорят, «не едет».

Кислородное голодание

Многие водители наверняка замечали, что автомобили теряют в динамике в жаркую погоду. Это связано с уменьшением плотности воздуха.

Если нулевой температуре в одном кубическом метре содержится 1,7 кг воздуха, то при +25 его содержание снижается до 1,2 кг на кубометр. Соответственно, в жару в цилиндры попадает меньшее количество кислорода, в результате температура горения снижается, а значит, падает и отдача силового агрегата.

Похожее падение приемистости сильно ощущается также и в горной местности — из-за меньшей плотности воздуха здесь опять-таки ухудшается наполнение цилиндров.

Подсчитано, что при подъеме на каждые 1000 метров атмосферный силовой агрегат будет терять примерно по 10% мощности. А именно, на высоте 1 км 100-сильный мотор будет выдавать около 90 л.с., на 2 км — 80 л.с.. на 3 км — лишь 70 л.с. А вот турбированные двигатели гораздо лучше «атмосферников» приспособлены к работе и в жару, и на высоте, поскольку такие агрегаты качают воздух под давлением турбины, и она в любом случае создает нужное давление воздуха.

Давление в шинах

Не секрет, что уровень накачки шин ощутимо влияет не только на расход топлива, но и на разгонную динамику.

Если говорить грубо, не докачивая покрышки до требуемых значений, вы увеличиваете пятно контакта и, соответственно сцепление с дорогой, перекачивая — наоборот, уменьшаете пятно контакта. При этом в обоих случаях ухудшается также и разгонная динамика.

Еще один проблемная ситуация — когда существует разница в давлении шин. К примеру, при «перекачанных» колесах на одной стороне — машину будет тянуть в эту самую сторону. Отсюда — ухудшение управляемости, курсовой устойчивости и опять-таки — разгона. Так что оптимальные показатели ускорения автомобиль демонстрирует на шинах, накаченных до заданной нормы.

Засорение и поломки элементов топливной магистрали

В результате заправки некачественным топливом, случается, забивается сетка бензонасоса, топливный фильтр, образуется нагар на свечах.

Неисправный регулятор давления, пережатый топливопровод (например, после неосторожных выездов на бездорожье), засорившиеся форсунки, — все это также провоцирует потерю разгонной динамики.

Автомобиль либо плохо набирает скорость или, того хуже, дергается при подаче «газа». Некачественный бензин, как вариант, примеси воды в топливе, также могут вызвать перебои в работе мотора и, как следствие, ухудшение разгона. Наконец, вызвать потерю динамики может также поломка различных датчиков, в частности — датчика массового расхода топлива (ДМРВ), датчика детонации, датчика кислорода и других.

Пробуксовка сцепления

Когда сцепление автомобиля исправно, крутящий момент без потерь передается от двигателя к трансмиссии. Однако если сцепление пробуксовывает, иначе говоря, включается не полностью, происходит резкая, а потому очень ощутимая, потеря динамики.

Со стороны это выглядит так — двигатель набирает обороты, ревет, но автомобиль набирает скорость неадекватно медленно. Особенно это становится заметно при подъеме в гору.

Примечательно, что «буксовать» может сцепление как у автомобилей с «механикой», так и «роботами», «автоматами» и «вариаторами». В случае с АКП виновником оказывается неисправный гидротрансформатор, у вариатора и «робота» — дефектные элементы сцепления.

Проблемы в работе системы зажигания

Свечи, отработавший свой ресурс, равно как высоковольтные провода с пробоями могут негативно повлиять на разгонную динамику.

Поэтому необходимо произвести проверку и по возможности заменить отработавшие детали. С этим не стоит медлить в том числе потому, что плохое состояние системы зажигания может спровоцировать, к примеру, пробой катушки зажигания, а ее замена вылетит в копеечку.

Низкий уровень компрессии в цилиндрах

Низкий уровень компрессии в одном или нескольких цилиндрах двигателя — еще одна частая причина того, что машина тупит при разгоне. Такую ситуацию могут спровоцировать, к примеру, повреждение клапанов или их износ, или, скажем, поломка или залегание поршневых колец.

Чтобы уточнить диагноз, следует произвести необходимые измерения специальным прибором — компрессометром. Косвенными признаками падения компрессии являются затрудненный запуск силового агрегата, неустойчивые обороты на холостом ходу, характерные хлопки, дым из глушителя и повышенный расход масла и топлива.

Некорректная работа системы торможения

Бывает и так — из-за неадекватного состояния элементов тормозной системы колеса притормаживаются колодками во время движения.

Чаще всего такая проблема вызвана неверной регулировкой стояночного тормоза. Однако не исключены также и такие сценарии, как заклинившие поршень в тормозном цилиндре, колодки в скобе. Лечение очевидное — разобрать, почистить, смазать или заменить.

10 причин, почему автомобиль отказывается заводиться: список

Если машина не заводится, в первую очередь ищите причину здесь: Топ-10 поломок

Сегодня автомобили оснащены всевозможными датчиками, которые отражают состояние внутренних «органов» машины и своевременно подают сигнал о неисправностях. Благодаря этому многие автомобилисты избавлены от необходимости ежедневной рутины: проверки уровня масла вручную, «ковыряния» и проверки состояния прочих систем автомобиля. Но, несмотря на такие положительные изменения в технологиях, остается ряд факторов, которые необходимо контролировать зорким взглядом ввиду того, что недосмотр может привести к поломке, в том числе серьезной, из-за которой автомобиль в один прекрасный момент не захочет заводиться самостоятельно.

Несмотря на то что электронные системы управления и индикации значительно шагнули вперед, ключевые компоненты автомобиля остались прежними, поэтому вне зависимости от марки автомобиля первым делом стоит проверять его основные системы.

Разрядился аккумулятор

Это, наверное, основная причина, почему машина вдруг перестала заводиться, особенно в холодное время года. Если батарея разряжена полностью, двигатель не запустится, хотя стартер еще может вяло вращаться на оставшемся небольшом токе, но толку от этого уже не будет.

Разрядиться аккумулятор может по ряду причин:

• оставили фары включенными на всю ночь;
• ударили сильные морозы, и ваш старенький аккумулятор не выдержал;
• плохое прилегание контактов;
• батарея уже старая и не выдерживает нагрузок.

Чтобы выявить причину, достаточно визуально осмотреть батарею. Если налицо окисленные клеммы, их нужно почистить. После процедуры провода вновь ставятся на место. Чаще всего это простое действие вновь позволит без труда запустить автомобиль. Если нет – время отправляться в магазин за новой АКБ.

Генератор

Если вышел из строя генератор, то аккумулятор автомобиля не сможет полноценно подзаряжаться, а значит, не сможет выдавать номинальный ток. Для начала проверьте состояние ремня привода. Если он износился или провис, достаточно будет заменить элемент, чтобы восстановить работоспособность системы.

Обычно, если у генератора возникла поломка или порвался ремень привода, на приборной панели загорается индикатор. Впрочем, если произошел обрыв приводного ремня, это вы сможете почувствовать самостоятельно по отключению ГУР и помпы насоса системы охлаждения (температура моментально поползет вверх. В этом случае незамедлительно остановитесь в безопасном месте и заглушите двигатель).

Но если система все же функционирует, хоть и плохо, лампочка может не загореться. В этом случае нужно обратить внимание на то, как работает автомобиль – медленный запуск стартера и приглушенный свет фар свидетельствуют о том, что с генератором не все в порядке. Но самый простой вариант узнать, все ли хорошо с генератором на современном автомобиле (если на нем установлен соответствующий датчик), – посмотреть на приборной панели на данные вольтажа. Должно быть 14 вольт.

Стартер

Лет 60-50 назад стартер автомобиля запускался вручную («кривой» стартер) после тщательной проверки всех систем автомобиля. Развитие технологий позволило создать электрический стартер, который с течением времени стал более надежным и простым в эксплуатации. Но, несмотря на это, данный механизм может выйти из строя, особенно если эксплуатируется уже достаточно давно. Автомобиль при сломанном стартере не заведется. При этом под капотом при попытке запуска можно будет услышать характерный щелчок.

Причин поломок стартера множество – от заводского брака до неправильной эксплуатации автомобиля. Во втором случае одна из причин поломки – попадание воды в устройство во время мойки машины. Поломка стартера может произойти также, если слишком долго удерживать ключ в положении «Старт», ожидая, что двигатель все же заведется.

Свечи зажигания

Свечи зажигания – важные элементы, обеспечивающие стабильный запуск автомобиля. Усовершенствованный механизм позволил продлить срок службы свечей, которые способны отлично работать без замены даже на большом пробеге автомобиля.

К сожалению, многие автовладельцы забывают о замене свечей зажигания по техрегламенту (порядка 100.000-160.000 км). О чем они думают? Непонятно. Может, надеются, что свечки проработают вплоть до утилизации автомобиля?

Из-за этого «авось» периодически случаются ситуации, когда владелец не может завести машину только потому, что вовремя не проверил состояние свечей и они банально вышли из строя.

Еще один вариант, почему двигатель вдруг не заводится, – это залитые свечи. Такое иногда случается. Чтобы исправить ситуацию, нужно свечи зажигания выкрутить, просушить и продуть. После таких действий обычно автомобиль стартанет.

Воздушный фильтр

Чистый воздух необходим для стабильной работы автомобиля. На любом автомобиле обязательно устанавливается воздушный фильтр, который очищает поступающий воздух от пыли и прочей дорожной грязи, которая летит навстречу во время движения. Если вовремя не менять фильтр, поток воздуха на входе затрудняется. Вследствие этого в камере сгорания бензин не может эффективно воспламеняться, а значит, запуск автомобиля станет сложной задачей. Для решения нужно купить новый фильтр и заменить. О том, как это сделать, можно почитать здесь:

Одновременно с этим обязательно проверьте состояние воздухозаборников и воздуховодов. Они тоже могут быть забиты пылью и грязью. Если же эти системы в отличном состоянии, проконтролируйте патрубки. Если они повреждены, двигатель также будет испытывать проблемы с запуском.

Топливный фильтр

Топливо – необходимый элемент, который позволяет автомобилю передвигаться. К сожалению, качество топлива сегодня не отличается высокими показателями. Чтобы двигатель не засорился раньше времени от попадающих внутрь примесей, на входе устанавливается топливный фильтр, который эффективно очищает бензин от всех «лишних» элементов, по-простому – от грязи.

Со временем примеси накапливаются на стенках топливного фильтра и не позволяют проходить бензину в двигатель в нужном объеме. Топливный фильтр необходимо менять каждые 30-65 тыс. км пробега. Если не сделать это вовремя, все меньше топлива будет попадать в камеру сгорания, а значит, пуск двигателя станет затруднен. В определенный момент можно столкнуться с ситуацией, когда автомобиль попросту не заведется.

Топливный насос

Топливный насос – это система, которая подает топливо в камеру сгорания, обеспечивая стабильный запуск автомобиля. Если насос неисправен или просто обладает слабой мощностью, запустить автомобиль будет проблематично или даже невозможно. Судить о том, что возникла неисправность в насосе, можно при запуске двигателя. Если в первые несколько секунд из-под капота раздается нехарактерный шум, а автомобиль запускается достаточно тяжело – пора ехать к мастеру и осматривать состояние топливного насоса.

Понять, что неисправен именно топливный насос, можно, если снять его шланг и попробовать подкачать топливо. Если бензин не идет, стало быть, проблема действительно в насосе.

Отсутствие топлива

Владелец автомобиля всегда должен контролировать уровень горючки в топливном баке и своевременно доливать бензин или дизель. Но слишком быстрый ритм жизни, постоянные стрессовые ситуации могут привести к тому, что автомобиль не заводится из-за банальной причины – в баке нет топлива. Причина эта одна из самых анекдотичных, но на самом деле встречается не так редко. Обязательно проверьте уровень топлива по индикатору, прежде чем выезжать на трассу. Ели ваш топливомер врет, замените его. Это важный датчик.

Замок рулевого колеса

Современные автомобили могут быть оборудованы различными вспомогательными системами. К ним относится и противоугонная система, блокирующая руль после отключения питания, которая устанавливается на рулевое колесо с завода. Из-за сбоев в работе системы может возникнуть такая ситуация, когда владелец машины вставляет ключ в замок зажигания, но не может его повернуть.

Суть в том, что при извлечении ключа из замка зажигания противоугонная система блокирует рулевое колесо. Если во время парковки рулевое колесо было повернуто вправо, то есть вероятность, что система активировала режим блокировки. Для решения проблемы можно попробовать покрутить рулевое колесо вправо, влево и одновременно с этим попытаться запустить двигатель. При таких одновременных действиях противоугонная система обычно разблокируется, позволяет беспрепятственно завести автомобиль.

Система безопасности или иные электронные системы автомобиля

Современные электронные системы позволяют облегчить жизнь владельцам автомобиля. Система автозапуска, система удаленного пуска двигателя – все это позволяет экономить время, особенно утром. Но есть у таких элементов и негативные стороны. В случае сбоя в работе электроники автомобиль может не завестись.

Это одна из сложнейших проблем, которые возникают у владельцев, поскольку самостоятельно решить задачу или заменить вышедшие из строя компоненты попросту не получится (речь идет о рядовом автомобилисте, а не об автослесаре). Поэтому, прежде чем навешивать на своего железного коня доп. системы, подумайте, нужны ли они вам и достаточно ли надежны? То же касается опций с завода.

Это называется «приехали»! 12 причин, почему автомобиль может внезапно заглохнуть

Когда автомобиль глохнет на ходу, это называется «приехали»! Это проблема, которая требует незамедлительного решения, ведь вместе с двигателем отключаются и другие системы. Причины, по которым это может произойти, разные. Одни – довольно простые и банальные. Другие – нетривиальные и менее распространенные. Рассмотрим причины, по которым автомобиль может заглохнуть на ходу.

1. Сломался топливный насос

Топливный насос для Ford Transit/ Фото: izap24.ru
Когда из бака не поступает горючее или поступает в недостаточном количестве, из-за этого машина может глохнуть на ходу. Если топливный насос, подающий горючее из бака в двигатель, сломался, то давления, необходимого для впрыска, не будет. И мотор заглохнет, проработав, может быть, несколько секунд.

Бывает и так, что непосредственно насос исправен, но забилась сетка топливоприемника в баке, и она не способна пропускать достаточный объем горючего.

У дизельных моторов и двигателей с непосредственным впрыском два насоса к перечисленным здесь проблемам может прибавиться износ топливного насоса высокого давления или его привода. Это не редкость для автомобилей с большим пробегом. В таких ситуациях насос подлежит ремонту или замене.

2. Проблемы с регулятором холостого хода

Выход из строя датчика холостого хода может стать причиной внезапной остановки автомобиля/ Фото: car.ru
Регулятор холостого хода – это маленькая деталь, которая отвечает за соответствующие обороты мотора. Она установлена в обходном канале системы впуска и подает небольшое количество воздуха при закрытой дроссельной заслонке. Для прогрева двигателя необходимо подать больше воздуха, а при выходе на рабочую температуру – меньше.

Именно за это отвечает данная деталь. Выход ее из строя – частая причина того, что мотор автомашины глохнет. Но только если он инжекторный. Из-за подклинивания регулятора холостого хода двигатель перестает работать при отпускании педали газа. Если же он остается с выдвинутым штоком, то есть в закрытом положении, то машина глохнет на холостых оборотах.

Чтобы понять, что проблема непосредственно в регуляторе холостого хода, выжмете педаль газа и вместе с этим стартером прокрутите коленвал. Если мотор запускается, но количество оборотов растет – значит, регулятор холостого хода поврежден. В этом случае его нужно заменить.

3. Плохой контакт в электроцепи

Не исключен плохой контакт в электрической цепи/ Фото: armotauto.ru
Машина легко заводится, мотор работает ровно, мощность не падает. Но при езде по неровной дороге автомобиль, например, попал в ямку и сразу же заглох. Возможно, проблема в электрике – плохой контакт в электрической цепи.

Чаще пропадает масса – это провод, идущий к кузову. Эту проблему легко решить простой зачисткой или «потягиванием» контакта. Другой вариант – закрепить от силового агрегата к кузову дополнительный провод.

Немаловажное значение имеет состояние других клемм и контактов в электрической цепи. Они не должны быть сильно окислившимися, грязными или обгоревшими, а оплетка не должна иметь механических повреждений. От таких дефектов нужно избавляться.

Но если проблемы в электронике, а они тоже могут служить причиной того, что мотор внезапно глохнет, хорошо выявляются во время компьютерной диагностики, то неполадки в электрике во время такого тестирования не выявляются. Так что здесь лучший вариант – визуальный осмотр.

4. Неполадки в электронике

Сбои в электропроводке могут повлиять на работу инжектора/ Фото: autoradar.top
Неисправности в электронике относятся к более редким неполадкам, из-за которых автомобиль не держит обороты. Они не поддаются однозначной классификации. К таким неисправностям в современных машинах относятся сбои в электропроводке, влияющие на работу инжектора.

В более «возрастных» машинах может быть «плавающая» неисправность системы зажигания. Чтобы выявить эти неполадки, нужно провести тщательную диагностику отдельных компонентов.

5. Залито топливо плохого качества

Автомобиль может остановиться из-за низкого качества топлива/ Фото: hyperauto.ru
Некоторые автомобили очень чувствительны к качеству топлива. Поэтому если в бак залит «плохой» бензин или дизель, то автомобиль, возможно, не поедет из-за этого. Если все же вы заправились некачественным горючим, то слейте его из бака и замените топливный фильтр. В дальнейшем заправляйтесь только на проверенных заправочных станциях.

6. Сильно забился топливный фильтр

Забитый фильтр автомобильного топлива/ Фото: difa-avk.ru
Электронный блок управления в автомашине может адаптироваться к бензину плохого качества. Мотор потеряет в тяге, у него снизится мощность, но работать он, скорее всего, и не перестанет. Другое дело – грязь в бензине или дизеле.

Если машина глохнет на скорости, то это может быть из-за того, что мотору не хватает топлива. А это значит, что забился топливный фильтр, и он не может пропустить сквозь себя необходимый объем горючего.

Эта проблема актуальна как для отечественных автомобилей, так и иномарок. Но в старых моделях топливный фильтр забивается чаще. Необходимо снять бензиновый насос, поменять фильтр и промыть топливный бак, если он засорился.

7. Разгерметизировался воздуховод

Гофра воздуховода ГАЗ/ Фото: drive2.ru
Если разгерметизировалась гофра воздуховода, то из-за этого автомобиль тоже может заглохнуть. При этом воздух подсасывается, минуя датчик массового расхода воздуха. В итоге блок управления получает некорректные данные. Мотор начинает работать нестабильно, и машина глохнет, причем как во время езды, так и на холостых оборотах.

Также проблема может быть в том, что воздушный фильтр загрязнился. Тогда его необходимо заменить. Кроме того, стоит проверить входной патрубок на предмет закрытия его чем-либо или попадания в него воды.

8. Загрязнилась дроссельная заслонка

Чистка дроссельной заслонки/ Фото: vils.ru
Неисправности в воздушном фильтре приводят к загрязнению поверхности дроссельной заслонки. Из-за этого двигатель тоже может глохнуть на ходу. Дроссельная заслонка служит для регуляции подачи воздуха в двигатель. Также нужно обратить внимание на состояние датчика положения – это переменный резистор, устанавливаемый на оси заслонки.

Если загрязнилась дроссельная заслонка, то это может «вводить в заблуждение» электронику. Так, по факту отложения перекрывают сечение канала, а электронике будет казаться, что заслонка приоткрыта.

Если заслонка не закрывается, то воздух будет засасываться в цилиндры с избытком, обедняя горючую смесь. Она не воспламеняется, из-за чего двигатель глохнет. Тогда дроссельную заслонку нужно очистить изнутри с применением специальной автохимии. Если же сломался датчик положения, то необходимо его заменить. Эта процедура несложная, детали стоят недорого.

Машина может заглохнуть при переключении скоростей/ Фото: tarantas.news Если двигатель глохнет при переключении скоростей, при сбросе оборотов, то это может быть связано с дефектом демпфера дроссельной заслонки. Это деталь, с помощью которой заслонка плавно возвращается в первоначальное положение без провалов оборотов.

• хорошенько прогрейте мотор;
• руками откройте дроссельную заслонку и резко отпустите.

Если демпфер исправен, то заслонка быстро дойдет до первоначального положения, но не совсем. Потом притормозит и уже окончательно дойдет до мертвой точки через одну-две секунды. Если же она возвращается в первоначальное положение мгновенно, то демпфер подлежит замене.

Если демпфер в вашей машине не установлен, и она глохнет только после набора мотором очень высоких оборотов, возможно, неисправен блок управления двигателем. Но блок можно «досамообучить», чтобы он правильно вел себя в таких ситуациях. Для этого при езде на высоких оборотах плавно сбрасывайте газ, и со временем проблема устранится.

9. Повредилась мембрана вакуумного усилителя

Мембрана вакуумного усилителя автомобиля «Москвич»/ Фото: drive2.ru

В этом случае автомобиль глохнет при нажатии на педаль тормоза. Тормозная система тоже имеет связь с работой мотора. От вакуумного усилителя тормозов вакуумный шланг подходит к впускному коллектору.

Если мембрана повреждена, то при резком торможении она не успевает создать разрежение. Из-за этого сильно обедняется горючая смесь, так как в нее попадает определенный объем воздуха из тормозной системы. Из-за этого двигатель глохнет. Необходимо заменить прокладки, мембрану, вакуумный шланг.

10. Сломался датчик положения коленвала

Работа датчика положения коленвала очень важна для мотора/ Фото: autonews.ru

Если машина глохнет на холостых оборотах, возможно, сломался датчик положения коленвала. Его показания очень важны для работы двигателя. Чтобы электронный блок управления вовремя подал топливо и искру, он должен понимать, в каком положении находятся поршни. Таким образом, если датчик положения коленвала не работает, то машина не сможет ехать. Отремонтировать эту деталь невозможно, и ее придется заменить.

11. Проблемы со свечами зажигания

Нагар на свечах зажигания может стать причиной плохой работы мотора/ Фото: auto.ru

Причиной, по которой глохнет мотор, может стать неправильная установка свечей зажигания, а также наличие нагара на них вследствие длительной эксплуатации. В этом случае необходимо очистить свечи, проверить на износ или убедиться в том, что они установлены правильно, с соответствующим зазором. Если свечи сильно изношены, и на них большой нагар, то лучше их просто заменит

12. Неисправен лямбда-зонд

Мотор может плохо заводиться из-за неисправного лямбда-зонда/ Фото: rad-star.ru

Лямбда-зонд, он же кислородный датчик, служит для оценки содержания кислорода в выхлопных газах. Если он неисправен, то мотор будет плохо заводиться, сбрасывать тягу, чрезмерно потреблять горючее и глохнуть на ходу.

Признаки повреждения кислородного датчика настолько разнообразны, что лучше не пытаться «поставить диагноз» самому. Следует обратиться на станцию технического обслуживания, где проведут диагностику на специальном оборудовании.

Автомобиль на водороде. Пора ли прощаться с бензином?

Привет, Хабр! К нашей прошлой статье о водородной энергетике вы написали очень интересные и справедливые комментарии, ответы на которые вы сможете найти в этом материале, посвященном использованию водорода в автомобилях.

Действительно, в сравнении с бензином водород — одна сплошная проблема: его очень трудно хранить и непросто получать, он взрывоопасен, а водородные автомобили в разы дороже бензиновых. Но при этом водород считается наиболее перспективным видом альтернативного топлива для транспорта. К тому же, на производство водородных автомобилей инвесторы готовы тратить многомиллиардные инвестиции.

Приговор бензину уже подписан

Согласно последнему отчету BP Statistical Review of World Energy 2018, мировые разведанные запасы нефти составляют 1,696 млрд баррелей, чего при сохранении текущего уровня потребления хватит лет на пятьдесят. Неразведанные запасы нефти, предположительно, дадут нам еще полвека углеводородной энергетики, но и стоимость ее добычи может оказаться такой, что нефть попросту станет невыгодна в сравнении с другими источниками энергии. Когда месторождения с удобной добычей истощатся, цена на сырье автоматически пойдет вверх: если сейчас стоимость добычи барреля в России некоторыми оценивается в 2-3 доллара (по альтернативным оценкам, в 18 долларов), то для сланцевой нефти это уже 30-50 долларов. А впереди у человечества реальная перспектива перейти на добычу шельфовой и арктической нефти, цена которой будет еще выше.

Всплеск интереса к электротранспорту в 70-х годах XX века возник как раз на фоне скачкообразного роста цен на нефть из-за политического кризиса — недостатка в сырье не было, но четырехкратный рост цен мгновенно сделал бензиновые автомобили и нефтяную энергетику роскошью.

А еще на пути бензиновых авто встали более спорные препятствия — забота об экологии в городах и странах, где автомобильный выхлоп стал проблемой. Из-за этого, например, Германия приняла резолюцию о запрете производства автомобилей с ДВС с 2030 года. Франция и Великобритания обещают отказаться от углеводородного топлива до 2040 года. Нидерланды — до 2030 года. Норвегия — до 2025 года. Даже Индия и Китай рассчитывают запретить продажи дизельных и бензиновых авто с 2030 года. Париж, Мадрид, Афины и Мексика запретят к использованию дизельные машины с 2025 года.

Сжигание водорода в ДВС

Сжигание водорода в обычном двигателе внутреннего сгорания кажется самым простым и логичным способом применения газа, ведь водород легко воспламеняется и сгорает без остатка. Однако из-за разницы в свойствах бензина и водорода перевести ДВС на новый вид топлива оказалось не так-то просто. Сложности возникли с долгосрочной эксплуатацией движков: водород вызывал перегрев клапанов, поршневой группы и масла, из-за втрое большей, чем у бензина, теплоты сгорания (141 МДж/кг против 44 МДж/кг). Водород неплохо показывал себя на низких оборотах движка, но при росте нагрузки возникала детонация. Возможным решением проблемы была замена водорода на бензиново-водородную смесь, концентрация газа в которой динамически уменьшалась по мере роста оборотов двигателя.

Двухтопливная BMW Hydrogen 7 в кузове E65 сжигает водород в ДВС вместо бензина
Источник: Sachi Gahan / Flickr

Одним из немногих серийных автомобилей, где водород сжигался в ДВС подобно другому топливу, стал BMW Hydrogen 7, вышедший всего в 100 экземплярах в 2006–2008 годах. Модифицированный шестилитровый ДВС V12 работал на бензине или водороде, переключение между видами топлива происходило автоматически.

Несмотря на успешное решение проблемы перегрева клапанов, на этом проекте все равно поставили крест. Во-первых, при сжигании водорода мощность двигателя падала примерно на 20% — с 260 л. с. на бензине до 228 л. с. Во-вторых, 8 кг водорода хватало всего на 200 км пробега, что в разы меньше, чем в случае с дизельными элементами. В-третьих, Hydrogen 7 появился слишком рано — когда «зеленые» автомобили еще не были так актуальны. В-четвертых, ходили упорные слухи, что Агентство по охране окружающей среды США не разрешило называть Hydrogen 7 автомобилем без вредного выхлопа — из-за особенностей работы ДВС, частицы моторного масла попадали в камеру сгорания и там воспламенялись вместе с водородом.

Mazda RX-8 Hydrogen RE — тот случай, когда водород загубил всю динамику роторного двигателя. Источник: Mazda

Еще раньше, в 2003 году, была представлена двухтопливная Mazda RX-8 Hydrogen RE, добравшаяся до заказчиков только к 2007 году. При переходе на водород от мощности легендарного роторного RX-8 не оставалось и следа — мощность падала с 206 до 107 л. с., а максимальная скорость — до 170 км/ч.

BMW Hydrogen 7 и Mazda RX-8 Hydrogen RE были лебединой песней водородных ДВС: к моменту появления этих автомобилей стало окончательно ясно, что куда эффективней использовать водород в давно известных топливных элементах, чем просто жечь.

Топливные элементы в автомобилях

Первым успешным экспериментом по созданию транспортного средства на водородном топливном элементе можно считать трактор Гарри Карла, построенный в 1959 году. Правда, замена дизеля на топливный элемент снизила мощность трактора до 20 л. с.

В последние полвека водородный транспорт выпускался в штучных экземплярах. Например, в 2001 году в США появился автобус Generation II, водород для которого производился из метанола. Топливные элементы создавали мощность до 100 кВт, то есть около 136 л. с. В том же году российский ВАЗ представил «Ниву» на водородных элементах, известную под именем «Антэл-1». Электродвигатель выдавал мощность до 25 кВт (34 л. с.), разгонял авто максимум до 85 км/ч и на одной заправке работал 200 км. Единственный произведенный автомобиль остался «лабораторией на колесах».

Российский автомобиль на водородных топливных элементах — в то время технологии ушли дальше дизайна. Источник: «АвтоВАЗ»

В 2013 году Toyota встряхнула автомобильный мир, представив модель Mirai на водородных топливных элементах. Уникальность ситуации была в том, что Toyota Mirai был не концепт-каром, а готовым к серийному производству автомобилем, продажи которого начались уже год спустя. В отличие от электромобилей на аккумуляторах, Mirai сама вырабатывала электричество для себя.

Toyota Mirai. Источник: Toyota

Электродвигатель переднеприводной Mirai имеет максимальную мощность 154 л. с., что немного для современного электромобиля, но весьма неплохо в сравнении с водородными авто прошлого. Теоретический запас хода на 5 кг водорода составляет 500 км, фактический — около 350 км. Tesla Model S по паспорту может пройти 540 км. Вот только на заправку полного бака водорода уходит 3 минуты, а батарея Tesla заряжается до 100% за 75 минут на станциях Tesla Supercharger и до 30 часов от обычной розетки на 220 В.

Постоянный ток из 370 водородных топливных элементов Mirai преобразуется в переменный, а напряжение увеличивается до 650 В. Максимальная скорость машины достигает 175 км/ч — немного в сравнении с углеводородным топливом, но более чем достаточно для повседневной езды. Для запаса энергии используется никель-металл-гидридный аккумулятор на 21 кВт∙ч, в который передаётся избыток от топливных элементов и энергия рекуперативного торможения. Учитывая японские реалии, при которых населённые пункты могут в любой момент пострадать от землетрясения, в багажнике Mirai 2016-го модельного года установлен разъем CHAdeMO, через который можно организовать электроснабжение небольшого частного дома, что делает автомобиль генератором на колёсах с предельной ёмкостью 150 кВт∙ч.

Кстати, всего за несколько лет Toyota удалось значительно уменьшить массу генератора: если в начале века в прототипах он весил 108 кг и выдавал 122 л. с., то в Mirai топливный элемент вдвое компактней (объем 37 литров) и весит 56 кг. Справедливо будет прибавить к этому 87 кг топливных баков.

Для сравнения, популярный современный турбомотор Volkswagen 1.4 TSI схожей с Mirai мощностью 140–160 л.с. славится своей «лёгкостью» благодаря алюминиевой конструкции — он весит 106 кг плюс 38–45 кг бензина в баке. Кстати, батарея Tesla Model S весит 540 кг!

За 4 км пробега Mirai вырабатывает только 240 мл дистиллированной, относительно безопасной для питья воды — энтузиасты, пробовавшие «выхлоп» Mirai, сообщали только о лёгком привкусе пластика.

Пить воду, слитую из Mirai, безопасно, хотя сперва зрелище шокирует

В Toyota Mirai установлено сразу два бака для водорода на 60 и 62 литра, в сумме вмещающих 5 кг водорода под давлением 700 атмосфер. Toyota разрабатывает и производит водородные баки самостоятельно вот уже 18 лет. Бак Mirai сделан из нескольких слоёв пластика с углеволокном и стеклотканью. Использование таких материалов, во-первых, повысило стойкость хранилищ к деформации и пробитию, а, во-вторых, решило проблему наводораживания металла, из-за которого стальные баки теряли свои свойства, гибкость и покрывались микротрещинами.

Строение Toyota Mirai. Спереди расположен электродвигатель, топливный элемент спрятан под водительским сидением, а под задним рядом и в багажнике установлены баки и аккумулятор. Источник: Toyota

Каковы перспективы?

По оценкам Bloomberg, к 2040 году автомобили будут потреблять 1900 тераватт-час вместо 13 млн баррелей в сутки, то есть 8% от спроса на электричество по состоянию на 2015 год. 8% — пустяк, если учесть, что сейчас до 70% добываемой в мире нефти уходит на производство топлива для транспорта.

Перспективы рынка аккумуляторных электромобилей куда более явные и впечатляющие, чем в случае с водородными топливными ячейками. В 2017 году рынок электромобилей составлял 17,4 млрд долларов, в то время как водородный автомобильный рынок оценивался в 2 млрд долларов. Несмотря на такую разницу, инвесторы продолжают интересоваться водородной энергетикой и финансировать новые разработки.

Примером тому является созданный в 2017 году «Водородный совет» (Hydrogen Council), включающий 39 крупные компании, таких как Audi, BMW, Honda, Toyota, Daimler, GM, Hyundai. Его целью является исследование и разработка новых водородных технологий и их последующее внедрение в нашу жизнь.

• Блог компании Toshiba
• Энергия и элементы питания
• Транспорт
• Экология
• Будущее здесь