Как работает двигатель тойота мирай

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.

Источник статьи: http://fb.ru/article/165610/vodorodnyiy-dvigatel-toyota-toyota-mirai-s-vodorodnyim-dvigatelem

Серийный водородный седан Toyota Mirai

К электрокарам люди уже привыкли, хоть и обращают на них внимание, но Тойота еще в 2014 показала и запустила продажи водородного автомобиля Toyota Mirai. Это не концепт, модель реально продается на рынке Японии за 57 500 долларов. Покупателей много, даже после презентации компания не ожидала такого количества заказов.

Сегодня расскажем вам полностью про этот автомобиль, изучим технологии, примененные японцами и поймем как с ним жить.

Содержание:

Футуризм и технологичность дизайна

Всем электокарам и гидрам делают инновационную внешность, наверное, чтобы подчеркнуть необычные технологии. Здесь традиция сохранилась, пропустить седан в потоке невозможно. Как минимум машина привлечет агрессивностью.

Агрессию спереди создает узкая оптика с 4 светодиодными блоками ближнего и дальнего света. Фары соединены тонкой охлаждающей решеткой. Выше сильно приподнятый капот – первая выделяющая часть, которую хорошо заметно сбоку.

По бамперу кажется, что здесь турбированный V8 из-за огромных воздухозаборников, охлаждающих радиатор и подающих воздух технике для обеспечения тяги (об этом в технических характеристиках). Края воздухозаборника Mirai оснастили вертикальными светодиодными фонарями ДХО, они же поворотники.

Сбоку видно стильный переход черной вставкой от фонаря к оконной раме, полностью состоящей из такого материала. Из него же выполнили заднюю стойку – стиль парящей крыши. Линии кузова тоже странные, спереди углубление с переходом в верхнюю классическую полосу, сзади большое расширение, соединенное с линией порога.

Сзади уникальность остается, обычно фонари делают похожими на передние, здесь решили сделать похожими на огромные воздухозаборники. Выше проходит светодиодная линия, посередине разделенная логотипом автомобиля будущего. Бампер Toyota Mirai ниже углубляется к треугольному светоотражателю. Выхлопных труб естественно нет, даже для дизайна.

Габариты седана:

• длина – 4890 мм;
• ширина – 1815 мм;
• высота – 1535 мм;
• колесная база – 2780 мм;
• клиренс – 130 мм.

По цвету покупателю также доступен неплохой выбор:

• белый (White Pearl);
• черный (Precious Black Pearl);
• серебристый (Precious Silver);
• голубой (Pure Blue);
• темно-синий (Dark Blue Mica);
• красный (Dark Red Mica).

Салон Мираи

Внутри инновационный образ остается, архитектура Тойоты осталась, многим владельцам знаком стиль, но внесено немало нового. Материалы прекрасного качества – кожа на сиденьях, мягкий пластик и хорошая ткань. Премиум здесь не нужен, смысл автомобиля все-таки в экономии.

Спереди прекрасные анатомические сиденья с легкой боковой поддержкой, системой подогрева и 8-диапазонной электрической регулировкой. Сзади два посадочных места, разделенные высоким подлокотником, на котором кнопки включения заднего подогрева сидений.

X-образный стиль панели торпедо Тойоты Мирай притягивает взгляд, особенно необычно смотрится с двухцветной обшивкой салона. Наверху торпедо приподнятая панель с расположенным посередине 4,2-дюймовым дисплеем со спидометром и информацией о режиме КПП – панель приборов по сути. Ниже из полосы «икса» выходит оттопыренный от панели 9-дюймовый дисплей мультимедийно системы с навигацией и системой управления голосом.

Панель перехода в тоннель из глянцевого черного пластика вся состоит из сенсорных кнопок. Привлекает внимание еще большой монитор, который покажет, как вы настроили 2-зонный климат-контроль. Наверху панели маленький джойстик фальш коробки передач, справа от которого кнопки выбора режима – Eco mode и Power mode. Рядом кнопка отключения системы стабилизации.

Перед водителем Toyota Mirai только удобный Тойотовский 3-спицевый мульти-руль. У него есть подогрев, кнопок хватает для управления основным и не только функционалом. Круиз-контроль правда регулируется рычагом – некоторым неудобно.

Багажник 361-литровый и задние кресла откинуть невозможно.

Технические характеристики водородной установки

Тип	Объем	Мощность	Крутящий момент	Разгон	Максимальная скорость	Количество цилиндров
Водород	0.0 л	154 л.с.	335 H*m	9,6 сек.	178 км/ч	0

Автомобиль приводится в движения за счет системы Toyota Fuel Cell System (TFCS), соединяющей в себе топливные ячейки, электрический двигатель, водородные баллоны и преобразователь энергии.

Toyota FC Stack

По сути это электрический двигатель, отличающийся способом добычи энергии. Здесь два водородных бака, топливо которых смешивается с воздухом, поступившим из огромных передних воздухозаборников в блоке Toyota FC Stack. Взаимодействие водорода и воздуха приводит к получению постоянного электрического тока и воды, которая скапливается в отдельной емкости. Воду нужно периодически сливать, один из автообзорщиков Mirai рискнул даже выпить ее.

Водород хранится в двух углепластиковых баках (60 литров и 62,4 литра) под давлением 70МПа. Основную мощность отдает передний, а в спортивном стиле езды подключается питание заднего бака и аккумулятора.

Полученная энергия распределяется по двум никель-металлгидридным (NiMH) батареям с трехмерной решетчатой структурой каналов, равномерно распределяющей энергию. Также японцы придумали способ отказала от драгоценных металлов – минимум платины в катализаторе и отсутствие золотого покрытия.

Отдача мощности

Затем энергия перерабатывается через 13-литровый преобразователь FC Boost Converter, который преобразует постоянный ток в переменный, увеличивая напряжение до 650 вольт. После этого под педалью и появляется вся мощность.

Электродвигатель Toyota Mirai выдает 154 лошадиные силы и 335 H*m крутящего момента, мощность доступна во всем диапазоне. КПП нет, все напрямую связано с мотором, рычагом в салоне вы просто выбираете режим.

В режиме Power mode седан разгоняется до 100 км/ч за 9,6 секунды, а максимальная скорость равна 178 км/ч. Запаса хода аккумуляторов хватает на 600 километров, а заправка более быстрая, чем у электрокаров. Этому способствует также систему рекуперации энергии от торможения в задний 21-киловольтный аккумулятор.

Модель имеет внешнюю систему питания, мощность 9 кВт (Power take off System). Через разъем CHAdeMO в багажнике можно подключить бытовые приборы и оснащать электрическом дом. Удобно при отключении электричества и во время путешествий.

Подвеска седана состоит из независимых стоек Макферсона спереди и полунезависимой торсионной балке сзади. Комфорт приемлемый, все-таки Тойота Мирай не премиум класса. За остановку отвечает дисковая тормозная система, вентилируемая спереди.

Заправка

Заправочные станции расположены в Японии, Великобритании и активно строятся в Германии, мероприятие спонсируется Toyota, Volkswagen, Daimler, BMW и Honda. Похоже компании имеют планы на использование подобной технологии.

Станции решили делать в едином стандарте, чтобы другим производителям не пришлось организовывать свои заправки и облегчить жизнь покупателям будущих водородных автомобилей других компаний.

Полная заправка баков занимает 3-4 минуты, а по цене выходит 45 евро. Получается 100 километров стоит 7,5 евро. В Германии 10 литров бензина обойдется в 13 евро, так что разницы в денежном расходе практически нет.

Необходимая безопасность Toyota Mirai

Водород – опасное вещество, думаю многие слышали про водородные бомбы. Японцы прекрасно это поминают, поэтому Тойота использовала весь свой опыт, накопленный с 90-х годов. Да, японцы уже тогда искали альтернативное топливо.

Во-первых, баллоны выполнены из карбона – прочного материала, у которого меньше шансов деформироваться при ДТП. Во-вторых, проработана структура кузова, добавлены усиления в нужных местах, найденные на основе краш-тестов. В случае утечки водорода, датчики блокируют клапаны, чтобы он не шел дальше через шланги. Шланги в свою очередь находятся за салоном, поэтому топливо быстро растворяется в воздухе, а его там немного из-за перекрытия клапанов баллонов.

Вся система защищается недавно разработанным термопластичным армированным углеродным пластиком, из которого создан поглощающий удары каркас.

В дополнение Mirai оснащается системами:

• экстренного торможения при фронтальном столкновении;
• контроля полосы разметки;
• анализа слепых зон;
• 9 подушек безопасности;
• парктрониками;
• Hill Start Assist;
• EBD;
• ABS;
• VSC;
• TRC.

Цена и гарантия

Базовый ценник водородного автомобиля начинается с 57 500 долларов, а в Великобритании он стоит значительно дороже – 78 540 евро. Покупатель получает круглосуточную консультацию по вопросам топливной системы, круглосуточную помощь на дорогах (буксировка и т.п.), 3 года бесплатного обслуживания, заправки на определенных станциях и 8 лет гарантии.

Три года бесплатной заправки, это конечно очень привлекательно, особенно на фоне отсутствия разницы в цене заправки с бензиновым двигателем. Вообще автомобиль очень интересный, правда жить с Toyota Mirai сложновато из-за малого количества заправок, но в будущем все изменится.

От электрокара отличий тут по сути нет, водород просто значительно увеличивает скорость заправки, что ухудшает дешевизну эксплуатации. Надеемся в будущем технология будет развиваться, и мы получим очищение окружающей среды.

Видео

Основной автор сайта и основатель нескольких автомобильных интернет-проектов

Источник статьи: http://autoiwc.ru/toyota/toyota-mirai.html