10 автомобилей, которые перевернули мир
Шрифт:
Осенью 1993-го вице-президент по перспективным разработкам Йосиро Кимбара собрал подчиненных и поставил перед ними новую задачу. Он попросил их отбросить все, что они знают о современных автомобилях и в буквальном смысле создать машину завтрашнего дня, не стесненную оковами догм и стандартных решений. Амбициозный проект не без пафоса окрестили G21 – от английского слова generation, то есть «поколение» и XXI в. Кимбара немного немало требовал заглянуть в будущее и представить как будет выглядеть среднестатистический массовый автомобиль нового тысячелетия и с позиции дизайна, и с точки зрения технологий. Поначалу перед исследовательской командой G21 не стояло никаких сроков и конкретных планов. Единственным пожеланием руководства, а надо сказать Соичиро Тойода с самого начала стал настоящим фанатом проекта, было создание машины «фантастически экономичной и экологичной».
Впервые команда из специально отобранных инженеров, дизайнеров и технологов собралась вместе 1 февраля 1994 г. Возглавивший проект Такеши Учиямада неустанно повторял – главное для машины будущего это полет фантазии, инженерное чутье, наконец, интуиция. Пять месяцев команда рассматривала и изучала самые различные варианты, а в июле представила отчет о проделанной работе. В подробном документе досконально излагались предложения о создании нового
«И это все, что вы придумали за полгода работы?» – реакция руководства компании оказалась немедленной и однозначной. В самом деле, от участников проекта требовался инженерный прорыв, а вместо этого они предлагали всего лишь еще один обычный и скучный автомобиль… Может статься, что проект G21, начинавшийся с такой помпой, закончился бы полным пшиком, но в дело вмешался его величество случай.
Prius 1-го поколения (XW10)
Дело в том, что в то же самое время другая группа разработчиков Toyota трудилась над созданием нового поколения электромобилей. Вообще-то работы над автомобилями на электрической тяге стартовали еще накануне первого мирового нефтяного кризиса в 1971-м г., но сколько-нибудь заметные результаты долгосрочных инвестиций начали появляться лишь в 1990-х гг. Именно тогда Toyota наладила мелкосерийное производство электромикроавтобусов Town Ace, которые поставлялись в автопарки различных государственных организаций. Кроме того, началась разработка электроверсии люксового седана Crown Majesta. Оба проекта возглавлял Масанао Шиоми. Умудренный опытом инженер искренне восхищался такими неоспоримыми преимуществами электродвигателя как практически полное отсутствие шума и вибраций, не говоря уж об экологической чистоте. При этом Шиоми осознавал, что для популяризации подобного транспорта нужны значительно более емкие аккумуляторы, которых попросту не существует в природе. И тогда в поисках ответа на вопрос: «Как увеличить запас хода электромобиля?» – он вспомнил про гибриды.
Ничего нового Шиоми-сан, конечно же, не придумал… Достаточно сказать, что еще на выставке в Париже в 1901 г. молодой инженер Фердинанд Порше предложил полностью готовый к действию автомобиль, оснащенный одновременно двигателем внутреннего сгорания и электромотором. Интерес к подобным конструкциям в первое десятилетие XX в. наблюдался и у других автомобильных компаний по обе стороны океана. Правда, инженеры того времени надеялись, что использование двигателей различных типов поможет достижению более высокой максимальной скорости и лучшей динамики. В следующий раз о гибридах вспомнили в тех же 1970-х гг. опять же в связи с топливным кризисом. Разработками подобных систем, помимо американских компаний, занялись в Volkswagen, а японская Daihatsu даже выпустила на рынок легкий гибридный грузовик. Но как только цены на бензин упали, интерес к гибридам мгновенно исчез. Вкратце, идея Масанао Шиоми казалось простой и гениальной – запас хода электромобиля можно значительно увеличить, если добавить в схему силового агрегата двигатель внутреннего сгорания. Своими соображениями инженер поделился с вице-президентом компании Акихиро Вадой, лично курировавшим не слишком удачно продвигавшийся проект G21. К удивлению подчиненного, шеф сразу проявил к идее неподдельный интерес и попросил представить максимально точные данные по предполагаемому расходу топлива перспективного гибрида. Вада сразу понял, что при правильном подходе экономичный и экологический гибридный автомобиль действительно может стать провозвестником транспорта XXI в. Кроме того, сыграло свою роль и уязвленное самолюбие высшего руководства Toyota. Дело в том, что еще в 1993-м администрация президента Клинтона запустила программу «Партнерство за новое поколение автомобилей» (PNGV). Правительственные гранты на разработку экологически чистых машин получили все американские компании, а японским фирмам не перепало ни цента. И это несмотря на то, что только у Toyota на тот момент насчитывалось четыре завода на территории США. В этом свете производство собственного гибрида представлялось отличным шансом утереть нос янки, а также отнять у Honda корону лидера в области технологических разработок. Словом, неудивительно, что без лишних колебаний и раздумий высший генералитет Toyota одобрил идею разработки гибридного автомобиля, предложенную Масанао Шиоми, а чтобы придать ей дополнительный вес и значимость, ее решили интегрировать в формат проекта G21.
Все поменялось буквально за несколько дней. Еще недавно разработчики Toyota лишь робко предполагали, каким быть автомобилю XXI в., и тут все неожиданно стало предельно ясно. Изначально, как мы помним, перед командой проекта G21 не стояло четких сроков и задач, но теперь оказалось, что времени в обрез. Руководство компании рассчитывало, что прототип будущего гибрида будет готов к Токийскому международному автосалону. Очевидно, высшие чины Toyota боялись утечки информации и возможного ответного шага конкурентов, и прежде всего Honda. Ну а поскольку выставка в столице Японии традиционно проводится осенью по нечетным годам, то в январе 1995-го у дополненной специалистами по электромобилям команды проекта G21 на все про все оставалось чуть более полугода!
Проблем же предстояло решить множество. И первой из них являлся выбор принципиальной схемы работы гибрида. Подобные силовые установки делятся на два основных типа «серийные» и «параллельные». В первом случае ДВС используется лишь для того, чтобы подзаряжать аккумуляторы, которые в свою очередь питают электромотор, приводящий машину в движение. Такая система сравнительно проста конструктивно, но не слишком эффективна с точки зрения экономичности.
Параллельный гибрид работает принципиально иначе. Здесь двигатель внутреннего сгорания и электромотор вместе вращают колеса автомобиля, то есть работают параллельно друг с другом. Минус такой схемы в том, что ДВС постоянно находится в работе, а значит и экономия топлива вновь получается не слишком впечатляющей. Вот почему инженеры Toyota усовершенствовали принципиальную схему параллельного гибрида, предложив систему с разрывом потока мощности. Поскольку двигатель внутреннего сгорания или попросту ДВС наиболее эффективен в зоне 40–60 % от максимальной мощности, то можно избавится от потерь, скажем, при
трогании с места, возложив эту задачу лишь на электромотор. Благодаря компьютеру, который постоянно отслеживает нагрузкубензинового двигателя, автомобиль самостоятельно подключает оптимальный в данной конкретной ситуации источник питания. Скажем, при интенсивном разгоне задействован и ДВС, и электромотор, а при медленной езде в пробках только электрический двигатель.Избрав в качестве главного аргумента для привлечения покупателей невероятную для автомобиля этого класса экономичность, японские инженеры рассчитали, что теоретически новый гибрид сможет добиться фантастически низкого расхода топлива – в районе 3 л на 100 км пробега. Но то в теории – на деле же все оказалось гораздо сложней.
Начать с того, что Toyota, как выяснилось, не выпускает основных компонентов для гибридного автомобиля – ни аккумуляторов, ни электромоторов, ни электрических инверторов – преобразователей тока. Вот почему заказ на разработку никельметалгидридных батарей поручили фирме Panasonic. Множество вопросов вызывало и собственно разделение нагрузки между ДВС и электромотором. В какой пропорции распределить мощность бензинового двигателя между генератором и ведущими колесами? Насколько мощный электромотор необходим для того, чтобы сдвинуть машину с места? Как наконец соединить в единый организм столь разные по сути силовые агрегаты? Напервомэтапе роль связующего элемента между бензиновым и электрическим двигателем доверили клиноременному вариатору, на тот момент считавшемуся самым эффективным и экономичным типом трансмиссии. Наэтом успехи исчерпывались. К обозначенному дедлайну ничего толком не было готово. И хуже всего – представленные Panasonic аккумуляторы не отвечали требованиям разработчиков ни по емкости, ни по габаритам. Так что довольно скоро стало ясно – к Токийскому автосалону подготовить полностью работоспособный прототип не удастся.
Но раз расписывать все преимущества будущего гибрида придется на бумаге, необходимо было сделать так, чтобы концепт-кар хотя бы выглядел привлекательно. Среди многочисленных дизайн-студий Toyota, разбросанных по всему миру, провели творческий конкурс на лучший экстерьер будущего гибрида. Победителем стала работаИрвина Луи из калифорнийского центра стиля, справившегося со всей работой за две с половиной недели!
Сложно сказать, повлиял ли симпатичный седан небесно-голубого цвета на мнение посетителей, но на открывшейся 27 октября 1995 г. Токийской выставке невиданная доселе ToyotaPrius произвела эффект разорвавшейся бомбы. Пусть под изящными обводами аэродинамического кузова вместо никельметалгидридных аккумуляторов прятался обычный конденсатор, все равно от посетителей на стенде не было отбоя, журналисты расталкивали друг друга, пытаясь задать вопросы, а конкуренты лишь озадаченно пожимали плечами. Еще бы, ведь перспективная разработка Toyota, по словам создателей, на 1 л бензина могла преодолеть 30 км! С переводе с латыни Prius означает «тот, кто пришел первым» и гибридная машина действительно обещала то, чего не мог обеспечить ни один другой автомобиль мира. Конечно, даже неспециалисты понимали – концептуальному Prius еще далеко до серийного выпуска. Однако руководство Toyota прилюдно пообещало начать производство гибрида уже в 1998-м. Ну а слова представителей одной из крупнейших автомобильных корпораций мира редко когда расходятся с делом. И действительно не прошло и месяца с момента шумной премьеры Prius-прототипа на автошоу в Токио, как на полигоне Toyota уже начались дорожные испытания гибрида.
Правда, первые тесты закончились оглушительным провалом – машина даже не тронулась с места. Более того, инженерам не удалось запустить двигатель – сбой программного обеспечения. Вообще Prius больше чем какой-либо автомобиль до него зависел от надежности компьютерных технологий. Ведь электронике предстояло решать все важнейшие задачи, связанные с работой гибридной силовой установки: когда подключать бензиновый двигатель, сколько энергии перебрасывать на подзарядку аккумуляторов, как настроить сочетание работы двух моторов на максимально экономичное движение. Разумеется, даже незначительная ошибка «мозгов» приводила к тому, что машина попросту глохла, а управляющий компьютер в буквальном смысле требовал перезагрузки.
К февралю Prius удалось-таки заставить передвигаться самостоятельно, хотя электроника время от времени глючила. Но и этого весьма, надо сказать, скромного прогресса оказалось достаточным для руководства Toyota, чтобы «обрадовать» группу разработчиков сенсационной новостью – запуск серийной версии гибрида переносится на год вперед и должен состояться не позднее осени 1997-го! Учиямада принял вызов. Чтобы подбодрить подчиненных, он вспомнил историю о конструкторах, которые в заключительные месяцы Второй мировой войны в условиях жесточайшего цейтнота создали первый японский реактивный истребитель, призванный отражать атаки американских бомбардировщиков. Реактивный перехватчик Mitsubishi J8M не смог внести перелом в ход военных действий, но, по выражению Учиямады, стал символом того, что при желании человек может решать задачу любой сложности в кратчайшие сроки.
Не будем забывать, руководство Toyota бросило на создание Prius едва ли не все финансовые и людские ресурсы. Теперь над проектом G21 трудились около 1000 сотрудников – порядка 60 % всего штата отдела перспективных разработок!
С каждым днем Prius становился все ближе иближе к реальности. Panasonic закончил работу над новыми, более компактными и емкими аккумуляторами – 240 напоминающих плитки шоколада 1,2-вольтовых «батереек» теперь удовлетворяли требованиям разработчиков Toyota. Другие проблемы решались по мере поступления. Чтобы отследить причину частых компьютерных сбоев в системе управления гибридной силовой установки, пришлось создать ее виртуальную модель. Благодаря компьютерному симулятору удалось понять причины конфликтов софта и устранить их. Следующим глюком стала неприятная особенность работы никельметаллгидридных аккумуляторов – при падении заряда батареи ниже 30 % резко падала энергоотдача и при этом значительно снижался ресурс батареи. Пришлось создать контролирующую систему, которая не допускала бы как падения уровня заряда аккумулятора, так и его перезарядку. Потом выяснилось, что электрооборудование гибридного привода очень требовательно к вопросам охлаждения. В электромобиле батареи и электромотор обычно устанавливаются под днищем, где во время движения им обеспечен постоянный приток охлаждающего воздуха. В компоновочной схеме Prius электромотор находился рядом с ДВС, создающим дополнительные тепловые нагрузки. При этом перегрев грозил возгоранием, так что в тестовых прототипах один из инженеров всегда следил за температурой аккумулятора через ноутбук, дабы не допустить пожара. Не любили аккумуляторы и эксплуатацию при минусовых температурах. В ходе испытаний выяснилось, что как только температура воздуха падала ниже минус 14 °C, вероятность критической ошибки в системе компьютерного управления значительно увеличивалась. Эту проблему удалось решить, создав для электромотора, инвертора и аккумулятора персональную климатическую систему.