Легковой автомобиль давно уже является удобным средством транспорта и элементом престижа. Чем лучше автомобиль, тем престижнее им владеть.
Понятие «лучший автомобиль» можно трактовать не однозначно. Например, в Википедии лучший автомобиль (best car) понимается как наиболее хорошо продаваемый (best-selling car) [1].
В предлагаемом обзоре воспользуемся следующими разумными критериями лучшего автомобиля:
- На автомобиле было успешно реализовано новое инженерное решение какой-либо системы, затем примененное и на других моделях;
- Автомобиль выпускался длительное время, т.е. исходная конструкция была удачной и пригодной для развития и модернизации;
- Автомобиль имел лучшие характеристики, чем другие модели того же времени: удобство эксплуатации, комфорт, срок службы, экономичность, цена, качество, безопасность и т.д.
Лучшие легковые автомобили выбирались по десятилетиям прошлого века.
Информация для составления обзора в большом объеме представлена в Интернете, например в [1], в журналах для специалистов автомобильного транспорта Automotive Engineering International, издаваемых в США, например в [2], рекламных проспектах прошлых лет.
1960 — 1969: Porsche 911 1964 года
В ноябре 1964 года выпущен первый Porsche 911 (Рис. 1), автомобиль производился затем длительное время, уступив по этому показателю только VW Beetle [3].
Этот спортивный автомобиль участвовал успешно в многочисленных ралли и гонках, пользовался и пользуется большой популярностью.
Porsche 911 имеет шестицилиндровый двигатель сзади, объем 2 литра, мощность 130 л.с., при 6100 об/мин, охлаждение воздушное, диаметр цилиндра 80 мм, ход поршня 66 мм. Коробка передач ручная, пятискоростная.
Автомобиль имел также новшества для своего времени в подвеске, тормозной системе, рулевом управлении.
1970 — 1979: ВАЗ 2101 1970 года, Honda Civic CVCC 1974 года
ВАЗ 2101 выпускался автозаводом в Тольятти с 1970 года (Рис.2). Автомобиль спроектирован на базе итальянского автомобиля Фиат 124 с учетом тяжелых климатических и дорожных условий в СССР. В процессе модернизации было внесено более 800 изменений в конструкцию автомобиля: подвеска, двигатель, тормозная система и т.д. [4].
Характеристики ВАЗ 2101: четырехдверный седан, объем двигателя 1.2 л, мощность 62 л.с., максимальная скорость 140 км/час, масса 955 кг, грузоподъемность 400 кг.
Автомобиль ВАЗ 2101 был хорошо приспособлен к условиям эксплуатации в СССР, в советские времена спрос на ВАЗ 2101 всегда превышал предложение, иметь ВАЗ 2101 было очень престижно, все завидовали счастливчику. Всего автомобилей ВАЗ 2101 было выпушено более 4850000 штук.
С 1970 года в США начали ужесточаться требования к токсичности загрязнения автомобилями окружающей среды. Возникла необходимость применения каталитических нейтрализаторов для доочистки выхлопных газов. В это время в Японии корпорация Honda [5] разработала бензиновые четырехтактные двигатели серии CVCC (compound vortex controlled combustion). За счет рациональной конструкции впускного коллектора, камеры сгорания и дополнительного впускного клапана в камере сгорания в объеме непосредственно около свечи зажигания обеспечивается обогащенный состав топливовоздушной смеси. В остальной части камеры сгорания и в среднем по объему цилиндра состав топливовоздушной смеси обедненный.
При сгорании такой топливовоздушной смеси комбинированного состава образуется меньше токсичных окиси углерода СО и углеводорода НС.
Двигатели CVCC удовлетворяли строгим американским и японским стандартам на токсичность без каталитических нейтрализаторов и системы рециркуляции выхлопных газов.
Автомобиль Honda Civic (Рис.3) с четырехцилиндровым двигателем CVCC объемом 1.5 литра мощностью 50 л.с. импортировался в США и Европу с 1975 года. Диаметр цилиндра 74 мм, ход поршня 86.6 мм, компрессия 8.1:1. Вес автомобиля 730 кг.
1980 — 1989: Платформа J General Motors 1981 года
Автомобильная платформа это набор комплектующих, основных компонентов, технических и технологических решений, используемый при производстве автомобиля. Использование общей платформы позволяет отделениям крупной корпорации сократить издержки и время на разработку новых моделей.
Платформа J фирмы [6] использовалась для выпуска недорогих переднеприводных автомобилей во всех отделениях -,, , , — как в США, так и за рубежом.
В США на базе платформы J выпускались,, , , и т.д.
За рубежом — (в Германии), (в Великобритании), и (в Японии), (в Южной Корее).
Всего на платформе J выпустили более 10000000 автомобилей.
Одним из первых автомобилей, выпущенных на платформе J был (Рис.4.).
это переднеприводный двух или четырехдверный автомобиль с кузовом типа седан, хэтчбек или кабриолет, длина — 4432 мм, ширина — 1676 мм, колесная база — 2570 мм, двигатель шести цилиндровый объемом 1.6 ÷ 1.8 л мощностью 88 л.с. сначала карбюраторный, затем с центральным и распределенным впрыском, максимальная скорость 145 км/час.
1990 — 1999: GM EV1 1996 года и Toyota Prius 1997 года
К концу прошлого века наличие большого числа автомобилей в развитых странах привело к увеличению загрязнения окружающей среды токсичными отходами их эксплуатации. Широкое применение электромобилей рассматривалось как вариант борьбы за экологию.
Большинство электромобилей в ХХ веке были модификациями обычных автомобилей, например, Ford Ranger выпускался как электромобиль и с двигателем внутреннего сгорания (ДВС). General Motors EV1 (Рис.5) с самого начала проектировался как электромобиль [7, 8].
Это двухдверный двухместный автомобиль массой 1300 кг.
Модель имела алюминиевый кузов с композитными внешними панелями. Напряжение на зажимах свинцово-кислотной аккумуляторной батареи 312 В, емкость 53 А час, на нее приходится почти половина массы автомобиля.
Транзисторный инвертор преобразует постоянное напряжение 312 в с батареи в трехфазное переменное, подаваемое на электродвигатель мощностью 137 л.с. Двигатель подключен к передним колесам через односкоростную понижающую коробку передач.
Аккумулятор GM EV1мог быть полностью заряжен за 15 часов от внешнего зарядного устройства, подключаемого к бытовой электросети 110 В 10 А, стандартной для США. Сегодня в США построено значительное число зарядных станций (колонок) для электромобилей и гибридных автомобилей, например, только в г. Сакраменто (столица штата Калифорния) и его окрестностях действуют 284 зарядные колонки различного типа (Рис.6). Зарядные колонки размещаются обычно возле торговых центров, транспортных узлов, имеется и специальный дорожный знак.
Пробег автомобиля до подзаряда зависел от стиля вождения, рельефа, загрузки и достигал 217 км.
Компания General Motors выпустила 1117 электромобилей EV1, они не продавались, а сдавались в аренду владельцам в некоторых штатах США. В 2002 году General Motors объявила о прекращении выпуска электромобилей EV1 по причине их убыточности. Все автомобили у владельцев были отозваны и уничтожены (Рис.7). Музеям и учебным организациям оставили 40 экземпляров без права эксплуатации.
Почему General Motors свернула производство популярной модели EV1 до сих пор не ясно.
Сегодня электромобили серийно выпускаются и пользуются спросом. Например, компания Nissan продала к октябрю 2014 года более 142000 электромобилей Nissan Leaf [1].
Электромобили имеют и недостатки принципиального характера:
- Малая автономность. Пробег до подзаряда электромобиля 100 — 200 км. Автомобиль с ДВС проходит на одной заправке почти 1000 км;
- Медленное пополнение запаса энергии на борту. Электромобиль заряжается часами, топливный бак автомобиля с ДВС заполняется за минуты;
- Массовая эксплуатация электромобилей не приводит к уменьшению загрязнения окружающей среды. Электроэнергия для электромобилей вырабатывается в основном тепловыми электростанциями, где сжигается ископаемое топливо, в атмосферу поступают побочные токсичные продукты горения.
Другим вариантом уменьшения загрязнения окружающей среды транспортными средствами является применение гибридных автомобилей.
В гибридных автомобилях ДВС через коробку передач может приводить в движение колеса и генератор. Напряжение с генератора после преобразования в инверторе поступает для заряда аккумулятора и/или для работы электродвигателя. Специальная коробка передач суммирует и распределяет энергию между бензиновым двигателем, электродвигателем, генератором. Движение автомобиля производится с заданной скоростью в оптимальном режиме, при этом работают или ДВС и электродвигатель по отдельности, или их комбинация с различными долями по мощности. Для водителя и пассажиров переключение режимов происходит практически незаметно. При торможении энергия рекуперируется, при необходимости резкого торможения используются и обычные гидравлические тормоза.
За счет работы ДВС в оптимальном режиме гибридные автомобили меньше загрязняют окружающую среду и более экономичны. Например, отечественный «Ижмаш» на базе универсала ИЖ-21261 выпускал гибридный автомобиль с расходом бензина 3 литра на 100 км (7.2 л у прототипа).
Модель Toyota Prius является первым серийным гибридным автомобилем [9]. Этот пятиместный седан имел 1.5 литровый бензиновый двигатель мощностью 70 л с при 4500 об/мин, бесконтактный электродвигатель постоянного тока мощностью 33 кВт при оборотах 1040 — 5600 в минуту, никель–металлогидридный аккумулятор с номинальным напряжением 274 В и емкостью 6.5 А∙час, расход топлива 5.6 литров на 100 км пути.
Гибридный автомобиль Toyota Prius постоянно совершенствуется, с 1997 г. до осени 2014 года их было продано более 4800000 штук