Взгляд в будущее
Опубликовано: 15.01.08
Все мы отлично знаем, как была устроена силовая установка автомобиля в недавнем прошлом, многие представляют устройство современного двигателя, а вот каким он будет в будущем? Уходящий седьмой год многое привнёс в устройство автомобиля – от новых узлов и агрегатов до программного обеспечения исполняющего доселе невиданные функции. Что-то из этих разработок появилось уже на конвейере, что-то проходит последние испытания, а какие-то инженерные решения только начинают свой путь.
Можно уже признать, что современные автомобили стали экологически чистыми. По крайней мере, в Европе. Двигатели, отвечающие нормам Евро-4, выбрасывают в атмосферу не более килограмма вредных примесей на 50 тысяч пробега. С технической точки зрения двигатели внутреннего сгорания тоже достигли своего совершенства. Так что теперь основная борьба ведётся за уменьшение выбросов углекислого газа, удушающего нашу планету парниковым эффектом.
Некогда столь популярные в научных кругах позапрошлых десятилетий электрические силовые установки полностью доказали свою нежизнеспособность на автомобилях, но зато показали конструкторам в каком направлении им следует двигаться сейчас.
Гибридные силовые установки
Идея их очень проста и красива – между мотором и трансмиссией расположить электромотор-генератор, который при замедлении создавал тормозной момент, а выделяющююся энергию при этом превращал в электричество, аккумулируя её в батарее. А при разгоне работал в одной упряжке с бензиновым мотором, добавляя ему «лошадей». Это сулит заметную экономию сжигаемого топлива – в среднем 2–3 литра на «сотню» и, как следствие, уменьшение выбросов СО² в атмосферу, а ещё улучшение динамики. На каком-то этапе ученые смогли виртуально смоделировать при помощи современных компьютерных технологий концептуальный двигатель. В подобной виртуальной реальности расчеты конструкторов оправдались — симбиоз из двигателей действительно показывал превосходные результаты.
Но то была виртуальная реальность, а как обстоит дело в нашей реальности? Такие автомобили уже выпускаются японцами и лидер среди них концерн Тойота. Экономия топлива и впрямь получается заметная. Динамика улучшается чуть-чуть и то, если батарея заряжена, ведь возросшая мощность компенсируется массой новых агрегатов. Но пока эти установки очень дороги и заметно снижают объём и удобство пользования багажником (в седанах из-за них отсутствуют лючки для перевоза длинномеров). Дешевле и эффективнее было бы установить дизель той же мощности. Но не смотря на всё эти гибриды пользуются спросом! А знаете почему? Потому что это модно! В России доля продаж кроссоверов RX и седанов бизнес-класса GS с гибридными установками составляет примерно четверть от всего объёма продаж.
Гибриды – это перспективная установка, которая в будущем сулит существенную экономию топлива, но пока что это только дорогая и модная игрушка, получившая путёвку в жизнь благодаря японцам.
Многие производители, в частности европейцы поняв что упускают инициативу пустились в вдогонку создавать эти установки, не зря же и Порше, чей имидж совершенно не вяжется с гибридами показал в этом году экспериментальный Каен.
Есть и другие способы сокращения выхлопов углекислоты и токсичных веществ. Один из них внедрение синтетической мочевины в легковые дизели. Принцип её работы во впрыскивании мочевины в выпускную систему и дожигании окислов азота в ванадиевом нейтрализаторе. Эта система уже стала обязательной на грузовых дизелях и постепенно проникает в легковые, такие машины уже выпускает Мерседес и Фольксваген.
Другой способ – перевод машин на биотопливо. Выбросы в данном случае остаются теми же, но зато выделенная углекислота поглотится в процессе фотосинтеза при созревании нового топлива. Получается замкнутый цикл. Технологических проблем на пути озеленения двигателей нет, изменений в конструкции требуется минимум. Здесь трудности другого рода во-первых, инфраструктурная – продажа и эксплуатация таких машин возможно только там где более или мене развита сеть таких заправок. Во-вторых, все машины всё равно не удастся перевести на биотопливо, ведь пахотные угодья нашей планеты и так используются в режиме близко к предельному, и это при том что в мире остаётся ещё много голодающих…
Снизить потребление топлива и, следовательно, выбросов можно не только с помощью новых устройств, немалого можно добиться совершенствуя старые. Компания БМВ в этом году стала выпускать двигатели с умным подвесным оборудованием, которое работает не постоянно, как у обычных автомобилей, а в зависимости от режимов работы двигателя. Новый двухлитровый двигатель БМВ с системой непосредственного впрыска третьего поколения может работать на обеднённой смеси. Кроме этого экономит топливо электропривод водяного насоса, включаемый при необходимости, режим рекуперации штатного генератора при торможении двигателем и система «старт-стоп». На светофорах электроника самостоятельно глушит двигатель и вновь его заводит, стоит только водителю прикоснуться к педали сцепления. По сравнению с предыдущим двухлитровым мотором все эти хитрости позволяют экономить 15% бензина.
Похожие разработки есть и у другого немецкого производителя. На двигателе Ауди V6 2.8 FSI применён масляный насос переменной производительности. На высоких оборотах и при полной нагрузке он подает масло в систему смазки под давлением 4 атм. Но на низких такое давление избыточно, оно всё равно стравливается редукционным клапаном, поэтому при снижении оборотов производительность насоса так же ступенчато уменьшается, снижая потребляемую мощность. Экономия топлива – в среднем 0,2 л/100км.
Но наиболее серьёзную прибавку в экономии дает механизм регулируемых фаз клапанов, подсмотренная немцами у Хонды система i-VTEC. Ауди ее называют AVL. При малых нагрузках и оборотах до 4000 об/мин фаза впуска максимально сужена для снижения насосных потерь. Подъём одного клапана составляет 5,7 мм, а второго – всего 2 мм, что способствует завихрению воздуха в цилиндре. Под полным дросселем даже на меньших оборотах соленоиды сдвигают по шлицам муфты на «мощностные» кулачки и оба впускных клапана открываются уже на 11 мм. Это позволяет экономить ещё 0,4 литра на сотню. В ближайшее время системой AVL будут оснащены все двигатели Ауди.
Последняя тенденция в двигателестроении – применение маленьких турбомоторов на небольших автомобилях вместо «средних» атмосферных, это тоже делается в угоду экологии и экономии. Дальше всех в этом направлении шагнул Фольксваген создав двухнаддувный 1.4 TSI который уже устанавливается серийно на Туране. В чем плюсы и минусы проводных компрессоров и турбонаддува? Первые делают очень живыми отклики на нажатие педали газа, работают во всём диапазоне оборотов, но неэкономичны и на высоких оборотах потребляют много мощности. Вторые экономичны, но задумчивы и просыпаются только со средних оборотах, что даёт эффект «турбоямы». Так вот в этом моторе соединены плюсы обоих и нивелированы недостатки! По сравнению с двухлитровыми атмосферными двигателями конкурентов он развивает такую же мощность (140 л.с.), но зато обладает большим моментом (220 Нм) который развивается не на максимальных оборотах а в диапазоне от полутора до двух тысяч оборотов, и при этом он экономичнее!
Все эти новшества должны помочь человечеству в будущем решить две важные и взаимосвязанные проблемы – уменьшение выбросов и нефтяной зависимости. Осталось то всего - сделать это экономически целесообразным и удобным, и что б не строить свой маршрут от розетки до розетки…
Читайте также
Оставить комментарий
