CC BY
52Продолжение. Начало в № б '2009
Светлана СыСоЕвА
Топливная экономия, эффективность, экологичность —
атрибуты новых автомобилей, двигателей и систем
TDI/TFSI-двигатели и программа модульной эффективности Volkswagen/Audi
Сейчас немецкий концерн Volkswagen является одним из ведущих автопроизводителей в мире.
Кроме легковых автомобилей, Volkswagen осуществляет выпуск коммерческих автомобилей (микроавтобусов, грузовиков). Концерн известен по автомобилям следующих торговых марок: Volkswagen, Audi, Bentley, Bugatti, Lamborghini, SEAT, Skoda, Scania и Volkswagen Commercial Vehicles.
Каждый из брендов работает на рынке совершенно независимо. Поэтому логично, что технологии сбережения топлива и уменьшения эмиссии автомобилей популярной марки Audi, которые производит компания Audi AG, имеют и много общего с технологиями Volkswagen, и в то же время являются оригинальными.
Audi AG непрерывно работает над повышением экономии топлива и снижением эмиссии CO2. К 2012 году запланировано снижение потребления топлива модельного ряда Audi на 20% (в сравнении с уровнем 2007 года).
Компания выделяется своей работой в данном направлении благодаря применению оптимизированных ДВС с прямым впрыском — дизельных TDI, бензиновых FSI, TFSI, а также многим другим усовершенствованиям приводных систем, характеристик динамики и эффективности новых автомобилей. Инновации последних лет, в частности, включают новые двигатели, 7-скоростную коробку передач
S Tronic, систему Audi valvelift, а также автомобиль Audi T-CNG, работающий на газе, и полный гибридный автомобиль Audi Q7 Hybrid.
Применяется целый пакет новых технологий и технических модулей, цель которых — не только повышение экономичности/эффективности, но и повышение характеристик автомобиля.
В итоге была создана так называемая платформа модульной эффективности, призванная улучшить управление энергией в автомобиле: от инновационных технологий powertrain
до высокоэффективных систем кондиционирования воздуха. Осуществление данной стратегии основывается на применении двигателей с прямым впрыском (рис. 8).
И для дизельных, и для бензиновых версий буква «T» в обозначении двигателей означает «турбонагнетаемый».
Турбодизели с прямым впрыском TDI применяются на Audi с 1989 года — впервые в Audi 100. Согласно данным производителя, с того времени выход по мощности был удвоен, пиковый крутящий момент увеличен на 70%. В то же время эмиссия частиц снижена на 98%, NOx — на 95%. Современные варианты реализации TDI-технологии Audi представлены на рис. 8а-е.
Следующие улучшения состояли в повышении давления впрыска — до 1800 бар, а затем до 2000 бар, применении эффективной системы EGR и оптимизированного турбонагнетения. Другие новые признаки — интегрированный контроль давления в цилиндрах, применение конвертера DeNOx, как стандартного (в котором HC и CO преобразуются в CO2 и воду, далее газы достигают фильтра частиц), так и с применением AdBlue (впервые в Q7 V12, затем в A4 и других автомобилях). Применено два новых NOx датчика (рис. 8д), измеряющих концентрацию NOx до дизельного фильтра частиц и после DeNOx конвертера — для вычисления необходимого количества AdBlue. В дополнение, для мониторинга используются датчики давления и температуры.
Применение технологии TDI позволило производителю еще в 2007 году заявить о соответствии его продукции стандартам США Bin 5 для всех штатов и готовности к соответствию Euro 6 (к 2014 году).
Бензиновые двигатели с искровым зажиганием и прямым впрыском FSI и TFSI (рис. 8ж-л), где аббревиатура FSI указывает на применение данного прямого бензинового впрыска, а буква «T» также означает «тур-бонагнетаемый», позволяют снижать потребление топлива в результате применения этих двух и других технологий в рамках пакета сопутствующих инноваций.
Технология FSI (рис. 8ж), согласно которой топливо впрыскивается непосредственно в камеры сгорания, превосходит с точки зрения термодинамической эффективности технологию впрыска во впускной патрубок. За счет того, что воздух в камерах более холодный, смесь, образованная в камерах сгорания, более плотная — это повышает степень нагнетения, снижает тенденцию к детонации, обеспечивает эффективную синхронизацию зажигания. FSI-двигатели вырабатывают больше мощности при меньшем потреблении топлива.
Volkswagen TSI и Mercedes-Benz CGI — это бензиновые двигатели, в которых используется аналогичная, так называемая стратифицированная (в обозначении двигателей “S” соответствует stratified) или послойная система прямого впрыска.
Принцип работы стратифицированной системы основан на впрыске топлива непосредственно в камеру сгорания. Форсунки имеют несколько отверстий для прецизионного распределения тонких струй топлива в камере и однородности формируемой смеси топлива с воздухом, поток которого регулируется заслонками. Посредством стратифицированного метода обеспечивается образование послойной или гомогенной (однородной) смеси. Стратифицированные системы обеспечивают еще более высокую эффективность процесса сгорания по сравнению с обычным прямым впрыском, и многие производители стремятся использовать преимущества систем данного метода.
Движение воздуха в цилиндрах двигателя регулируется в зависимости от скоростного и нагрузочного режимов. Двойной впрыск, или распределение подаваемого топлива между тактом впрыска и тактом сжатия, также способствует образованию однородной ТВС и прогреву каталитического нейтрализатора при холодном старте. Давление впрыска обеспечивается насосом, приводимым в движение распределительным валом выпускных клапанов.
Технология TFSI позволила еще более снизить потребление топлива. Согласно общим
данным, турбонагнетаемый 4-цилиндровый двигатель с прямым впрыском, в сравнении с естественно нагнетаемым V6, достигает экономии топлива порядка 10-15 %.
Сейчас эти технологии объединены с другими, например, повышено давление впрыска, снижен вес и внутреннее трение, применяется система переменного подъема клапанов Audi valvelift system (рис. 8л).
В 2009 году в конкурсе «Международный двигатель года» среди двигателей объемом 1,8-2 л был отмечен двигатель Audi 2,0 TFSI (A4, A5, Q5, VW Scirocco, Golf GTi и другие).
Жюри, включающее более 60 журналистов из более чем 30 стран, заключило, что Audi 2,0 TFSI имеет комплекс оптимальных характеристик, высокую эффективность и является примером для других производителей двигателей с точки зрения мощности, экономии, управления.
Новые версии 2-литрового двигателя TFSI в Audi A4, A5 и Q5 (рис. 8л) оборудуются системой Audi valvelift, регулирующей подъем клапанов соответственно полной или частичной нагрузке. Вместе с регулируемым впускным распределительным валом система Audi valvelift улучшает цикл нагнетения и усиливает мощность, гарантирует спонтанный, динамический крутящий момент с нижнего предела. Двигатель позволяет быстрее выполнять переключение на верхнюю передачу, что способствует меньшему прибавлению оборотов и поэтому обеспечивает более экономичный стиль вождения.
2,0 TFSI ранжирован от 125 кВт (170 л. с.) до 195 кВт для A3, S3, A4, A5 и A6, Audi Q5 и TT. Наиболее мощная версия двигателя в 200 кВт (272 л. с.) разработана для Audi TTS Coupé (рис. 8м), оборудованного опционной коробкой с двойным сцеплением S tronic dual-clutch transmission (рис. 8н), разгон от 0 до 100 км/ч достижим за 5,2 с.
Двигатель 2,0 TFSI стали применять летом 2004 года — в Audi A3 Sportback. В следующие пять лет двигатель был продан
1,3 млн клиентам.
С 2005 года этот двигатель неоднократно выигрывал звание “Engine of the Year” («Двигатель года»).
В широком модельном ряду Audi выделяется линейка наиболее топливно-эффективных автомобилей, обозначаемых приставкой «e», следующей за названием модели. В планах компании — введение e-модели в рамках каждой базовой серии автомобилей.
Во II квартале 2009 г. стартовала так называемая платформа или программа модульной эффективности modular efficiency program, объединяющая под данным общим названием ряд технологий, каждая из которых рассматривается в рамках платформы как модульный компонент. Платформа сфокусирована на разработке технологий powertrain и трансмиссий, восстановлении и запаса механической, тепловой, электрической энергии, оптимизации аэродинамики. Технологии, за-
действованные в рамках платформы, включают также систему Audi valvelift, высокоэффективную трансмиссию и шины со сниженным сопротивлением качения.
Сейчас Audi вводит две дополнительных технологии эффективности: систему старт/ стоп и бортовой компьютер с программой эффективности, которые позволят вывести эффективность и удобство моделей Audi на новый уровень и дополняют систему восстановления энергии, ставшую стандартной для многих моделей Audi: эта система возвращает энергию в фазе замедления.
Новая система старт/стоп реализует потенциал эффективности и сбережения топлива в городских условиях, что позволяет значительно снизить потребление: система выключает двигатель, когда автомобиль останавливается, переключатель передач переводится в состояние холостого хода, и водитель отпускает педаль сцепления. Возобновление функционирования сцепления вновь включает двигатель: пока водитель, нажав сцепление, выполняет переключение первой передачи, двигатель практически мгновенно возвращается к своей скорости на холостом ходу.
Audi комбинирует систему старт/стоп с эффективной батарейной технологией и управлением энергией, стараясь поддерживать функционирование автомобиля даже при низких температурах. Система неактивна в течение фазы прогрева двигателя, так что масло двигателя становится теплее и система очистки выхлопных газов достигает рабочей температуры быстрее. Водитель может выключить систему старт/стоп в любое время посредством нажатия кнопки.
В стандартизированном цикле вождения система старт/стоп уменьшает потребление топлива примерно на 0,2 л на 100 км, что снижает эмиссию CO2 примерно на 5 г/км. Новая система впервые вводится в Audi A3 1,4 TFSI с ручной коробкой и в Audi A4 и A5 с двухлитровыми двигателями и ручной коробкой.
Так, в 2009 году Audi выпускает эффективный стандартный седан A4 2,0 TDI e, оборудованный 6-скоростной ручной коробкой, потребляющий 4,6 л дизельного топлива на 100 км (51,13 миль/галлон, 119 г/км CO2). A4 2,0 TDI e вырабатывает 100 кВт и достигает 100 км/ч за 9,5 с, верхний предел скорости — 215 км/ч.
Увеличенную эффективность автомобиля дает комбинированное влияние различных признаков, ключевым из которых является стандартная система старт/стоп, которая автоматически выключает двигатель на остановках.
6-скоростная ручная коробка с передаточным числом, увеличенным на 5%, допускает снижение скорости двигателя на каждой из 6 передач. Система управления двигателем также модифицирована. Применены сберегающие топливо шины с низким сопротивлением качения (205/60 R 16) — эксклюзивно для A4 e-модели.
Стандартное оборудование включает восстановление тормозной энергии.
Современные автомобили требуют большей энергии, чем старые модели, вследствие много большего массива электронных систем комфорта и безопасности. Эта энергия создается посредством генератора — известного как альтернатор, который преобразует мощность двигателя в электричество. В обычных системах генератор постоянно управляется ремнем, подсоединенным к двигателю.
При помощи интеллектуальной регулировки альтернатора система преобразует доступную кинетическую энергию в электрическую в течение фазы торможения автомобиля и временно запасает ее в системной электрической батарее. Когда автомобиль возобновляет ускорение, батарея питает запасенной энергией автомобильную сеть, деблокируя или снижая нагрузку на альтернатор и сохраняя топливо. Система восстановления энергии стандартна для Audi A3 1,4 TFSI с ручной коробкой, Audi A4, A5 Coupé и A5 Cabriolet с двухлитровым двигателем и ручной коробкой, A6 и Audi Q5, Q7.
В стандартное оборудование входят бортовой компьютер с программой эффективности и система, информирующая водителя, (Audi Driver Information System) с индикатором переключения передач и дисплеем данных. Вновь разработанный индикатор переключения сигнализирует водителю, когда выполнять переключение — для оптимальной экономии топлива. Все данные о потреблении топлива/топливной эффективности отображаются на большом цветном центральном дисплее, вместе с рекомендациями эффективного вождения. Все это позволяет водителю сберегать до 30% топлива: именно настолько отличаются разные стили вождения. Программа эффективности Audi непрерывно анализирует данные об энергопотреблении и дает водителю советы, основанные на ситуации и с учетом его стиля вождения, — как оптимизировать топливную эффективность его автомобиля.
Для обеспечения признаков комфорта, подобных кондиционированию воздуха и подогреву сиденья, также может понадобиться дополнительный расход топлива. Специально разработанный дисплей в программе эффективности индицирует системное требование энергии и ее потребление, косвенно указывая водителю на возможность смены стиля вождения. A4 2,0 TDI e потребляет меньше топлива благодаря усовершенствованной конструкции кузова: его повышенной аэродинамике, включающей усовершенствования дизайна для оптимизации лобового сопротивления, трим-панели низа кузова, частично закрытой решетке радиатора, а высота подвески уменьшена на 20 мм.
Все это позволило достичь потребления
4,6 л дизельного топлива на 100 км и эмиссии 119 г/км CO2.
A4 2,0 TDI e в версии Avant характеризуется комбинированной топливной эффектив-
Рис. S. Эффективные TDI/TFSI двигатели и автомобили Volkswagen/Audi: а—д) технология турбодизельных двигателей с прямым впрыском TDI:
а) вид под капотом Audi A4 2,0 л TDI; б—г) Audi 3,0 л V6 TDI двигатель Audi A5: б) общий вид; в) процесс сгорания; г) двигатель с выхлопным турбонагнетателем; д) TDI с системой ультрамалой эмиссии:
1 — датчик давления в камере сгорания; 2 — лямбда-зонд; 3 — датчик NOx; 4 — катализатор окисления; 5 — датчики температуры; б — соединитель для управления;
7 — дозатор AdBlue; 8 — дизельный фильтр частиц; 9 — катализатор DeNOx; 10 — насос, дозирующий AdBlue (дизельная выхлопная жидкость); 11 — бак AdBlue; е) дизельная система ультрамалой эмиссии A5; ж—к) технологии бензиновых FSI и TFSI двигателей:
ж) бензиновый двигатель объемом 2,8 л Audi A6; з) TFSI двигатель объемом 1, 8 л Audi A4; и) иллюстрация технологии TFSI 1, 8 л; к) 3,0 л TFSI V6; л) Q5 2,0 TFSI с системой valvelift; м) 2,0 TFSI мощностью 200 кВт TTS Coupé; н) Audi S tronic с двойным сцеплением; о) концептуальный автомобиль Audi Q7 hybrid; п) Audi A5 T-CNG
ностью примерно в 4,9 л дизельного топлива на 100 км (48,00 миль/галлон, 129 г/км CO2).
A4 2,0 TDI e — не единственная е-модель Audi. Другой е-моделью является, например, Audi A3 1,9 TDI е. Выпускаются два варианта этой модели: трехдверный хэтчбэк или пяти-двер-ный Sportback. Потребление топлива — 4,5 л на 100 км (52,27 миль/галлон, 119 г/км CO2). Трехдверная модель Audi A3 1,4 TFSI с системой старт/стоп потребляет топлива 5,7 л на 100 км (41,27 миль/галлон, 132 г/км CO2). Audi A6 2,0 TDI е (седан и Avant) дает эмиссию CO2 139 г/км, потребляя 5,3 л на 100 км (44,38 миль/галлон).
Audi A8 2,8 FSI е имеет следующие показатели экономичности/эффективности: 199 г/км CO2, 8,3 л на 100 км (28,34 миль/галлон). Хотя нет новых е-моделей в модельном обозначении Audi TT 2,0 TDI quattro, он все равно интересен как дизельный спортивный автомобиль. Топливная эффективность купе —
5,3 л на 100 км (139 г/км CO2, 44,38 миль/галлон), ускорение от 0 до 100 км/ч за 7,5 с, максимальная скорость — 226 км/ч.
Смешивание модульных технологий как различных компонентов платформы модульной эффективности позволяет Audi повысить эффективность других новых бензиновых и дизельных моделей автомобилей.
Новые 4-цилиндровые двигатели 1,6 TDI Audi, представленные в 2009 году, потребляют всего 4,1 л дизельного топлива на 100 км (57,37 миль/галлон). Автомобиль A3 1,6 TDI с выходом в 77 кВт (105 л. с.) дает эмиссию 109 г CO2 на км (175 г на милю). Это стало возможным благодаря применению технологий повышения эффективности — систем старт/стоп и восстановления энергии. Версия двигателя с выходом 77 кВт (105 л. с.) позволяет Audi A3 достигать 100 км/ч за 11,4 с, максимальная скорость автомобиля — 194 км/ч.
1,6 TDI с 77 кВт мощности в Audi A3 обеспечивает эффективность и характеристики, сравнимые с двигателями более высокого объема.
Снижение объема и применение турбонагнетателей позволяет компании Audi предлагать клиентам двигатели меньшей емкости и работать на основе модульной платформы эффективности.
Стандартная система старт/стоп позволяет экономить топливо в условиях городского вождения, но сбережение топлива начинается прежде, чем автомобиль A3 остановится на светофоре — посредством системы восстановления энергии, в которой альтернатор преобразует кинетическую энергию в течение фазы движения по инерции и торможения в электрическую, запасая энергию в батарее. Когда двигатель не работает, или при начавшемся ускорении, батарея питает запасенной энергией электрические компоненты, снижая таким образом нагрузку на альтернатор. Это позволяет сохранить до 3% топлива.
Вместе с технологией впрыска TDI common-rail под высоким давлением и турбонагнетени-
ем эти системы позволяют довести потребление топлива до столь низкого значения — 4,1 л на 100 км (57,37 миль/галлон), что эквивалентно примерно 109 г эмиссии CO2 на км.
Меньший по мощности двигатель 1,6 TDI также имеет хорошие характеристики и топливную эффективность: 66 кВт (90 л. с.) и крутящий момент в 230 Н-м. Даже без систем старт/стоп и рекуперации энергии потребление топлива доведено до 4,5 л/100 км дизельного топлива (52,27 миль/галлон, 118 г/км CO2). Эта версия двигателя ускоряет автомобиль Audi A3 до 100 км/ч за 12,9 с, максимальная скорость — 180 км/ч. Двигателем Audi A3 1,6 TDI также оснащен автомобиль A3 Sportback.
В модели Q5 Audi также использует технологии так называемой системы модульной эффективности. Для Q5 Audi 2009 года предлагалось вначале 4 двигателя — два бензиновых и два TDI, все они имеют прямой впрыск.
Три из четырех двигателей являются тур-бонагнетаемыми. Крутящий момент бензиновых двигателей усиливается системой Audi valvelift, которая переключает клапаны соответственно нагрузке — полной или частичной.
Все варианты SUV позволяют рекуперировать энергию при замедлении посредством генератора. Внутреннее трение двигателей снижено. Масляный насос, охлаждающая схема, насос рулевого управления, система автоматического климат-контроля также работают экономично.
Диапазон двигателей включает:
• 2,0 TFSI quattro 155 кВт (211 л. с.);
• 3,2 FSI quattro 199 кВт (270 л. с.);
• 2,0 TDI quattro 125 кВт (170 л. с.);
• 3,0 TDI quattro 176 кВт (240 л. с.).
В Q5 Audi введено новое поколение динамической системы S tronic, представляющей собой коробку с двойным сцеплением dual-clutch transmission на основе 7 передач (рис. 8н). Переключение передач выполняется в сотые доли секунды, одновременно обеспечиваются и плавное переключение, и эффективность (по потреблению топлива). Водители могут задавать автоматическое переключение коробки передач S tronic или выполнять его с помощью переключателей на рулевом колесе (опция).
В 2009 году для Q5 были предложены дополнительно два новых 2-литровых двигателя, дополняемые 6-скоростной ручной коробкой. Дизельная версия 2-литрового двигателя TDI также применяется в A4 allroad quattro.
Новый 2-литровый дизельный агрегат TDI для Audi Q5 и Audi A4 allroad quattro характеризуется впрыском с высоким давлением common rail и вырабатывает мощность 105 кВт/143 л. с.
Новый бензиновый двухлитровый двигатель для Q5 TFSI имеет мощность 132 кВт (180 л. с.). Все новые модели оборудуются постоянным полным приводом quattro.
Турбонагнетаемый бензиновый двигатель с прямым впрыском TFSI 2,0 выдает пиковый крутящий момент 320 Н-м в диапазоне скоростей 1500-3900 об/мин. Данный агрегат оборудуется системой Audi valvelift со стороны выхлопа. Двухлитровый TFSI ускоряет Audi Q5 от 0 до 100 км/ч за 8,5 с. Среднее потребление топлива составляет 8,4 л на 100 км (28,0 миль/галлон).
В дизельном двигателе с системой впрыска common rail максимальный крутящий момент, равный 320 Н-м, извлекается в диапазоне скоростей между 1750 и 2500 об/мин. В Audi Q5 двигатель потребляет примерно 6,5 л дизельного топлива на 100 км (36,19 миль/галлон). SUV ускоряется до 100 км/ч за 11,4 с, максимальная скорость — 190 км/ч.
Audi A4 allroad quattro 2,0 TDI с 6-скоро-стной ручной коробкой передач потребляет в среднем 6,2 л топлива на 100 км (37,94 миль/ галлон). Благодаря более высокому уровню крутящего момента автомобиль ускоряется до 100 км/ч за 10,3 с, его максимальная скорость — 200 км/ч.
В завершение рассказа о текущих инновациях Audi в области двигателей сообщим читателям информацию о том, что Audi вновь производит 5-цилиндровый двигатель: тур-бонагнетаемый 2,5-литровый двигатель в TT RS имеет прямой бензиновый впрыск, вырабатывает мощность 250 кВт и крутящий момент 450 Н-м.
В 2008 году, согласно концепции “Travo-lution”, водители автомобилей, в которых она будет реализована (Audi A5 и A6 Avant), получили возможность информирования посредством интерфейса Audi MMI о скорости, на которой им следует ехать для достижения пункта назначения без остановок, что также оптимизирует расход топлива и эмиссию.
Будущее своих автомобилей, как и многие другие производители, Audi связывает с технологией питания от водородных топливных элементов. В 2004 году был разработан концептуальный автомобиль A2H2.
Компания Audi проделала также большую работу по разработке гибридных приводов с возможностью чисто электрического вождения, как показывает пример концептуального автомобиля Audi Q7 hybrid (рис. 8о), представляющего собой полный гибрид в параллельной конфигурации.
Гибридный привод Audi включает двигатель FSI V6 объемом 3,6 л с выходом в 206 кВт (280 л. с.) и пиковым крутящим моментом в 375 Н-м. Электрический двигатель привода дополнительно добавляет 34 кВт мощности и крутящий момент в 285 Н-м. Батарейная NiMH система имеет мощность 38 кВт и напряжение 288 В.
Фактически, возможны три режима вождения: FSI и электродвигатель работают независимо один от другого или комбинированно (третий режим) — при ускорении.
Автомобиль оборудуется полным приводом Audi quattro four-wheel drive, гарантиру-
ющим динамику и безопасность. Мощность передается посредством 6-скоростной коробки tiptronic.
Характеристики Audi Q7 hybrid равнозначны спортивному автомобилю. Ускорение от 0 до 100 км/ч — за 7,6 с. Потребление топлива в нормальных условиях вождения составляет примерно 9,8 л на 100 км, что на 23% меньше, чем у базовой модели. В экономии топлива значительную роль играет система рекуперации энергии.
Ряд модификаций также был выполнен в следующем периферийном оборудовании 3,6 FSI Audi Q7 hybrid: компрессор A/C, масляные насосы для рулевого управления и автоматической коробки, вакуумный насос для тормозного усилителя — электронноуправляемые, их работа независима от ДВС. Новая система электрогидравлического управления имеет то преимущество, что использует на 90% меньше топлива, чем обычная система. Электрическая система автомобиля получает 3 кВт мощности от батареи посредством преобразователя напряжения.
Разработаны другие версии гибридных модулей, например, объединенные Audi 2,0 TFSI — для серийного производства, 8-ско-ростная коробка tiptronic.
Параллельно Audi прорабатывает возможности питания альтернативными видами топлива: Audi A5 2,0 T-CNG (рис. 8п), GTL топлива для TDI автомобилей A8.
В рамках стратегии повышения эффективности Audi работает над дальнейшим снижением потребления топлива. ДВС в обозримом будущем сохраняют приоритет, причем TDI имеет больший потенциал и для экономии топлива, и для снижения эмиссии. TFSI и программа модульной эффективности позволяют значительно снизить эмиссию CO2 в новых модельных сериях. TFSI-двигатели с гибридными модулями компания Audi считает альтернативой TDI в обозримом будущем.
Технологии BMW: эффективной динамики (EfficientDynamics), гибриды Active Hybrid и «чистой энергии» Clean Energy
Бренды BMW Group BMW и MINI (BMW Group включает также Rolls-Royce Motor Cars) лидируют в премиум-сегменте автомобилей по потреблению топлива и эмиссии CO2. Это обеспечено во многом благодаря применению стратегии эффективной динамики BMW (EfficientDynamics), инновации в рамках которой снижают потребление топлива и эмиссию и одновременно повышают характеристики вождения (рис. 9а).
Массив технологий, объединенных концепцией EfficientDynamics, включает эффективные технологии powertrain, новые технологии сгорания топлива, коробки передач и подвески, обеспечивающие «интеллектуальный» расход энергии в автомобиле,
применение облегченных конструкционных материалов, компонентов с низким трением, улучшенную аэродинамику. Можно сказать, что цель разработчиков инноваций такова: извлечение максимальных характеристик вождения из каждой капли топлива.
Технологии EfficientDynamics нашли применение уже в более чем 1 млн автомобилей BMW. Согласно статистике организации German Motor Vehicle Registration Authority, среднее потребление топлива автомобилей BMW и MINI, зарегистрированных в Германии в 2008 году, составляет 5,9 л на 100 км (47,9 миль/галлон), средний показатель CO2 — 158 г/км, что значительно ниже, чем у других автомобилей.
С 2006 по 2008 год показатели среднего потребления топлива и CO2 BMW снижены на 16%, MINI — на 20%, что, согласно статистике, в 4 раза выше, чем у других автопроизводителей в Германии.
Оптимизированная аэродинамика автомобиля играет в этом значительную роль, снижая сопротивление воздуха/лобовое сопротивление на 10% и потребление топлива на 2,5%.
Линейка топливно-эффективных автомобилей BMW в 2009 году включает более 20 моделей 1-й, 3-й и 5-й серий, их отличие — менее 140 г CO2 на километр пути.
Объединенные общим названием BMW EfficientDynamics, эти технологии включают:
• технологии двигателей;
• функцию Auto Start Stop;
• рекуперацию тормозной энергии (регенеративное торможение);
• электрическое рулевое управление;
• контроль воздушной вентиляции;
• индикатор переключения передач;
• шины со сниженным сопротивлением качению.
Непрерывная оптимизация двигателя является важной составляющей концепции эффективной динамики BMW.
Разработаны новые бензиновые двигатели на основе технологий чистого сгорания и высокоточного впрыска (High Precision Injection) (рис. 9б). Дизельные двигатели уже третьего поколения с впрыском через общую топливную магистраль (Common Rail Injection) и благодаря использованию легких материалов потеряли в весе «20 кг (рис. 9в).
Автомобили BMW 1-й серии представляют собой компактные автомобили, разработка которых ведется с целью достижения высоких характеристик вождения и эффективности.
Пять моделей серии 1 отличаются эмиссией CO2 менее чем 120 г/км, где BMW 116d — абсолютный лидер. Четырехцилиндровый дизельный двигатель BMW 116d вырабатывает максимальный крутящий момент в 260 Н-м и в комбинации с BMW EfficientDynamics обеспечивает потребление топлива 4,4 л на 100 км (64,2 миль/галлон), эмиссия CO2 — 118 г/км.
BMW 116i поставляет 90 кВт/122 л. с. и пиковый крутящий момент в 185 Н-м. Четырехцилиндровый бензиновый двигатель BMW 116i позволяет проехать с 1 л бензина 17,2 км, что эквивалентно 5,8 л на 100 км. Для реализации быстрого и высокоточного впрыска в цикле выполняется не менее 200 инжекций.
Вслед за введением трех- и пятидверных компактных моделей BMW 116i и BMW 116d весной 2009 года, BMW 1-й серии в сентябре 2009 года будет включать трех- и пятидверные модели Lifestyle и Sport Editions. Также в сентябре 2009 года на рынок выйдут две новых двухдверных версии BMW 1 Series Coupé, для которых предлагаются два дополнительных ультраэкономичных двигателя — бензиновый и дизельный, отличающиеся малой эмиссией. BMW 120i Coupé и BMW 118d Coupé — следующие модели BMW, соответствующие нормам EU5.
Новый автомобиль BMW 120i Coupé оборудован 2-литровым 4-цилиндровым бензиновым двигателем с HPI, вырабатывающим 125 кВт/170 л. с. на 6700 об/мин. Пиковый крутящий момент — 210 Н-м на 4250 об/мин. Двигатель позволяет автомобилю ускоряться от 0 до 100 км/ч за 7,8 с, верхний предел скорости составляет 224 км/ч. Среднее потребление топлива составляет 6,6 л/ 100 км, эмиссия CO2 — 153 г/км.
Четырехцилиндровый дизельный двигатель нового BMW 118d Coupé позволяет производителю заявлять, что данный автомобиль является в своем классе самым топливно-эффективным. Дизельный двигатель с алюминиевым картером, турбонагнетением и впрыском через общую топливную магистраль common-rail позволил автомобилю BMW 118d завоевать награду World Green Car of the Year 2008 Award. Рабочий объем двигателя — 2,0 л, мощность 105 кВт/143 л. с. на 4000 об/мин, максимальный крутящий момент 300 Н-м в диапазоне скоростей от 1750 до 2500 об/мин.
Четырехцилиндровый дизельный двигатель, выполненный из алюминия, включает оптимизированную геометрию камеры сгорания. Система топливной инжекции common rail третьего поколения обеспечивает введение дизельного топлива в камеру сгорания под высоким давлением — до 1600 бар, осуществляя впрыск с высокой точностью (HPI) посредством пьезоинжекторов. Применение этих технологий значительно снижает эмиссию CO2 — до 119 г/км (для BMW 118d с ручной коробкой) или 145 г/км (для BMW 120d с автоматической коробкой) и повышает уровень исполнения. Оба двигателя оборудованы стандартным дизельным фильтром частиц.
BMW 11 8d Coupé ускоряется от 0 до 100 км/ч за 9,0 с и достигает верхней скорости в 210 км/ч. Потребление топлива — 4,5 л на 100 км (62,8 миль/галлон), что эквивалентно эмиссии CO2 в 119 г/км.
Оба варианта BMW 1 Series Coupé поставляются со стандартным пакетом технологий BMW EfficientDynamics, включая автоматический старт/стоп, рекуперацию тормозной энергии, индикатор текущего положения переключения передач и вспомогательный блок управления и контроля по требованию.
Серия 1 — одна из самых успешных, отчасти в связи с тем, что с 2ОО6 по 2ОО8 год среднее потребление топлива моделей BMW на германском рынке было снижено на 16%. Поэтому компания BMW и далее работает над снижением потребления топлива своих автомобилей, применяя пакет технологий эффективной динамики и для других сегментов.
BMW X3 — новый, представленный в 2ОО9 году как наиболее топливно-эффективный полноприводный автомобиль в своем сегменте SAV (Sport Activity Vehicles).
Новый BMW X3 xDrive 18d с 2-литровым 4-цилиндровым дизельным двигателем с common-rail впрыском осуществляет выход мощности в 1О5 кВт/143 л. с. на 4ООО об/мин и характеризуется потреблением топлива в 6,2 л на 1ОО км (45,6 миль/галлон), эмиссия CO2 составляет 165 г/км, что соответствует стандарту эмиссии EU5. Максимальный крутящий момент — 35О Н-м на И5О об/мин, ускорение от О до 1ОО км/ч — за 1О,3 с, максимальная скорость — 195 км/ч.
Новая модель еще экономичней и «чище» (с точки зрения эмиссии), чем предшествующий лидер в данном сегменте — BMW X3 xDrive20d (6,5 л/43,5 миль/галлон, 1l2 г/км CO2, EU5) мощностью 13О кВт/111 л. с.
С введением BMW X3 xDrive18d до 7 увеличилось число доступных вариантов двигателей для SAV BMW: три модели бензиновых двигателей с выходом мощности от 11О кВт/15О л. с. до 2ОО кВт/272 л. с. и 4 дизельных модели — до BMW X3 xDrive35d мощностью 21О кВт/286 л. с.
В 2ОО9 году X3 был вторично отмечен наградой ADAC “Yellow Angel” за качество, а ранее — как самый надежный автомобиль на дорогах Германии.
Многие новые двигатели BMW оснащаются комбинированными турбонагнетателями.
В этом году в конкурсе «Международный двигатель года» в числе двигателей объемом 2,5-3 л был отмечен BMW 3,О л DI Twin-Turbo (135, 335, X6, Z4, 73О).
6-цилиндровый бензиновый двигатель BMW (рис. 9г) характеризуется HPI-впрыском, комбинированным турбонагнетателем Twin Turbo. Образованная благодаря HPI смесь перенаправляется к свече зажигания, окружаемая холодным воздухом. Это позволяет улучшить характеристики и снизить потребление топлива. С использованием двух малых турбонагнетателей вместо одного большого система Twin Turbo гарантирует доступное усиление в диапазоне скоростей.
Победителем в номинации «Лучший двигатель года» был выбран новый двигатель
Volkswagen объемом 1,4 TSI Twincharger, набравший по итогам голосования жюри, в которое вошли более 60 судей из более чем 30 стран, 354 балла, но трехлитровая «шестерка» BMW с турбонаддувом набрала 350 очков. Для сравнения, третье место по набранным баллам (220) занял двигатель Audi 2,0 TFSI (A4, A5, Q5, VW Scirocco, Golf GTi), отмеченный среди двигателей объемом 1,8-2 л. Для иллюстрации достижений BMW в области технологий можно отметить также, что на этом конкурсе в числе двигателей объемом 1,4—1,8 л был отмечен BMW-PSA 1,6 л Turbo (MINI Cooper S, Clubman, Peugeot 207, 308), а в числе двигателей объемом 3-4 л — BMW 4,0 V8 (M3) (рис. 9д, е).
4-цилиндровый дизельный двигатель BMW 123d с системой турбонагнетателя Variable Twin Turbo и картером, выполненным из алюминия, характеризуется турбонагнетателями двух различных размеров, созданных для того, чтобы достигать максимальной мощности во всем диапазоне скоростей. Вместе с впрыском третьего поколения common rail двигатель обеспечивает выход 150 кВт/204 л. с., уровни потребления топлива удерживаются до 5,2 л на 100 км.
6-цилиндровый дизельный двигатель, примененный в BMW 335d Coupé, с системой турбонагнетателя Variable Twin Turbo позволяет обеспечить синтез мощности, топливной эффективности, плавности, ускорение без «турбоям», разгон до скорости 5000 об/мин.
Технологии эффективной динамики, позволяющие достигать баланса характеристик и экономичности/эффективности, использованы при разработке нового поколения straight-six двигателей на основе технологии TwinPower Turbo с комбинированным турбонагнетением (рис. 9ж, з), характеризующимися в результате еще более высокой эффективностью.
Новый бензиновый двигатель BMW TwinPower Turbo мощностью 225 кВт/306 л. с. комбинирует twin-scroll турбонагнетение, прямой топливный впрыск HPI, полностью переменное управление клапанами в одном управляющем блоке Valvetronic. 3-литровый 6-цилиндровый агрегат вырабатывает максимальный крутящий момент в 400 Н-м на скоростях от 1200 до 5000 об/мин. В сравнении с технологией Twin Turbo и HPI, реализованных в других модельных сериях, двигатель позволяет снизить потребление топлива на 9%.
Дополнительная топ-версия 6-цилиндрового дизеля вводится для BMW 730d, 740d и 330d. Новое поколение дизелей BMW, комбинирующее мультиступенчатое турбонагнетение с прямым впрыском common-rail, позволяет повысить динамическую мощность и максимально улучшить характеристики. С применением пакета BMW EfficientDynamics осуществлены другие инновации: полностью алюминиевый двигатель, два турбонагнетателя, система впрыска HPI,
вместе гарантирующие значительное увеличение мощности, снижение потребления топлива и эмиссии. Не только система турбонагнетателя, которая является более эффективной, чем прежде, но и поставка топлива через пьезоинжекторы осуществляется с давлением впрыска до 2000 бар. Новый 3-литровый дизель BMW TwinPower Turbo поставляет максимальный выход 225 кВт/306 л. с. на скорости 4400 об/мин, с пиковым крутящим моментом в 600 Н-м на 1500 об/мин. Потребление топлива и снижение эмиссии — на 4% ниже в сравнении с предыдущими моделями.
Новые BMW 7-й серии BMW 760i и BMW 760Li, представленные в 2009 году, занимают верхние строчки в модельном ряду автомобилей. 12-цилиндровый V12 (рис. 9и) вырабатывает 400 кВт/544 л. с. на скорости 5000 об/мин и характеризуется максимальным крутящим моментом в 750 Н-м от 1500 об/мин. В комбинации с новой 8-скоростной автоматической коробкой все вместе позволяет улучшить не только характеристики езды, но и динамику вождения, допуская и спонтанное включение резерва мощности, и прецизионный контроль. 6-литровый алюминиевый агрегат также основан на технологии TwinPower Turbo, двигатель имеет HPI со впрыском непосредственно в камеры сгорания, регулировку распределительного вала BMW double-VANOS и 8-скоростную коробку передач. Новые BMW 760i и BMW 760Li ускоряются от 0 до 100 км/ч за 4,6 с, среднее потребление топлива оценивается в 12,9 л на 100 км (BMW 760i). Для соответствия EU5 потребление топлива было снижено по сравнению с предшествующей моделью на 4,5%.
Новая BMW 8-скоростная автоматическая трансмиссия (рис. 9к), которая впервые вводится в новых 12-цилиндровых автомобилях BMW 760i и BMW 760Li, является еще одним примером недавних инноваций. Она значительно превосходит 6-скоростную автоматическую коробку BMW с точки зрения динамики переключения и эффективности. Две дополнительных передачи дают трансмиссию с более широким диапазоном инкрементов и, одновременно, изменение в скорости двигателя при переключении от одной передачи к другой может быть меньшим, чем прежде, то есть более плавное переключение. Благодаря инновационной конфигурации передач число дополнительных компонентов и масса (вес) автомобиля снижены до минимума.
Автомобиль может работать на много более низких скоростях двигателя. Потребление топлива в сравнении с 6-скоростной коробкой при этом снижается примерно на 6%, что обеспечивают следующие признаки: переключение до малых диапазонов скоростей двигателя, высокая степень эффективности, низкие потери вследствие трения с двумя открытыми сцеплениями, большие передаточные числа высших передач, улучшенное подавление вибраций. Важным является также то, что 8-скоростная автоматическая ко-
Рис. 9. Технологии EfficientDynamics, Active Hybrid и Clean Energy BMW:
а) результат применения технологий BMW EfficientDynamics в BMW 3-й серии 2008 года;
б) иллюстрация технологии высокоточного HPI-впрыска в бензиновых двигателях;
в) 4-цилиндровый дизельный двигатель с алюминиевым картером и технологией Variable Twin Turbo;
г) «двигатель года» BMW 3,0 л HPI Twin Turbo;
д) «двигатель года» — MINI 4-цилиндровый бензиновый двигатель с прямым впрыском и турбонагнетателем twin-scroll);
е) «двигатель года» 4,0 V8 BMW M3;
ж) BMW Inline 6-цилиндровый бензиновый двигатель TwinPower Turbo с HPI и Valvetronic;
з) BMW Inline 6-цилиндровый дизельный двигатель TwinPower Turbo с пьезоинжекторами для впрыска под давлением 2000 бар и двумя турбонагнетателями;
и) 12-цилиндровый двигатель BMW 760i и BMW 760Li; к) 8-скоростная автоматическая коробка;
л) гибридная система BMW Active Hybrid 6: 1 — высокоэффективный двигатель V8 мощностью 300 кВт;
2 — двухрежимная трансмиссия ActiveHybrid (два электродвигателя мощностью 67 кВт, планетарная коробка передач, разделитель мощности, 7 скоростей);
3 — высоковольтная электроника (425 В); 4 — Ni-MH батарея (312 В; 2,4 кВт-ч) ; м) электромобиль MINI E
робка повышает динамические характеристики работы двигателя посредством открытия/закрытия только одного сцепления перед переключением, даже когда переключение выполняется более чем на одну передачу. Это дает важный признак автоматической коробки с двойным сцеплением double-clutch — динамическое ускорение с низких скоростей двигателя.
Новая 8-скоростная автоматическая коробка вводится в производство в 2009 году — и как решение, ориентированное на будущее. Она может комбинироваться с другими типами двигателей, и не только в заднеприводных, но и в полноприводных моделях, и имеет все возможности для работы с гибридным приводом.
Помимо технологий оптимизации двигателей, технологии эффективной динамики включают также функции автоматического старт-стопа и регенеративного торможения, которые позволяют еще более экономить топливо. Улучшенная аэродинамика, инновационный контроль воздушной вентиляции, шины с низким сопротивлением качению и ряд других модификаций системы drivetrain — все вместе предназначено повысить эффективность и обеспечить тот же искомый результат: более высокие динамические характеристики с меньшим потреблением топлива. Эффективность комплексных инноваций может быть подтверждена следующими цифрами: на каждые 100 км новый BMW 120i потребляет на 1 л топлива меньше, чем предшествующая модель, при этом ускоряется от 0 до 100 км/ч на одну секунду быстрее.
Функция Auto Start Stop автоматически выключает двигатель, когда автомобиль неподвижен, педаль сцепления отпущена, и переключатель передач находится в нейтральном положении. Эта же функция обеспечивает повторный старт при нажатии водителем на педаль сцепления. К примеру, функция автоматического старта/стопа адаптирована для моделей BMW 1-й и 3-й серии с 4-цилиндровым двигателем и ручной коробкой.
Функция Auto Start Stop может быть деактивирована по нажатию кнопки. Но если она активна, то функция Auto Start Stop обеспечивает снижение топлива и эмиссии CO2, поскольку, если двигатель не запускается, он не может потреблять топливо. Поэтому в условиях пробок, движения stop-and-go рекомендуется переключать рычаг в нейтральное положение и отпускать педаль сцепления. Сообщение “Start Stop” на информационном дисплее показывает, что двигатель выключен.
BMW, как и другие производители автомобилей премиум-сегмента, обеспечивают пассажирам комфорт и безопасность. Функция Auto Start Stop не активируется в нескольких случаях: если двигатель не достиг оптимальной температуры запуска; воздушный кондиционер не обеспечивает в кабине желаемую температуру; при неадекватном заряде
батареи или при перемещении водителем рулевого колеса.
Координация функции осуществляется посредством центрального управляющего блока, который собирает данные от всех датчиков двигателя, стартера и альтернатора. Если это необходимо для контроля и безопасности, контрольный блок автоматически выполняет повторный старт двигателя: к примеру, в начале качения автомобиля, когда батарейный заряд падает вдвое, либо на ветровом стекле формируется конденсат.
Система также обнаруживает разницу между временной остановкой и окончанием поездки. Не требуется, в частности, повторный старт двигателя, если водительский ремень безопасности, дверь или капот открыты.
С работающей системой регенерации тормозной энергии Brake Energy Regeneration BMW при удалении ноги с педали акселератора или торможении кинетическая энергия захватывается, что позволяет снизить в дальнейшем потребляемую мощность двигателя и количество потребляемого топлива. Рекуперация тормозной энергии посредством заряда батареи при торможении или замедлении позволяет повысить топливную эффективность на 3% и гарантировать, что полная мощность двигателя доступна для ускорения.
Система регенеративного торможения BMW работает следующим образом: генератор автоматически активируется, когда водитель отпускает педаль акселератора и начинает торможение. Кинетическая энергия, которая в другом случае будет теряться, в данном случае используется более эффективно, преобразуется в электричество и запасается в батарее. Когда водитель нажимает педаль акселератора, альтернатор отсоединяется от приводной системы и деактивируется, так что полная мощность двигателя может быть направлена к приводным колесам. С меньшим числом компонентов, забирающих мощность приводной системы, достигается больший выход двигателя для ускорения автомобиля: увеличивается топливная эффективность при одновременном повышении характеристик. Но для безопасности система контролирует уровень батарейного заряда и будет, если необходимо, продолжать заряжать батарею даже в течение ускорения для того, чтобы, например, предотвратить полный разряд батареи.
Система электрического рулевого управления BMW Electric Power Steering также экономит энергию, требуемую для каждого движения, и действует, когда это необходимо, гарантируя, что энергия используется только во время фактических маневров. Если рулевое колесо находится в постоянном положении — при вождении, например, по прямой, электрический двигатель неактивен, и энергия не расходуется.
Для повышения аэродинамических характеристик автомобилей в пакете технологий эффективной динамики BMW предусмотрено, что электрически управляемые вентиля-
торы в передней части радиатора открывают отверстия для впуска охлаждающего воздуха только тогда, когда охлаждающий воздух действительно требуется. Непрерывный поток воздуха через радиатор увеличивает воздушное/лобовое сопротивление и отрицательно влияет на аэродинамику. Напротив, при закрытых вентиляторах воздушное/лобовое сопротивление снижается — вместе с потреблением топлива.
Применение шин со сниженным сопротивлением качению — еще один фактор экономичности/эффективности автомобиля. При движении автомобиля вдоль дорожной поверхности его шины деформируются, передвижение требует большей энергии и больших затрат топлива — и на прямой трассе, и на поворотах. В зависимости от контактной поверхности и воздушного давления шины деформация может отбирать значительное количество энергии, что снижает топливную эффективность.
BMW использует шины со сниженным сопротивлением качению: специальные устойчивые к нагреву и деформациям материалы боковых секций протекторов и шинных поверхностей качения помогают поддерживать форму шин, гарантируя, что они катятся гладко.
Шины со сниженным сопротивлением качению обеспечивают более комфортную езду, более высокую топливную эффективность, снижение эмиссии.
Таким образом, посредством осуществления технологий BMW EfficientDynamics ДВС и автомобили становятся более экономичными.
В будущем пакет технологий эффективной динамики будет включать самообучающуюся навигационную систему, которая также будет способствовать экономии топлива.
Системы навигации являются популярным и надежным способом получения желаемого расположения автомобиля.
Но даже без указания расположения навигационная система BMW 3-й серии выполняет функции предупреждения об условиях трафика и улучшения топливной эффективности. Система функционирует как самообучающийся предсказатель маршрута (“selfteaching route predictor”).
Для каждого водителя создается профиль, характеризующийся некоторым уровнем безопасности. Водительский профиль позволяет вести журнал, включающий не только расположение, кратчайшие пути и объездные дороги, используемые на маршруте, но и информацию о времени дня и пассажирах.
Все это облегчает жизнь водителя: ранние предупреждения о заторах, быстрый выбор наиболее желаемого расположения в сравнении с выбором из недавних или из адресной книги, сопоставление предсказаний с данными персонального календаря в водительском смартфоне являются первыми из многих потенциальных функций.
Данные навигационной системы интегрированы в BMW EfficientDynamics с топлив-но-сберегающими признаками. Например, регенеративное торможение работает, только если автомобиль спускается с холма. Но с проактивной навигацией регенеративное торможение может стартовать прежде начала спуска: система знает, что в этой точке маршрута батарея будет перезаряжаться. И если водитель также участвует в сбережении топлива, например, используя информацию о текущих скоростных пределах, доступных в пределах 500 м, вместо нажатия на тормоза в последнюю минуту, то сбережение топлива достигает 5-10%.
Система может принимать участие в модификации режима сгорания, адаптируются температура масла и охладителя двигателя, автоматическая коробка подготавливается для следующего переключения передач. Это может, например, давать больше мощности для ускорения на скользкой дороге.
Прототип навигационной системы BMW оборудован также камерой обнаружения дорожных знаков, используемой на новых BMW 7-й серии. Камера может «обучать» навигационную систему, передавая ей информацию о любых скоростных пределах, радиусах поворотов, дорожной топографии.
Для гибридных систем информация о наличии скоростных ограничений может быть также весьма полезной — для оптимизации заряда батареи и использования батарейной мощности.
Помимо навигационной системы, роль виртуального со-водителя в обеспечении взаимодействия между водителем, автомобилем, окружающей средой, безопасности и комфорта выполняет сетевая структура BMW ConnectedDrive, поставляющая информацию
об условиях движения и обеспечивающая сервисы чрезвычайных звонков, информационные и офисные услуги, планирование маршрута и досуга, Интернет.
Технология BMW ActiveHybrid — это следующий шаг для снижения уровней потребления топлива при сохранении уровней характеристик BMW.
Технология BMW ActiveHybrid интеллектуально управляет энергией в автомобиле и осуществляется таким образом, чтобы увеличивать и эффективность, и динамику во всех ситуациях вождения для всех моделей.
На примере автомобиля X6, где использована технология ActiveHybrid BMW (рис. 9л), можно показать, как технологии, дизайн и характеристики вождения успешно работают вместе. Автомобиль BMW ActiveHybrid X6 — первый пример Sports Activity Coupé от BMW с гибридным приводом, комбинирующий бензиновый двигатель V8 с электрическим, за счет чего достигается значительное увеличение динамических характеристик, снижение потребления топлива и эмиссии примерно на 20%, если сравнивать рассматриваемый гибридный автомобиль с ана-
логичными моделями на основе обычных, не гибридных приводов.
Приводная система BMW ActiveHybrid X6 состоит из основного силового агрегата мощностью 300 кВт/407 л. с. V8 объемом
4,4 л с технологией BMW TwinPower Turbo и HPI и двух электродвигателей мощностью 67 кВт/91 л. с. и 63 кВт/86 л. с. Максимальный системный выход составляет 357 кВт/485 л. с., пиковый крутящий момент — 780 Н-м. BMW ActiveHybrid X6 — один из самых мощных гибридов в мире.
Ускорение от 0 до 100 км/ч происходит за 5,6 с. Максимальная скорость — 236 км/ч. Среднее потребление топлива составляет 9,9 л на 100 км (28,5 миль/галлон), эмиссия CO2 — 231 г/км.
Благодаря осуществленным в автомобиле техническим решениям управление BMW ActiveHybrid X6 возможно в полногибридном режиме, чисто электрическом, только с использованием мощности ДВС, при комбинированном использовании мощности обоих источников.
В чисто электрическом режиме без эмиссии CO2 возможна скорость порядка 60 км/ч. Бензиновый двигатель может автоматически отключаться при скоростях менее 65 км/ч.
Ключевым компонентом автомобилей BMW ActiveHybrid является двухрежимная активная трансмиссия, основанная на принципе ECVT (Electric Continuously Variable Transmission), работающая в двух различных режимах.
Двухрежимная активная трансмиссия связывает ДВС с двумя электродвигателями, используя 7-скоростную автоматическую коробку и планетарную передачу для переменного разделения мощности между различными блоками. Система переключается между двумя рабочими режимами согласно необходимости: один из блоков используется для движения с высоким крутящим моментом на низкой скорости, другой — для движения на больших скоростях. Это гарантирует, что мощность будет оптимально распределена в зависимости от ситуаций вождения, максимальная эффективность достигается при любых нагрузках и на всех скоростях.
Передачи с постоянным передаточным отношением в этих двух рабочих режимах обеспечивают дополнительные признаки, усиливая эффективность и динамику вождения в полном скоростном диапазоне. Оба электродвигателя могут использоваться вместе в течение фазы ускорения и для захвата энергии торможения.
Применение торможения активирует систему рекуперации энергии, в которой один или оба электродвигателя функционируют как генератор. Эффективность и выход, достигаемые системой, значительно выше, чем у других моделей, находящихся в производстве. Мощность генератора — примерно 50 кВт, то есть в 25 раз выше мощности, обеспечиваемой системой регенерации энергии торможения.
Электрическая энергия запасается в NiMH батарее емкостью 2,4 кВт-ч. Температура высоковольтной батареи контролируется с максимальной эффективностью посредством системы жидкостного охлаждения, взаимодействующей с системой кондиционирования воздуха и внешним теплообменником.
Другие важные отличия гибридного автомобиля X6: отсутствие стартера, альтернатора, ремней привода климатического компрессора, гидравлического насоса; модифицированная для гибрида функция Auto Start Stop; охлаждающие системы модифицированы для электрической работы.
Система контроля непрерывно контролирует распределение энергии как функцию окружающих условий, статус батареи, например, в процессе рекуперации и другие параметры. Работа гибридной системы и текущие рабочие условия отображаются на дисплеях, в центральном инструментальном кластере, и на информационном дисплее в центральной консоли.
Система сенсорной активации торможения Sensotronic Brake Actuation (SBA) BMW Active Hybrid X6 позволяет записывать положение педали посредством датчиков и распределять посредством контрольного блока мощность, сгенерированную при рекуперации, и в гидравлическом процессе.
В 2009 году представлен BMW ActiveHybrid 7, основанный на 7-й серии и комбинирующий двигательV8, 8-скоростную автоматическую коробку и электродвигатель в концепции среднего гибрида класса «люкс».
8-цилиндровый двигатель, который характеризуется технологией TwinPower Turbo и HPI, и трехфазный синхронный электродвигатель дают BMW ActiveHybrid 7 общий системный выход 342 кВт/465 л. с. и пиковый крутящий момент в 700 Нм. BMW Active-Hybrid 7 ускоряется до 100 км/ч всего за 4,9 с, потребление топлива — 9,4 л на 100 км (29,1 миль/галлон), эмиссия CO2 — 219 г/км.
Питание электродвигателя и систем комфорта (кондиционирования воздуха и других) осуществляется от специально разработанной 120-вольтной литий-ионной батареи.
Стандартным признаком является функция старт/стоп, работа гибридной системы отображается на дисплеях.
Вместе с чистыми дизельными автомобилями, динамичными бензиновыми и технологически продвинутыми гибридными системами, позволяющими снизить потребление топлива и эмиссию CO2, компания BMW работает над осуществлением стратегии поддерживаемой мобильности (sustainable mobility). BMW Hydrogen 7 — готовый к производству водородный автомобиль класса «люкс», с 2007 года выпускаемый ограниченными партиями. Данный автомобиль основан на BMW 7-й серии и оборудуется 12-цилиндровым ДВС мощностью 260 л. с., способным работать и на бензине, и на водороде. Автомобиль ускоряется от 0 до 100 км/ч
датчики
за 9,5 с, максимальная скорость — 230 км/ч. Двухрежимный привод позволяет проезжать расстояние примерно 400 миль до ближайшей водородной станции, 125 миль в водородном режиме и 300 миль — в бензиновом. Переключение между режимами осуществляется кнопкой на многофункциональном рулевом колесе или автоматически.
BMW Hydrogen 7 является частью стратегии BMW CleanEnergy, которая помогает создавать индивидуальную поддерживаемую мобильность будущего. «Чистая энергия» является общим названием разработок автомобилей без эмиссии — на топливных элементах и электромобилей. “Sustainability. It can be done” — слоган, выражающий суть работы BMW Group в данном направлении, дополнительную информацию о чем можно получить в Интернете по адресу www. bmwgroup.com/ sustainability.
В рамках проекта “H2BVplus” был разработан также концептуальный водородный двигатель с геометрией, подобной дизельной, рядом признаков бензиновых двигателей с искровым зажиганием и технологией прямого впрыска под высоким давлением (300 бар), что позволяет довести эффективность до 42%, как у турбодизелей. Эффективность может и далее повышаться за счет турбирования (турбонагнетения). Достижимы результаты выхода мощности до 100 кВт на литр объема двигателя.
В планах BMW Group — выпуск экологически чистых электромобилей, их предполагаемое название — BMW Е или BMW EV. Первый экологичный BMW представляет собой электромобиль с литий-ионными батареями, которые будет поставлять компания Bosch. По одним данным новые автомобили появятся в продаже в 2015 году, по другим — в первой половине следующего десятилетия.
Экологически чистое будущее оказывается ближе, чем это можно было представить.
В 2008 году было заявлено о производстве 500 электромобилей MINI E (рис. 9м), управляемых электродвигателем мощностью 150 кВт с литий-ионной батареей, мощность которого передается на передние колеса одноступенчатой коробкой. Электропривод обеспечивает пиковый крутящий момент в 220 Н-м, обеспечивая ускорение до 100 км/ч за 8,5 с, максимальная скорость — 152 км/ч. Батарея емкостью 35 кВт-ч и напряжением 380 В обеспечивает пробег 240 км (или 150 миль), с возможностью подзарядки от сети. Вместе с системой рекуперации энергии все системы (EPS, торможения, кондиционирования и другие) работают экономично — для увеличения доступного запаса хода автомобиля. ■
Продолжение следует
