Давайте экономить! Турбо журнал

Четыре или два? - Автомобильный журнал «Турбо»

В XX в. 4- и 2-тактные автомобильные и мотоциклетные двигатели соперничали десятилетиями; победили тогда «четырехтакты». Но моторостроители не забывают и о «двухтактах»: очень уж заманчиво снимать рабочий ход с цилиндра на каждом обороте вала. Мощность, равномерность хода, компактность, простота конструкции [Еще «двухтакты» замечательны легким пуском при минусовой температуре…] (см. «Возвращение двухтакта?», «Турбо», 2002, №12).

Но и недостатки 2-тактных моторов (главный из которых – неустойчивая работа под малой нагрузкой и на «холостом» ходу) тоже на виду. А нельзя ли сочетать приятное с полезным – и соединить в одном пакете 2- и 4-тактную конструкции? В английской инжиниринговой компании Ricardo считают, что «да»: специально под проект 2/4SIGHT образован консорциум, куда входят японская Denso и другие заинтересованные юридические лица.

Обыкновенный 2-тактный мотор со щелевым газораспределением и кривошипно-камерной продувкой

Нам знакомы простенькие «двухтакты» с бесклапанным – так называемым «щелевым» – газораспределением. В основе необычной конструкции Ricardo – нормальный «четырехтакт» с 4-клапанными головками цилиндров. Ключ к переключению «тактности» – в изменении фаз газораспределения: клапаны срабатывают не раз на 2 оборота коленвала, а на каждом обороте. Как достигается удвоение частоты ГРМ, у Ricardo пока не раскрывают. Допустим, 2-ступенчатый (планетарный) редуктор в приводе распредвалов – с соотношением передаточных чисел 1:2.

Кроме того, фазы газораспределения нужно смещать по углу поворота коленвала. В 2-тактном режиме выпуск начинается очень рано – где-нибудь за 80° до н.м.т. Позже (но еще до н.м.т.) открываются впускные клапаны и начинается продувка цилиндра воздухом (без горючего). Примерно на 60° после н.м.т. выпуск заканчивается [«Несимметричные» фазы впуска-выпуска. Чрезвычайно выигрышно с точки зрения наполнения цилиндров, но труднодостижимо в обычных «двухтактах» со щелевым газораспределением.], но наполнение цилиндра продолжается [Понятно, что тут нужен продувочный компрессор (приводной). Иначе подать в цилиндры продувочный воздух против давления отработанных газов, а потом на ходе сжатия не удастся. «Двухтакты» всегда оснащают продувочным нагнетателем – хотя бы под поршнем. А компрессор уместен и в 4-тактном режиме.] – где-то до 90° перед в.м.т. Когда выпускные клапаны закрываются, в надпоршневое пространство впрыскивается топливо (не раньше, чтобы оно не вылетало в ходе продувки на выхлоп). Дальше – сжатие, воспламенение [Понятно, что впрыск топлива и искрообразование тоже переключаются со сменой режима работы. Однако тут серьезных затруднений нет.], рабочий ход. Voila. Между прочим, в «Турбо» уже шла речь о возможности переключения 4-тактного гоночного двигателя в 2-тактный режим (см. «Долгий путь к себе», «Турбо», 2002, №3). А «в металле» идея, видимо, впервые воплотится для двигателя легкового автомобиля.

Как видите, в 2-тактном режиме не только клапанам приходится срабатывать вдвое чаще, но и продолжительность впуска-выпуска гораздо меньше. Так, в 4-тактном режиме фазы выпуска – около 225°, а у «двухтакта» – только (80+60 =) 140°. Значит, нужен механизм переключения – вроде хондовского VTEC – плюс устройство фазовращения для смещения фаз впуска-выпуска в зависимости от режима работы. Громоздкая конструкция, а вот гипотетический электромагнитный (или электрогидравлический) привод клапанов позволил бы снять все вопросы разом. Не намерены ли у Ricardo применить небывалый ГРМ – без распредвалов и кулачкового механизма? Участие в консорциуме мощной Denso с ее опытом создания разнообразнейших устройств «мекатроники» [«Мекатроника» соединяет слаботочную электронику и силовые исполнительные механизмы: ABS, «роботизированные» коробки передач, электромагнитные форсунки впрыска топлива и т. д.] не случайно…

По проекту 2/4SIGHT разрабатывается V-образный 6–цилиндровый 2-литровый двигатель. В 2-тактном режиме от него можно ожидать до 200 кВт/272 л.с. при 4500 мин-1[Для «двухтакта» с клапанным газораспределением (в отличие от щелевого) высокие обороты недостижимы – из-за двойной частоты работы ГРМ. Уже при 4500 мин-1 в 2-тактном режиме клапанный механизм нагружается силами инерции примерно как при 9000 оборотов в 4-тактном.] – на уровне 3-4-литрового «четырехтакта». Причем равномерность хода – как у 12-цилиндрового мотора! А при невысокой нагрузке и на «холостом» – спокойная работа в 4-тактном режиме. У Ricardo рассчитывают, что 2/4-тактный мотор окажется аж на 30% экономичнее равного по мощности 4-тактного. И выбросы вредных веществ заметно меньше. А вот о простоте устройства классических «двухтактов» (со щелевым газораспределением и кривошипно-камерной продувкой) забудьте. Проект 2/4SIGHT рассчитан на 30 месяцев, так что к осени 2007 ждите. Занятно, на какой из моделей впервые появится необычный мотор?

turbonsk.ru

1-й Всероссийский - Автомобильный журнал «Турбо»

Фото Новосибирского клуба Off Road Master

Вот и завершился очередной внедорожный фестиваль, который прошел в Иркутской области на труднодоступном побережье озера Байкал. Со 2 по 8 июля живописную и заповедную природу байкальского берега, его величественную тишину нарушал гул моторов доброй сотни «внедорожников».

Организатором I Всероссийского внедорожного фестиваля стал Иркутский клуб «внедорожников» под названием «Протектор». Новосибирскому клубу Off Road Master приглашение поступило еще холодной зимой; тогда же – заранее – началась регистрация участников. Отдадим должное организаторам: им пришлось все просчитать, согласовать с областным руководством и со многими подразделениями власти. И конечно же, продумать, как достойно провести фестиваль – и не нанести вред заповедной природе. Судя по отзывам нашей команды, с непростой задачей иркутский «Протектор» справился.

Грязевые ванны

В состав команды Новосибирского клуба экстремальных автопутешествий Off Road Master вошли 7 экипажей, в том числе из Омска и Барнаула. А также наши друзья еще по Монголии – одесситы Леонид Свирепа и Юлия Полищук. Правда, теперь они прибыли самолетом. Жажда приключений не дает людям покоя, и для них не существует никаких преград. Ну, как не поучаствовать в фестивале сибирских «джиперов»? Хоть пассажиром – все равно приятно окунуться в дорогое сердцу бездорожье.

Стартовав 29 июня от Новосибирского цирка, машины взяли курс на Байкал. В Томске к нашей стройной колонне присоединяются еще 2 автомобиля (Toyota Land Cruiser-80 и «Нива»-2113). Отъехали километров 100 от Томска, и тут у «нивы» срезает эластичную полумуфту между КПП и «раздаткой». Хорошо, что оперативно подъехала техничка, и «нивку» оставляют на краткосрочный ремонт; вскоре она догоняет колонну. В Красноярске вливаются еще 2 машины (УАЗик и опять же «нива»; кстати, впоследствии их назовут «веселыми» – из-за бесконечных серьезных поломок).

Давайте беречь эту красоту

Организаторы ждали нашу команду. Встретив, любезно проводили до места сбора, где уже «паслось» огромное количество навороченных (и не очень) «джипов». А в огромном палаточном лагере – кого и чего там только не было… В общем, народ собрался от Москвы до самых до окраин (Владивосток), где есть клубы энтузиастов внедорожья; прибыли даже гости из Алма-Аты. Ну, как можно пропустить такое событие Новосибирскому клубу Off Road Master?

Заочно, но мы там были

К каждому клубу прикреплен куратор, который на протяжении всего фестиваля находился рядом с командой и в случае необходимости помогал гостям. Судя по зубастой грязевой резине и по оснащению машин, многие участники «джиперского» фестиваля всерьез подготовлены к экстремальному трофи-рейду. Но организаторы распорядились по-своему – по-хозяйски; мало ли…

Кто быстрее и дальше

Программа фестиваля ориентировалась по преимуществу на общение и знакомство с неповторимой по красоте природой Прибайкалья. Новосибирцы считают, что организаторы поступили правильно. Надо объединяться, надо дружить, видеть единомышленников в лицо и чувствовать их плечо. И еще иногда необходимо останавливаться, чтобы посмотреть (не по ТВ, а de visu [De visu (лат.) – собственными глазами.], «чистым» взглядом) на окружающую тебя родную природу. Глубоко осознать, что она беззащитна, что ее надо беречь!

На все готов ради любимого джипа

По ходу проведено немало различных конкурсов – в том числе спортивных. Спецучасток хоть и короткий, но «посидели» на нем многие. Как-никак фестиваль «джиперский», и чтобы пилот со штурманом не расслабились, для них и приготовили такую «засаду». Именно там читинский «джипер» загубил двигатель своего монстра. Вроде мелкий просчет, а стоит денег. Дело в том, что у «шноркеля» отсутствовал грибок, и при пробуксовке выступающие за арки задние колеса – в аккурат по «заданной» траектории – закидывали туда жидкую грязь. Когда вскрыли кожух воздухофильтра (а он оказался полным грязной воды), стало ясно, что двигатель получил гидроудар. Пожалуйте в реанимацию.

Баня – просто класс!

Погода стояла солнечная, очень жаркая. Поколесив весь день по пыльным дорогам, лезть хоть и в чистую, бирюзового цвета, но исключительно холодную воду Байкала не очень-то хочется. Но душа и тело требуют чистоты, как в синем небе. Вот где спасала и давала прилив бодрости доброй половине участников фестиваля мобильная баня. Походную баньку нашей команде предоставила новосибирская фирма «Кулик», чтобы испытать ее в походных условиях. Все, кто прошел через «засаду», оценили ее на «суперотлично». Ведь чтобы в бане уши заворачивались, требуется всего-то 15 мин.

Вместе всегда хорошо

Парились, ездили, ломались, чинились, отдыхали, любовались изумительной байкальской природой и чудесным ландшафтом. Но все-таки самое главное на фестивале – знакомства. Мы приобрели новых друзей – энтузиастов полного привода, «джиперов», считай, со всей России. И не только.

Судя по отзывам, все участники довольны, что I Всероссийский внедорожный фестиваль состоялся. Люди надеются, что он станет ежегодным.

Сибирский автомобильный журнал «Турбо» поздравляет Новосибирский клуб экстремальных автопутешествий с получением первого приза, присужденного членами организационного комитета и участниками фестиваля в конкурсе «Презентация клуба» – за «командный дух». Наша сборная (Новосибирск, Омск, Томск, Барнаул, Красноярск) оказалась сплоченнее всех!

Ближе к вечеру 11 июля новосибирские «джиперы» вернулись в родной город. Все живы-здоровы; усталые, но счастливые!

turbonsk.ru

Гибрид - Автомобильный журнал «Турбо»

Prius (лат. – идущий впереди) который год собирает национальные и международные призы и награды – в признание достоинств незаурядного автомобиля. Вот и нынче Prius II сподобился 2-х вторых призов в японских конкурсах Автомобиль года 2004 – по 2-м версиям (См. «Лауреаты уходящего года», «Турбо» №12, 2003) – и награды Car of the Year (легковой автомобиль года) от авторитетнейшего американского журнала Motor Trend.

Рис.1. Немаленькая 5 дверная 5 местная машина – при базе в точности как у «Волги» ГАЗ 21. Да и снаряженный вес почти такой же. Великолепная аэродинамика вноситсвой вклад в сбережение топлива и шума на скорости меньше

Если же о сути, то Prius II – переднеприводный хэтчбек среднего класса с фирменным силовым агрегатом HSD (hybrid synergy drive – «гибридный» синергический привод). «Гибрид», причем полный – в отличие от, скажем, Honda Civic IMA (частичный – mild – «гибрид»). Полный «гибрид» вполне способен двигаться на одной только электротяге, тогда как у «частичного» тяговый электромотор лишь помогает д.в.с. в трудную минуту. Замечательное свойство, преувеличить значение которого для перенаселенного мегаполиса трудно.

Рис.2. Батарея тяговых аккумуляторов разместилась под полом багажника

Рис.3. У «приуса» вместительное погрузочное пространство, оно еще увеличивается при складывании задних сидений

Силовой агрегат

«Гибрид» комбинирует бензиновый двигатель внутреннего сгорания с тяговым электромотором; у Prius II д.в.с. – хорошо известный 1,5-литровый 16-клапанник (рис. 4), которым оснащают компактный Yaris – и другие модели на его платформе. Тот же, но модифицированный: д.в.с. «гибрида» работает по так называемому «5-тактному» циклу Atkinson’а/Miller’а. Фазы впуска у него необычно широки; скажем, если у «четверки» Yaris/Echo/ist впуск продолжается примерно 225° (по углу поворота коленвала), то у Prius II – где-нибудь 300°. Значит, клапаны остаются открытыми еще довольно долго после н.м.т., и на ходе сжатия поршень выталкивает часть топливовоздушной смеси из цилиндра обратно во впускной коллектор. Так сказать, такт «обратного выброса» – перед сжатием.

Рис.4. Обратите внимание на две видимые невооруженным глазом особенности мотора. Во первых, поршень в в.м.т., а шатун наклонен к оси цилиндра. Значит, ось коленвала смещена вбок; дезаксиальный кривошипно шатунный механизм. Во вторых, профиль кулачка впускного клапана намного шире, чем выпускного. Увеличенная продолжительность впуска, «5 тактный» цикл. А также обычный тойотовскиймеханизм фазовращения VVT i на впуске

На первый взгляд, совершенная нелепость: зачем же выбрасывать смесь обратно? Ведь тем самым ухудшается наполнение цилиндров. Вот именно: для ухудшения наполнения – и понижения компрессии. Дело в том, что термический к.п.д. (и экономичность) двигателя внутреннего сгорания зависит, строго говоря, не от степени сжатия, а от степени расширения рабочих газов в цилиндрах. У нормального мотора обе степени совпадают; причем повышению степени сжатия препятствует детонация.

Цикл Atkinson’а/Miller’а позволяет разделить степень сжатия и степень расширения (рис. 5). Из-за обратного выброса части топливовоздушной смеси из цилиндров, компрессия (действительная степень сжатия) остается умеренной, и детонация не возникает. У двигателя Prius II необычайно высокая геометрическая степень сжатия (то есть, степень расширения) – 13,0. А реальная степень сжатия у него где-то около 10,5, так что он без возражений работает на 91-м (японском) бензине.

Один из нестандартных приемов повышения эффективности и экономичности бензинового мотора; оборотная сторона дела – в снижении его отдачи. Раз наполнение цилиндров (намеренно) ограничивается, то крутящий момент и мощность «5-тактного» двигателя ниже, чем обычного. У Prius II он развивает максимальную мощность (ECE) в 57 кВт/78 л.с. при 5000 мин-1, крутящий момент достигает 115 Нм при 4200 мин-1. Та же тойотовская 1,5-литровая «четверка» (4-тактная) на шасси Yaris выдает – со степенью сжатия 10,5 – крутящий момент в 143 Нм при 4200 мин-1 и мощность в 78 кВт/106 л.с. при 6000 мин-1. Повышение степени расширения рабочих газов от 10,5 до 13,0 требует жертв.

Кроме того, здесь применен так называемый «дезаксиальный» кривошипно-шатунный механизм. Коленвал смещен в сторону от оси цилиндров так, чтобы на рабочем ходу шатун наклонялся меньше. Тогда и боковая сила от давления рабочих газов, прижимающая поршень к зеркалу цилиндра, уменьшается. Трение поршней в цилиндрах снижается [Но только на рабочем ходу – и при умеренных оборотах. При высокой частоте вращения вала силы инерции превышают давление рабочих газов, и сильный наклоншатуна не в ту сторону может приводить к дополнительным потерям трения.], потери меньше.

Если фазы впуска очень широкие (и неизменны), то «на низах» такой двигатель тянет плохо [Если не применить ГРМ с изменяемой продолжительностью впуска – как баварский Valvetronic. Но у Toyota до такого еще не доработались.]; слишком много топливовоздушной смеси выбрасывается обратно. Вот почему «5-тактный» цикл практически применим только в «гибридном» силовом агрегате, где основной крутящий момент при низких оборотах выдает не д.в.с., а тяговый электромотор. Так сказать, берет на себя.

Вот тут они и находят друг друга: д.в.с., плохо приспособленный для работы «на низах» и с малой нагрузкой, – и тяговый электромотор, которому ближе всего именно такие режимы. Бензиновый мотор никогда не крутится «вхолостую»; он моментально глушится, когда от силового агрегата не требуется высокой отдачи, – и вновь пускается [Поскольку бензиновый мотор запускается обращенным альтернатором, то процедура проходит практически незаметно. Без характерного визга и завывания; ведь звуки издает пара шестерня стартера – зубчатый венец маховика. Альтернатор’стартер раскручивает коленвал (через цилиндрический дифференциал) без лишнего шума.], если нужно подзарядить тяговый аккумулятор. Режим «старт-стоп». Или же при интенсивном разгоне – высокой скорости, когда нужны большой крутящий момент и мощность.

И сам по себе высокоэкономичный, «5-тактный» д.в.с. с «дезаксиальным» кривошипно-шатунным механизмом полностью освобождается – благодаря аккумулятору и тяговому электромотору – от работы в невыгодных режимах, где его эффективность невелика (см. «Долгий путь к себе», «Турбо» №1-2, 2002). Здесь ключ к экологическим и экономическим преимуществам «гибридных» силовых агрегатов. Другое коренное достоинство «гибрида» – его способность рекуперировать кинетическую энергию автомобиля при замедлении.

Рекуперирование энергии

Когда вы разгоняетесь, топливо расходуется, чтобы придать машине запас кинетической энергии. А когда тормозите, кинетическая энергия идет на нагрев тормозных дисков (барабанов) и в конечном счете – на отопление атмосферы. Выброшенное топливо – да еще и со вкладом в глобальное потепление. У такого как Prius дело обстоит иначе: при замедлении машина тормозится двигателем, но не бензиновым, а тяговым электромотором, который в нужный момент переключается в режим альтернатора. Кинетическая энергия переходит не в тепло, а в электрическую, – и идет на дозарядку аккумулятора.

Понятно, что рекуперировать удается далеко не всю кинетическую энергию. Если замедление интенсивное, в действие вступают нормальные (дисковые) тормоза, которые, как обычно, рассеивают тепло в атмосфере. Да и при умеренном торможении аккумулятор не успевает в течение секунд поглотить мощный импульс энергии целиком; как известно, батареи не любят быстрой зарядки большими токами [Здесь гораздо лучше подходят емкие конденсаторы. Они в течение, скажем, 10 сек. торможения легко принимают зарядку большими токами, а потом (при разгоне) так же легко отдают энергию обратно. Причем ресурс, как их называют, «ультраконденсаторов» исчисляется десятком тысяч циклов заряд’разряд – в отличие от 500’1000 для хорошего аккумулятора. Их уже пробуют применять на автомобилях с «гибридными» силовыми агрегатами.]. В среднем рекуперируется лишь около 30% кинетической энергии; все же заметно больше, чем ничего.

Трансмиссия

Особого разговора заслуживает трансмиссия «приуса». На первый взгляд, ничего особенного: как пишут во многих изданиях, бесступенчатая – CVT. Неверно, никакой CVT у Prius II нет. У него, собственно, вообще отсутствует коробка передач в обычном понимании – с неподвижными осями валов, планетарная, гидротрансформатор или вариатор. То есть, имеет место цилиндрический дифференциал между д.в.с., альтернатором и выходным валом, но ступени у него никакие не переключаются.

Если всерьез, то у Prius II работает, скажем так, 2-поточная электромеханическая трансмиссия (рис. 6). Уникальная конструкция, подобной которой не найти больше нигде. Тяговый электромотор сидит прямо на выходном валу «гибридного» силового агрегата; с ним все ясно. А вот коленвал д.в.с. вращает водило сателлитов, тогда как вал альтернатора связан с солнечной шестерней. Цилиндрический дифференциал работает здесь подобно центральному в полноприводной трансмиссии: он, как и положено, делит крутящий момент бензинового двигателя на два потока – между солнечной шестерней (альтернатор) и коронной (выходной вал). Делит неравномерно [Зависит просто от соотношения радиусов коронной и солнечной шестерен планетарного ряда. У Prius II где’то 10:3.] (несимметричный!): больше – на выходной вал, меньше – на альтернатор.

Рис.6. Схема трансмиссии «гибрида»: бензомотор, альтернатор/стартер и тяговый электромотор связаны через цилиндрический дифференциал. Бесчисленные варианты взаимодействия

Здесь и идет игра; скажем, если остановить выходной вал (машина уперлась бампером в препятствие), то от коленвала вращается только солнечная шестерня, и вся мощность [Тут важно различать разделение дифференциалом крутящего момента – и мощности; не одно и то же. Момент всегда делится по радиусам ведомых шестерен, а мощность – еще и в зависимости от частоты их вращения. Как известно, мощность на валу пропорциональна произведению его оборотов на крутящий момент. Если коронная шестерня остановлена, то какой бы на нее ни приходился крутящий момент, мощность там равна нулю. Мы не раз видели, как беспомощно буксует одно из ведущих колес, тогда как другое, зацепившееся за поверхность дороги, неподвижно. Момент на неподвижное колесо приходится такой же (симмметричный межколесный диффер), а мощность вся уходит на пробуксовку.] уходит на альтернатор. От него большой ток пойдет на тяговый электродвигатель (когда нужно, добавляется еще и от аккумулятора), который развивает наибольший крутящий момент именно при остановке вала, – что и требуется.

Если же, напротив, сопротивление движению автомобиля невелико (равномерно на умеренной скорости по хорошей горизонтальной дороге), то дифференциал отдает львиную часть мощности прямо на выходной вал. Без заметных потерь; другая часть мощности проходит через альтернатор на тяговый электромотор и там опять суммируется на выходном валу. А почему бы, спрашивается, не посадить альтернатор попросту на коленвал – и устроить электромеханическую трансмиссию [Так называемая последовательная «гибридная» схема – в отличие от параллельной. У последовательных «гибридов» потери в электромеханической трансмиссии больше, чем у параллельных.] в чистом виде?

Рис.7. А вот так своеобразная трансмиссия «приуса» выглядит в натуре. Довольно компактный агрегат

Смысл в том, чтобы в обычных условиях движения сократить потери мощности [И все же потери в цепи альтернатор’электромотор больше, чем в обычной шестеренной коробке передач. Что заметно по максимальной скорости Prius II, которая – по мощности его бензинового двигателя – на удивление невысока. Особенно ввиду его выдающейся аэродинамики…] (они у электромеханической передачи довольно велики) – при сохранении бесступенчатого автоматизма силового агрегата. Итог игры д.в.с., альтернатора и тягового электромотора через дифференциал наглядно выражается графиком крутящего момента на выходном валу (рис. 9) – в зависимости от скорости автомобиля. Как видно, кривая гиперболическая – именно такая, как нужно. Так сказать, тяговая характеристика паровой машины, а она обходится без каких-либо коробок передач.

Ну а когда д.в.с. выключен, тяговый электромотор работает от аккумулятора, – пока тот не «сядет». Понятно, что потоками электроэнергии заведует бортовая электроника – через преобразователь напряжения и тиристорный контроллер. Тоже недешевые, надо сказать, агрегаты. Зато задний ход включается просто реверсированием электродвигателя – без вспомогательных шестерен.

Синергия

Высоковольтная тяговая электросеть Prius II работает с напряжением 500(!) В, электроэнергия запасается в емком и компактном никель-металлгидридном аккумуляторе. Представьте, чего он один стоит; причем ресурс аккумулятора гораздо меньше, чем других агрегатов, и заменять его приходится чаще, чем хотелось бы.

Рис.8. Тиристорный контроллер заведует потоками электрической энергии в сети высокого напряжения

Бесщеточный тяговый электромотор (с постоянными магнитами) выдает до 50 кВт кВт/68 л.с. при 1200-1540 мин-1, его крутящий момент – 400(!) Нм – не меняется от 0(!) до 1200 оборотов. Троллейбус! Как тут не злоупотребить восклицательными знаками? Как видите, электро– и бензиновый моторы действуют в разных диапазонах оборотов частоты вращения вала, так что прямо суммировать их мощность и моменты нельзя. Наивысший общий крутящий момент – 478 Нм – «гибридный» силовой агрегат выдает при остановке выходного вала и сохраняет его до скорости 22 км/ч. По мере дальнейшей раскрутки момент падает, – как и положено. Наибольшая мощность на выходном валу – 82кВт/113 л.с. – достигается на скорости от 85 км/ч и выше: полный «газ» д.в.с. плюс подпитка электромотора от аккумулятора.

При разгоне, понятно, мобилизуется весь крутящий момент – и бензинового двигателя, и тягового электромотора (с подпиткой от батареи). Максимальную скорость – 170 км/ч – Prius II развивает при длительной мощности (78 л.с.) на бензине. Пиковая мощность (113 л.с.) с разрядом аккумулятора позволяет, видимо, кратковременно достигать скорости и повыше, – благо, аэродинамика «приуса» великолепна.

Рис.9. Кривая крутящего момента на выходном валу «гибридного» силового агрегата (тяговый аккумуляторзаряжен и участвует в совместной деятельно сти) в зависимости от скорости автомобиля. Гипербола, идеально соответствующая условиям разгона

Как уже говорилось, Prius II с его своеобразной трансмиссией относится к числу так называемых полных «гибридов». Скажем, с места он трогается без шума и выхлопа – на электротяге (если аккумулятор не «сел», разумеется). Здесь видны совершенно замечательные возможности: вы без промедления начинаете движение – на электромоторе, а тем временем ТЭНы (от аккумулятора) прогревают каталитический нейтрализатор и доводят его до рабочей температуры. Только затем пускается д.в.с. – без обычного при непрогретом нейтрализаторе выброса огромного количества вредных веществ.

Или же движение в городских «пробках» – увы, повседневная реальность не только такого мегаполиса, как Новосибирск. Стадо автомобилей душит пассажиров и окружающих облаками выхлопных газов (которых на «холостом» ходу выбрасывается особенно много), почти не продвигаясь вперед. А теперь представьте, что в стаде только «приусы»: их бензиновые двигатели молчат, а машины периодически продергиваются на электротяге. Лишь изредка у той или иной из них запустится д.в.с. – для подзарядки аккумулятора. Но заметьте, – не на «холостом», а под нормальной нагрузкой.Так что Prius II – автомобиль необыкновенно «дружественный» для жителя города, в особенности крупного. И экономичный; но рассчитывать, что экономия бензина сама по себе способна окупить сложность конструкции и эксплуатации, – наивно.

Рис.10. Энергетический баланс силового агрегата в разных режимах движения автомобиля. В зонах А тяговый электромотор подпитывается от аккумулятора. В зонах В – наоборот, аккумулятор дозаряжается от альтернатора (в В2 происходит рекуперация части кинетической энергии автомобиля). Бензиновый мотор почти всегда работает в выгодных для него режимах.1)– кривая мощности, потребной для движения автомобиля;2)– кривая мощности, отдаваемой д.в.с.

Мораль

Удивительная машина – с самым, наверное, необычным силовым агрегатом изо всех серийных конструкций в мире. Даже роторно-поршневой Renezis от Mazda как-то привычнее. Само совершенство – и сложность. Почти нормальный 16-клапанник + альтернатор/стартер + мощный тяговый электромотор + емкий никель-металлгидридный аккумулятор + тиристорный контроллер + тиристорный же преобразователь напряжения; мало не кажется? Зато трансмиссия практически сведена к нехитрому цилиндрическому дифференциалу, – и отдельных стартера и генератора нет. Баланс налицо.

А есть ли резервы дальнейшего совершенствования? Разумеется; скажем, делать кузов цельноалюминиевым – как у некоторых моделей Audi. Снаряженный вес удастся тогда понизить до 1225-1250 кг, расход топлива станет еще меньше. Затем питание природным газом. Представьте Prius III с мотором на метане: у него чрезвычайно высокое октановое число, и д.в.с. мог бы работать на газе со степенью сжатия 13,0 в нормальные 4 такта – безо всякого ограничения наполнения цилиндров. Как ни странно, двигатель «приуса» на газе выдавал бы больше л.с. и Нм, чем на бензине. И издержки на топливо понизились бы чуть не до нуля, – уже не говоря об экологии. Улет.

Дальше – только полный отказ от двигателя внутреннего сгорания и переход на топливные элементы (ТЭ) на водороде. Силовой агрегат на ТЭ вообще ничего – кроме водяного пара – в окружающую среду не выбрасывает. Но до ТЭ далеко – и высоко (они пока чудовищно дорогие). Да и «нулевой выброс» на водородном топливе – только в узком смысле, на месте действия. Ведь водород нужно получить электролизом воды, а электроэнергию выработать на ТЭЦ или АЭС – с выбросами вредных веществ и с риском для всего живого (Чернобыль). Экологи уже прикинули: «на полный круг» автомобиль с реальным «гибридным» силовым агрегатом оказывается экологически чище, чем с перспективным водородным. Не исключено, что гиганты автомобилестроения своими широкомасштабными проектами автомобилей на ТЭ просто морочат голову общественности. А Prius II – вот он: живой, привлекательный, по разумной цене – в Европе он пойдет (с марта 2004) за 24900 евро. В Северной Америке экологичный автомобиль пользуется государственным дотированием, и Prius II поколения там отдают за 22 тыс. долл.

Вывод: Prius II – продукт самого продвинутого японского автомобилестроения. Предназначен он для перенаселенного Токио – и для Калифорнии, жители которой повернуты на сохранении окружающей их среды. А в нашем солнечном краю ему просто нечего делать – со всеми его непонятными нам достоинствами. Тем более забавно увидеть иногда Prius на улицах Н-ска.

Стандартные сведения. Длина Prius II – 4445 мм, ширина – 1725, высота – 1490. База – 2700 мм, колеи – 1510/1490; снаряженный вес – 1375 кг. Коэффициент сопротивления воздуха – 0,26(!), лобовая площадь – 2,23 м2, аэродинамический фактор – 0,58. Емкость багажника (с 5-ю пассажирами на борту) – 408 л, задние сиденья складываются; бензобак – 45 л.

Подвеска спереди – McPherson, сзади – на сопряженных продольных рычагах; винтовые пружины, поперечные стабилизаторы. Реечный рулевой механизм с сервоусилителем, разумеется, – электрическим. Тормоза дисковые «по кругу», диаметр спереди – 255 мм, сзади – 269 мм. Шины 195/55 R на 16-дюймовых легкосплавных колесах.

С места до 100 км/ч Prius II способен разогнаться за 10,9 сек., объявленная максимальная скорость – 170 км/ч. Средний расход бензина (EU) – лишь 4,3 л на 100 км пробега! Невероятно; небольшого бензобака хватит на 1000 с лишним км пути. Дорогого стоит.

turbonsk.ru

Почему стеклопластик? - Автомобильный журнал «Турбо»

Немногие автовладельцы, задумавшие изменить облик своего любимца к лучшему – будь то наружный дизайн или отделка интерьера, самостоятельные придумки или заводской тюнинг – знают, из какого материала выполняется та или иная деталь. Нередко решающие критерии выбора – внешняя привлекательность либо эффективная аэродинамика.

Автомобилисты не вникают в тонкости технологии, они доверяют специалистам и со спокойным сердцем принимают результаты их работы. Естественный подход, но давайте взглянем и с другой стороны.

Недаром на тюнинг-рынке сложился такой выбор материалов для производства – сталь, хром, ПВХ и ABS-пластики. В нашей стране в моду входит углепластик, который уже давно и широко применяется во всем мире. Первоначальное отличие одного материала от другого – в технологии изготовления (ключевой критерий для производственников), второе, – конечно, характеристики (тут уже подключаются покупатели).

Стекломатериал, смола и гелькоут

Несмотря на широкие возможности выбора материалов для тюнинга, стеклопластик остается одним из самым ходовых – будь то заводское производство либо самостоятельное формование. Вполне объяснимо: одна из первопричин именно в технологии изготовления. Стеклопластиковое изделие представляет собой стекломатериал, пропитанный особой смолой. Спектр смол и стекломатериалов, различающихся по своим свойствам, достаточно широк – и выбор зависит от того, какое именно изделие вы хотите получить, какие нагрузки ему придется держать. Смолы (полиэфирная, эпоксидная, поливинилэфирная и т.д.) затвердевают при разной температуре, у них неодинаковые показатели вязкости. Кроме того, они различаются характеристиками термостойкости, химостойкости, прозрачности и т.д. Стекломатериал придает ламинату необходимую прочность и гибкость, именно от его структуры и плотности зависят толщина и жесткость детали. Иными словами, благодаря обширному выбору каждый может найти подходящий для работы материал – под себя; что, согласитесь, немаловажно.

Готовые стеклопластиковые детали замечательны своей стойкостью к процарапыванию, так как окрашиваются в массе. Дело в том, что при изготовлении деталей используется декоративный слой особого материала – гелькоут. Полиэфирный состав и освобождает вас от необходимости последующей окраски изделия, причем цвет подбирается любой; колеровочные составы даже дают возможность создать свой оттенок. Кроме того, гелькоутный слой продлевает срок службы изделия, защищает его от воздействия агрессивной среды и скрывает структуру стеклопластика.

Любопытная технология

Вообще говоря, их (методов производства) довольно много: ручное (контактное) формование, методы напыления, RTM, PFR, намотка, пултрузия, непрерывное ламинирование, центробежное формование… Как говорится, на любой вкус и цвет.

Для изготовления тюнинг-деталей обычно используют первые три, но коренной принцип у них общий. В первую очередь нужно определиться с деталью, с ее размерами и формой; чем четче выверены параметры, чем точнее они соблюдаются в работе, тем, естественно, лучше результат. Вначале изготовляют так называемый «болван» (макет) – обычно из подручного материала (дерево, пенопласт, пластилин и т.д.). Затем с «болвана» из стеклопластика выполняют точную копию нужной детали – матрицу, с которой уже снимают готовое изделие. Делается это так: на отшлифованный и обработанный «болван» наносится слой гелькоута, потом формируется сам ламинат, слои стекломатериала пропитываются смолой. После отверждения матрица снимается с болвана – и пора приступать к изготовлению переднего или заднего бампера, накладки, порога, спойлера, «мухобойки», «дождевика» или, возможно, короба для сабвуфера. И чем точнее соблюдать технологию, тем меньше времени и сил придется отдать доводке изделия, тем лучше результат. Вот практически точное описание метода ручного формования, огромное преимущество которого – несложное оборудование (распылитель или кисть да валик для прикатки стекломатериала), что существенно сказывается на издержках. По методу напыления гелькоут наносится на стеклопластик с помощью специальной установки, причем необходимость в предварительном раскрое стекломатериалов отпадает. Установка автоматически дозирует смолы, резко сокращается ручной труд.

Что касается RTM-метода, то его применяют для изготовления средних и крупных партий деталей. Суть в том, что между двумя матрицами (как две половинки раковины) укладывается сухой, предварительно раскроенный стекломатериал и туда под давлением впрыскивается смола. Такой метод позволяет добиться потрясающей точности детали – и ручного труда меньше.

Так почему же все-таки стеклопластик?

Во-первых, трудно переоценить малый вес, легкость деталей из стеклопластика – ведь его удельная прочность выше, чем у стали. Так что никакого утяжеления вашего автомобиля. Во-вторых, благодаря гибкой и эластичной основе изделие держит вибрационные и ударные нагрузки, способно принимать исходную форму после ударов, не повлекших разрушения элемента. В-третьих, даже если и произошло худшее, – есть возможность восстановить любой элемент, причем потребуется только необходимый минимум материалов. На внешнем виде не отразится.

Для примера сравним показатели изделий из стеклопластика (метод RTM) и из других материалов:

Испытания показывают, что стеклопластик прекрасно ведет себя как при -50°C, так и при  +150°C, он нечувствителен к перепаду температур и к атмосферным осадкам (в отличие от неармированного пластика). Соответственно продлевается срок службы детали, что особенно значимо в отношении наружного тюнинга. Правда, вряд ли найдется много охотников сохранять стайлинг неизменным в течение 60 лет.

Еще раз о технологии: по сравнению с тем же ABS-пластиком, акрилом, где не обойтись без термооборудования, производство стеклопластика организуется так, чтобы оптимально согласовать затраты и предполагаемые доходы. От простого ручного формования до широкой производственной линии. Отсюда привлекательные цены на изделия из стеклопластиков.

И, наконец…

Что сравнится с теми возможностями, которые открывает замечательный материал? С возможностями воплотить в жизнь самые смелые решения-фантазии в том, что касается дизайна и цвета. С возможностями создать неповторимую индивидуальность, столь дорогую сердцу настоящего автомобилиста.

turbonsk.ru

Давайте экономить! - Автомобильный журнал «Турбо»

О всеобщем увлечении американцев экономией – на чем бы то ни было – рассказывают байки и слагают анекдоты. Даже далеко не бедные граждане активно пользуются дисконтами, аккуратно вырезая их из газет и журналов, покупают товары с порядочными скидками на распродажах. Если Джон съездил в соседний штат и каким-то образом потратил на бензин на 10 долл. меньше, чем вы, то он станет «героем дня» и заслужит искреннее уважение окружающих.

Вообще тема экономии на горючем занимает умы американцев все сильнее. Американский автоэксперт Аарон Голд опубликовал 10 советов, следуя которым можно сберегать половину содержимого топливного бака любого автомобиля. Каждый шаг по отдельности не даст заметного эффекта, поэтому автор предлагает подходить к экономии комплексно.

1. Воздушный фильтр

Первым делом нужно проверить воздухофильтр. Грязный фильтр ограничивает поток воздуха и крайне негативно сказывается на работе двигателя, – а значит, и на расходе топлива. Проверка и замена воздухофильтра не отнимет много времени. Посмотрите его на просвет: если свет не проходит, фильтр стоит поменять. Ради экономии лучше также применять для двигателя «легкие» масла низкой вязкости – на основе «синтетики» или «полусинтетики». Они снижают расход топлива до 6% по сравнению с обычными минеральными маслами высокой вязкости.

2. Шины

Проверьте давление в шинах. После грязного воздухофильтра «мягкие» шины – самая обычная причина повышенного расхода горючего. К сожалению, водители не обращают внимания на давление в покрышках. Поскольку на ходу воздух нагревается и давление увеличивается, проверять его следует в холодных шинах. Иной раз допустимо повысить давление на 0,3 бара сверх нормы: сопротивление качению станет меньше. И хотя на подвеску и кузов пойдут повышенные ударные нагрузки, пассажиры их практически не заметят.

3. Тише едешь – дальше будешь

Для экономии топлива гонять лучше медленнее. Попробуйте просто смеха ради поездить пару дней, не превышая определенную скорость. Возможно, первое время вы почувствуете себя черепахой, зато увидите, насколько реже придется посещать АЗС.

4. Постоянная скорость

Катайтесь «паровозиком». Движение с умеренной постоянной скоростью уменьшает нагрузку на агрегаты и узлы автомобиля – и уменьшает расход горючего. В «час пик» легковушки вынуждены то резко трогаться, то интенсивно тормозить, тогда как грузовики спокойно ползут себе по правой полосе. Движение цепочкой вслед за каким-нибудь «дальнобойщиком» сократит расход топлива (хотя здоровья отработанные газы не добавят).

5. Резкость противопоказана!

Аккуратно работайте «газом». Совет любителям агрессивного стиля вождения. Бурный разгон и резкое торможение на коротких участках от одного светофора до другого – верный способ израсходовать горючее впустую. Поэтому внимательно следите за обстановкой на дороге.

6. Кондиционер

Очередной совет понизит уровень комфорта, но чего не сделаешь ради экономии? Поэтому если хотите сберегать горючее, станьте ближе к природе: выключите кондиционер (он пожирает от 5 до 20% расходуемого топлива), откройте окна и наслаждайтесь свежим воздухом. Может, так жарче и грязнее, зато поможет дотянуть до АЗС в критической ситуации. А если боитесь вспотеть, просто возите с собой запасную футболку или рубашку.

7. Стоп-тюнинг!

Откажитесь от тюнинга. Модные диски – вещь замечательная и в чем-то даже полезная, поскольку тогда владелец внимательнее относится к внешнему виду автомобиля и аккуратнее обращается с ним. Но чем шире диски, тем выше создаваемое ими сопротивление воздуха и качению; дополнительный расход топлива. Старайтесь не менять серийные колеса, особенно если речь идет о долгой поездке; в дальних путешествиях выигрыш от установки узких покрышек весьма ощутим.

8. Долой мусор!

Неряхи перерасходуют на горючем, а бережливый водитель вовремя проводит уборку в машине. Чем тяжелее машина, тем больше ей нужно топлива, чтобы доставить ваше добро до пункта назначения. Поэтому надо периодически устраивать генеральную чистку и выбрасывать хлам из «бардачка» и багажника. Уберите также багажник с крыши, если им уже полгода как не пользовались: он создает сильное сопротивление воздуха и вызывает заметный перерасход топлива.

9. Старая машина еще послужит!

Как ни парадоксально, экономию приносит эксплуатация старой машины. В национальных масштабах это колоссальное сбережение материалов, сырья, трудозатрат.

10. Ходите пешком!

И последний совет, который позволит резко снизить расходы на горючее, – вообще не ездить. Возможно, предложение звучит глупо, но согласитесь, что чем реже вы гоняете машину, тем меньше сжигаете топлива. Ездите, в конце концов, на автобусе, в метро, поездом. Обратитесь к схеме carpool: делите автомобиль для необходимых поездок с родственниками, друзьями, соседями. Пешеходные и велосипедные прогулки – наилучший способ сберечь и деньги, и здоровье. И всякий раз перед тем как запустить мотор – нередко лишь для того, чтобы доехать до булочной за углом, – спросите себя: а обязательно ли садиться за руль?

За все надо платить. И поэтому, решившись на экономию топлива, вы обрекаете себя на нечастые небыстрые поездки на неновом автомобиле с выключенным кондиционером и перекачанными шинами, которые аккуратно передают рельеф дороги вашей спине. Зато вечером, добравшись домой, и, сняв пропитанную потом рубашку, вы сможете пересчитать сэкономленные центы и доллары и приобрести на них то, что обычно покупают бережливые люди, – из недорогого, но полезного.

Следовать или нет советам А.Голда, – решать вам. А может, проще перейти на альтернативное горючее?

turbonsk.ru

Смотрите также

• 
  Онкогинекология журнал
• 
  Журнал онкогинекология
• 
  Турбо журнал
• 
  Dazed журнал
• 
  Журнал свисток
• 
  Журнал свисток
• 
  Журнал лебедь
• 
  Лебедь журнал
• 
  Журнал ортодонтия
• 
  Журнал ортодонтия
• 
  Журнал оптимиста