Североамериканское отделение немецкой компании Schaeffler убедительно доказывает, что возможности повышения топливной экономичности и снижения вредных выбросов автомобилей с ДВС еще далеко не исчерпаны. Весь спектр собственных топливосберегающих технологий и систем она воплотила в обычном среднеразмерном кроссовере, сократив расход топлива на 15%. Это позволяет уже сейчас уложиться в стандарты CAFE (Corporate Average Fuel Economy), которые будут введены в США к 2021 году. Примечательно, что в автомобиле не использовано ни единой технологии, применяемой на гибридах и электромобилях.
Содержание статьи
Возможности ДВС не исчерпаны
Основными системами, которые обеспечивают существенное снижение расхода топлива, являются модуль теплового управления и автоматически отключаемый полный привод. Далее следуют инновационная система «старт-стоп» с постоянно работающим стартер – генератором и запорный клапан, позволяющий автомобилю двигаться накатом с выключенным двигателем, что устраняет затраты энергии на привод насосов. Свою лепту в улучшение топливной экономичности также вносят меры по снижению трения в ременных приводах, распределительном и балансирном валах и оптимизация работы гидротрансформатора АКПП.
Муфта отключения AWD, в зависимости от дорожных условий, отсоединяет привод неиспользуемой оси, обеспечивая до 6% экономии топлива на шоссе. В условиях городского движения такого же снижения расхода топлива позволяет достичь постоянно подключенный стартер-генератор с односторонним сцеплением. Кроме того, он очень удобен в ситуациях, когда водитель неожиданно меняет решение. Например, после того как двигатель уже остановился, водитель вдруг решает двигаться дальше. В этом случае на помощь приходит и запорный клапан клапан, сохраняющий гидравлическое давление в системе смазки, что способствует более быстрому запуску мотора.
Дополнительно 1% улучшения топливной экономичности достигается благодаря применению модуля теплового управления. Он помогает двигателю выйти на оптимальную рабочую температуру в кратчайшее время и поддерживает тепловой баланс других узлов автомобиля.
Дальнейший путь – гибридизация
В Schaeffler считают, что гибридизация – наиболее перспективный путь дальнейшего развития автомобилей с ДВС. Доказательством служит все более широкое распространение и совершенствование систем «старт-стоп» и рекуперации энергии. Дополнительные электрические узлы в силовой установке помогают ДВС работать в оптимальном диапазоне и компенсировать недостаток производительности на малых оборотах.
Специалисты Schaeffler разработали высокопроизводительную низковольтную силовую систему, которая позволит экономически эффективным способом уложиться в еще более жесткие стандарты CAFE, которые будут введены к 2025 году. Ее центральным элементом является компактный 48-вольтовый электрический модуль привода, включающий сцепление и планетарную передачу. Он может быть размещен как на передней, так и на задней оси. Использование низкого напряжения существенно снижает затраты по сравнению с высоковольтными гибридными системами, а также позволяет избежать всех проблем, связанных с применением высокого напряжения. Даже с 48-вольтовой системой можно достичь высокого уровня рекуперации энергии торможения, используемой для подзарядки батареи. Этой дополнительной энергией питается электрический модуль, что, в конечном итоге, приводит к снижению расхода топлива.
Электрический привод мощностью 12 кВт, подобно гибридным автомобилям, является единственным источником энергии при движении с малой скоростью. 48-вольтовый модуль также используется при движении в жилых зонах, на парковках и в других ситуациях, когда автомобиль должен двигаться с низкой скоростью. Электропривод также работает при движении с постоянной скоростью в широком рабочем диапазоне, в то время как ДВС отключается.
Электропривод помогает ДВС, обеспечивая дополнительный крутящий момент, например, при трогании на светофоре, т.е. при ускорении. Высокая производительность 48-вольтовой системы также означает, что электрический модуль открывает новые возможности для рекуперации энергии. Благодаря ему кинетическая энергия, высвобождаемая при торможении, не преобразуется в тепло и рассеивается, а возвращается обратно в бортовую электрическую систему в виде дополнительной электрической энергии. Электрический модуль оснащен двумя зубчатыми передачами, с помощью которых выбирается оптимальный режим рекуперации.
Компактная цилиндрическая конструкция модуля позволяет легко встраивать его в трансмиссию без потери емкости багажника или топливного бака. 48-вольтовая система работает независимо от стандартной 12-вольтовой бортовой системы. Благодаря более высокому напряжению, она обладает и более высокой производительностью. Это позволяет ввести в конструкцию автомобиля дополнительные электромеханические элементы, улучшающие работу сцепления, рулевого управления, стабилизатора поперечной устойчивости, самонастраиваемой подвески, системы распределения крутящего момента между ведущими колесами и т.п.
Использование 48-вольтовой системы является отличным решением для начального уровня гибридизации. При небольших дополнительных затратах она обеспечивает уменьшение расхода топлива и снижение выбросов CO2 до 15%. Общая же экономия, с учетом перечисленных в первой части статьи технических решениях, составит до 30%.
Стандарт CAFЕ
В 2012 году американская Национальная администрация по безопасности дорожного движения (NHTSA), занимающаяся вопросами законодательного регулирования топливной экономичности, и Агентство по охране окружающей среды (EPA), регулирующее вопросы эмиссии парниковых газов, разработали новые унифицированные стандарты на 2017-2025 годы.
Они получили название Corporate Average Fuel Economy (CAFE). Эти стандарты устанавливают, что все продаваемые в США автомобили должны иметь среднюю топливную экономичность от 40,3 до 41 миль на галлон (5,73-5,88 л/100 км) к 2021 году и от 48,7 до 49,7 миль на галлон (4,8-4,9 л/100 км) к 2025 году. Таким образом, средний расход топлива к 2025 году должен уменьшиться вдвое по сравнению с 2012 годом.
Schaeffler
Группа компаний Schaeffler, выпускающая продукцию под брендами INA, LuK и FAG, является ведущим мировым производителем подшипников качения и скольжения, линейных и прямых приводов, а в автомобильной индустрии известна как поставщик высокоточных изделий и систем для двигателей, трансмиссий и шасси.
Годовой оборот составляет свыше 11 млрд. евро. С 80000 сотрудников по всему миру, Schaeffler – одна из самых крупных немецких и европейских технологических компаний, находящаяся в семейной собственности. Schaeffler имеет всемирную сеть производственных мощностей, центров исследований и разработок, торговых компаний, конструкторских бюро и учебных центров (всего 170 объектов в 50 странах).
