Электродвигатели / 2009_10_12

12		компоненты		датчики

Продолжение.Началов№6`2009		Топливная экономия,
		эффективность,экологичность —
		атрибуты новых автомобилей,
[e-mail]		двигателей и систем
Светлана Сысоева

«Синее» настоящее и будущее	В статье в основном речь пойдет об авто-	BlueTEC; усовершенствование аэродина-
автомобилей	мобилях концерна Daimler марки Mercedes-	мики автомобиля, конструкции (исполь-
Daimler/Mercedes-Benz	Benz, успешность продаж которых объ-	зование легких материалов) и управления
	ясняется во многом тем, что эти машины	энергией (BlueEfficiency).
Cпектр автомобилей, которые выпускает	соответствуют клиентским предпочтени-	• Дальнейшее повышение эффективности
штутгартский концерн Daimler AG, ранжи-	ям. Выбирая автомобиль, клиенты сегодня	посредством применения оптимальной
рован от ультракомпактов до спортивных	оценивают не только его функциональные	и индивидуальной гибридизации на раз-
и люкс-автомобилей, от мини-вэнов до тя-	и потребительские характеристики, но и оку-	ных этапах разработки, начиная от функ-
желых грузовиков и туристских автобусов.	паемость и экологичность.	ции старт/стоп до полных двухрежимных
Руководствуясь единой стратегической це-	Топливно-эффективные и экологичные	(Two-Mode) гибридов.
лью достичь в будущем нулевой эмиссии	автомобили с высоким уровнем характерис-	• Локальное применение автомобилей с ну-
с оптимальным соответствием потребностям	тик — важнейшая стратегия Mercedes-Benz,	левой эмиссией, использующих энергию
клиента, специалисты концерна разрабаты-	для осуществления которой разрабатывает-	топливных элементов или аккумулятор-
вают технологии оптимизации потребления	ся широкий диапазон технологий, включая	ных батарей.
топлива и снижения эмиссии. Масштабность	оптимизированные двигатели внутреннего	Концерн параллельно активно участвует
применения новых технологий значительно	сгорания (бензиновые и дизельные ДВС),	в разработке экологически чистых и альтер-
выделяет Daimler в автомобильном бизнесе.	гибриды, электрические приводы на топлив-	нативных видов топлива, в частности топли-
Подразделения концерна Mercedes-Benz	ных ячейках или чисто электрические авто-	ва SunDiesel из растительных отходов.
Cars и Mercedes-Benz Vans выпускают авто-	мобили.	Повышение экологичности автомобилей
мобили одноименной широко известной	СогласноконцепциикорпорацииMercedes-	для Daimler и Mercedes-Benz Cars становится
и престижной марки. Бренды пассажирских	Benz в будущем исключается доминирование	приоритетным направлением разработок но-
автомобилей включают Mercedes-Benz, Smart,	какой-то одной технологии для создания	вых автомобилей и технологий. Это реакция
Maybach, AMG. В состав Daimler входят под-	индивидуальных решений по обеспечению	автопроизводителя на требования экологи-
разделения, специализирующиеся на про-	мобильности клиентов с различными требо-	ческих законодательств разных стран.
изводстве дизельных грузовиков и автобу-	ваниями, оптимальных с точки зрения ха-	Как известно, существуют значительные
сов, — Daimler Trucks, Daimler Buses, которые	рактеристик, экономии топлива и эмиссии.	различия в экологическом законодательстве,
в свою очередь объединяют еще несколько	Так, совершенно очевидно, что требования	варьируемые от страны к стране. Но даже
территориально разнесенных подразделе-	к автомобилям для перемещений в пределах	при текущем соответствии действующим
ний. Коммерческие автомобили (Commercial	города или всей страны различаются, они	нормам и стандартам эмиссии невысокая
Vehicles, CV) производят подразделения	также варьируются в зависимости от класса	экологичность автомобиля может стать ог-
Mercedes-Benz, Daimler Trucks North America,	автомобиля, его эксплуатационного профи-	раничивающим фактором в ряде государств.
Mitsubishi Fuso, Detroit Diesel. В число извест-	ля и индивидуальных предпочтений клиен-	Например,во многихгородахЕвропысозданы
ных моделей входят Freightliner, Western Star,	та. Для использования преимуществ каждой	экологические зоны, а в штате Калифорния
а также автобусы Mercedes-Benz, Thomas Built	из технологий в достижении оптимального	предписаны законом обязательные квоты
Buses Setra, Orion.	расхода топлива и минимизации эмиссии од-	на автомобили с нулевой эмиссией для ло-
Будущее своих автомобилей концерн	ним из ключевых решений Mercedes-Benz яв-	кального применения.
Daimler связывает со следующими техноло-	ляется создание автомобилей с модульными	Ввиду того, что уменьшение объемов вы-
гиями:	приводными системами, которые по отде-	бросов неразрывно связано с эффективнос-
• экономичные бензиновые двигатели	льности и/или в комбинациях обеспечивают	тью и экономичностью потребления топли-
и приводы;	рациональную компоновку машины.	ва, оптимизация характеристик, соответствие
• чистый дизель;	Стратегия разработок компании Mercedes-	интересам клиента, экономические факторы
• гибридные автомобили;	Benz включает три главных области дейст-	и экологичность составляют единый приори-
• батарейные автомобили;	вия, сформулированные в так называемой	тет при разработке транспортных средств,
• FCV;	дорожной карте поддерживаемой мобиль-	где Daimler достиг весьма значительных ре-
• смешивание приводных систем, модульная	ности «Путь в будущее» (roadmap “Road to	зультатов.
концепция приводов.	the Future”):	Названия новых технологий и решений,
Сейчас Daimler работает над оптимизаци-	• Оптимизация автомобилей с современны-	объединенные приставкой Blue — BlueTEC,
ей потребления топлива и снижением эмис-	ми двигателями внутреннего сгорания —	BlueEfficiency, BlueHybrid, ассоциируются
сии бензиновых и дизельных двигателей, эф-	посредством уменьшения габаритов,	с ярким цветом синего неба и одновремен-
фективность и чистота которых значительно	применения прямого впрыска, турбонад-	но — с эффективными и высокотехнологич-
повысились в последние годы.	дува, экологичной дизельной технологии	ными решениями Daimler/Mercedes-Benz.

КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ • № 10 '2009

BlueTEC объединяет дизельные системы

соптимизированным сгоранием и дополнительной пост-обработкой выхлопов, что позволяет выпускать чистые дизельные автомобили (рис. 10а–б).

Впредыстории технологии BlueTEC ключевым событием стало появление в 1997 году 4-цилиндрового двигателя Mercedes-Benz

спрямымвпрыскомпосредствоммагистрали commonrailпод названиемCDI,или Common Rail Direct Injection, разработанного DaimlerBenz и Bosch. Для CDI характерны высокий уровень выхода, высокий крутящий момент на низких скоростях, топливная экономичность, малая эмиссия и низкий шум.

История применения дизельных двигате-

лей Daimler/Mercedes-Benz ведет отсчет с на-

чала XX века, но именно те значительные усовершенствования дизельной технологии, которые обусловили ее приоритет для будущих автомобилей, относятся к концу прошлого и началу текущего столетия.

В1993 году был представлен первый дизельный двигатель с 4-клапанной техноло-

гией и электронным управлением, обеспечивший бóльшую мощность, крутящий момент, экономичность и меньшую эмиссию. Электронное управление стало также важным признаком двигателя с прямым впрыском, представленного в 1995 году.

В2003 году компания Mercedes-Benz пер-

вой в мире предложила улавливание частиц и обеспечила соответствие нормам EU4 для дизельных пассажирских автомобилей. В 2005 году Mercedes-Benz оборудовала все свои дизельные автомобили фильтрами частиц, не требующими техобслуживания, с цельювпоследствииоборудоватьболее40 моделей от A- до S-класса системами, снижающими эмиссию сажи на 95%. В том же 2005 году Mercedes-Benz ввела новую дизельную технологию BlueTEC. Изначально данное название являлось брендом DaimlerChrysler, а в настоящее время бренд используется корпорацией Mercedes-Benz для пассажирских и коммерческих автомобилей. На автошоу в Лос-

Анджелесе в 2006 году DaimlerChrysler, Audi

и Volkswagen анонсировали, что BlueTEC становится также брендовым названием чистых, высокоэффективных пассажирских автомо-

билей и SUV Audi, Volkswagen и Jeep в США

сдизельными двигателями. Но каждый из производителей работает над созданием собственных технических систем, обеспечивающих осуществление строгих норм эмиссии для дизельных автомобилей.

Взависимости от класса автомобиля, применяются различные системы удаления NOx. В одной версии используется оксидирующий каталитический конвертер и фильтр частиц, скомбинированные с запасающим NOx конвертером.

Другой, даже более эффективный путь удаления эмиссии NOx состоит во впрыскиваниижидкостиAdBlueв горячиевыхлопные газы. В процессе селективного каталитичес-

датчики		компоненты		13

2

3

б

		1
	4	1
		2
а		3
		4
		5

в

Рис. 10. «Синяя» «Дорога в будущее» автомобилей Daimler Mercedes-Benz:

а) иллюстрация технологии BlueTEC на примере автомобиля Mercedes-Benz E-класса, E 300 BlueTEC: 1 — BlueTEC каталитический конвертер; 2 — окисляющий каталитический конвертер;

3 — запасающий NOx каталитический конвертер; 4 — фильтр частиц;

б) BlueTEC система нового автомобиля E-класса: два SCR каталитических конвертера и два датчика NOx под корпусом: 1 — датчик NOx; 2 — два SCR каталитических конвертера;

3 — окисляющий каталитический конвертер; 4 — второй датчик NOx; 5 — фильтр частиц; в) пакет технологии BlueEfficiency: улучшенная аэродинамика, легковесная конструкция,

шины и приводная технология в C-Class позволяет снизить потребление топлива на 12%

КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ • № 10 '2009

www.kit e.ru

14		компоненты датчики

кого снижения (Selective Catalytic Reduction,		Benz. Для применения впоследствии, в том		колес. Применена энергосберегающая элек-
SCR) эмиссия оксидов азота в выхлопах ди-		числе и в гибридах — в рамках осуществле-		трогидравлическая система рулевого управ-
зельных двигателей снижается примерно		ния стратегии дорожной карты «Путь в бу-		ления. Благодаря компьютеру потребления
на 80%. Для достижения этого в выхлопную		дущее», компания отдает приоритет именно		топлива и дисплею, индицирующему теку-
линию вводится аддитив AdBlue: эта жид-		технологии BlueTEC. Переход к экологически		щийрасход,водителиGL-автомобилеймогут
кость представляет собой водный раствор		чистым водородным и электрическим авто-		регулировать потребление топлива, при не-
мочевины, который образует гидрид аммо-		мобилям связывается с модульными гибрид-		обходимости изменяя стиль вождения.
ния — аммиак (NH3) — как промежуточный		ными и дизельными BlueTEC-технологиями		Технологии BlueEfficiency применимы
продукт формирования в каталитическом		на промежуточном этапе.		не только для оптимизации моделей с ди-
конвертере воды и азота.		GL 350 BlueTEC 4MATIC и GL 350 CDI		зельными ДВС, Mercedes-Benz работает
Первый серийно выпускаемый пассажир-		4MATIC характеризуются также технологией		над оптимизацией и собственно бензино-
ский автомобиль Mercedes-Benz — Mercedes-		BlueEfficiency.		вых двигателей, а также HCCI (Homogeneous
Benz E 320 BlueTEC — появился в октябре		Технологии, объединенные названием		Charge Compression Ignition — воспламене-
2006 года в США. В августе 2007 года компа-		BlueEfficiency, представляют собой пакет		ние однородной смеси от сжатия) — приме-
ния анонсировала серийное производство		решений по дальнейшему снижению энер-		няя и для них названный пакет технологий.
автомобилей E 300 BlueTEC для европейско-		гопотребления и, следовательно, — CO2		Ключевой технологией для легковых ав-
го рынка.		для всех пассажирских автомобилей и мини-		томобилей Mercedes-Benz с бензиновыми
BlueTEC стал вкладом в осуществление		вэнов.		двигателями сегодня является вновь разра-
важнейшей цели Mercedes-Benz — достиже-		Данная концепция реализована в новых		ботанная стратифицированная, или послой-
ние чистоты дизельных двигателей, которую		автомобилях S-, E-, C-, A-, B-класса, а также		ная (stratified spray-guided) система прямо-
можно сравнить с бензиновыми автомобиля-		в B 170NGTс приводом,которыйможетрабо-		го впрыска под названием Charged Gasoline
ми, и соответствия будущим эмиссионным		тать на бензине и натуральном газе. Согласно		Injection (CGI).
стандартам. Для осуществления данной стра-		общей оценке производителя технологии		История бензиновых двигателей с супер-
тегии предусмотрен трехступенчатый план:		BlueEfficiency могут снижать потребление		нагнетателями и прямым впрыском ведет от-
1. Изменения в конструкции двигателя		топлива на 12% (рис. 10в). При работе в ре-		счет с первой половины прошлого столетия.
для обеспечения максимально возможного		жиме питания газом эмиссия CO2 170 NGT		В ноябре 1937 года стартовало производ-
эффективного и чистого сгорания.		BlueEfficiency снижается более чем на 20%		ство 12-цилиндрового авиадвигателя с бензи-
2. Применение катализаторов окисления		в сравнении с бензиновым режимом.		новым впрыском DB 601 A, более мощного
для снижения эмиссии оксида углерода		BlueEfficiency — это концепция эффек-		и экономичногов сравнениис карбюраторной
и гидрокарбоната, фильтров частиц.		тивной мобильности, включающая не-		версией. Автомобиль Mercedes-Benz 300 SL,
3. Применение технологии BlueTEC для сни-		сколько решений: функция автоматический		введенный в 1954 году, был первым в мире
жения на 80% оксидов азота — оставшего-		старт/стоп, электрическое рулевое управле-		автомобилем с четырехтактным 6-цилиндро-
ся компонента выхлопных газов, превыша-		ние, шины с низким сопротивлением каче-		вым двигателем с бензиновым впрыском.
ющего эмиссию бензиновых двигателей.		ния, повышение аэродинамики, уменьше-		Следующим ключевым событием в исто-
Mercedes-Benz также рассматривает будущее		ние веса, дисплеи переключения передач		рии бензиновых двигателей Mercedes-Benz
дизельных приводов в связи с исследования-		и потребления топлива, двигатели с малым		стало замещение в 1957 году прямого бензи-
ми возможности использования синтетичес-		рабочим объемом, турбонагнетатели. Пакет		нового впрыска косвенным интерметтирую-
кого топлива, производимого из биомасс, —		использованных технологических решений		щим (пульсирующим) впрыском в патрубок
SunDiesel, которое может быть получено		варьируется для моделей из разных сегмен-		(Intermittent Manifold Injection), а не в камеру
из различных органических субстанций, вклю-		тов автомобилей Mercedes-Benz, но во всех		сгорания. Система была впервые применена
чая бракованные лесоматериалы.		случаях позволяет оптимизировать расход		в Mercedes-Benz 300 d, затем — в Mercedes-
С точки зрения потребления топлива ди-		топлива автомобилей и эмиссию без сниже-		Benz 220 SE. В сравнении с карбюраторными
зельная технология наиболее приемлема		ния рабочих характеристик.		двигателями технология была более эконо-
для больших седанов и SUV, как продемонс-		Модели GL-класса на основе данной тех-		мичной и обеспечивала лучшие характерис-
трировал успех E 320 BlueTEC, который был		нологии (GL 350 CDI 4MATIC) потребляют		тики мощности и динамики.
представлен в США в октябре 2006 года.		примерно на 5% меньше топлива, чем пред-		История прямого бензинового впрыска
В 2006–2007 гг. еще три SUV на основе чистой		шествующие, без снижения характеристик.		на Mercedes-Benz была продолжена в конце
дизельной технологии R-, GL-, ML-классов,		Двигатель V6 генерирует 165 кВт/224 л. с.		2002 года, когда был введен новый 4-цилинд-
стартующиес R320BlueTEC,GL320 BlueTEC,		и обеспечивает крутящий момент примерно		ровый двигатель CGI объемом 1,8 л. Это был
ML 320 BlueTEC, были выведены на рынок.		510 Н·м на 1600 об/мин, потребляя в среднем		первый двигатель в мире, комбинирующий
В марте 2008 года Mercedes-Benz достигла		только 9,3 л топлива на 100 км.		стратифицированный прямой впрыск с су-
регистрации своих дизельных SUV во всех		Подобно всем другим BlueEfficiency-мо-		пернагнетением, охлаждением нагнетаемого
50 штатах.		делям от Mercedes-Benz, SUV GL также отли-		воздуха и балансировкой/уравновешивани-
С началаосени2009годаMercedes-Benzпред-		чается пакетом средств снижения потребле-		ем массы. Двигатель позволил значительно
лагает широкий диапазон SUV-моделей, обо-		ния топлива. Помимо дизельного двигателя		снизить потребление топлива (до 16%) вместе
рудованных SCR для пост-обработки выхло-		с прямым впрыском, они включают эффек-		с одновременным улучшением характеристик
пов: GL 350 BlueTEC 4MATIC (4MATIC — на-		тивную автоматическую трансмиссию 7G-		(мощности и крутящего момента, плавности)
звание новой полноприводной системы), ML		TRONIC, которая переключается в нейтраль-		и снижением эмиссии в сравнении с двигате-
350 BlueTEC 4MATIC и R 350 BlueTEC 4MATIC,		ное положение при ожидании на светофорах		лем с впрыском через впускной патрубок.
а также E 350 BlueTEC. Все новые BlueTEC-мо-		или в пробках для снижения нагрузки дви-		Контролируемый микропроцессором пря-
дели соответствуют EU6, а GL 450 4MATIC,		гателя и потребления топлива. Дальнейшее		мой впрыск был скомбинирован с «горячим»
GL 500 4MATIC и GL 450 CDI 4MATIC, обору-		снижение потребления топлива достигается		пленочным датчиком расхода воздуха (hot-
дованные двигателем V8, — EU5.		за счет применения шин с низким сопротив-		film air flow sensor, HFM) и механическим
Помимо модельного ряда SUV, технология		лением качению. Была улучшена аэродина-		турбонагнетением посредством компрессора.
BlueTEC опционно применяется во многих		мика — за счет редизайна решетки радиатора		Стратегия Mercedes-Benz в рамках до-
моделях легковых автомобилей Mercedes-		и добавления спойлеров в область передних		рожной карты «Путь в будущее» состоит

КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ • № 10 '2009

в том, чтобы сделать бензиновые двигатели столь же эффективными, как и дизельные.

Следующие методы для улучшения эффективности бензиновых двигателей представляют собой снижение рабочего объема, размеров, турбонагнетение. Как было продемонстрировано в модели C 180 KOMPRESSOR (2002–2008 гг.), сбережение топлива может быть достигнуто без снижения характеристик двигателя.

Mercedes-Benz значительно улучшила характеристики 4-цилиндровых двигателей. Выход C 180 KOMPRESSOR вначале был уве-

личен со 105 кВт/143 л. с. до 115 кВт/156 л. с.,

максимальный крутящий момент — на 4,5%,

с220 до 230 Н∙м. C 200 KOMPRESSOR выра-

батывал 135 кВт/184 л. с., пиковый крутящий момент составлял 250 Н∙м с 2800 об/мин

(рис. 10г).

Затем Mercedes-Benz C 180 KOMPRESSOR,

оборудованный 4-цилиндровым бензиновым двигателем, стал примером применения пакета различных топливно-экономичных решений под общим названием BlueEfficiency, включающего оптимизацию веса, аэродинамики, сопротивления качению, управления энергией, системы powertrain. В сравнении

спредшествующей моделью с рабочим объемом 1,8 л, рабочий объем в модели 2008 года снижен до 1,6 л, но мощность и крутящий момент поддерживаются на том же самом уровне (115 кВт/156 л. с., 230 Н·м), а потребление топлива снижено на 0,9 л — до 6,5 л за 100 км. В этой модели были и другие технологические нововведения, одним из которых является новая электрическая рулевая ECO-система, другим — применение шин со сниженным на 17% сопротивлением качения. Эмиссия

CO2 снижена на 20 г/км — со 177 до 156 г/км. Согласно данным производителя, в Герма-

нии C 180 KOMPRESSOR и C 200 CDI удер-

живают 25% продаж C-класса автомобилей, который является более мощным, более экономичным и более чистым, тогда как наиболее экономичным признан S-класс (при-

мер — S 320 CDI BlueEfficiency).

Потребление топлива может быть снижено далее, а выход мощности увеличен за счет применения бензинового впрыска второго поколения.

Так, бензиновые двигатели новых автомобилей E-класса характеризуются значительной экономией топлива благодаря технологии прямого впрыска CGI. Согласно общим данным производителя, в сравнении с обычным впрыском через порт прямой впрыск допускает более высокое сжатие и улучшенную термодинамическую эффективность, и поэтому потребление топлива новых 4-цилиндровых двигателей примерно на 13% меньше, чем у прежнего супернагнетаемого двигателя с впрыском через порт.

Представляя в 2009 году новую версию автомобиля «люкс» E-класса, специалисты Mercedes-Benz объявили о новых стандартах для таких моделей с точки зрения безопас-

датчики		компоненты		15

г

е

д

и

ж

з

Рис. 10. «Синяя» «Дорога в будущее» автомобилей Daimler Mercedes-Benz:

г) усовершенствованный 4-цилиндровый двигатель Mercedes-Benz C 180 и C 200 KOMPRESSOR; д) дизельный двигатель новых автомобилей E-класса E 250 CDI;

е) Mercedes-AMG 6, 3 л V8;

ж)4-цилиндровый двигатель E 250 CGI, M271; E 350 CGI, 6-цилиндровый бензиновый двигатель M272;

з) двигатель Mercedes-Benz E-Class Coupé, бензиновый двигатель V6, M272, E 350 CGI BlueEfficiency;

и) Daimler 350 CGI (вверху) — первый в мире двигатель с прямым впрыском и spray-guided сгоранием; 350 CGI (CLS) (внизу): чистый и экономичный двигатель благодаря пьезоинжекторам

ности, комфортабельности, эффективнос-	выми дизельными двигателями, заявленная
ти и совместимости с окружающей средой.	в начале 2009 года, составляет 5,3 л на 100 км,
И дизельные, и бензиновые двигатели зна-	что соответствует уровням эмиссии CO2
чительно усовершенствованы, но в большей	от 139 г/км. Все двигатели соответствуют
степени выделяются достижения Mercedes-	нормам EU5, а E 350 BlueTEC уже сейчас со-
Benz в экономии топлива для дизельных дви-	ответствует EU6.
гателей: 4-цилиндровые и 6-цилиндровые	Летом 2009 года Mercedes-Benz добавила
дизельные двигатели достигают 23%-ного	к линейке двигателей нового E-класса еще
снижения топлива в сравнении с предшест-	две экономичных 4-цилиндровых моде-
вующей моделью.	ли. E 200 CDI BlueEfficiency вырабатывает
Двигатели для автомобилей нового Е-клас-	100 кВт/136 л. с. и потребляет только 5,2 л ди-
са ранжированы от 4- и 6- до 8-цилиндровых	зельного топлива на 100 км, а новый E 200
агрегатов с диапазоном выходной мощности	CGI BlueEfficiency с выходом 135 кВт/184 л. с.
от 100 кВт/136 л. с. до 386 кВт/525 л. с. Ком-	потребляет 7,2 л бензина на 100 км.
бинированная оценка NEDC потребления	E 250 CDI мощностью 150 кВт/204 л. с. ха-
топлива автомобилей E-класса с 4-цилиндро-	рактеризуется крутящим моментом 500 Н·м,

КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ • № 10 '2009

www.kit e.ru

16		компоненты датчики

что на 25% выше, чем у предшествующего		лической структуры. В стеках тонких пье-		EGR-система с эффективной зоной ох-
ему дизельного двигателя V6, но потребле-		зокерамических слоев (пьезостеках) сраба-		лаждения снижает эмиссию NOx. Вновь
ние топлива на 23% ниже — согласно дан-		тывание происходит в течение нескольких		разработанный EGR-клапан в данной сис-
ным, опубликованным в конце июля, оно		наносекунд после приложения электрическо-		теме работает подобно угловому дисковому
для модели BlueEfficiency купе достига-		го напряжения. Впрыск топлива соплом фор-		клапану и гарантирует прецизионный конт-
ет 5,1 л на 100 км. Эмиссия CO2 E 250 CDI		сунки благодаря малым перемещениям слоев		роль свежего воздуха и рециркулированных
составляет 135 г/км, что также более чем		в стеках и множественным инжекциям регу-		выхлопных газов. Для оптимизации коли-
на 24% ниже, чем у предшествующего V6.		лируется более точно в достаточно широком		чества рециркулированных газов и дости-
Автомобиль E 250 CDI BlueEfficiency уско-		диапазоне, что оптимизирует потребление		жения высоких показателей рециркуляции
ряется от 0 до 100 км/ч за 8,2 с.		топлива, эмиссию, снижает шумы двигателя,		выхлопные газы охлаждаются в теплооб-
Если сравнивать с предыдущим 4-цилин-		улучшает работу на холостом ходу, поэтому		меннике с большим поперечным сечением.
дровым дизельным двигателем, то выход		новые двигатели менее шумные.		Вместе с датчиком HFM (hot-film air-mass
по мощности больше на 36%, на 47% выше		Компактный модуль нового комбиниро-		sensor), модуль которого интегрирован
крутящий момент, а потребление топлива		ванного турбонагнетателя состоит из мало-		во впускной канал и обеспечивает блок ECU
на 17 % меньше.		го турбонагнетателя высокого давления HP		информацией о количестве входящего све-
Текущие достижения Mercedes-Benz		(High Pressure) и большого турбонагнетателя		жего воздуха, данная схема позволяет зна-
в области двигателей доказывает тот факт,		с низким давлением LP (Low Pressure), со-		чительно снижать эмиссию NOx.
что в 2009 году в конкурсе «Международный		единенных последовательно. Каждый из них		Воздух в результате сгорания последова-
двигатель года» среди двигателей объемом		включает турбину и управляемый турбиной		тельно входит в модуль распределителя, ко-
2–2,5 л экспертами был отмечен именно		компрессор. Турбина высокого давления ло-		торый распределяет воздух по цилиндрам.
дизельный двигатель Mercedes-Benz CDI		кализована непосредственно на выхлопном		В модуль распределителя встроен электрон-
250 объемом 2, 1 л (BlueEffieciency C-Class,		патрубке, течение выхлопного газа вращает		но-управляемый выключатель впускного
BlueEffieciency E-Class) (рис. 10д). Среди		турбину со скоростью до 215 000 об/мин.		порта (intake port shutoff), допускающий
двигателей объемом более 4 л был выделен		Корпус HP-турбины включает интеграль-		плавное снижение размеров порта и обеспе-
Mercedes-AMG 6,2 л (CLK, S, SL, CL, CLS, ML),		ный обходной канал, который открывается		чивающий оптимальное завихрение воздуха
выигравший также номинацию «Лучший		и закрывается посредством управляющего		(swirl), сгорание и эмиссию во всем диапазо-
спортивный двигатель» (“Best Performance		нагнетаемым давлением клапана/заслонки,		не нагрузок и скоростей двигателя.
Engine” и “Above 4 litres”) (рис. 10е).		переключаемого вакуумной ячейкой. Если		Механизм синхронизации клапанов двига-
Потребление топлива в 5,1–5,3 л на 100 км		клапан закрыт, выхлопной поток течет че-		теля — следующая разработка, позволяющая
для E-класса достижимо именно с 4-цилин-		рез HP-турбину. Это означает, что на низких		снизить трение на 16 впускных и выхлопных
дровыми двигателями CDI, которые пред-		скоростях двигателя возможно оптимальное		клапанах, управляемых в системе впуска
ставляют собой новые разработки с прямым		давление турбонагнетения. При увеличении		и выпуска.
впрыском и представлены в трех вновь раз-		скорости двигателя обходной канал откры-		Верхнюю строчку в диапазоне дизельных
работанных версиях.		вается для прохода выхлопного газа, остав-		двигателей E-класса занимает 6-цилиндро-
E 220 CDI мощностью 125 кВт/170 л. с. —		шаяся часть которого управляет HP-турби-		вый E 350 CDI мощностью 170 кВт/231 л. с.
третий 4-цилиндровый дизельный двигатель		ной, вращая ее на максимальной скорости		и крутящим моментом 540 Н·м, использу-
для новых автомобилей E-класса, также дости-		до 185 000 об/мин. Для защиты от перегрузок		ющий на 0,5 л на 100 км меньше, чем пред-
гающиймалогопотреблениятопливана 100 км		LP-турбина также оборудуется обходом, ко-		шествующий E 320 CDI. Он ускоряется от 0
в 5,2–5,5 л (эмиссия CO2 — 137–145 г/км, уско-		торый открывается и закрывается посред-		до 100 км/ч в течение 6,7 с. Потребление
рение от 0 до 100 км/ч — за 10,2 с).		ством клапана для отвода излишней энергии.		топлива E 350 CDI BlueEfficiency Coupé
Общими признаками являются система		Когда двигатель достигает средних оборотов,		со стандартной коробкой 7G-Tronic снижено
прямого впрыска 4-го поколения common-		клапан HP-турбины открывается достаточно		до 6,8 л на 100 км, что эквивалентно 179 г CO2
rail, быстродействующие пьезоэлектрические		широко — так, что турбина высокого давле-		на км. Степень сжатия снижена с 17,7 до 15,5.
инжекторы, улучшенная система рециркуля-		ния практически перестает работать, позво-		Применен турбонагнетатель с более эффек-
ции отработавших газов, инновационный		ляя выхлопной энергии достигать LP-турби-		тивной зоной охлаждения EGR, осуществле-
комбинированный турбонагнетатель twin		ны, которая начинает выполнять всю работу.		ны другие усовершенствования.
turbocharger.		Два компрессора соединены последователь-		Как говорилось ранее, все двигатели соот-
Новые двигатели при меньшей массе		но и дополнительно подсоединены к обход-		ветствуют нормам EU5.
и рабочем объеме обеспечивают бóльшую		ному каналу. Очищенный воздух в результате		С 2009 года дизель V6 будет также приме-
мощность и бóльший крутящий момент, чем		сгорания течет вначале через компрессор низ-		няться в BlueTEC-модели, отличающейся ма-
6-цилиндровые безнаддувные V6 предшест-		кого давления, где он предварительно сжима-		лой эмиссией. В BlueTEC-системе E-класса
вующей версии — вследствие замещения		ется, затем передается в компрессор высокого		применено два SCR-конвертера (рис. 10б),
естественно нагнетаемых двигателей агре-		давления, связанный с HP-турбиной.		процесс удаления оксидов азота с AdBlue
гатами с турбонаддувом, которые характе-		Ключевые признаки двухступенчатого		контролируется множеством датчиков.
ризуются меньшим внутренним трением		турбонагнетения — оптимизация нагнете-		Модель E 350 BlueTEC вырабатывает мощ-
и лучшими с точки зрения расхода топлива		ния, высокий крутящий момент на низких		ность 155 кВт/211 л. с. и уже сейчас соответ-
рабочими характеристиками.		скоростях, снижение потребления топлива,		ствует будущим нормам EU6, вступающим
Ключевой фактор в увеличении выхода дви-		отсутствие турболагов (турбоям), улучшен-		в действие в 2014 году.
гателя — это увеличение максимального дав-		ные характеристики.		E 200 CGI и E 250 CGI (рис. 10ж) оборуду-
ления в магистрали на 400 бар — до 2000 бар.		Как логическое дополнение к системе		ются вновь разработанным 4-цилиндровым
Второй ключевой фактор, также способствую-		турбонагнетения Mercedes-Benz, установ-		двигателем, турбонаддувом, распределитель-
щий снижению потребления топлива, — дав-		лен бóльший, чем в предшествующих мо-		ными валами для впуска и выпуска перемен-
ление зажигания двигателя в 200 бар.		делях, интеркулер, снижающий температу-		ного действия.
Вновь разработанные пьезоинжекторы		ру сжатого и нагретого воздуха до 140 °K,		E 200 CGI (135 кВт/184 л. c.) с малым ра-
в новом поколении двигателей CDI исполь-		так что бóльший объем воздуха входит в ка-		бочим объемом в 1,8 л оборудуется 6-скоро-
зуют пьезокерамические свойства кристал-		меры сгорания.		стной ручной коробкой и стандартной функ-

КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ • № 10 '2009

датчики компоненты		17

цией ECO start/stop, потребление бензино-	высокого давления управляется посредством	lean-burn работы, позволяя достичь опти-
вого топлива составляет 6,8–7,2 л на 100 км	впускного распределительного вала, клапан	мального потребления. Насос высокого дав-
(комбинированная оценка NEDC), что экви-	контроля количества, интегрированный в на-	ления с распределителем зажигания вниз
валентно 159–169 г CO2 на км, ускорение от 0	сосный модуль, гарантирует измерение пода-	по течению (downstream distributor) и клапа-
до 100 км/ч — за 8,5 с.	чи топлива в зависимости от потребности.	ном давления поставляет топливо и гаранти-
В E 250 CGI BlueEfficiency (150 кВт/204 л. с.)	Регулятор давления с датчиком, мониторинг	рует контроль потока с учетом потребности.
со стандартной 5-скоростной автоматичес-	которого осуществляется ECU, контролиру-	С уровнем до 200 бар системное давление
кой коробкой максимальный крутящий мо-	ет давление в топливной магистрали, непо-	топлива в несколько раз выше, чем с обыч-
мент составляет 310 Н·м, что выше более чем	средственно подсоединенной к соленоидным	ными системами впрыска через порт.
на 26%по сравнениюс предшествующимV6,	инжекторам с множественными отверсти-	Процесс сгорания с различными инжекци-
но потребление топлива, сниженное на 20%,	ями. 4-цилиндровые агрегаты с прямым	ями в течение цикла сгорания, разработан-
составляет по оценке NEDC только 7,2–7,4 л	впрыском работают в гомогенном диапазо-	ный Mercedes-Benz, также улучшает характе-
на 100 км. Это также примерно на 12% мень-	не — со стехиометрическим соотношением	ристики и показатели эмиссии двигателя V6.
ше, чем у предыдущей 4-цилиндровой мо-	14,7:1 (Lambda = 1), что важно для контроля	Тесты показывают, что углеводородная
дели (135 кВт/184 л. с.) с обычным впрыском	эмиссии посредством 3-ступенчатого катали-	эмиссия снижается более чем на половину
и супернагнетением, и эквивалентно эмис-	тического конвертера.	в течение фазы нагрева.
сии примерно 167–175 г CO2 на км.	Дополнительный признак комфорта — ба-	Кроме того, инжекция и контроль сгора-
4-цилиндровые двигатели практически	лансир Ланчестера для коленчатого вала.	ния допускают более высокие температуры
полностью выполнены из алюминия, голов-	Как и прежде, в диапазон вариантов дви-	в выхлопном патрубке, что гарантирует быс-
ки цилиндров изготовлены из высокопроч-	гателей E-класса входят E 350 CGI (215 кВт/	трый нагрев каталитических конвертеров.
ного алюминиевого сплава.	292 л. с.) и топ-предложение данной линей-	Эмиссия контролируется посредством
Тепловое управление предполагает цир-	ки — E 500 (285 кВт/388 л. с.). Улучшения	двух близко размещенных каталитических
куляцию охладителя в зависимости от тем-	включают снижение потребления топлива	конвертеров с линейным лямбда-контролем,
пературы двигателя. Значительный эффект	для этих моделей V6/V8 на 0,6 л на 100 км.	которые активируются незамедлительно пос-
на потребление топлива оказывает тепловой	НовыйавтомобильE350CGIBlueEfficiency	ле холодного старта. Mercedes-Benz снижает
регулятор двигателя. Электронно-контроли-	Coupé работает от бензинового двигате-	эмиссию оксидов азота посредством элект-
руемый термостат останавливает циркуляцию	ля с прямым впрыском (spray-guided direct	ронно-управляемой системы EGR с двумя
охладителя, если двигатель охлажден. Масло	injection) (рис. 10з–и).	патрубками, которые направляют до 40%
нагревается быстро, предотвращая трение	Новый автомобиль E 350 CGI потребля-	выхлопных газов обратно в цилиндры в за-
двигателя. Данная интеллектуальная система	ет порядка 8,7 л на 100 км (до 8,5 л на 100 км	висимости от режима работы. В течение бед-
принимает в расчет стиль вождения, окружа-	с бензином RON 95), что более чем на 10%	ного сгорания каталитические конвертеры
ющую температуру и другие параметры.	меньше, чем с идентичным бензиновым дви-	абсорбируют NOx и преобразуют его в азот.
Модуль турбонагнетателя приваривается	гателем V6 объемом 3,5 л с впрыском через	Четыре клапана на цилиндр, переменная
к выхлопному патрубку в месте ранее уста-	порт, но выходная мощность на 20 л. с. вы-	регулировка впускного и выхлопного кла-
навливаемогомеханическогосупернагнетате-	ше. (О двигателе E 350 CGI более подробно	пана, двухступенчатый впускной патрубок,
ля на выхлопной стороне двигателя и вклю-	рассказывается далее.)	балансировочный вал и интеллектуальное
чает клапан и функцию замедления воздуха	Стандартное дополнение приводной сис-	тепловое управление с логически контро-
для управления давлением. В сравнении с су-	темы — 7-скоростная автоматическая транс-	лируемым термостатом являются дальней-
пернагнетателем, турбонагнетатель не требу-	миссия. Ускорение от 0 до 100 км/ч — за 6,5 с.	шими улучшениями двигателя V6. Корпус
ет приводной мощности и легче (на 4 кг), его	Mercedes-Benz ввела прямой впрыск	коленчатого вала и головки цилиндров вы-
шумовые и вибрационные характеристики	spray-guided CGI в серийное производство	полнены из алюминия, цилиндры оборуду-
лучше. Улучшения достигнуты за счет новой	в 2006 году (рис. 10и). Благодаря высокой	ются гильзами-вкладышами с легким алю-
геометрии турбины и процесса заполнения	термодинамической эффективности техно-	миниево-кремниевым покрытием с малым
цилиндра.	логия допускает лучшее использование топ-	трением.
Прямой впрыск характеризуется давле-	лива, сниженное потребление и меньшую	Также клиентам предлагается автомобиль
нием примерно в 140 бар и новыми инжек-	эмиссию. Ключевой признак 6-цилиндро-	E 63 AMG (386 кВт/525 л. с.).
торами с множественными отверстиями.	вого двигателя — режим послойного нагне-	V6- и V8-модели оборудуются 7-скоро-
В системе прямого впрыска воздух и топливо	тания (stratified-charge mode), в котором аг-	стной автоматической коробкой и рычагом
не смешиваются, пока они не достигнут ка-	регат работает с высокой степенью избытка	селектора на рулевом колесе, по требованию
меры сгорания. С помощью инжектора топ-	воздуха и поэтому топливно-эффективно.	доступны в полноприводном варианте, обес-
ливо впрыскивается в цилиндры под углом	Этот режим бедного сгорания (lean-burn)	печивающим лучшее сцепление и дополни-
30° и, в зависимости от рабочих условий дви-	возможен на высоких скоростях и диапазо-	тельную экономию топлива.
гателя, под давлением до 140 бар. Здесь капли	нах нагрузки, поскольку камеры сгорания	Прецизионный 8-цилиндровый двигатель
топлива смешиваются с воздухом, смесь на-	питаются топливом в различное время, в те-	E 500 Coupé обеспечивает высокий выход
правляется к свече зажигания через углубле-	чение долей секунд в каждом цикле сгора-	и вырабатывает крутящий момент, ускоре-
ния в поршне. Для сравнения, давление в 4-	ния, что значительно улучшает образование	ние от 0 до 100 км/ч — за 5,2 с.
цилиндровом двигателе с обычной системой	смеси, сгорание и потребление.	Применена интеллектуальная концепция
впрыска топлива — ≈3,8 бар.	Быстрые и высокоточные инжекторы яв-	синхронизации клапанов. Оптимальные
Для того чтобы гарантировать оптималь-	ляются ключевыми компонентами бензи-	поставки свежей смеси в цилиндры гаранти-
ное смешивание и высокую турбулентность,	новых систем впрыска второго поколения.	руются благодаря 4-клапанной технологии
обеспечивая максимально полное и быстрое	С кольцевым зазором порядка мкм образу-	и, более всего, непрерывной переменной ре-
сгорание, двигатель CGI включает впуск-	ется полое конусное рассеяние. Благодаря	гулировке впускных и выпускных распре-
ные порты со специально вычисленными	их способности переключаться в течение	делительных валов. Клапаны открываются
характеристиками расхода и регулируемый	нескольких миллисекунд, пьезоинжекторы	точно в зависимости от ситуации вождения,
клапан завихрения, оптимизирующий тур-	допускают множественную инжекцию, яв-	что значительно улучшает циркуляцию го-
булентность в различных режимах. Насос	ляющуюся преимущественным признаком	рючего в камерах и снижает потери энергии.

КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ • № 10 '2009

www.kit e.ru

18		компоненты		датчики

Процесс непрерывной переменной регули-	соответствует самым строгим требованиям	в сравнении с предшествующей моделью,
ровки далее повышен смещающими распре-	с точки зрения потребления топлива, ком-	что эквивалентно экономии примерно 0,25 л
делительными валами (shifting camshafts), ко-	форта и выхода, режим “S” соответствует	топлива при шоссейной крейсерской скоро-
торые используются для открытия выхлопных	спортивной конфигурации с подходящей	сти 130 км/ч. Было оптимизировано и энер-
клапанов и улучшают цикл сгорания двигате-	адаптированной стратегией переключения	гопотребление — благодаря использованию
ля. Выхлопные валы сконструированы таким	передач и характеристикой педали акселера-	регулируемых жалюзи вентилятора для пода-
образом, что клапаны открываются в различ-	тора. Опции AMG Sports пакета включают	чи воздуха в отсек двигателя. Сопротивление
ное время в течение выхлопного процесса.	режим «M», специально сконфигурирован-	качению шин уменьшено на 17%. С точки
Поэтому снижены флуктуации давления, ти-	ный для лучших водителей.	зрения энергопотребления оптимизировано
пичные для V8. Повышен и предел детонации.	Стандартное оборудование для новых мо-	управление генератором, топливным насо-
Инженеры Mercedes адаптировали 6-ско-	делей V6 и V8 E-Class Coupé включает 7-ско-	сом, компрессором климатической установки
ростную ручную коробку для достижения	ростную коробку. В режиме “C” 7G-TRONIC	и рулевым механизмом с гидроусилителем,
высоких крутящих моментов 4-цилиндро-	предлагает оптимизированный с точки зре-	функция «cтарт/стоп ECO» отключает двига-
вых двигателей. К примеру, они оборудовали	ния потребления режим передачи, который	тель E 200 CGI при переходе в режим холос-
новый E 250 CDI BlueEfficiency Coupé моди-	активизируется после старта двигателя.	того хода. Дисплей спидометра информирует
фицированной коробкой — благодаря более	Пакет BlueEfficiency также предусмотрен	водителя о текущем расходе топлива на 100 км
эффективному зацеплению и вновь разрабо-	для новых автомобилей E-класса и включает	пути и о том, когда ему для более экономич-
танному маховому колесу с двойной массой	оптимизацию деталей, узлов и компонентов	ного и экологичного вождения следует вклю-
(dual-mass flywheel) коробка способна пере-	автомобиля, направленную на уменьшение	чить следующую верхнюю передачу.
давать пиковый крутящий момент порядка	расхода топлива за счет снижения массы, но-	Дальнейший потенциал для увеличения
500 Н∙м с большей надежностью. Передача	вой формы, усовершенствованных функций	эффективности двигателей внутреннего сго-
примерно на 78 мм длиннее, чем предшест-	и эффективного регулирования потребления	рания может быть реализован через гибрид-
вующая для 4-цилиндровых моделей.	энергии.	ные технологии. Они приобретают наиболь-
Пятискоростная автоматическая коробка,	Расход топлива и эмиссия значительно	шую актуальность в урбанизированных
доступная как опция для 4-цилиндрового	снижены во многом благодаря решениям па-	регионах, где согласованная комбинация вы-
двигателя CDI Coupé (стандартная для E 250	кета BlueEfficiency.	сокотехнологичных двигателей внутреннего
CGI), характеризуется вновь разработанным	В рамках пакета решений BlueEfficiency	сгорания и электродвигателей в приводной
конвертером, что снижает гидравлические	была значительно оптимизирована аэро-	системе позволяет достигать экономии топ-
потери, и поэтому работает более топлив-	динамика нового автомобиля E-класса.	лива до 20%.	n
но-эффективно. В режиме “C” трансмиссия	Аэродинамическийпоказательулучшенна 4%	Продолжениеследует

КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ • № 10 '2009