Электродвигатели / 2009_07_46

46		компоненты		датчики

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

Гибридные автомобили	бинированной оценкой в 50 mpg. Стоит обра-	гатель, батарейный пакет. Hybrid Synergy
Toyota и Lexus	тить внимание, что это был первый автомо-	Drive представляет собой достаточно гибкую
	биль, у которого потребление топлива при	систему, позволяющую различать размер
Линейка топливно-экономичных автомо-	движении в городе меньше, чем на шоссе.	и мощность этих компонентов, настраивать
билей Toyota включает следующие модели:	На сайте компании опубликованы данные,	характеристики и определять экономию для
Prius, Camry, Corolla, Matrix, Yaris, RAV4,	согласно которым новый Prius (его ориенти-	каждого автомобиля.
Highlander, Tacoma, причем 7 из 8 перечислен-	ровочная цена $22 000) позволит сохранить	Для Prius 2010 года система Hybrid Synergy
ных моделей автомобилей характеризуются	примерно $172 в год или $14 в месяц в срав-	Drive на 90% разработана заново и отличает-
средней оценкой выше 30 mpg на шоссе.	нении с Insight Honda (комбинированная	ся значительными улучшениями в сравнении
Toyota разрабатывает и инвестирует разра-	оценка текущей модели 41 mpg, примерная	с предыдущими моделями. Поэтому новый
ботки многих технологий, с которыми свя-	цена продажи $18 395). Здесь же, на сайте,	Prius, комбинирующий преимущественные
зывается автомобильное будущее — напри-	приведен полный расчет для покупателей, за-	признаки и прежней, и новой технологий, от-
мер, BEV, FCV, PHV, CNG, но выделяется сре-	интересованных в окупаемости своих затрат	личается улучшенной экономией топлива,
ди других автопроизводителей, прежде всего,	в течение срока службы автомобиля. Расчет	повышенными характеристиками мощнос-
своими развитыми гибридными технологи-	показывает полную окупаемость затрат в свя-	ти и взаимодействия с окружающей средой
ями. Лидерство компании в данной области	зи с приобретением автомобиля Prius при на-	и одновременно — повышенным уровнем
обеспечивается с технической стороны и под-	личии для него преимущественных техниче-	исполнения с признаками инновационного
тверждается объемами продаж.	ских характеристик.	дизайна. Сегодня именно этот автомобиль
Согласно данным Toyota, в начале 2009 года	Prius был введен на автомобильный рынок	устанавливает новые стандарты для иннова-
комбинированные продажи гибридных ав-	в 1997 году как первый в мире гибрид, произ-	ционного гибридного дизайна и технологий
томобилей Toyota и Lexus (партнера Toyota)	водимый в массовых объемах, и вначале был	в модельном ряду Toyota.
превысили 1 млн в Соединенных Штатах.	представлен на японском рынке. Годовые	«Гармония между человеком, природой
Автомобили Toyota от этого числа составля-	объемы производства составляли 12 000 шт.	и машиной» (“Harmony Between Man, Nature
ют 75% за последние 10 лет, в то же время ми-	Затем, вследствие успеха на японском рын-	and Machine”) — таково определение марке-
ровые продажи гибридов Toyota и Lexus уже	ке, в 2000 году данный автомобиль появился	тинговой стратегии Toyota в связи с введени-
превысили 1,7 млн единиц. Toyota планиру-	и на рынке США.	ем автомобиля Prius третьего поколения.
ет удерживать лидерство в области гибрид-	С лета 2000-го по февраль 2009 года более	В автомобиле задействован больший и бо-
ных технологий и дальше, ежегодно прода-	700 000 автомобилей Prius было продано	лее мощный 4-цилиндровый двигатель объ-
вая 1 млн автомобилей в период с 2009 по	в США, что составляет более половины от	емом 1,8 литра (рис. 4в–д), функционирую-
2012 год и создавая новые гибридные модели.	мировых продаж Prius (1,2 млн единиц).	щий на основе цикла Аткинсона и выраба-
Современный модельный ряд гибридов	В отличие от многих гибридных автомо-	тывающий 98 л. с. на 5200 об/мин. Вместе
представлен автомобилями Prius, Camry	билей, представленных сегодня на автомо-	с электрическим двигателем гибридная сис-
Hybrid и Highlander Hybrid. Несомненный	бильном рынке, Prius — это именно полный	тема нового Prius генерирует комбинирован-
лидер и с технической стороны, и по объемам	гибрид. Полногибридные системы Toyota,	ную мощность в 134 л. с., по сравнению
продаж — автомобиль Prius.	разработанные для этого автомобиля, вклю-	с предыдущим поколением это на 24 л. с.
Полный гибрид Prius 2010 года (рис. 4а–б),	чают приводную систему Hybrid Synergy	больше. Prius 2005 года имел 4-цилиндровый
введенный весной текущего года, — это на-	Drive (HSD). Данная система была впервые	двигатель 1,5 литра мощностью 76 л. с, кото-
иболее топливно-экономичный/эффектив-	введена в 2004 году в автомобиле Prius вто-	рый работал в паре с электродвигателем мощ-
ный автомобиль Toyota. Комбинированная	рого поколения. В 2005 году продажи Prius	ностью 67 л. с. и гибридной батареей на
оценка топливной эффективности EPA для	в США составили уже 100 000 автомобилей,	21 кВт. Время разгона этого автомобиля от 0
Toyota Prius 2010 года — 50 mpg.	что связывается во многом именно с приме-	до 60 миль/ч составляло 10,3 с. Двигатели
Prius первого поколения характеризовался	нением данной системы.	HSD объемом 1,5 л основаны на технологии
комбинированной оценкой EPA в 41 mpg, мо-	Гибридный привод Hybrid Synergy Drive —	VVT-i (Variable Valve Timing with intelligence),
дель 2009 года имеет комбинированный пока-	это бензиново-электрическая полная гибрид-	осуществляющей точную синхронизацию
затель EPA 46 mpg. Третье поколение автомо-	ная система. Еще более точным является ее	впускного клапана в соответствии с услови-
билей отличается еще лучшими показателя-	оригинальное определение — gas-elecric sys-	ями вождения, что оптимизирует топливную
ми mpg, чем предшественники, более высокой	tem (gas — газ, горючее, бензин), поскольку	эффективность в широком диапазоне частот
топливной экономичностью и ультрамалой	уже представлена CNG-версия данного при-	вращения и повышает выход мощности.
эмиссией. В новом Prius 2010 года топливная	вода в будущем автомобиле Camry.	Больший двигатель помогает увеличивать
эффективность была увеличена до 51 mpg в го-	Ключевые элементы гибридного привода:	шоссейный показатель mpg. С применением
родских условиях и 48 mpg на шоссе — с ком-	бензиновый двигатель, электрический дви-	большего крутящего момента новый двига-

КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ • № 7 '2009

датчики		компоненты		47

тель может работать на шоссе с меньшей	ние батареи (DC) в переменное (AC) для вра-	режима вождения (рис. 4ж). EV Mode разре-
средней выходной частотой вращения и ис-	щения двигателя и использования генерато-	шает автономное управление на батарейной
пользовать в этом режиме меньше топлива.	ром, а также переводит AC-напряжение, сгене-	мощности на низких скоростях в течение
Специально улучшен показатель mpg в усло-	рированное электродвигателем и генератором,	примерно мили, если позволяют условия.
виях холодного старта и на высоких скоростях.	в постоянное для зарядки батареи. Усилитель	Также имеется режим Power Mode, который
Использование электрического водяного	напряжения/преобразователь повышает на-	увеличивает чувствительность к дроссельно-
насоса и новых систем рециркуляции отра-	пряжение питания, например, нормальное	му входу, и режим Eco Mode, помогающий
ботавших газов (EGR) также вносит значи-	201,6 В DC до 650 В (для Highlander Hybrid)	водителю достигать лучших показателей mpg.
тельный вклад в эффективность нового дви-	для подачи на электродвигатель и генератор	2010 Prius будет сертифицирован как Super
гателя (рис. 4г–д). 1,8-литровый двигатель	(больше мощности с меньшим током). DC/DC-	Ultra Low Emission Vehicle (SULEV) и Advanced
Prius обеспечивает лучшую экономию топ-	преобразователь понижает данное напряже-	Technology Partial Zero Emissions Vehicle
лива и создает меньшую потенциальную не-	ние питания с 201,6 до 12 В для питания эле-	(AT-PZEV) — в Калифорнии и в штатах, при-
обходимость в техническом обслуживании.	ктронных систем и ECU — основного блока	нявших калифорнийские стандарты эмис-
Бензиново-электрическая полная гибрид-	управления HSD, синхронизирующего и обес-	сии. AT-PZEV сертификация требует, чтобы
ная система Prius включает также электрон-	печивающего оптимальную работу системы.	стандарты SULEV по выхлопам соответство-
но-управляемую трансмиссию — трансэкл	Основные функции ECU включают:	вали требованиям стандарта нулевого испа-
(рис. 4е) с планетарной передачей, которая	• Мониторинг статуса каждого гибридного	рения топлива. Автомобиль также должен
получает мощность от бензинового двигате-	компонента.	иметь срок службы 150 000 миль, расширен-
ля и электрического двигателя, питаемого вы-	• Мониторинг торможения, данные о кото-	ную гарантию эмиссионных систем и техно-
соковольтной системой. Система работает	ром доступны через автомобильную сеть.	логии CARB для будущих FCV. Новый Prius
в чисто электрическом режиме, чисто бен-	• Наблюдение инструкций водителя (угол	будет сертифицирован в других странах как
зиновом режиме или в комбинированном	педали акселератора, положение переклю-	Tier 2, Bin 3. Эта модель будеть иметь на 70%
бензиново-электрическом режиме — в за-	чателя передач).	меньше эмиссии, образующей смог, чем
висимости от скорости автомобиля и усло-	• Мониторинг энергопотребления вспомо-	«среднее» новое транспортное средство.
вий вождения. Электрический двигатель	гательных систем (фар, кондиционера, на-	В Prius следующего поколения задейство-
(синхронный трехфазный AC) питается от	вигационной системы).	ваны разнообразные источники энергии для
батарейного пакета, который удерживается	В Prius 2010 года использована обновлен-	уменьшения потребления мощности и по-
в заряженном состоянии посредством элек-	ная на 90% система Hybrid Synergy Drive.	вышения эффективности многих автомо-
тричества, сгенерированного бензиновым	Важнейшие признаки обновления вклю-	бильных систем. Вентиляционная система
двигателем и регенеративной системой тор-	чают:	с электрическим вентилятором питается сол-
можения. Регенеративное торможение ис-	• Трансэкл-трансмиссия (transaxle) — короб-	нечной энергией и обладает интеллектуаль-
пользует то, что кинетическая энергия тор-	ка передач, объединенная в картере с глав-	ными функциями, которые включают сни-
можения, захват которой применяется для	ной передачей, она легче по весу, потери	жение циркуляции воздуха при парковке
вращения электродвигателя, допускает его	крутящего момента при этом снижаются	в отсутствие водителя. Система кондицио-
работу в режиме генератора.	на 20% (в сравнении с предыдущими мо-	нирования воздуха как главный энергетиче-
Система Prius также смешивает преимуще-	делями (рис. 4е).	ский сток также прошла ре-инжиниринг
ства последовательных и параллельных гиб-	• Инвертор, который преобразует постоян-	с целью повышения ее эффективности
ридных дизайнов: при этом автомобиль луч-	ный ток в переменный, имеет новую пря-	и улучшения характеристик охлаждения.
ше работает в электрическом режиме и заря-	мую охлаждающую систему — с целью	Предлагаются опции дистанционного уп-
жает батареи в процессе своего движения.	снижения размера и веса системы (рис. 4и).	равления климатом автомобиля. Для эконо-
В последовательно-параллельной схеме оба	• Взятые вместе, инвертор, двигатель и транс-	мии мощности использованы светодиоды
двигателя могут управлять колесами. Систе-	экл меньше и на 20% легче (рис. 4в, е, и).	(LED) — опционные в фарах ближнего све-
ма обычно задействует электрический дви-	• Вновь разработанная электронно-контро-	та и стандартные для задних и стоп-огней
гатель на низких скоростях, а бензиновый —	лируемая регенеративная тормозная сис-	(рис. 4м). Система рециркуляции выхлопов
на высоких. Базовые компоненты последо-	тема применена вместе с управляющей ло-	снижает потери тепла, используя его для
вательно-параллельной гибридной системы	гикой — для повышения эффективности	прогрева двигателя в течение холодного
включают, помимо двух двигателей, генера-	регенерации.	старта, за счет тепла выхлопов также более
тор, устройство разделения мощности (Power	В Prius 2010 года — стандартная мульти-	эффективно нагревается салон.
Split), блок управления мощностью (инвер-	информационная дисплейная панель, с ее по-	Дать полную характеристику какого-то но-
тор/конвертор) (рис. 4ж–и). Устройство Power	мощью осуществляется мониторинг потреб-	вого автомобиля только с одной точки зре-
Split (рис. 4з), функционирующее на основе	ления топлива и энергии. Ее назначение —	ния — а именно топливной экономии, эф-
планетарной передачи, передает часть мощ-	обеспечивать обратную связь, помогая води-	фективности и экологичности двигателей
ности бензинового двигателя на колеса, ос-	телю приобретать навыки экономичного	и систем — невозможно. Например, разра-
тавшуюся часть — к генератору, который мо-	вождения.	ботка различных продвинутых технологий
жет генерировать электричество для пита-	Индикатор ECO на многофункциональном	в реализации концепции Toyota “Sustainable
ния электродвигателя или зарядки батареи.	дисплее (Multi-Informational Display, MID)	mobility” включает и использование углерод-
Является фактом, что Ni-MH гибридная ба-	обеспечивает обратную связь водителю для	но-нейтральной пластмассы в 2010 Prius. Это
тарея (рис. 4к) не нуждается в подключении	снижения потребления топлива.	так называемая экологическая пластмасса
к перезаряжающей станции, и в отсутствие	Среди отличий новой модели — «лунная	(ecological plastic), которая позволяет снизить
плагинных гибридов на автомобильном рын-	крыша» с солнечными панелями, четыре ре-	эмиссию CO2 в течение срока службы — в от-
ке для потребителей это скорее преимущест-	жима вождения, интеллектуальная помощь	личие от пластмассы, сделанной из нефте-
во, чем наоборот.	в парковке (Intelligent Parking Assist, IPA), сен-	продуктов.
HSD оборудуется блоком контроля мощно-	сорный контроль рулевого колеса, отобража-	Prius следующего поколения обеспечивает
сти, включающим инвертор, усилитель-кон-	емый на приборной панели.	улучшенную стабильность, функциональ-
вертор и AC/DC-преобразователь (рис. 4и).	Новый Prius, в дополнение к нормально-	ность, безопасность езды. Дизайн автомоби-
Инвертор преобразует постоянное напряже-	му режиму, предлагает три альтернативных	ля отличается повышенной аэродинамично-

КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ • № 7 '2009

www.kit"e.ru

48		компоненты		датчики

стью. Усовершенствована подвеска, примене-	танционной системой кондиционирования	зерве концептуальный автомобиль способен
ны дисковые тормоза в 4 углах вместо перед-	воздуха (рис. 4н). В пакет Advanced Technology	передвигаться в чисто электрическом режи-
них дисковых/задних барабанных тормозов,	Package для Prius V входят все составляющие	ме более длительное время и на более высо-
уменьшен вес автомобиля, время ускорения	навигационного пакета, а также системы Pre-	ких скоростях, чем текущий Prius.
от 0 до 60 км/ч улучшено до 9,8 с. Также улуч-	Collision System, Dynamic Radar Cruise Control,	За счет использования большей электри-
шена звуковая изоляция, демпфирование ви-	LKA, IPA.	ческой мощности, чем в обычных гибридах,
брации осуществлено в различных местах —	Toyota предоставляет базовую гарантию	плагинные гибриды снижают потребление
для снижения дорожных шумов.	на компоненты на 36 месяцев/36 000 миль.	бензина, эмиссию, шумовые загрязнения.
Грузовая область расширена посредством	Дополнительная 60-месячная гарантия рас-	В зависимости от цены электричества, сис-
использования новой и улучшенной компо-	пространяется на системы powertrain для	темная цена на топливо может в будущем
новки блока батарейного охлаждения. Про-	60 000 миль, гарантия от коррозии — без ог-	быть значительно снижена, особенно в обла-
странство для ног в области заднего сиденья	раничения пробега. Гибридные компоненты,	стях, где цена зарядки посредством электри-
увеличено благодаря новому контурному ди-	включающие батарею HV, батарейный блок	чества небольшая.
зайну переднего сиденья.	управления, гибридный управляющий мо-	Успех первых продаж Prius привел к рас-
Новый сенсорный дисплей (Touch Tracer	дуль и инвертор с конвертором (преобразо-	ширению предложений гибридных моделей
Display) и сенсоры касания на переключате-	вателем) гарантируются на 8 лет/100 000 миль.	линеек Toyota и Lexus. Еще в 2005 году дебю-
лях рулевого колеса применяются для сниже-	В ряде американских штатов эта гарантия уве-	тировал кроссовер Lexus RX 400h — первый
ния движения глаз водителя и лучшей кон-	личена до 15 лет/150 000 миль, за исключени-	в мире гибрид класса «люкс». Затем, двумя
центрации на дороге. Когда водитель трогает	ем только гибридной батареи, на которую да-	месяцами спустя Toyota представила SUV
аудиоили инфопереключатель, локализо-	ют гарантию на 10 лет/150 000 миль.	Highlander Hybrid. Prius — лидер с точки зре-
ванный на рулевом колесе, дублирующее изо-	Toyota разрабатывает собственные гибрид-	ния экономии с высокими рабочими харак-
бражение появляется на приборной панели	ные батареи. Компании Panasonic EV Energy	теристиками, а Highlander Hybrid — лидер
прямо напротив водителя.	(PEVE) Co., Ltd. и Matsushita Electric произ-	с точки зрения характеристик с функциями
Оборудование пассивной защиты включа-	водят все батареи NiMH для всех гибридных	экономии топлива.
ет отвечающую современным стандартам си-	автомобилей Toyota и Lexus, а также батареи	Весной 2006 года состоялся дебют еще одно-
стему подушек безопасности для водителя	для конкурирующих автопроизводителей.	го полного гибрида от Lexus — седана GS 450h
и пассажиров, в это оборудование входят	Цена батарей для автомобилей 2000–2003 гг.	как первого в мире автомобиля с фронталь-
и активные ограничители головы. Системы	выпуска Prius в 2008 году была снижена до	ным двигателем и задним колесным приво-
Anti-lock Brake System (ABS), Electronic Brake	$2299, для 2004–2008 гг. Prius — до $2588.	дом. Тогда же был представлен Camry Hybrid
Distribution (EBD), Brake Assist (BA), Electronic	Прежняя цена — $2985.	2007 года — еще один автомобиль Toyota,
Traction Control (TRAC) и Vehicle Stability	В планах Toyota довести производство ги-	ставший первым для компании гибридом, по-
Control (VSC) поставляются со стандартной	бридных батарей NiMH до 1 млн в 2010 году.	строенным в США. Далее Lexus еще более рас-
системой Star Safety System. Опционное обо-	В конце 2009 года запланирован запуск линии	ширяет свою гибридную линейку. В июле
рудование — радарная система круиз-кон-	на предприятии PEVE для производства ли-	2007 года был введен люкс — седан LS 600h L
троля, которая использует миллиметровый	тий-ионных батарей и ограниченный выпуск	с полно-гибридной системой powertrain с дви-
радар, с функциональностью системы помо-	батарей для PHV — плагинных гибридов.	гателем V8.
щи при смене полосы (Lane Keep Assist, LKA)	Кроме того, в планах компании ввести	Параллельно в июле 2007-го стартовало
и системой подготовки к неизбежной аварии	в 2010 году все новые BEV, питающиеся от	второе поколение SUV 2008 Toyota Highlander
(Pre-Collision System), натягивающей ремни	литий-ионных батарей (один из примеров —	Hybrid. Все перечисленные автомобили постро-
безопасности и применяющей тормоза.	RAV4-EV).	ены с использованием системы Hybryd Synergy
Следующее поколение интеллектуальных	Плагинные гибриды, автомобили PHV —	Drive. Toyota Highlander Hybrid 2009 года
систем помощи нового Prius при парковке	одна из активно разрабатываемых сегодня	и Camry Hybrid 2010 года показаны на рис. 4о–п.
(Intelligent Parking Assist, IPA) характеризует-	компанией Toyota новых гибридных техно-	Можно отметить, что разработана гибридная
ся еще более упрощенными настройками,	логий автомобилей в рамках концепции	система HSD Camry, работающая на CNG
для того чтобы помогать вести автомобиль	“Sustainable Mobility”, которая преследует три	(рис. 4п, р).
в место парковки. Монитор заднего вида, ко-	цели:	Toyota, как и другие компании, инвестиру-
торый обеспечивает обзор задних препятст-	• снижение эмиссии;	ет в разработку разнообразных технологий
вий, доступен с опционной навигационной	• снижение эмиссии, ухудшающей качество	для повышения топливной экономии, эф-
системой с голосовой активацией.	воздуха;	фективности, экологичности автомобилей
Телематический сервис Safety Connect вклю-	• снижение потребления нефти — за счет ис-	будущего.
чает автоматическое уведомление об аварии,	пользования разнообразных источников	Следующим значительным событием, по-
локатор автомобилей и кнопку вызова SOS.	энергии.	мимо введения весной этого года 2-го поко-
Prius 2010 года будет поставляться с паке-	Прототип первого плагинного гибрида	ления Prius, о котором подробно было рас-
тами оборудования II, III, IV и V, каждый па-	Toyota построен на основе модели Prius hybrid.	сказано выше, для компаний-партнеров ста-
кет имеет различные признаки интерьера	Плагинные системы Toyota разрабатыва-	нет появление 2-го поколения автомобилей
и экстерьера.	ются функционально аналогично текущему	2010 Lexus RX 450h (рис. 5а). Все новые RX
Так, навигационный пакет для моделей	Prius — с переключением от чисто электри-	Hybrid характеризуются обновленной верси-
Prius III, IV, V включает активируемую голо-	ческого режима к режиму бензинового дви-	ей привода Lexus Hybrid Drive, который раз-
сом сенсорно-экранную DVD-систему с JBL	гателя и к смешанному бензиново-электри-	работан с целью достижения 20%-ной топлив-
AM/FM/4 CD-блоками со спутниковым ра-	ческому режиму. Но с дополнением второго	ной экономии при сопутствующем увеличе-
дио XM, функциональностью MP3/WMA,	никель-металл-гидридного батарейного па-	нии вырабатываемой мощности на 27 л. с.
Bluetooth-телефоном, 8 спикерами и задней	кета плагинный Prius может запасать больше	в сравнении с предшественниками.
камерой. Пакет Solar Roof Package на Prius III	электричества, и его батарейная система за-	В конце лета 2009 года на автомобильный
и IV включает весь контент навигационного	ряжается посредством подключения к стан-	рынок будет представлен автомобиль 2010
пакета и «лунную крышу» с питаемой от сол-	дартной домашней электрической розетке.	Lexus HS 250h (рис. 5б) — гибрид класса
нечных батарей системой вентиляции и дис-	С большей электрической мощностью в ре-	«люкс», являющийся уже четвертым гибри-

КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ • № 7 '2009

датчики		компоненты		49

а

б

д

е

в		г

ж

з

л

м

и
		к

н

	о				п				р

Рис. 4. Топливно$экономичные технологии Toyota (фото компании Toyota): а–н) гибридный автомобиль Prius 3$го поколения:

а) Prius V Classic Silver Metallic с пакетом Advanced Technology Package; б) Prius IV с солнечной крышей; в) двигатель 1,8 л; г) электрический водяной насос 3$го поколения; д) двигатель 1,8 л вместе с охлаждаемой системой EGR; е) трансэкл 3$го поколения Prius: сравнение трансэклов 2$го и 3$го поколения;

ж) генераторы MG1 и MG2 2$го и 3$го поколения; з) устройство разделения мощности (Power Split): сравнение устройств 2$го и 3$го поколения; и) блок управления/инвертор приводной системы Hybrid Synergy Drive: сравнение инверторов 2$го и 3$го поколения;

к) батарея 3$го поколения (внизу): сравнение батарей 2$го и 3$го поколения;

л) стандартный режим вождения: EV, Eco и Power режимы; м) LED$фары; н) крыша Solar Roof;

о) 2009 Toyota Highlander Hybrid 33; п) 2010 Camry Hybrid; р) гибридный привод концептуального автомобиля Camry на натуральном газе

КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ • № 7 '2009

www.kit"e.ru

50		компоненты		датчики

	дом в линейке топливно-эффективных авто-
	мобилей Lexus.	а					б
	Для компаний Toyota и Lexus 2009 год, со-
	гласно их собственному определению, стано-
	вится «годом гибридов», а в объединенной
	линейке компаний-партнеров Lexus HS 250h
	становится уже седьмым по счету гибридным
	автомобилем.
	2010 Lexus RX 450h
	Автомобиль Lexus RX 450h отличается по-
	вышенными характеристиками эффективно-
	сти и управляемости в сравнении с RX 400h.
	Ключевой целью стало повышение экономии
	топлива в условиях низких температур. Оцен-
	ки EPA для этого автомобиля — 32 mpg в го-
	роде и 28 mpg на шоссе, комбинированная —
	30 mpg. Это обеспечивается рядом признаков		в					г
	гибридной системы RX Hybrid Drive system
	(рис. 5в–з):
	• Базовые улучшения двигателя (увеличен-
	ная мощность и экономия топлива).
	• Принятие цикла Аткинсона с улучшенной
	топливной экономией, повышенной мощ-		д			е
	ностью двигателя и более низкими темпе-
	ратурами выхлопных газов.
	• Добавление охлаждаемой системы EGR
	(для улучшения экономии топлива).
	• Применена новая система восстановления
	тепла выхлопов — для улучшения эконо-
	мии топлива.
	• Снижены потери вследствие трения в ги-
	бридном трансэкле.
	• Интеллектуальный контроль переключе-		ж				з
	ния — Artificial Intelligence (AI) Shift con-
	trol (улучшенные характеристики/управ-	Рис. 5. Новые гибридные автомобили Lexus на основе технологии Hybrid Drive:
	ляемость).
		а) 2010 Lexus RX 450h; б) 2010 Lexus HS 250h; в) блок управления Hybrid Drive 2010 Lexus RX 450h;
	• Новый блок управления мощностью (ин-
		г) гибридная система с двойными источниками питания и регенеративным торможением; д) компактная Ni$MH батарея;
	вертор и DC/DC-конвертор) (улучшенные	е) генератор; ж, з) системный мониторинг в Lexus RX 450h
	характеристики и экономия топлива).
	• Увеличенный крутящий момент на перед-
	нем (MG2) и заднем (MGR) двигателях/ге-	Recovery System). Важная часть стратегии ги-			тие в течение полного ускорения, когда ох-
	нераторах.	бридного управления — применение низкой			ладитель нагревается значительно, клапан от-
	• Новый режим эковождения.	мощности в городских условиях и останов-			крывается и позволяет выхлопному газу об-
	Комбинация цикла Аткинсона и охлажда-	ка бензинового двигателя по требованию.			ходить систему восстановления тепла.
	емой системы EGR уменьшает необходимость	Но в зимних условиях тепло двигателя (бен-			Гибридный трансэкл Lexus отличается воз-
	обогащения топлива для охлаждения выхлоп-	зинового и/или электрического) использует-			можностью увеличивать крутящий момент
	ных газов, так как с циклом Аткинсона ход	ся для поддержания тепла в кабине. Кроме			и повышенной эффективностью. Двухсту-
	расширения длиннее, чем ход сжатия, и энер-	того, при низких температурах снижается вы-			пенчатый механизм абсорбирует флуктуа-
	гия сгорания используется более эффектив-	ход батареи, питающей электродвигатель, по-			ции крутящего момента и удары при оста-
	но, одновременно меньше температура вы-	этому компания Lexus разработала эффек-			новках и стартах двигателя, что позволяет до-
	хлопных газов. Преимущества — снижение	тивную систему, которая извлекает тепло из			пускать более частые старт-стопы в условиях
	потребления топлива, особенно при «нагру-	выхлопов для быстрого повышения темпе-			городского вождения.
	женном» вождении (подъемы на холмах, в ус-	ратуры охладителя/теплоносителя. Это поз-			Интеллектуальный контроль переключе-
	ловиях бездорожья).	воляет останавливать двигатель при –5 °C			ния осуществлен впервые. Система оценива-
	Охлаждаемая система EGR позволяет точ-	на 1000 с (несколько более 15 минут) раньше,			ет, двигается ли автомобиль вверх или вниз
	но измерять и проводить выхлопной газ в си-	чем в предыдущей модели.			по холму, сопоставляя скорость автомобиля
	стему впуска, при этом температура может	В системе восстановления тепла нагретый			и показания датчика угла положения педали
	снижаться от 880 до 150 °C, что уменьшает	воздух захватывается из выхлопного патруб-			акселератора. В зависимости от оценки вы-
	потери накачки двигателей, улучшает объем-	ка. Извлекающий тепло блок размещен пря-			бирается подходящий диапазон переключе-
	ный КПД и исключает необходимость при-	мо на выхлопной системе. Контролируемый			ния трансмиссии (3–6), поддерживаются обо-
	менения технологии VVT-i.	термостатом пружинный клапан усиливает			роты двигателя на оптимальной скорости
	Следующая возможность для улучшения	рециркуляцию части выхлопного газа в ка-			в процессе ускорения при движении на холм
	топливной эффективности — применение	меру, быстро нагревая окружающий охлади-			или осуществления торможения при движе-
	системы восстановления тепла (Exhaust Heat	тель. Пружина клапана допускает его откры-			нии вниз с холма.

КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ • № 7 '2009

датчики		компоненты		51

Одна из разработок, результатом которой яв-	Технологии будущего Nissan:	EV-режим Altima Hybrid действует в началь-
ляется повышение эффективности RX 450, —	гибриды Altima	ной фазе, затем стартует бензиновый двига-
новый блок силового контроля, также изве-	и программа Green Program 2010	тель и принимает нагрузку на себя. Бензино-
стный как инвертор. Он выполняет несколь-		вый двигатель работает независимо на любых
ко важных функций:	Компания Nissan выделяется среди других	скоростях, пока не достигнет скорости, при ко-
• усиление гибридной батареи	автопроизводителей многими своими разра-	торой топливная эффективность снижается.
от 288 до 650 В DC;	ботками, прежде всего, электрических авто-	Тогда вновь стартует электрический двига-
• преобразование постоянного напряжения	мобилей, а также тем, что ускоренно готовит-	тель и добавляет мощность к Altima Hybrid.
DC в переменное AC для питания двигате-	ся к осуществлению в 2010 году «зеленой»	Это позволяет бензиновому двигателю сохра-
ля привода;	программы, в рамках которой запланирова-	нять оптимальную скорость, но выходной
• управление двигателем/генератором;	но введение электрических, гибридных, FCV,	крутящий момент увеличивается за счет вкла-
• преобразование напряжения гибридной ба-	дизельных и других технологий, характери-	да электрического двигателя.
тареи к 14 В для питания электронных си-	зующихся нулевой или малой эмиссией.	На цифровом дисплее на спидометре вид-
стем и заряда вспомогательной батареи.	Сейчас в линейке автомобилей представ-	но, когда Altima Hybrid работает только от
Управляющий блок использует новую, бо-	лен Altima Hybrid (рис. 6а–д) — единствен-	электрической мощности. Измеритель мощ-
лее эффективную стековую структуру охлаж-	ный на данный момент гибридный автомо-	ности индицирует сумму гибридной мощно-
дения, позволяющую значительно увеличить	биль Nissan, который производится в массо-	сти в системе. Если мощность меньше нуля,
плотность мощности (на 40%), снизить объ-	вых объемах.	это означает, что гибридная батарея заряжа-
ем (с 30 до 18,2 л) и массу блока (с 30 до 22 кг).	Система powertrain Altima Hybrid включа-	ется. Измеритель напряжения батареи поз-
Потери мощности в блоке снижены на 10%.	ет 4-цилиндровый двигатель Nissan QR25	воляет видеть статус гибридной высоковольт-
Изменения, выполненные в рабочей схе-	объемом 2,5 л и стандартную электронно-уп-	ной батареи. Навигационная система Altima
ме, снижают потери вследствие переключе-	равляемую CVT с электрическим приводом	Hybrid на DVD также включает дисплей, по-
ния, что также помогает улучшить топлив-	двигатель/генератор, которые увеличивают	казывающий в реальном времени, как в гиб-
ную экономию. Высокие рабочие частоты	топливную экономию и снижают эмиссию.	ридной системе циркулирует поток энергии
позволяют снизить шумы инвертора.	Altima Hybrid сертифицирован как AT-PZEV	(рис. 6в–г).
Электрические двигатели в гибридной	автомобиль, перекрывая стандарт SULEV.	Автомобиль Altima Hybrid использует тех-
приводной системе выполняют две ключе-	Внимание покупателей акцентируется на том,	нологию регенеративного торможения для
вые функции: обеспечивают передвижение	что данный автомобиль на 90% чище, чем	заряда батарей. Зарядку осуществляет гене-
и заряжают батарейный пакет. Оба двига-	«средний» новый автомобиль. Гарантия на	ратор. Гибридная система регенеративного
теля в RX 450 отличаются увеличением мак-	эмиссионное оборудование составляет 15 лет/	торможения Altima Hybrid вычисляет усилие
симального крутящего момента и его диа-	150 000 миль.	торможения, сгенерированное вследствие
пазона, что допускает увеличенное ускоре-	Altima Hybrid использует технологию	функционирования педали тормоза, и кон-
ние и способность к изменению числа	и компоненты Toyota Motor Corporation, со-	тролирует силу регенеративного торможения
оборотов.	гласованные с двигателями Nissan 2,5 л.	для преобразования кинетической энергии
Передний двигатель/генератор (MG2) «ви-	4-цилиндровый двигатель QR25 применя-	в электрическую, оптимизируя регенерацию.
дит» малое изменение крутящего момента	ется в 4-ом поколении автомобилей Altima,	Система запасает энергию в Ni-MH батарее
(2 Н·м), но диапазон расширен до 15 км/ч.	которые отличает больший впускной пат-	на 244,8 В.
Задний двигатель/генератор (MGR) получа-	рубок, увеличенный коэффициент сжатия	2009 Altima Hybrid предлагается в единст-
ет большее изменение крутящего момента	и сниженные характеристики трения по срав-	венной модели, но с различными пакетами
(9 Н·м), диапазон расширен до 35 км/ч.	нению с предыдущим поколением. Двигатель	оборудования. Стандартное оборудование
Гибридный батарейный пакет также моди-	отличается VVT, модульным дизайном и дру-	включает бензиновый двигатель QR25 и ги-
фицирован, новый блок меньше и легче и бо-	гими усовершенствованиями.	бридные компоненты, VDC, TCS, eCVT, дис-
лее компактный.	Гибридная система Altima Hybrid позво-	ковые тормоза на 4 колесах, ABS, электриче-
Возможны три режима вождения и опции	ляет достичь показателя 198 л. с. (148 кВт).	ское рулевое управление, 4-колесную подве-
для различных ситуаций вождения и инди-	Оценка топливной экономии EPA — 35 mpg	ску, интеллектуальный ключ (Nissan Intelligent
видуальных предпочтений:	в городе и 33 mpg на шоссе.	Key) с кнопкой зажигания и двухзонным ав-
• Режим ECO mode обеспечивает модифи-	Приводная система Altima Hybrid позво-	томатическим контролем температуры с эле-
цированную работу дросселя и контроль	ляет автомобилю запускаться только от эле-	ктрически питаемым AC-устройством, обес-
прохождения воздуха для поддержки эф-	ктрической мощности, например при вожде-	печивающим непрерывное охлаждение даже
фективного вождения. Режим изменяет	нии stop-and-go. Улучшение характеристик	при остановке бензинового двигателя.
соотношение между движением педали	системы обеспечивается тем, что бензиновый	В 2008 году Altima Hybrid был включен
и системным выходом и помогает води-	двигатель может стартовать незамедлитель-	в десятку «зеленых» автомобилей (“Top 10
телю избегать агрессивного вождения.	но/мгновенно и плавно добавлять мощность.	Green Cars”).
Нагрузка на двигатель также снижается	Сглаженное ускорение и максимизацию	В рамках программы Nissan Green Program
в течение ускорения, что улучшает эконо-	эффективности powertrain обеспечивает ги-	2010 года, философия которой состоит
мию топлива.	бридная eCVT, работающая согласованно	в симбиозе людей, автомобилей и природы,
• Режим EV drive mode допускает работу	с блоком управления (HV-ECU), определяю-	компания разрабатывает новые технологии.
только электрического двигателя с целью	щим, какой источник мощности или комби-	Перечислим их главные цели и задачи:
снижения шумов и уменьшения эмиссии,	нация источников будет вращать колеса.	• Снижение эмиссии CO2 (глобальная цель —
например при парковке.	Электрический двигатель Altima Hybrid об-	70%-ное снижение CO2 к 2050 году в срав-
• Режим последовательного сдвига (Sequential	разует высокий крутящий момент на низких	нении с уровнем 2000 года; в 2010 году —
Shift Mode) доступен при перемещении се-	скоростях, допуская использование EV-режи-	снижение на 7% на единицу в сравнении
лектора трансмиссии в положение “S”, во-	ма для питания автомобиля от запуска и в те-	с 2005 годом).
дитель может выбирать любую из 6 скоро-	чение фазы начального старта без запуска бен-	• Введение трехлитрового автомобиля в 2010
стей (цель — бóльшая чувствительность	зинового двигателя. Эти фазы характеризуют-	году (бензинового автомобиля с пробегом
или помощь при торможении).	ся максимальной топливной эффективностью.	100 км на 3 л топлива).

КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ • № 7 '2009

www.kit"e.ru

52		компоненты		датчики

в

		а				б
д
								ж
				е

г

з

л

к			и				м

Рис. 6. Текущие и будущие технологии Nissan: гибридный автомобиль Altima и технологии в рамках Nissan Green Program 2010:

а–г) Nissan Altima Hybrid 2009 года — экстерьер (а), системы под капотом (б), комбинация приборов (в) с измерителем мощности (слева) и индикатором заряда гибридной батареи (справа), индикация работы гибридной системы на навигационном дисплее (г);

д–м) разработки Nissan в рамках программы Nissan Green Program 2010 года:

д) Pivo 2 concept EV; е) сравнение обычных (слева) и компактных ламинированных литий$ионных батарей (справа);

ж) тестовый EV$автомобиль — прототип, оборудованный литий$ионной батареей для производства 2010 года; з) автомобиль X$Trail FCV:

1 — двигатель; 2 — инвертор; 3 — топливные стеки Nissan; 4 — 70$мегапаскальный бак высокого давления для запасания топлива; 5 — компактная литий$ионная батарея; и) топливные стеки 2010 года;

к) «чистый» дизельный автомобиль X$Trail 20GT; л) «чистая» дизельная система M9R;

м) иллюстрация чистого сгорания с технологией впрыска под высоким давлением и модульной кинетики (MK)

• Расширение применения FFV в следующие	В 2005 году был представлен концепт Pivo	Инвертор как механизм, получающий сиг-
три года.	с ультракомпактной батареей, затем в 2007 го-	налы с педали акселератора и контролирую-
• Запуск электрического автомобиля в сле-	ду — модель Pivo 2 concept EV (рис. 6д) с уд-	щий расход энергии между батареей и дви-
дующие три года.	военной емкостью батарей, если сравнивать	гателем, включает электрическую часть и ох-
• Разработка гибридных автомобилей.	их с цилиндрическими. Ультратонкий двига-	лаждающую систему. Nissan было достигнуто
• Ускорение разработки плагинных гибридов.	тель 3D в Pivo 2 характеризовался оптимизи-	значительное уменьшение данной охлажда-
Разработка Nissan EV началась с 1947 года	рованным размещением обмоток и магни-	ющей системы. Ламинированные литий-
(Tama Electric Vehicle). Впервые литий-ион-	тов для усиления эффективности магнитно-	ионные батареи с вдвое большей емкостью
ная батарея была введена в Prarie Joy EV	го потока, что позволило повысить мощность	(140 Вт·ч/кг) и в 1,5 раза более мощным вы-
в 1996 году для выпуска в 1997 году первого	двигателя и его компактность. С энергопо-	ходом позволяли не менее чем 5-летнюю экс-
в мире EV-автомобиля на литий-ионной ба-	треблением обычного легкового автомоби-	плуатацию (100 000 миль) (рис. 6е).
тарее, затем — в ультракомпактном автомо-	ля автомобиль генерирует крутящий мо-	Практическиодновременно—осенью2007го-
биле Hypermini 2000 года. В 1999 году в Япо-	мент, эквивалентный двигателю V8 объемом	да — был представлен Mixim concept EV. В на-
нии компания Nissan ввела первый гибрид-	4,5 л (528 Н·м), и мощность, эквивалентную	стоящее время компания готовится кпроизвод-
ный автомобиль Tino Hybrid.	2,5-литровому двигателю.	ству прототипа EV-автомобилей в 2010 году.

КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ • № 7 '2009

датчики		компоненты		53

Работа над продвижением EV-автомоби-	технологии CVT (Continuously Variable	во многих автомобилях, введение усовершен-
лей в последнее время велась ускоренными	Transmission), VVEL (Variable Valve Event and	ствованной технологии Clean Diesel во всем
темпами. Опубликованы данные, что произ-	Lift, топливно-экономичная система контро-	мире планируется именно в 2010 году.
водство автомобилей 2010 года в объеме	ля объема впускного воздуха), «чистые дизе-	Двигатель M9R объемом 2,0 л (рис. 6л), раз-
50 000 единиц стартует на заводе Oppama,	ли», бензиновые, биотопливные автомоби-	работанный в партнерстве с Renault и введен-
а затем на линии Yokohama будут произво-	ли и FCV.	ный в Европе в 2007 году, эквивалентен по
диться двигатели и инверторы для массово-	CVT Xtronic, например, устанавливается	мощности 3,5-литровому бензиновому V6.
го выпуска автомобилей в 2012 году.	в пассажирских автомобилях и кроссоверах	M9R генерирует максимальную мощность
Nissan планирует вводить ZEV-автомобили	2009 года, технология Flexible Fuel Technology	в 127 кВт на 3750 об/мин и максимальный
уже в 2010 году: вначале в США, а в течение	(FFV) реализуется в пикапе Titan 2009 года	крутящий момент 360 Н·м на 2000 об/мин,
двух следующих лет — на мировом рынке,	и SUV Armada 2010 года.	но эмиссия M9R намного меньше. Дизель-
стартуя с 5-пассажирским компактным авто-	Улучшения для бензиновых двигателей от-	ный двигатель обеспечивает высокий крутя-
мобилем, способным проехать 100 миль на од-	носятся к повышению топливной экономии	щий момент на низких скоростях, плавную
ном заряде. Передвижение данного автомоби-	и включают следующие общие направления:	работу без шумов и вибраций.
ля обеспечивается посредством ZEV-двигате-	• повышение топливной эффективности;	Технологии для снижения эмиссии вклю-
ля и литий-ионного батарейного пакета Nissan.	• уменьшение воздушного сопротивления	чают (рис. 6л):
Поколение EV-автомобилей, представлен-	во впускных и выпускных патрубках;	• Систему высокого давления Common rail
ное в 2008 году, характеризуется переднепри-	• снижение трения в двигателе.	с пьезоинжекторами и модульно-кинети-
водной схемой с двигателем мощностью	Для повышения топливной эффективно-	ческим (MK) сгоранием (рис. 6л–м) для
80 кВт, инвертором и компактной литий-ион-	сти вводятся прямой впрыск (DIG), перемен-	улавливания эмиссии NOx и частиц (сажи)
ной батареей. Тестовый прототип EV-автомо-	ная синхронизация клапанов (C-VTC), VVEL,	в ранней фазе, двухступенчатой турбоси-
биля 2010 года показан на рис. 6ж, но дизайн	гомогенное компрессионное сгорание (HCCI),	стемой.
производимого в ограниченных и массовых	применяется технология переменного сжа-	• Охладитель EGR.
объемах автомобиля будет видоизменен.	тия смеси (VCR, Variable Compression Ratio),	• Фильтр частиц (Diesel Particulate Filter,
Альянс Renault-Nissan в 2009 году анонси-	усовершенствование EGR, исключение дрос-	DPF).
ровал сотрудничество со многими компани-	селя и другие технологии подчиненного уров-	• Катализаторы для улавливания (Lean NOx
ями и лабораториями, занимающимися про-	ня. В 2010 году планируется коммерциализа-	Trap, LNT): технология улавливания HC-
движением новых технологий электрических	ция более эффективных турбонагнетателей	NOx со слоями улавливания HC, NOx, сни-
автомобилей (EV) и других, отличающихся	следующего поколения.	жения NOx.
нулевой или малой эмиссией.	Одной из недавних разработок Nissan явля-	• SCR — селективное каталитическое сниже-
Новая гибридная технология Nissan HEV	ется новый FCV-автомобиль X-Trail (рис. 6з),	ние/нейтрализация оксидов азота с впры-
является оригинальной собственной разра-	созданный на основе новой усовершенство-	ском мочевины.
боткой на основе литий-ионных батарей	ванной технологии стеков FC (рис. 6и), кото-	• Двойной вихревой порт (Double swirl port):
и включает две технологии: заднеприводную	рые на 25% меньше в сравнении с предшест-	помещение впускного и выхлопного пор-
гибридную колесную систему и параллель-	вующим поколением топливных элементов	тов в противоположных положениях уско-
ную гибридную систему powertrain.	Nissan (2005 года) и обеспечивают более мощ-	ряет завихрение и повышает эффектив-
Система parallel-powertrain включает сис-	ный выход — в 1,4 раза: 130 кВт вместо преж-	ность работы двигателя.
тему оптимизации энергии с двумя сцепле-	них 90 кВт. 70-мегапаскальный топливный бак	Введение технологии «Чистого дизеля»,
ниями, где один электродвигатель непосред-	позволяет запасать на 30% больше водорода,	представленной в автомобиле X-Trail 20GT,
ственно подсоединен к бензиновому двига-	чем в версиях 2003 года. Себестоимость авто-	планируется осуществить в рамках програм-
телю и трансмиссии через два сцепления.	мобиля, включая меньшее использование пла-	мы 2010 года. Параллельно к линейке автомо-
При изменении условий вождения двигатель	тины, для производства также снижена.	билей Nissan добавятся гибридный дизельный
переключается между двумя сцеплениями,	Литий-ионные батареи, используемые для	грузовик Atlas H43 и его CNG-питаемая версия.
оптимизируя использование мощности и поз-	прототипов EV, HEV и FCV (рис. 6е, справа),	«Чистый дизель» TDI,
воляя оптимизировать энергию, одновре-	поставляются с дочернего предприятия
менно повышая топливную эффективность.	Nissan-NEC AESC (Automotive Energy Supply	бензиновый двигатель
Данная гибридная система parallel-powertrain	Corporation). Характеристики этих батарей	TSI Twincharger и гибридные
исключает необходимость в обычных преоб-	для будущего применения в гибридах, соглас-	стратегии Volkswagen
разователях крутящего момента.	но данным производителя, значительно пре-
Сцепления имеют следующие динамичес-	восходят Ni-MH. Новые батареи в два раза	Современные достижения компании Volks-
кие характеристики:	мощнее, они отличаются повышенной на-	wagen в осуществлении топливной экономии,
• Idle/stop (неработающий двигатель/холос-	дежностью и безопасностью, компактностью,	эффективности, экологичности производи-
той ход): для питания электродвигателя ис-	конкурентоспособной ценой.	мых автомобилей включают технологию
пользуется батарея.	В 2008 году был представлен «чистый» ди-	«Чистый дизель» двигателей TDI и значитель-
• Обычное вождение: бензиновый двигатель	зельный (Clean Diesel) автомобиль X-Trail	ные достижения в улучшении бензиновых
применяется для питания электродвигате-	20GT (рис. 6к), достигающий топливной эф-	двигателей TSI.
ля и регенерации батареи.	фективности 15,2 км/л (36 mpg), что являет-	Все производимые дизельные двигатели
• Ускорение: бензиновый двигатель и бата-	ся приблизительно 30%-ным улучшением	с непосредственным впрыском под высоким
рея (power assist) используются для пита-	в топливной экономии в сравнении с 2,5-ли-	давлением и турбонагнетателем компания
ния электродвигателя для более сглажен-	тровым бензиновым двигателем с эквивалент-	Volkswagen обозначает как TDI.
ного ускорения.	ным по мощности выходом. Новый двига-	Модельный ряд на основе технологии Clean
• Замедление: энергия торможения запаса-	тель X-Trail M9R — экономичнее и дешевле,	Diesel Volkswagen представлен следующими
ется и перенаправляется для регенерации	и в то же время соответствует японским эмис-	дизельными автомобилями: Jetta TDI, Jetta
батареи.	сионным стандартам “Post New Long-term	Sportwagеn TDI, Touareg 2 TDI. В 2009 году
Помимо электрических и гибридных ав-	Regulations”, актуальным уже в 2009 году. Хо-	планируется введение 2010 Golf TDI (рис. 7а–г).
томобилей, Nissan инвестирует, например,	тя дизельная технология Nissan применялась	Среди них Jetta TDI — наиболее топливно-

КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ • № 7 '2009

www.kit"e.ru

54		компоненты		датчики

	а				б

г

в

з

д

е

ж

Рис. 7. «Чистые» дизельные автомобили и системы Volkswagen:

а) Jetta TDI 2009 года; б) 2009 Jetta Sportwagеn TDI; в) 2009 Touareg 2 TDI; г) 2010 Golf TDI; д) двигатель TDI;

е) дизельная эмиссионная система; ж) новый двигатель объемом 1,4 TSI Twincharger; з) эффективные фары bi$Xenon

экономичный и экологичный. С оценками 29 mpg в городе и 40 mpg на шоссе данный автомобиль попал в десятку EPA самых топ- ливно-экономичных автомобилей 2009 года. Этот автомобиль отмечен наградой 2009 года “Green Car of the Year” журнала Green Car Journal.

Топливная экономичность Jetta Sportwagen TDI оценивается EPA аналогично Jetta TDI. Оценка EPA для SUV Touareg TDI — 17 mpg в городе и 25 mpg на шоссе.

Технология Clean Diesel предполагает использование специального дизельного топлива, новую технологию двигателя в сочетании с контролем эмиссии (рис. 7д–е).

Clean Diesel использует топливо с ультрамалым содержанием серы для более чистого сгорания. Согласно данным VW, топливо Ultra-Low Sulfur Diesel (ULSD) характеризу-

ется содержанием серы 15 ppm вместо типичных 500 ppm. Данное топливо уже продается в Европе и рекомендуется для дизельных автомобилей других производителей.

Дизельные двигатели — более эффективны, чем бензиновые. Основное отличие бензинового двигателя — применение свечи; дизель использует для возгорания сжатие, поэтому больше топлива участвует в сгорании, что дает бóльший крутящий момент с меньшими топливными затратами. Еще одно преимущество современных дизельных двигателей по сравнению с бензиновыми — возможность быстрого старта в холодную погоду. Недостаток дизелей прежних лет — шум и вибрация, но современные технологии позволяют их значительно снизить.

Технология Clean Diesel для более полного и чистого сгорания применяет также системы

впрыска топлива непосредственно в камеру сгорания двигателя VW TDI. Результат — более высокая топливная эффективность (согласно данным производителя, на 20–40% выше, чем с бензиновыми двигателями) и меньшая эмиссия. Используются пьезоэлектрические инжекторы с высоким давлением. Технология непосредственного впрыска дизельного топлива обеспечивает двигателю максимальный КПД, который в настоящий момент составляет не менее 45%. Бóльшая часть энергии сгорания преобразуется в кинетическую и в выходную мощность двигателя.

Двигатели TDI характеризуются переменной геометрией турбин, что обеспечивает оптимальное заполнение цилиндров и эффективное сжигание. Для более эффективного и полного сгорания уделено внимание геометрии камеры сгорания и распылению топлива.

Автомобили с малыми двигателями оснащены самоочищающимися фильтрами для удаления NOx в системе контроля эмиссии.

Вотличие от других двигателей с системой впрыска мочевины TDI Clean Diesel применяет катализатор для запасания NOx в резервуаре, подобно фильтру частиц (он также присутствует в системе), откуда эмиссионные отходы выжигаются в течение одного из циклов двигателя, что контролируется системой управления двигателем. Результатом является снижение эмиссии NOx и частиц на 90%. Двухлитровые турбодизели в 2009 году попали в десятку лучших двигателей (10 Best Engine) автомобильной группы Ward's Automotive Group. Touareg TDI ввиду размера двигателя (6-цилиндровый V6 TDI Clean Diesel объемом 3,0 л мощностью 221 л. с. и крутящим моментом 407 lbs-ft. (550 Н·м)) для удаления NOx использует систему впрыска мочевины.

Вчисло инноваций VW входит также технология Clean Diesel Racing, для которой в2009годупредложенобиотопливоSynDieselB5.

Параллельно компания VW, помимо дизельных, выпускает и бензиновые двигатели, важнейшей идеей при создании которых является получение максимальной мощности при минимальных затратах топлива. Примером является 4-цилиндровый двигатель TSI автомобилей Golf, Golf Variant, Golf Plus, Jetta, Touran и других.

Двухнаддувные моторы TSI три года подряд (в 2006, 2007 и 2008 годах) получали звание «Двигатель года» в престижном техническом конкурсе “Engine of the year”. Прямой впрыск

вэтих двигателях сочетается с турбонаддувом или даже комбинированным наддувом посредством компрессора и турбонагнетателя.

Настройка двигателей TSI позволяет при низкой частоте вращения коленчатого вала двигателя от 1500 или 1750 об/мин получать максимальный показатель крутящего момента, что повышает экономичность и улучшает динамику (высокая мощность в широком диапазоне оборотов).

В2009 году новый двигатель объемом 1,4 TSI Twincharger (рис. 7ж) с турбонагнетателем

КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ • № 7 '2009

датчики		компоненты		55

с комбинированным наддувом, устанавливаемый на автомобилях Golf, Eos, Scirocco, Touran, Tiguan, Jetta, Seat Ibiza Cupra, стал победителем конкурса «Международный двигатель года». Данный двигатель был отмечен и в номинации «Зеленый двигатель года», и в номинации «Двигатель объемом 1–1,4 л».

Кроме того, двигатели TSI превосходно комбинируются с трансмиссиями с высокими передаточными числами, что также повышает топливную экономичность.

В 2007 году была представлена еще одна разработка компании — 6- или 7-скоростная «сухая» коробка с двойным сцеплением (Dual Clutch Gearbox, DSG), также участвующая в повышении топливной экономии и снижении эмиссии. Германская организация ADAC отметила комбинацию двигателей TSI и семиступенчатой коробки передач DSG своим призом «Желтый ангел 2008» в категории «Инновация и окружающая среда».

Общая заявленная экономия топлива с системами TDI, TSI и DSG в автомобилях Golf достигает 28%.

Golf — самая популярная модель автомобилей VW, общее число продаж которых превысило 26 млн. В конце 2008 года стартовало уже шестое поколение данных автомобилей. Журналисты из 25 стран (WCOTY) на прошедшей выставке NAIAS назвали новый Golf лучшим автомобилем 2009 года в мире.

Новый Golf Plus представлен в начале 2009 года (и в версии BiFuel) как двухтопливный автомобиль, работающий на LPG. Битопливный привод позволяет снизить эмиссию CO2 и потребление топлива: 4-цилиндровый двигатель объемом 1,6 л мощностью 72 кВт потребляет 9,8 л LPG на 100 км (эмиссия CO2 — 159 г/км). Эмиссия CO2 на 10% ниже, чем у бензиновых автомобилей. При работе от бензинового топлива Golf Plus BiFuel даже более экономичен (7,5 л Super на 100 км, 179 г/км CO2).

Для справки, Volkswagen Golf был отмечен как 2009 World Car. Модельный ряд далее продолжает дизель Golf GTD.

Помимо двигателей и систем Powertrain, компания VW применяет и другие менее энергоемкие/энергосберегающие технологии: например, солнечные крыши, более эффективные, чем галогеновые, фары bi-Xenon (рис. 7з).

Будущее своих автомобилей Volkswagen связывает с гибридизацией дизелей и бензиновых автомобилей. Технологии BlueMotion включают разработки новой старт-стоп системы, регенеративное торможение, электрические приводы, гибридные системы, приводные системы TSI EcoFuel (натуральное газовое топливо), SCR (каталитические конвертеры).

Система старт-стоп работает следующим образом. Когда водитель прикладывает торможение и далее переключает рычаг в нейтральное положение, выключает сцепление, двигатель моментально выключается. Сообщение “Start Stop” возникает на многофункциональном дисплее. Для старта водитель полностью выжимает сцепление, двигатель стартует, вновь появляется сообщение “Start Stop”.

Регенеративное торможение работает следующим образом: при ускорении или в фазе торможения повышается напряжение заряда альтернатора, который преобразует кинетическую энергию в электрическую для заряда батареи. Контроль альтернатора со специальным ПО позволяет снижать напряжение или выключать прибор в периоды ускорения или нормального вождения, оптимизируя эффективность двигателя, его нагрузку, топливную экономию и процесс заряда батареи.

Технологии BlueMotion реализованы, например, в концептуальном автомобиле Polo BlueMotion и Concept BlueSport, трех версиях Passat: Blue Motion, TSI EcoFuel, BlueTDI, а также в Touareg V6 TSI Hybrid, Golf Blue-Motion, Golf Plus BlueMotion и других моделях.

Среди технологических инноваций VW и прототипы водородных автомобилей с литий-ионной батареей (например, SUV Tiguan,

минивэн Touran, Passat Lingyu).	■
Продолжение следует

КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ • № 7 '2009

www.kit"e.ru