Автомобили с ДВС и гибриды: история, настоящее, будущее

Как пример влияния кузова и трансмисии, с одним и тем же по конструкции мотором, на 90 км/ч равномерного движения.

Volvo S60 2.0T 7-DCT FWD
--------------------
СdA = 0.27x2.22 = 0.60 м2
Mасса с водителем = 1,800 кг
Шины с Crr = 8.5 кг/т
--------------------
225Н аэро-компонента + 155Н компонента качения + 50Н трение в подшипниках и тормозной системе + 40Н потери в коробке и дифференциале = 470Н x 25 м/с = 11.8 кВт нужно на равномерное движение + 0.5-1.5 кВт HVAC и остальные потребители = 12.3-13.3 кВт требуемая мощность.

Volvo S60 2.0T 8-AT PHEV e-Axle AWD
--------------------
СdA = 0.27x2.22 = 0.60 м2
Mасса с водителем = 2,130 кг
Шины с Crr = 8.5 кг/т
--------------------
225Н аэро-компонента + 180Н компонента качения + 50Н трение в подшипниках и тормозной системе + 65Н потери в коробке и дифференциале = 520Н x 25 м/с = 13.0 кВт нужно на равномерное движение + 0.5-1.5 кВт HVAC и остальные потребители = 13.5-14.5 кВт требуемая мощность.

Volvo ХС90 2.0T 8-AT Haldex AWD
--------------------
СdA = 0.33x2.78 = 0.92 м2
Mасса с водителем = 2,100 кг
Шины с Crr = 8.5 кг/т
--------------------
350Н аэро-компонента + 180Н компонента качения + 50Н трение в подшипниках и тормозной системе + 70Н потери в коробке муфте и дифференциалах = 650Н x 25 м/с = 16.3 кВт нужно на равномерное движение + 0.5-1.5 кВт HVAC и остальные потребители = 16.8-17.8 кВт требуемая мощность.

Volvo ХС90 2.0T 8-AT PHEV e-Axle AWD
--------------------
СdA = 0.33x2.78 = 0.92 м2
Mасса с водителем = 2,320 кг
Шины с Crr = 8.5 кг/т
--------------------
350Н аэро-компонента + 200Н компонента качения + 50Н трение в подшипниках и тормозной системе + 70Н потери в коробке и дифференциалах = 670Н x 25 м/с = 16.8 кВт нужно на равномерное движение + 0.5-1.5 кВт HVAC и остальные потребители = 17.2-18.2 кВт требуемая мощность.
 
Последнее редактирование:
Ivan Pirog сказал(а):
5,3 л. на турбо-Вольво - извините, не поверю. Если только под горку.
Нажмите, чтобы раскрыть...
Вольвовские турбомоторы 90-х и нынешние совсем разные.

Сам по себе газовый турбокомпрессор не приводит к снижению тепловой эффективности (повышению удельного расхода топлива BSFC), наоборот, он использует "бесплатную" энергию выхлопных газов чтобы улучшить наполнение воздухом в тех режимах где атмосферный двигатель полагается только на оптимизацию впускного тракта. Поэтому можно сделать цилиндр наддувного мотора более узким чем в атмосферном варианте, и снизить тепловые потери через стенки камеры сгорания, и снизить величину насосных потерь.

Другое дело что в 90-х и начале 00-х турбомоторы делали под повышенную пиковую отдачу, а это сразу же больший диаметр подшипников коленвала, отсюда более высокие мехпотери, это форсунки охлаждения поршней с высокой пропускной способностью, отсюда большие затраты энергии на прокачку масла. У них была установлена пониженная степень сжатия, чтобы на пиковом значении наддува, традиционном впрыске в каналы и обычном топливе с АЗС они не детонировали, из-за чего на небольших нагрузках происходило снижение тепловой эффективности и повышение удельного расхода топлива по отношению к атмосферным вариантам.

В 10-е годы появились жёсткие требования снижать расход и выбросы, поэтому внедрили непосредственный бензиновый впрыск в цилиндры, он позволил отодвинуть предел детонации и за счёт этого повысить степень сжатия при использовании того же топлива, что несколько подняло тепловую эффективность и снизило удельный расход. Переход с 5 цилиндров на 4 у Вольво позволил снизить количество подшипников коленвала и распредвалов, и через это снизить мехпотери, и снизить расход топлива ещё немного. Тогда же были внедрены меры по снижению паразитных нагрузок, отключаемые и многорежимные насосы, и многоконтурные системы охлаждения, позволившие более точно устанавливать тепловой режим, и за счёт этого снизить расход топлива и далее.

Так получилось бензиновое вольвовское VEP семейство унифицированных наддувных четвёрок 2.0, в трёх вариантах отдачи:

- HP с комбинацией газового турбокомпрессора и приводного нагнетателя (степень сжатия 10.3:1 / 228-235 кВт),
- MP с газовым турбокомпрессором (степень сжатия 10.8:1 / 184 кВт),
- LP с газовым турбокомпрессором (степень сжатия 10.8:1 / 140 кВт).
 
Последнее редактирование:
К 2020-му из-за регулятивного давления в Вольво переработали эти моторы, назвав результат Gen3.

К числу их ключевых особенностей относятся интегрированный в головку выпускной коллектор, охладитель наддувочного воздуха с водяным охлаждением (WCAC), встроенный в него, более короткие воздушные каналы с пониженным падением давления в системе наддува, высоко установленный турбокомпрессор, и система впрыска на рабочее давление топлива до 450 Бар, а также 48-Вольтовая MHEV гибридизация с ременным интегрированным стартер-генератором (B-ISG) на 12 кВт.

Меры по снижению внутреннего трения включают в себя непосредственный привод топливного насоса высокого давления от коленчатого вала, а также использование распредвалов с шариковыми подшипниками, и клапанных толкателей с роликами. Для снижения шумов и вибраций (NVH) блок цилиндров, выполненный по технологии литья под высоким давлением, стал шире, в него были интегрированы отдельные кронштейны, присутствовавшие у двигателей предыдущего поколения.

Основных варианта два:

- HP с комбинацией газового турбокомпрессора и приводного нагнетателя (степень сжатия 9:1 / 220 кВт),
- MP с газовым турбокомпрессором (степень сжатия 10.5:1 / 184 кВт).

Благодаря проведённой оптимизации двигатели Gen3 MP и HP обеспечивают работу с λ=1 как в статическом, так и в динамическом режиме.
 
Последнее редактирование:
Был разработан и в 2021-м году запущен в производство третий вариант, оптимизированный по расходу топлива:

- LP с газовым турбокомпрессором переменной геометрии VGT и газораспределением Миллера (степень сжатия 12:1 / 145 кВт).

Этот новый LP имеет степень сжатия увеличенную до 12:1 и работает с λ=1 и без обогащения смеси уже во всем рабочем диапазоне, включая режим высокой отдачи. Внутреннее трение по отношению к Gen3 MP и HP ещё более снижено, за счет использования непрерывно регулируемого масляного насоса. Основой для его разработки у Вольво послужил вариант MP, основные цели, повышение тепловой эффективности и снижение расхода топлива, в первую очередь за счет внедрения газораспределения Миллера, с оптимизацией процессов сгорания и газообмена, а также получение той же характеристики отклика, такого же роста крутящего момента, как и у MP.




Фактически, это аналог отдельной "эко" версии мотора EA888 у Фольксвагена, на 132/140 кВт пиковой отдачи, названной Evo3В, тоже с газораспределением Миллера, названным там циклом Будака. BSFC карта этого наддувного вольвовского Gen3 LP мотора и представлена на приведённом мною выше графике.
 
Последнее редактирование:
Ту-155 сказал(а):
Действительно у S60 Cd. равен 0.27? Как-то маловато
Нажмите, чтобы раскрыть...
Они приводят такой, и это более-менее реалистично для хорошо аэро-оптимизированного седана с ДВС, его радиаторами, и соответственно с его cooling drag (уровень Opel Calibra конца 80-х который "продували" очень тщательно, в версии с базовым мотором 2.0 на 85 кВт и поэтому с минимальным cooling drag). Я не верю в независимо подтверждаемые значения ниже 0.26 для машин с ДВС, они похожи на игры отделов маркетинга, для современных оптимизированных реалистичен диапазон 0.28-0.30.
 
Последнее редактирование:
Touring сказал(а):
Вольвовские турбомоторы 90-х и нынешние совсем разные.
Нажмите, чтобы раскрыть...
У меня в семье есть Вольво с современным турбо-мотором, правда без гибридного довеска. Я знаю, сколько они жрут в реальности.
Вольво, кстати, и сама не даёт ни в одной из своих спецификаций цифры ниже чем 5,95 литров, если речь идёт не о PHEV:

Models - S60 - Technical Data - Volvo Cars Global Media Newsroom

www.media.volvocars.com
 
Так LP оптимизированный под минимальный расход топлива у Вольво это как раз тот 197-сильный младший что с 2021-го года и с 48-Вольт BSG MHEV. Остальные так не оптимизированы, ни 250-сильной MP ни старший 300-сильный HP, который в том числе стоит на их PHEV. Причём этот младший LP идёт с DCT роботизированной механикой дающей минимальные трансмиссионные потери, а не с менее эффективным автоматом с гидротрансформатором как на остальных версиях, MP и HP. С таким же автоматом идёт и их PHEV, ради большей незаметности переключений, важной на американском рынке.

У меня в семье есть Фольксваген с 2.0 турбо EA888 Gen.3B (тоже Миллер, тоже повышенная степень сжатия 11.65:1, и тоже DCT роботизированная механика), могу подтвердить что он малоежка на трассе, в городе расход выше чем на трассе раза в полтора, всё заметно меньше чем у обычных 2.0-2.5 на машине с примерно этими CdA и массой, и подобными шинами, что атмосферных что наддувных.

Если оснастить его коробку электрификацией как в тех же фольксвагеновских PHEV, дающую рекуперацию обычно теряемого в городе на торможении с минимальными потерями на преобразование, то есть хотя бы 400- а не 48-Вольтовую, и дающую выключение топливного мотора в невыгодных по BSFC областях карты нагрузка/обороты, будет в городе мизер, меньше чем на трассе, и средний тоже меньше чем на трассе.

6-ка среднего паспортного расхода у S60 с этим мотором как раз из-за не очень эффективной 48-Вольт MHEV рекуперации. Но чтобы сделать хотя бы 400-Вольтовую причём с не тяжёлой и не дорогой как у PHEV батареей надо городить как у тойотовских HEV инвертер с бустером напряжения небольшой батареи (200 батареи > до 650 Вольт системных).

Но такой оптимизированный по электросистеме HEV не несёт в Европе попадания в целевые выбросы, и в Китае в локальные требования, поэтому разрабатывать и выпускать его экономически бессмысленно для Вольво, ей выгоднее из критерия удовлетворения нынешним и будущим регулятивным требованиям на целевых рынках ставить на микс продаж 48-Вольт MHEV, 400-Вольт PHEV и чистого электро.
 
Последнее редактирование:
Немцы из ADAC катали много версий 60-й линейки и сопоставимый с ними тойотовский Лексус, примерно одной массы и с близким типом шин.

1. Не сильно оптимизированный по удельному расходу турбомотор с газораспределением Отто + не лидерский по эффективности гидромеханический автомат + отсутствие электрификации коробки, в кузове седан с хорошим CdA.

S60 2.0 Gen2 LP Turbo 190PS 8-AT FWD (2019)
--------------------
1,725 кг.
0.27x2.22=0.60 CdA (декларировано)
235/40 R19
--------------------
9.0/6.4/8.4 расход город/загород/автобан
60-100 = 5.4 с.

2. Оптимизированный по удельному расходу турбомотор с газораспределением Миллера + эффективная роботизированная механика + не очень эффективная 48 Вольт рекуперация, в кузове универсал с на 10% худшим чем у седана CdA.

V60 2.0 Gen3 LP VGT Turbo 197PS 7-DCT FWD + 48V BSG (2022)
--------------------
1,744 кг.
0.29x2.23=0.65 CdA (декларировано)
235/40 R19
--------------------
6.7/5.7/7.8 расход город/загород/автобан
60-100 = 4.5 с.

3. Оптимизированный по удельному расходу атмосферный мотор с газораспределением Аткинсона + эффективная планетерная бесступенчатая механика + эффективная 650 Вольт рекуперация, кузов седан с очень хорошим CdA.

ES 2.5 218PS e-CVT FWD 650V EM HEV (2018)
--------------------
1,735 кг.
0.26x2.23=0.58 CdA (декларировано)
235/40 R19
--------------------
4.3/4.9/7.4 расход город/загород/автобан
60-100 = 5.2 с.

"Премиальная" Тойота на автобане с учётом разницы в CdA кузовов показала на 2% меньший расход чем Вольво. За городом разница уже 13% за счёт более эффективной электрификации коробки и работы рекуперации. В городе расход ниже на целых 35%, тоже рекуперация.
 
Последнее редактирование:
Реакции: 2014
Они тестировали и вольвовский PHEV в кузове этой серии.

4. Не сильно оптимизированный по удельному расходу турбомотор с газораспределением Отто + не лидерский по эффективности гидромеханический автомат + достаточно эффективная 355 Вольт рекуперация путём установки на передней оси генератора и на задней оси электромотор-редуктора, в кузове универсал с на 10% худшим чем у седана CdA, вдобавок на 20% тяжелее его за счёт ёмкой батареи.

V60 2.0 Gen2 MP Turbo+Compressor 253PS 8-AT FWD + 355V e-Axle 88PS RWD (2019)
--------------------
2,072 кг.
0.29x2.23=0.65 CdA (декларировано)
235/40 R19
--------------------
6.9/5.8/8.1 расход город/загород/автобан
60-100 = 3.9 с.
 
Последнее редактирование:
Реакции: 2014
Никакого секрета не открыли. Мой 350н на сегодняшний день имеет 40+ ткм. Да, материалы отделки лучше чем в рав4, но такая копеечная деталь как фиксатор двери точно тойотовский как на королле или рав4. Итог уже к 20000 км двери не удерживаются в открытом положении, на едва заметном уклоне. И из таких маленьких штрихов складывается впечатление.
БМВ дарит хорошее настроение. А это всегда приятно.

 
БМВ вкладывает больше японцев в компонентную базу, и больше в изощренные решения, дающие лучшую устойчивость и контролируемость, лучший отклик, и лучшие NVH. Также заметно больше в проработку не относящегося прямо к движению, от приборного интерфейса, ассистентов и систем автоматизации движения, до реализации всех этих переключателей и кнопок, дверных петель и ручек, и обшивки салона. И так было всегда. Бенц до 2000-х годов вкладывал ещё больше заказывая для себя более сложные и материалоёмкие чем у остальных компоненты, но сейчас у немецкой тройки они примерно одни и те же, точно посчитанные поставщиками под сроки эксплуатации и пробеги в лизинге.
 
Последнее редактирование:
Вольво находится посередине между японцами и премиальной немецкой тройкой, её машины классов D и выше базируются на более дешёвой чем у немцев архитектуре с поперечными агрегатами, и базовым передним приводом, у них более простые подвески, и прочные, но несколько более дешёвые в производстве кузова. Проработка не относящегося прямо к движению лучше чем у японцев и почти на уровне упомянутых немцев. Снова-таки до 2000-х годов старшие Вольво 900-й серии по добротности и решениям были сделаны на уровне Е-класса от Бенца, дальше как и у Бенца их удешевили, не нужно столько закладывать для легковых машин, находящихся в лизинге, для двух первых владельцев.
 
Последнее редактирование:
Поэтому в Европе в отличие от США Тойота не может продать много своего премиума, европейцы больше вникают в детали и менее ведутся на яркую оболочку, особенно немецко-говорящие и скандинавы. Вольво даёт приятные цены дома, из-за этого они там популярны, кроме влияния привычек и патриотизма, цена компенсирует их большую простоту на фоне премиум-немцев.

В России до середины 2010-х они тоже давали приятные цены, на уровне Тойоты. Я тогда отговорил родственника от Хайлендера, сказал зачем тебе эта высокая Кэмри где на всём сэкономили, когда за те же деньги можно взять XC90, куда вложили больше, всё проработано лучше, и кузов очень крепкий. Нет никакого смысла покупать более дёшево сделанное по цене более дорого сделанного, кроме привычки и предубеждений. Попробовав, на Тойоту они уже не смотрели, и за цену их прежнего Рав4 с атмосферником взяли турбодизельную ХС60 в базе, второй в семью. Это полу-Форд конечно, но с оригинальными шведскими, лучшими чем у Форда кузовом, мотором и салоном.

Но большинство никто не отговорил, так как Тойота создала в СНГ культ "надёжности". Хотя обе этих Вольво за срок 10+ лет по факту не глючили и не ломались совсем, кроме замены на пробеге за 100 тысяч изнашивающихся мелочей по подвеске, типа опорных подшипников и стоек стабилизаторов.
 
Последнее редактирование:

у жены 2010 года. по виду я называю это барби-мобиль. по исполнению высококачественный патифон. я позже взял себе венза с таким же 3.5 мотором. в торонто и квибеке немного моделей переходит 10 лет из-за коррозии. пока держусь. но думаю уже недолго осталось. как в таких условиях ездить на электрике и ожижать что они окупятся после 10 лет эксплуатации????
 
как я стараюсь не смотреть на американский автопром после того как трамп троллит канадцев, но для северной америки лучшее что подходит это местная сборка. Кстати RX собирают в 80 км от торонто.

у тойоты дизайн от "троешника". но это остается неизменным на протяжении 10ти лет эксплуатации
 
у меня механик говорил что пока есть бмв он всегда сможет зарабоать себе на хлеб просто на обслуживании. после 100 тыс км для него это просто рай
 
в
в северной америке дизель стоит значительно дороже бензина. а на бензиновых большой степени сжатия не достичь на неэтилированном бензине. поэтому логично что литровая мощность бензиновых компрессорных меньше чем турбокомпрессорных дизельных.
 
Вам необходимо войти или зарегистрироваться, чтобы здесь отвечать.
Меню
Вход
Регистрация