Автомобили с ДВС и гибриды: история, настоящее, будущее

Фото компонент этого V12, знакомый с серийными TDI увидит что общего с ними почти нет.

Посмотреть вложение 861471
Интересные свечи накала
 
Реклама
Фольксвагену нужно было рекламировать легковую дизелизацию, на которую он сделал основную ставку, он это реализовал, в автоспорте, в Ле Мане, где более низкий расход это важная часть успеха.

Бытовой дизельный V12 был выведен им на рынок только для рекламы этой дизелизации, вне её для легкового автомобиля он не имеет практического смысла, так как тяжёлый, и в нём высоко внутреннее трение, чтобы выдерживать высокое давление в цилиндрах, поэтому преимущество в минимальном расходе дизельного мотора с ним теряется.

Опять-таки, 10% составляющая преимущества в расходе над бензиновыми моторами идёт из-за объёмно более плотного, и поэтому на 10% более энегоплотного чем бензин дизтоплива. Которое очень долго продавалось в Европе на треть и более дешевле бензина, из-за исскуственно созданного перекоса в налогах, чтобы стимулировать дизелизацию. Выходило, что выбирая дизель, за единицу энергии топлива те же немцы фактически платили на АЗС почти что в полтора раза меньше.

В странах где не делали диспаритета в налогах, той же Великобритании, и они отражают производственные издержки переработчиков, дизтопливо стоит сейчас за литр объёма на 5% дороже бензина, отсюда единица энергии дизтоплива стоит всего на 5% дешевле. Поэтому, после того как там убрали перекошенные, сильно стимулировавшие выбор дизельных машин СО2 налоги на покупку (BiK), спрос на легковые дизельные автомобили упал почти до нуля.
 
Последнее редактирование:
В США дизтопливо с низким содержанием серы стоит на 10% дороже обычного бензина.

В том же Техасе где нет перекоса в налогах и есть большая нефтедобыча рядом, хотят сейчас $0.77 за литр regular бензина, и $1.00 за литр premium, всё с налогом с продаж. Дизтопливо с низким содержанием серы, $0.85 за литр, с налогом с продаж. Единица его энергии, и энергии regular бензина стоит одинаково.

Поэтому брать там современный турбодизельный автомобиль с которым ещё надо бегать искать где и кто зальёт в бак его нейтрализатора NOx мочевину, неразумно. Для трака которому таскать лодку, имеет хоть какой-то смысл, для легкового, нет.
 
Последнее редактирование:
Опять-таки, 10% составляющая преимущества в расходе
Эта цифра взята от балды.
Очевидно, что разница иная и в ттх, и на практике. Там, где этот дизельный автомобиль систематически показывал такие цифры, его бензиновый брат с 249 сил не мог опуститься ниже 6 никак, даже в качестве эксперимента на экономию. А 340 сильная версия ниже 7.
Условия одинаковые, колеса одинаковые, резина одинаковая.

Таких сравнений в рамках фольксваген у меня много. На тигуанах, пассатах, мультиванах в том числе. Разница на этом. Участке от 15%. Чем больше машина, тем выше разница. На мультиване под 30%, там правда бенз мощнее на 24 лс

IMG_20200912_155143.jpg
 
Я про 10% разницы содержания энергии в литре топлива. На АЗС топливо продаётся за литр, и расход привычен в них. Но если измерять как конструкторы моторов расход топлива в граммах, картина чуть меняется, на эти 10%.

Сам езжу на то турбодизеле, то на турбобензине, около 40% абсолютное преимущество расхода в литрах у первого, из них 10% это разница в энергосодержании литра дизтоплива и литра бензина. Если брать последние переусложнённые турбодизели и турбобензины, разница 25-35%.

Если в граммах, то 30% и 15-25% соответственно.
 
Фольксвагену нужно было рекламировать легковую дизелизацию, на которую он сделал основную ставку, он это реализовал, в автоспорте, в Ле Мане, где более низкий расход это важная часть успеха.

Бытовой дизельный V12 был выведен им на рынок только для рекламы этой дизелизации, вне её для легкового автомобиля он не имеет практического смысла, так как тяжёлый, и в нём высоко внутреннее трение, чтобы выдерживать высокое давление в цилиндрах, поэтому преимущество в минимальном расходе дизельного мотора с ним теряется.

Опять-таки, 10% составляющая преимущества в расходе над бензиновыми моторами идёт из-за объёмно более плотного, и поэтому на 10% более энегоплотного чем бензин дизтоплива. Которое очень долго продавалось в Европе на треть и более дешевле бензина, из-за исскуственно созданного перекоса в налогах, чтобы стимулировать дизелизацию. Выходило, что выбирая дизель, за единицу энергии топлива те же немцы фактически платили на АЗС почти что в полтора раза меньше.

В странах где не делали диспаритета в налогах, той же Великобритании, и они отражают производственные издержки переработчиков, дизтопливо стоит сейчас за литр объёма на 5% дороже бензина, отсюда единица энергии дизтоплива стоит всего на 5% дешевле. Поэтому, после того как там убрали перекошенные, сильно стимулировавшие выбор дизельных машин СО2 налоги на покупку (BiK), спрос на легковые дизельные автомобили упал почти до нуля.
Touring, мой личный опыт автомобилей которыми владел я лично или были в семье, с самым низким расходом топлива это БМВ Х3 20д и лексус RX350h (владею сейчас). И х3 с 2л.дизелем вполне понятная модель, с хорошей тягой для 4х цилиндров, с малым расходом топлива с разумной себестоимостью производства двигателя. Все эти 4.1 V8, даже V6 ни с маркетинговой точки зрения, ни с точки зрения динамических характеристик не дали никаких преимуществ. Кстати, 2 л. дизель у БМВ до сих пор в строю, как на новой 5ке, так и на х3 новом.
 
Эта цифра взята от балды.
Очевидно, что разница иная и в ттх, и на практике. Там, где этот дизельный автомобиль систематически показывал такие цифры, его бензиновый брат с 249 сил не мог опуститься ниже 6 никак, даже в качестве эксперимента на экономию. А 340 сильная версия ниже 7.
Условия одинаковые, колеса одинаковые, резина одинаковая.

Таких сравнений в рамках фольксваген у меня много. На тигуанах, пассатах, мультиванах в том числе. Разница на этом. Участке от 15%. Чем больше машина, тем выше разница. На мультиване под 30%, там правда бенз мощнее на 24 лс

Посмотреть вложение 861483
Даже не сомневаюсь, х5 30д показывал похожие цифры. И новые дизеля с магазина не воняют, но как только появляется второй третий хозяин начинается удаление AdBlue, EGR, прошивки двигателя и вот заезжаю на подземную парковку за таким горе экономистом и хочется фейсом об тейбл такого умника.
После покупки RX350h 23' я не сбрасывал счётчик расхода топлива, трасса, город (трасса разная, в основном холмистая скорость 130-153 кмч на круизе Анкара - Стамбул, город - Анкара, холмы, подъёмы спуски, климат всегда работает) - 7.5 расход. 95 бензин.
 
Touring, мой личный опыт автомобилей которыми владел я лично или были в семье, с самым низким расходом топлива это БМВ Х3 20д и лексус RX350h (владею сейчас). И х3 с 2л.дизелем вполне понятная модель, с хорошей тягой для 4х цилиндров, с малым расходом топлива с разумной себестоимостью производства двигателя. Все эти 4.1 V8, даже V6 ни с маркетинговой точки зрения, ни с точки зрения динамических характеристик не дали никаких преимуществ. Кстати, 2 л. дизель у БМВ до сих пор в строю, как на новой 5ке, так и на х3 новом.
Смотря что, как и где эксплуатировать.

Например, у меня 2-2.5 тонны в зависимости от конкретной загрузки машины, лес, первая передача и движение по корням и ямам. Я еду на холостых, или чуть выше, чтобы дать минимум скорости и отсюда в лужах на песке и глине, и на корнях, минимум проскальзывания. В этих условиях поток выхлопных газов минимален, поэтому, турбокомпрессор двигателя работает минимально, но, дизельный мотор вывозит, за счёт рабочего объёма, и оптимального смесеобразование и сгорания в этом режиме. Именно поэтому для каждой машины нужен некий минимально-достаточный рабочий объём, с поправкой на наличие наддува, в моём случае с 2.0-2.5 тоннами он равен 2.5, наддувный, схемы V6, с моно-турбокомпрессором (опционально, бензиновый наддувный битурбо 2.7 V6, и атмосферный 4.2 V8).

Наконец, у меня 6 цилиндров, с которыми отдача довольно плавна, за счёт 3-х вспышек за оборот коленвала (6 цилиндров / 2 оборота за 4 такта = 3 вспышки). Но, от 8-ми цилиндров я бы не отказался (4 вспышки). И объём лучше бы 4.0, чтобы мотор при данной нагрузке ещё более устойчиво вёз, с меньшими оборотами. То есть, конкретно для моей эксплуатации я бы выбрал 4.0 V8, и скорее всего дизель, из-за его смесеобразование и сгорания на минимальных оборотах.

Я выехал на трассу, и, считается, что при равномерном движении, мне становится важен минимальный расход топлива (на самом деле, мне с моими пробегами в год, нет). Чтобы его дать, нужен вывод мотора в область максимума тепловой эффективности. Для чего в свою очередь необходимо обеспечить его вывод по оборотам и нагрузке в область максимально возможного давления в цилиндрах. Для этого нужны минимальный рабочий объём, и минимально возможные обороты.

По критерию минимального расхода, считается, что мне оптимально подошли бы 3 цилиндра и 1.25-1.5 рабочего объёма, вдобавок они дадут пониженное внутреннее трение по сравнению с 6-цилиндровым мотором объёма 2.5-3.0, это снижение потерь и снова-таки расхода. Но, по сравнению с 6 цилиндрами, становятся нужны дополнительные меры по гашению вибраций, и отдача далеко не плавная (1.5 вспышки за оборот коленвала вместо 3-х). Вдобавок, подобный мотор в сочетании с массой в 2.0-2.5 тонны при том же уровне наддува будет давать слишком слабую разгонную динамику, важную для случая трассовых обгонов, и в передаче, и с её сменой. В лесу с такой массой с ним будет тоска, невозможно будет ехать не повышая серьёзно обороты, чтобы турбокомпрессор получил достаточно выхлопных газов для наполнения цилиндров воздухом, а это прощай предоление скользких участков не наскоком. А поставишь размерный турбокомпрессор, чтобы дать достаточную пиковую отдачу, появятся большие задержки.

4 цилиндра рабочего объёма 2.0 при подобной массе это удачный для автопроизводителя компромисс, так как произвести наддувные 3 цилиндра стоит практически столько же, что и 4, ведь разница в один поршень и шатун, одну форсунку, 4 клапана и чуть иные по обработке блок и головку, а также коленвал с распредвалами не так существенна. Вдобавок, в качестве компенсации, с 4-мя цилиндрами можно применить более дешёвые материалы, так как пиковое давление в цилиндре при том же требовании к пиковой отдаче на фоне 3-х цилиндров с ними ниже. К тому же, 4 цилиндра плавнее в отдаче (2 вспышки за оборот коленвала вместо 1.5), и с ними лучше отзывчивость в передаче.

Но, на фоне 6 цилиндров и 4 это компромисс, сделан он в пользу топливной экономии, при этом, не сильно жертвуя разгонной динамикой. Я лично выберу минимум 3.0 и 6 цилиндров (при возможности, 4.0 V8), так как у меня существенная часть это лес, общие пробеги небольшие и топливо недорогое. Пиковая отдача, без разницы, можно при такой массе ограничится 200-ми силами, для обгонов её хватит, что даёт в районе 25 кВт пиковых на цилиндр при 6-цилиндровой схеме, и 18 кВт при 8-цилиндровой. Подобные удельные значения отдачи при 6-ти и тем более 8-ми цилиндрах снижают требования к системе впрыска и материалам, это хорошо для простоты обслуживания.

Долговечность с большим количеством цилиндров тоже выше, так как и средняя и пиковая нагрузка на цилиндр ниже. Отказоустойчивость, здесь что сильнее сыграет, меньшая нагрузка на цилиндр, или большая сложность за счёт большего числа цилиндров, большей сложности привода ГРМ и системы питания топливом и воздухом, и большей сложности выпуска.
 
Последнее редактирование:
Реклама
Простоты обслуживания чего?
Системы питания топливом, да и мотора в целом.

Если посмотреть на развитие дизельной технологии, то очень долго доминирующим был впрыск в вихревую камеру, рядным топливным насосом, как правило бошевским, на 115 Бар пиковых для атмосферных вариантов, и 135 Бар для наддувных. Такой насос требовал более простой фильтрации, там был или ноль или минимум датчиков, и применялись самые простые механические форсунки, открываемые давлением.

Пиковое давление в цилиндре для атмосферного варианта было задано равным 65 Бар, для наддувного, 95, это снижало требования к используемым металлам и сплавам, и требования к маслу.

Из-за особенности горения смеси в предкамере, и распространения его на основную камеру, отсюда, их-за плавного нарастания давления в цилиндре, у моторов данного типа нет выраженной жёсткости работы. Обратная сторона, повышенные теплопотери через стенки предкамер, что приводит к повышенному расходу топлива, и не очень высокая удельная отдача на цилиндр.

Типичные представители, рядные моторы Бенца 80-х с 2-клапанными головками:

Атмосферные дизельные.

2.0D SOHC 2V L4 - 72PS / 2.5D SOHC 2V L5 - 90PS / 3.0D SOHC 2V L6 - 109PS
7.0 Bar bmep x 12.9 m/s = 90 (13 kW/cylinder)

И турбодизельные.

2.5TD L5 SOHC 2V - 124PS / 3.0TD L6 SOHC 2V - 147PS
9.5 Bar bmep x 12.9 m/s = 127 (18 kW/cylinder)

Всего 13-18 кВт на цилиндр в пике, и пиковая нагрузка 90-127, это очень и очень немного по современным меркам. В начале 90-х годов, для старшего W140, они вывели на рынок наддувную шестёрку 3.5 с 2-клапанными головками, настолько же не сильно нагруженную.

3.5TD L6 SOHC 2V - 150PS
9.7 Bar bmep x 12.3 m/s = 119 (18 kW/cylinder)

В их конце, наддувную её версию в виде пятёрки 2.9, с такими же показателями нагруженности.

2.9TD L5 SOHC 2V - 129PS
10.0 Bar bmep x 12.3 m/s = 123 (19 kW/cylinder)

В начале-середине 90-х, они внедрили для атмосферных вариантов 4-клапанные головки, что привело к некоторому росту отдачи и нагрузок, но они всё равно остались меньшими, чем у наддувных 2-клапанных версий. Всего 17 кВт на цилиндр в пике, и пиковая нагрузка 112-113.

2.5D L5 DOHC 4V - 113PS / 3.0D L6 DOHC 4V - 136PS
8.1 Bar bmep x 14.0 m/s = 113 (17 kW/cylinder)

2.2D L4 DOHC 4V - 95PS
7.8 Bar bmep x 14.4 m/s = 112 (17 kW/cylinder)

В середине 90-х, выпустили наддувную шестицилиндровую версию с 4-клапанными головками, с несколько большей отдачей и нагрузками. Здесь уже 22 кВт на цилиндр в пике, и пиковая нагрузка 148.

3.0TD L6 DOHC 4V - 177PS
12.0 Bar bmep x 12.3 m/s = 148 (22 kW/cylinder)

В основном из-за принципиального подхода тех лет, выпускать конструктивно не нагруженные моторы, а также из-за традиционной для тогдашнего Бенца общей добротности конструкции, и минимального количества пластиковых компонент, все они такие долгоживущие.
 
Последнее редактирование:
Системы питания топливом, да и мотора в целом.
Даже по тем авто, которыми я владел, в которых линейка двигателей велика, о бОльших размерах механики никогда не высказывались про простоту обслуживания двс и сопутствующего в моторном отсеке. Да и надежность их была хуже, чем у их более дохлых собратов
 
В начале 90-х годов, для старшего W140, они вывели на рынок наддувную шестёрку 3.5

3.0TD L6 DOHC 4V - 177PS
12.0 Bar bmep x 12.3 m/s = 148 (22 kW/cylinder)
3.0 177hp ом606 замечательный двигатель, ресурсный. В Россию приезжали W140 с пробелами 500+ (естественно смотанными до 70-80) и проезжали ещё 500 без особых проблем. С баком 100 литров и расходом по трассе около 8 литров кабан проезжал 1000+ км на одной заправке
 
Даже по тем авто, которыми я владел, в которых линейка двигателей велика, о бОльших размерах механики никогда не высказывались про простоту обслуживания двс и сопутствующего в моторном отсеке. Да и надежность их была хуже, чем у их более дохлых собратов
Под относительной простотой я имел в виду заправку топливом и обслуживание ранней до common rail системы впрыска, такой например, как у вихрекамерника Бенца. Само собой обслуживание многоцилиндрового двигателя сложнее малоцилиндрового, особенно в компактных моторных отсеках.

Что до нагрузок и износа, всё определяют фактические а не предельные нагрузки, и качество обслуживания. У многоцилиндрового мотора при любом значении требования к отдаче при плюс-минус той же массе машины удельная нагрузка на цилиндр всегда ниже, про это прямо сказали и конструкторы того автоспортивного дизельного V12, и подтвердили цифрами, и только хорошо что такой мотор выполнен с расчётом на более высокие общие нагрузки. Другое дело, что такие многоцилиндровые двигатели как правило стоят в заметно более тяжёлых машинах, которые покупают люди которые хотят ездить "на все деньги". Отсюда, фактическая нагрузка на такой мотор оказывается выше, чем на малоцилиндровый в лёгкой машине у "эконома", думающего в первую очередь о расходе топлива, поэтому едущего по-другому.

Дальше по отказам начинает играть повышенная сложность многоцилиндрового, к нему нужен точно понимающий как он работает и как именно его обслуживать сервисный специалист, у которого есть все необходимые спецприспособления, тогда его отказоустойчивость будет не ниже. Таких спецов в силу меньшей распространенности подобных моторов в разы меньше, чем реально понимающих на массовый малоцилиндровый. То же касается наличия спецприспособлений и диагностического оборудования, для большинства сервисов в силу значительно меньшего числа таких моторов их приобретение банально не окупится, поэтому в ход идут кустарные.

Наконец, обслуживание многоцилиндрового требует точного выполнения регламента, это априори стоит дороже, так как он сложнее, значительная часть проблем с ними в нашем регионе идёт из-за желания сэкономить на требуемых расходных материалах и компонентах, что значит что машина с многоцилиндровым банально попала не к тому владельцу.
 
Последнее редактирование:
Назад