Автомобили с ДВС и гибриды: история, настоящее, будущее

[Touring]

Версия объёма 3.2 получена из 3.6 уменьшением диаметра цилиндра с 94 до 89 мм, при том же ходе в 85.6 мм. Блок тот же, с интервалом между центрами цилиндров в 103 мм, коленвал тот же, с диаметром коренных шеек в 68 мм, и шатунных в 56 мм, шатуны те же, 150.4 мм.

Изменения, при литье установлены более узкие чугунные гильзы, за счёт чего оставлена большая толщина межцилиндровых перемычек, и установлены более узкие поршни.

Она была выбрана Фиатом для Альфы, а также использована Опелем, Холденом, Сузуки и Дэу.

Команда Альфы спроектировала для своей версии с непосредственным впрыском от Bosch камеры сгорания в головках и поршнях, впускной и выпускной коллекторы, и подобрала калибровки. Впускной клапан у 3.6 идёт с 37 мм тарелкой, выпускной с 30.6 мм, здесь у 3.2 они меньше, 33.4 и 28.4 мм, подъём тот же, 10.95 мм и 10.95 мм. Головки несколько менее производительные по воздуху, но, с пониженной массой клапанной системы.

Впрыск альфовской версии, непосредственный в цилиндры, высокого давления. Минусы, большая сложность и меньшая отказоустойчивость, более громкая работа за счёт наличия насоса высокого давления, нет омывания бензином каналов и клапанов, поэтому постепенно зарастает масляными отложениями впускной тракт, со снижением его сечения. Плюсы, нет замачивания стенок каналов и впускных клапанов, за счёт чего сто процентов топлива участвуют в смесеобразовании, степень сжатия при той же детонационной стойкости топлива за счёт полезного эффекта охлаждения воздуха при таком типе впрыска повышена с 10.5 до 11.25.

Позднее эти решения были адаптированы для прямовпрысковых двигателей GM.

Впускной коллектор в варианте Альфы лишился системы изменения длины впускного тракта и стал одноэлементным, выполнен из алюминия.

Выпускной остался из чугуна, с тонкими внешними стальными оболочками.

Масляный насос тот же простой однорежимный, с приводом от коленвала, без электронного управления.

Термостат тот же простой вкладыш в разборном алюминиевом корпусе, без электронного управления.

Насос охлаждающей жидкости тот же простой однорежимный, с приводом от ремня агрегатов, без электронного управления.

Натяжитесь привода ремня агрегатов здесь единственный, с пластиковым роликом.

 

[Touring]

Объём заливки масла у нового 3.2 Альфы снижен с 6.8 литров у исходной американской версии 3.6, до всего-лишь 5.4 литров, вязкостная формула 5W40 вместо 5W30, оно синтетическое вместо полусинтетического, интервал замены на европейском рынке был установлен равным довольно безумным 30 тысячам километров / 2 годам, что наступит ранее, вместо 8-16 тысяч километров / полгода-год, по расчёту и показаниям бортового компьютера у американского.

Сочетание небольшого объёма заливки и разжижения масла таким типом впрыска, и подобного интервала замены, основная причина отказов этого мотора.

Нагрузки, атмосферные моторы.

Тойота.

3.5 V6 4V 270PS@6,200 < (94x83 мм, шатун 147.5 мм) - 2005
-------------
0.775 кг x 17.2 м/с скорость поршня @6,200 = 13.3 нагрузка на оборотах максимальной мощности x 11.2 Бар bmep на них = 149

GM.

3.6 V6 4V 267PS@6,200 < (94x85.6 мм, шатун 130.9 мм) - 2005
-------------
0.799 кг x 17.7 м/с скорость поршня @6,200 = 14.2 нагрузка на оборотах максимальной мощности x 10.6 Бар bmep на них = 151

Альфа на базе GM.

3.2 V6 4V 260PS@6,200 < (89x85.6 мм, шатун 150.4 мм) - 2005
-------------
0.775 кг x 17.7 м/с скорость поршня @6,200 = 13.7 нагрузка на оборотах максимальной мощности x 11.6 Бар bmep на них = 159

Альфа, оригинальный мотор.

3.2 V6 4V 250PS@6,200 < (93x78 мм, шатун 130.9 мм) - 2002
-------------
0.715 кг x 16.1 м/с скорость поршня @6,200 = 11.5 нагрузка на оборотах максимальной мощности x 11.2 Бар bmep на них = 129

Скорость поршня у оригинального 3.2 заметно ниже чем у нового основанного на решениях GM, за счёт меньшего значения хода, у оригинального более лёгкие поршни и шатуны, максимальная мощность достигается на тех же оборотах, поэтому у оригинального нагрузки на них ниже. Заявленная мощность нового мотора всего на 10 сил выше, чем у оригинального, в реальности она с ним одинакова.

Основной выигрыш нового в том что он обеспечивает равномерную тягу начиная с 2,000 оборотов.

У оригинального до 5 тысяч был провал, так как у него нет ни вариаторов ни непосредственного впрыска (что прибавляет ему отказоустойчивости).

Выигрыш нового актуален для езды на пониженных оборотах, на высоких и сильно открытой заслонке они со старым практически равны. При этом старый существенно менее инерционный.

 

[Touring]

К слову, когда техническая дирекция по моторам Альфы получила двигатель этого типа от GM, они провели на нём свой стандартный цикл тестов, полная/переменная нагрузка часами, через которые проходили все моторы фирмы перед сдачей их в производство, в том числе проходил их оригинальный 3.2, без проблем.

Новый 3.2 от GM с головками и поршнями под непосредственный впрыск разработки Опеля стал просто разваливаться - кавитация в области насоса охлаждающей жидкости, течи топлива из насоса высокого давления, разрушающиеся рокеры, натяжители и успокоители цепей, рвущиеся цепи, разрушающиеся вкладыши.

Люди из GM и Опеля удивились и сказали — у нас было всё нормально, у вас слишком лютые тесты. Были произведены доработки всего этого перед запуском 3.2 с головками и поршнями под непосредственный впрыск собственной разработки Альфы в серию.

 

[Бармалей]

Touring, а на каких моделях Опель устанавливался этот двигатель?

 

[Touring]

Signum и Vectra, Antara.

 

[Touring]

Фиат признавал что покупал этот мотор у GM недорого, это был основной мотив. Ему нужно было решить вопрос наличия V6 во второй половине 00-х годах в гамме Альфы, не сильно тратясь и теряя на выпуске этой версии. Он его решил.

Пишут что 300 миллионов долларов GM в своё время вложила в моторный завод в Австралии под выпуск этого семейства, HF V6. В 2003-м там был запущен новый участок под него, за 13 лет он выпустил 1,137,282 двигателей, как для локального австралийского рынка, а также для экспорта на заводы в Европе, Южной Корее, Китае и Мексике, для различных марок GM. Ещё один моторный завод производящий HF V6 работал в Канаде, под рынок США.

Плюс вложения в разработку, обычно они заметно ниже индустриальных, не больше трети. Исходя из этих 300 миллионов и объёма выпуска, в пересчете на мотор долларов 350 обошлась GM разработка семейства и амортизация заводов по его выпуску. Остальное, стоимость сырья и покупных компонент, а также труда. С такой стоимостью на единицу прибыльная для производителя машина с V6 становится реальностью, чем и воспользовался Фиат. Но, для этого не должно быть регулятивного ущемления по рабочему объёму и расходу, и величине топливных налогов. Всё это давал и даёт в первую очередь рынок США, поэтому он и обратился в GM, в Европе нет условий для массового выпуска с прибылью моторов с числом цилиндров более 4-х.

Небольшая европейская фирма типа Альфы или Мазерати в автономном состоянии будет иметь их разработку дешевле, чем крупный концерн типа GM, так как меньше бюрократии, но литьевые машины обрабатывающее оборудование и сборка будут для неё всё равно дороги, да и покупные компоненты более дорогими на единицу, за счёт меньшего заказа.

В итоге если они продадут тысяч 50 машин с такими моторами лет за 10, то разработка и моторное производство будет стоить им уже 5 тысяч на мотор, а не 350, ещё до стоимости сырья компонент и труда. Если они применят более дорогие компоненты, в большем количестве, более дорогое сырьё и процессы, и технически более продвинутые решения требующие большего количества ручного труда, желая выделиться и обеспечить лучшие характеристики, то мотор выйдет ещё более дорогим.

В итоге с учётом внутренних издержек, маржи дилеров и локальных налогов машину с ним надо будет продавать тысяч на 10-15 дороже чем у конкурентов базирующих свои моторы на массовой основе, чтобы только окупиться, а не заработать. И чем меньше выпуск и чем больше редкость, тем выше должна быть наценка, только чтобы окупить вложения.

Но люди сейчас смотрят в первую очередь на цену, и "фичи" комфорта, которые получают за неё, что делает такую наценку невозможной, поэтому версия с битурбо V6 у Альфы в поколении 2010-х несмотря на раза в полтора более высокую цену была планово-убыточной и окупалась за счёт массовых с рядными 4-ками. Вернее, все они уже не окупалась, так как продали слишком мало, а индустриальные вложения в их запуск, нетипично для Фиата, были очень масштабными. Мазерати традиционно выходила в небольшой плюс за счёт величины наценки, пока покупатели соглашались с ней, как платой за большую чем у массовых марок редкость.

 

[zopuh]

Абсолютно верно. Но, применительно, к моделям пикапов японцев - Ниссан Титан (вообще мизерные продажи, я бы сказал, сейчас продажи этого пикапа в Штатах, по сути, на 0) и Тойоты тундры (десятки тысяч в год, новая модель оптимизма не добавляет с ломучим 3.4 V6 Bi-turbo) - можно констатировать провальную стратегию. Продажи американских пикапов Форд и Додж, GM - совсем другие цифры и тому есть причины.

Американский, кокакольный патриотизм, как и немецкий (пивной?) имеет смысл. Всю жизнь ездил на форде (раме, шеви etc.) смысл менять проверенную технику на рисовый эрзац?
Ровно как и бюргеры пересаживаясь с w123 на w124 и далее.

 

[Бармалей]

Фиат признавал что покупал этот мотор у GM недорого, это был основной мотив. Ему нужно было решить вопрос наличия V6 во второй половине 00-х годах в гамме Альфы, не сильно тратясь и теряя на выпуске этой версии. Он его решил.

Получается, немцы более рациональны? Тот же Фольксваген льет чугунный блок под 4 цил двигатели ещё со времён когда Фридрих Мерц ходил в детский сад. Или БМВ с М47, не так давно ушедшим в историю.
zopuh, перед покупкой тундры, изучал весь негатив от американцев/канадцев к пикапу Тойота. Первый - слабая рама, жители самой демократической страны, в основом, покупают пикап для дела и бывает таскают тяжёлые прицепы. Второе - бедность комплектации. Тойота оснастила тундру бесконтактным доступом и кнопкой старт стоп только в 2020 году. Ни о каких излишествах вроде музыки HARMAN как в Додж Рэм, или тех же Рэм боксов, или эл привода двери кузова (опять же Рэм и GMC Sierra), регулировка сидений 2 ряда как в GMC Sierra и тд и тп. В число минусов было отнесено оснащение только парт таймом (я вам скажу по собственному опыту это факт, поэтому приобрёл раздатку и передний карданный вал от секвои, только не поставил ещё, по сути раздатка как Супер селект от Мицубиси, на любой скорости включай полный привод) ну и низкая коррозионная стойкость (наверное первые модели). Из плюсов надежность 5.7 V8 и АКПП и прочих систем и подвески.
Сам смотрел GMC Sierra 6.2 и Рэм 5.7 хэми - именно из-за проблем с двигателями и коробками (Рэм) исключил их из списка. Ну Тойота сделала невозможное - выпустила версию ТРД про с подвеской Фокс Рейсинг (это отдельный респект).
Так что ни в одном патриотизме дело, а учитывая что тундра выпускается в Штатах, то она тоже, по сути, машина американская (даже ДВС там делают).

 

[G8000]

У меня в паспорте написано 269. )))

на Venza 267, лс. у RX350 270лс, плюс там premium. Я думаю это маркетинг гонять лошадь туда, лошадь сюда. Не может люксовая модель иметь меньше мощность чем обычная

 

[G8000]

Американский, кокакольный патриотизм, как и немецкий (пивной?) имеет смысл. Всю жизнь ездил на форде (раме, шеви etc.) смысл менять проверенную технику на рисовый эрзац?
Ровно как и бюргеры пересаживаясь с w123 на w124 и далее.

езда на F-150 впечатляет. форд хорошо умеет интегрировать электрику и электронику в отличии от тойоты (из моего водительского опыта)

 

[Touring]

Получается, немцы более рациональны? Тот же Фольксваген льет чугунный блок под 4 цил двигатели ещё со времён когда Фридрих Мерц ходил в детский сад. Или БМВ с М47, не так давно ушедшим в историю.

Исторически и блоки и поршни и головки были чугунными, так как удельная мощность была невысокая и вопрос теплоотдачи был вторичным. Автоспорт перешёл на более теплопроводный алюминий везде первым, так как повышенная удельная отдача и соответственно теплоотдача требовала более теплопроводных материалов, а желание опередить конкурентов требовало снижения массы.

Алюминий поршней и головок с 50-х годов был внедрён и в быту, но с блоками до 90-х был "затык", так как технология мокрой гильзовки чугуном алюминия предопределяла повышенные габариты по длине и ручную сборку блоков. Она применялась марками с автоспортивным прошлым и повышенной удельной мощностью бытовых моторов, Порше, Альфой, Ягуаром.

Но, с ней сразу же падал темп выпуска, и повышалась стоимость, поэтому, лидером для массовых остался цельный чугун. Он вдобавок позволял недорогую унификацию с дизелями, имевшими более высокое пиковое давление в цилиндре, но при этом, невысокую удельную отдачу. Всё это предопределило то что гильзованный толстостенными гильзами по-мокрому алюминий выпускали единицы фирм, с автоспортивным прошлым, только для бензиновых применений, и более дорогих в целом моторов.

Вариантом движения дальше для них была замена чугунных гильз, толстостенных по причине необходимости достаточного уплотнения прокладкой, на алюминиевые с таким покрытием, чтобы обеспечить нужную пару трения с металлом колец. В частности, так делали в Порше, поначалу, они применяли тонкие алюминиевые гильзы с хромированием (Cromal от Mahle), с конца 60-х его сменили на электроосаждение более стойкого никель-карбида кремния (покрытие и процесс Nicasil от Mahle). Причина, проблема тепоотведения кольцами от поршней тепла в гильзы и далее в охлаждающую жидкость для воздушников Порше с алюминиевыми гильзованными блоками стояла наиболее остро, ведь, как известно, через кольца от поршней отводится порядка 70% тепла.

Аналогичные гильзованные по мокрому алюминиевые блоки и подход с алюминиевыми толстостенными гильзами с никель-карбид-кремниевым покрытием в 80-90-х применяла Мазерати (покрытие и процесс Nigusil от MotoGuzzi), я упоминал про это.

Феррари исторически с самого начала своей деятельности применяла тонкие чугунные гильзы мокрой установки в алюминиевом блоке закрытого типа из первичного алюминия с повышенным содержанием магния, со сложной внутренней структурой галерей охлаждения. С начала 80-х она перешла на электроосаждение более стойкого никель-карбида кремния на алюминиевые гильзы (покрытие и процесс Nicasil от Mahle), затем на стальные с никель-карбид-кремниевым покрытием на внутренних стенках. Такой блок требовал литья в песок со сложными вставками, небыстрого, с существенной долей ручного труда и отбраковки, процесс покрытия стенок гильз был тоже небыстрым, ручным и достаточно вредным, гильзы необходимо было вставлять вручную, поэтому, это решение никак не могло стать массовым.

Единственной попыткой в массовом сегменте была та самая Chevrolet Vega от GM начала 70-х, использовавшая заэвтектический алюминиевый сплав с взвешенным в нём кремнием в значительном количестве (сплав A390 и процесс от Reynolds), и цельный безгильзовый блок закрытого типа из него. Сильно дешевле и быстрее предыдущих, прочно, жёстко, малая по толщине межцилиндровая перемычка и поэтому минимальная длина мотора, малая масса, но, всё же, темп выпуска по причине более длительного процесса литья низкого давления и процесса травления был ниже чем у чугунных, стоимость изначального сплава и специального обрабатывающего оборудования были выше, что не позволило данному решению стать массовым. Поэтому, его стали с 70-х применять только для более дорогих бензиновых моторов, V8 и V12, в основном немецкого производства (сплав Alusil и процесс от Kolbenschmidt).

В 80-х научились считать FEM методами тонкостенные чугунные блоки из чугуна с вермикулярным графитом, итоговая масса которых была не сильно выше чем у алюминиевых. Их адаптировали в начале 90-х основные массовые европейские марки, Фольксваген, Фиат, и иные. Дёшево, прочно, жёстко, малая по толщине межцилиндровая перемычка и поэтому минимальная длина мотора, не такая высокая прибавка массы к алюминию, и любой объём выпуска, пусть и менее теплопроводно.

 

[Touring]

В конце 80-х японские марки первыми адаптировали тонкие чугунные гильзы вставляемые на этапе производства в алюминиевый доэвтектический блок литья высокого давления, процесса, дававшего высокий темп выпуска. Блок из-за выбора процесса и технологии гильзования остался открытого типа, что и у предыдущих алюминиевых с толстостенными чугунными гильзами, вставляемыми в него вручную.

Плюсы, не сильно дороже цельного чугуна, особенно при использовании алюминия переработки, достаточно прочно для бензиновых применений и их пиковых давлений в цилиндре, особенно в атмосферном варианте где они минимальны, достаточно жёстко, чтобы не приводить к биению коленвала и к смещению осей цилиндров, приемлемая по толщине межцилиндровая перемычка и поэтому не такая большая итоговая длина мотора, нет прибавки массы к алюминию, и тоже, любой объём выпуска.

Минусы, менее теплопроводно чем цельный алюминий, так как присутствует термоинтерфейс "чугун гильзы - алюминий блока", где зацепление никогда не бывает идеальным, к тому же, из-за нагрузок при открытости верхней части блока со временем чугунная гильза может начать отслаиваться от алюминия, поэтому, для наддувных применений это решение не оптимально.

 

[Touring]

Чуть позднее, для более нагруженных моторов, пошли в массы алюминиевые доэвтектические блоки с тонкими чугунные гильзами закрытого типа, более жёсткие, чем открытого, убравшие проблему жёсткости верха.

Их производство обходилось дороже чем открытого так как они использовали процесс литья с разрушаемыми внутренними песчаными формами, для формирования галерей охлаждения, аналогичный цельной заэвтектике Alusil, тоже закрытого типа.

Но, в отличие от неё, базовый сплав дешевле, не нужно дорогостоящее оборудование механообработки высококреминиевого сплава и не нужно травление стенок его цилиндров.

 

[Touring]

Наконец, самая молодая технология, плазменно-дуговое осаждение чугуна и молибдена на стенки цилиндров алюминиевого доэвтектического блока, формирующая на них равномерный 0.2 мм слой, позволяет сделать межцилиндровую перемычку ещё тоньше, чем с тонкими чугунными гильзами, и практически убрать сопротивление теплопередаче перехода гильза-блок.

 

[Touring]

Эти три решения, тонкостенный чугун с вермикулярным графитом закрытого типа, тонкие чугунные гильзы в алюминиевой доэвтектике открытого или закрытого типа, и плазменно осаждённый на алюминиевую доэвтектику открытого или закрытого типа сверхтонкий чугун, основные сейчас для массовых производителей.

 

[Бармалей]

Touring, если взять в качестве примера, скажем, м111 - почему его не оставили в производстве, доработав экологию?

 

[Touring]

Touring, если взять в качестве примера, скажем, м111 - почему его не оставили в производстве, доработав экологию?

На холодном старте блок из алюминия него даёт более быстрый прогрев и чуть меньшие выбросы. Для сильно теплонагруженных моторов, повышенной отдачи, с алюминием лучше контроль теплоотведения. Плюс, небольшое снижение общей массы машины. Это три реальных причины. Бенц применил в сменщике М111 тонкие чугунные гильзы установленные на этапе литья в алюминиевой доэвтектике открытого типа, с отдельными нижними крышками коренных подшипников, это самый недорогой тип алюминиевого блока, который пригоден к массовому выпуску. То же сделали японцы, но несколько раньше, с конца 80-х.

 

[Бармалей]

На холодном старте блок из алюминия него даёт более быстрый прогрев и чуть меньшие выбросы. Для сильно теплонагруженных моторов, повышенной отдачи, с алюминием лучше контроль теплоотведения. Плюс, небольшое снижение общей массы машины. Это три реальных причины. Бенц применил в сменщике М111 тонкие чугунные гильзы установленные на этапе литья в алюминиевой доэвтектике открытого типа, с отдельными нижними крышками коренных подшипников, это самый недорогой тип алюминиевого блока, который пригоден к массовому выпуску. То же сделали японцы, но несколько раньше, с конца 80-х.

Да, но вложились в новое оборудование, по сути, новый завод.

 

[Touring]

Это неизбежно при их размере. Есть две модели работы:

- высокосерийная, с долгой разработкой сильно бюрократизированной, вертикализированной структурой, с сотнями маркетологов, стилистов, тысячами конструкторов, большой унификацией между моделями, которая опирается на в целом унифицированные между различными фирмами-клиентами компоненты Tier1/2 поставщиков, для неё характерны большие первоначальные инвестиции в индустриализацию, очень дорогие моторные коробочные кузовные и сборочные заводы, так как темп выпуска высокий, с высокой степенью автоматизации.

- мало/среднесерийная, решения в которой принимаются интуитивно и быстро узким кругом лиц, с некоторой поправкой на маркетинговые исследования, с быстрой разработкой компактной горизонтальной структурой, состоящей преимущественно из конструкторов, с аутсорсингом стиля специальному бюро, и быстрым его согласованием, аутсорсингом отдельных технических задач узким отраслевым специалистам, опирающаяся как на заказанные у Tier1/2 так и на самостоятельно изготовленные компоненты, с умеренными первоначальными инвестициями в индустриализацию, и достаточно компактными моторными кузовными и сборочными участками.

В рамках первой нужны вложения в разработку в сотни миллионов долларов, в основном чтобы занимать работой сильно бюрократизированные структуры, и вложения в индустриализацию в миллиарды, чтобы при высоком темпе выпуска иметь малые отклонения и невысокую стоимость единицы. Она естественным образом стремится к самым дешёвым (не равно плохим) решениям, и таким же компонентам от поставщиков. Чтобы вернуть эти немалые вложения, при ценах массового рынка, нужно продать миллионы копий за срок выпуска. Для этого нужен широкий охват, он в свою очередь приводит к хорошо автоматизируемым стандартизированным решениям (снова, не равно плохим).

В рамках второй нужны вложения в разработку в десятки миллионов долларов, так как бюрократия минимальна, и работает точно сколько нужно высококвалифицированных специалистов. Так как темп выпуска значительно меньше, можно позволить выбрать более дешёвые по первоначальным затратам технологии (не равно худшие), и получить вложения в индустриализацию от десятков до сотен миллионов долларов, при этом, с большей долей ручного труда, дорогого, высокой квалификации. Сразу же, можно позволить более индивидуальные и дорогие решения, и такие же компоненты от поставщиков. Чтобы вернуть эти вложения, в нишевых сегментах рынка, нужно продать от 100 копий при розничной цене в пару миллионов долларов за штуку, до 10-20 тысяч, за весь срок выпуска, с розницей в 100-200 тысяч долларов за штуку.