Автомобили с ДВС и гибриды: история, настоящее, будущее

[Touring]

К стеклопластику капота вернулись на малосерийной 4С в первой половине 10-х, снова-таки потому что этот выбор снижал необходимые первоначальные инвестиции в разы, и делал стоимость единицы на общем тираже порядка 10,000 штук более низкой. Под ним уже нет мотора с коробкой, те перемещены назад, поэтому сделать из него лёгкий обтекатель с креплением на болтах, без петель и изоляции. Все внешние панели включая панель крыши тоже стеклопластик. Всё это привело к существенному снижению массы.
-------
8.1 капот стеклопластик + 0.1 крепёж сталь = 8.2 кг
2.2 х 2 = 4.4 кг передние крылья стеклопластик
7.7 кг передний бампер стеклопластик
-------
20.3 кг

Капот в снятом состоянии, видно что для крепления крыльев к силовой основе, углепластиковой ванне и передней трубчатой алюминиевой пространстенной раме, использована пространственная структура из стальных тонких прямоугольных трубок. Как и для иных внешних панелей.

 

[Touring]

В середине 10-х на седане Giulia внедрили алюминий капота, обычного плоского, а не ракушечного, а также алюминий дверей и передних крыльев, отсюда, заметное снижение массы, самого капота до уровня стеклопластикового на 4С, общей массы обтекателей передней части до уровня между 4С и Giulietta.
-------
7.8 капот алюминий + 2.6 петли сталь + 0.4 газовые упоры сталь + 1.2 звуко- и аэроизоляция = 12.0 кг
1.7 х 2 = 3.4 кг передние крылья алюминий
9.2 кг передний бампер полиуретан
-------
24.6 кг

На Giulia QV внедрили углепластик капота и панели крыши, отсюда, дальнейшее снижение массы, самого капота до уровня менее чем у стеклопластикового на 4С, общей массы обтекателей передней части до уровня 4С.
-------
5.1 капот углепластик + 2.6 петли сталь + 0.4 газовые упоры сталь = 8.1 кг
1.7 х 2 = 3.4 кг передние крылья алюминий
9.2 кг передний бампер полиуретан
-------
20.7 кг

 

[zopuh]

Евробюрократы сознательно гробят своих автопроизводителей или просто за конъюнктурой гонятся?

 

[Touring]

Тут сложнее, Фольксваген прекрасно знал что электронно-электрическая архитектура 718 и Макана не соответствует новым требованиям ЕС задолго до нынешнего момента, она ведь реально немолодая, у Макана от A4 B8 '2007, у 718 не сильно более свежая. По уму уже в 2010-х должна была быть планово обновлена на архитектуру A4 B9 '2015, к которой вопросов нет.

Но, так как по средним по гамме эмиссиям, чтобы продавать Кайенны и Панамеры, в Европе нужны были электрички и подключаемые гибриды, в Фольксваген-Порше разработали чисто электрические 718 второго поколения, и Макан второго с новой архитектурой, иной, к которым вопросов тоже не было. На разработке и выводе гибридных версий нового поколения они сэкономили, такой была выбрана стратегия соответствия, так как стоимость производства у них не меньшая чем у чистых электричек, а эффект на средние по гамме выбросы меньший.

И тут они понимают что эти электро-Маканы выведенные на рынок и близко не берут в том объёме на которой они рассчитывали, и что новые электрические 718 будет ждать ещё меньший спрос, по опыту Мазерати нулевой. Поэтому новые 718 не были выведены на рынок.

Подходит время выхода из соответствия электронно-электрической архитектуры нынешних топливных 718 и Макана, а у них работа по реинжинирингу электро Макана и 718-х в гибриды только началась, так как нужно менять силовую структуру днища, по сути перепроектировать эти машины.

 

[G8000]

Тут сложнее, Фольксваген прекрасно знал что электронно-электрическая архитектура 718 и Макана не соответствует новым требованиям ЕС задолго до этого, она ведь реально не молодая (У Макана, от A4 B8 '2007, у 718 не сильно моложе), и по уму в следующем поколении должна была быть планово обновлена.

Но, так как по средним по гамме эмиссиям, чтобы продавать Кайенны и Панамеры, в Европе нужны были электрички и подключаемые гибриды, в Фольксваген-Порше разработали чисто электрические 718 второго поколения, и Макан второго с новой архитектурой, к которой вопросов не было. На выводе гибридных версий нового поколения они сэкономили, такой была выбрана стратегия соответствия, так как стоимость производства у них не меньшая чем у чистых электричек, а эффект на средние по гамме выбросы меньший.

И тут они понимают что эти электро-Маканы выведенные на рынок и близко не берут в том объёме на которой они рассчитывали, и что новые электрические 718 будет ждать ещё меньший спрос, по опыту Мазерати нулевой. Поэтому новые 718 не были выведены на рынок.

Подходит время выхода из соответствия электронно-электрической архитектуры нынешних топливных 718 и Макана, а у них работа по реинжинирингу электро Макана и 718-х в гибриды только началась, так как нужно менять силовую структуру днища, по сути перепроектировать эти машины.

BMW бензиновые тоже заканчиваются?

 

[Touring]

Руководством БМВ была выбрана иная стратегия, они изначально поставили на микс в гамме в Европе дизелей и бензина со слабой гибридизацией, бензиновых подключаемых гибридов и чистых электричек. Соответствие требованиям регулятора, или compliance как они говорят, достигается через манипуляцию ценами, если нужны меньшие выбросы по гамме, они повышают цены на слабые гибриды и снижают на подключаемые гибриды и чистые электрички. Когда нужны будут прямо околнулевые, повысят цены на подключаемые гибриды и снизят на чистые электрички. Но пока считают что пролоббируют через ACEA отмену требований по околнулевым выбросам.

 

[Touring]

Тема машин с панелями из пластика вообще очень старая.

Впервые Фиат стал ею заниматься серьёзно после второго нефтяного кризиса конца 70-х, его президент Туфарелли отдал в 1978-м указание создать структуру которая бы переосмыслила силовую структуру машин в стремлении упростить и удешевить производство и одновременно снизить массу и расход топлива. Базовый запрос, создать матрицу с вариативными подсистемами, которая позволила бы быстро получить кузова различного типа, с укрупнёнными взаимозаменяемыми внешними панелями из иных чем сталь материалов, и унифицированными внутренними компонентами.

Для решения задачи в 1978-м было организовано не особенно зависимое от менеджмента Фиата и его бюрократии стилистически-конструкторское бюро I.De.A., руководить которым позвали известного архитектора Ренцо Пиано и его конструктора Питера Риса. Сейчас бы это назвали старт-апом. Их предложение, отделить несущую пространственную структуру от панелей, в стиле каркаса здания, и сделать переднюю и заднюю часть быстро сменяемыми.

Пиано в процессе адаптации формы к требованиям массового производства, виден закладываемый капот-ракушка. Впоследствии эти макеты были испытаны в аэро-тоннеле Фиата.

Выполнение Пиано с помощниками финального макета кузова и силовой пространственной клетки из стали.

Рис и Пиано с силовой клеткой со смонтированными агрегатами и подвесками серийной фиатовской модели Ritmo.

В конечном итоге в I.De.A. была разработана концепция несущего пространственного кузова с такой стальной клеткой, агрегатами и подвесками модели Ritmo, и крупными внешними панелями полностью из пластиков, названная VSS.

Машина с нею была представлена в 1981-м как Fiat VSS, можно отметить способствующие улучшения обтекания капот-ракушку, заднюю часть каммовского типа и оптимизированные зеркала.

 

[Touring]

Далее последовали попытки внедрить идеи VSS в массовое производство, но они натолкнулись на узкие места такой рамы (необходимость увеличивать сечение профилей чтобы компенсировать снижение жёсткости из-за отсутствие плоских стальных панелей) и узкие места пластиков (формируемость больших компонент нужной жёсткости с заданной точностью и минимумом дефектов, с заданным качеством внешних поверхностей, с заданным темпом и стоимостью, и их высокотемпературная окраска).

Поэтому, стальная силовая пространственная структура новой высоко унифицированной фиатовской платформы классов C/D названой Tipo2/3 получила обратно внешние стальные панели.

Так в 1988-м появился массовый Tipo, сменщик Ritmo.

Его капот стал гораздо менее ракушечным, чем у VSS, что однако не помешало получить Cd в 0.31, что для короткого хэтч-кузова с вертикальной задней дверью в условиях оптимизации под массовое производство близко к минимально возможному значению.

По пластику внешней части, кроме таковых решётки радиатора и бамперов оставили только дверь багажника, благодаря тому что французские производители компонент Saint-Gobain (его подразделение стекловолокна и связующих Vetrotex) и формовочных машин Billion к тому моменту разработали подвид ВMC технологии, названный ZMC, позволявший темп выпуска до 2,500 единиц в сутки. Что хорошо подходило под нужный Фиату темп выпуска машин (500,000 в год или 1,500 в сутки).

 

[Touring]

Высота расположения зеркал только цепляет, непривычно высоко.

У Testarossa Monospecchio конца 80-х было такое же решение, максимально убрали единственное зеркало вверх и вбок чтобы минимально влиять на область заднего завихрения.

 

[Touring]

На современном семействе Джулия/Стельвио можно отследить итоговую применимость идей "пластикового" концепта Fiat VSS в зависимости от тиража и стоимости.

Стандартный седан Джулия.
-------------------
Планируемый тираж <200,000 в год, стоимость базовой турбодизельной версии с механической 6-ступенчатой коробкой 33,000 евро (2016):

1. Прессованная листовая сталь, включая высокопрочную и сверхвысокопрочную: нижняя и верхняя часть силовой структуры кузова, задние крылья, панель крыши, крышка багажника, силовая структура сидений.

2. Прессованная и гидроформированная листовая сталь: задний подрамник, корпуса амортизаторов подвески.

3. Сталь: пружины подвески, поршни тормозных суппортов.

4. Чугун: ступицы и роторы тормозных дисков, задние тормозные суппорты.

5. Литой/кованый/гидроформированный алюминий: опоры передних стоек и верхних рычагов передней подвески, передний подрамник, силовые опоры переднего и заднего бампера, все рычаги и кулаки передней и задней подвески, передние тормозные суппорты.

6. Прессованный алюминий: передние крылья, капот, все двери.

7. Полиуретан: передний и задний бамперы.

8. Полипропилен: топливный бак.

9. Углепластик: каданный вал.


СУВ Стельвио на данной базе.
-------------------
Планируемый тираж <200,000 в год, целевая стоимость базовой турбодизельной версии с автоматической 8-ступенчатой коробкой 40,000 евро (2017), изменения к Джулии:

6. Прессованный алюминий:

- дверь багажника


Наиболее мощная версия, Джулии, QV.
--------------------
Планируемый тираж <1,000 в год, целевая стоимость базовой версии 72,000 евро, с опциями 90,000 евро (2016), изменения к стандартной Джулии:

5. Литой/кованый алюминий:

- задний подрамник, ступицы тормозных дисков, задние суппорты.

9. Углепластик:

- капот, панель крыши, спойлеры-сплиттеры переднего бампера и багажника, силовая структура и накладки опциональных передних сидений.

10. Углеволокно: роторы опциональных тормозных дисков.

11. Титан:

- опциональная задняя секция выхлопной системы.


Наиболее мощные малосерийные варианты Джулии, GTA/GTAm.
--------------------
Тираж 500 единиц, стоимость 180,000 евро (2021), изменения к Джулии QV:

9. Углепластик:

- передний бампер, передние крылья, боковые спойлеры, спойлеры-расширители задних арок, задний диффузор.

11. Поликарбонат:

- стёкла задних дверей, заднее стекло (GTAm).

 

[Touring]

Фиатом в конце 2000-х был реализован и такой малосерийный мультиматериальный эксперимент, как купе/кабрио 8С.
-------------------
Тираж 849 штук, стоимость 180,000 евро (2008):

1. Прессованная листовая сталь, включая высокопрочную и сверхвысокопрочную: нижняя часть силовой структуры кузова, усилители дверей, передний подрамник.

2. Сталь: пружины подвески, поршни тормозных суппортов, задний трубчатый подрамник, труба жёсткости двигатель-коробка, каданный вал.

3. Литой/кованый алюминий: все рычаги и кулаки передней и задней подвески, передние и задние тормозные суппорты, ступицы опциональных тормозных дисков.

4. Чугун: роторы тормозных дисков.

5. Фрезерованный алюминий: вставка передней панели салона.

6. Прессованный/экструдированный алюминий: аэродинамические экраны днища, топливный бак, корпуса амортизаторов подвески.

7. Полиуретан, армированный стекловолокном: передний и задний бамперы.

8. Углепластик: верхняя часть силовой структуры кузова, силовые опоры переднего и заднего бампера, передние и задние крылья, стойки и панель крыши, капот, двери, крышка багажника, силовая структура сидений, передняя панель салона, панели дверей салона, задние панели салона.

9. Углеволокно: роторы опциональных тормозных дисков.

 

[Touring]

Также в начале 2000-х Фиат прорабатывал для массовых машин архитектуру шасси с отдельной от верхней части рамой, выполненной на новом технологическом уровне. Эту задачу решал его центр разработок CRF.

Цель, как и в случае с концепцией VSS, большая вариативность кузовов при тех же компонентах. Фактически, это дальнейшее развития идей силовой структуры VSS с учётом требований производства. К тому же, архитектура шасси с отдельной рамой при должной реализации обеспечивает повышенную изоляцию от основных источников вибрации, двигателя и подвески (сейчас нижняя рама фактически разбита на два подрамника, и в более дорогих и размерных машинах отделена сайлентблоками-демпферами от кузова и двигателя с коробкой).

Подобная архитектура разрабатывалась тогда и для "спортивных" машин концерна, под маркой Альфы, основной задачей было решить проблему роста массы, возникающую при использовании отдельной рамы на подобных автомобилях. Поэтому, для её элементов были использованы материалы, обеспечивающие наибольшую жесткость на кручение и прочность при минимальной массе. А форма была тщательно оптимизирована, с применением концепции единой силовой центральной части, или backbone.

Были рассмотрены сталь, алюминиевые, магниевые и титановые сплавы, стекло- и углепластики, с выбором оптимального по сумме параметров для каждой из частей.

Остановились на двухкомпонентной углепластиковой центральной части, алюмо-титановых передней задней структурах, алюминиевых боковых.

 

[Touring]

Нижняя рама без элементов подвески в итоге стала весить менее 100 кг, при высокой жёсткости на кручение (35,000 daNm/rad) и прочности обеспечивавшей омологационным испытаниям (столкновение со смещением на скорости 64 км/ч с деформируемым препятствием).

Так как структурные углепластиковые компоненты нужной жёсткости, прочности и размера выполняются в основном с автоклавным процессом их получения, темп выпуска ограничен величиной 1-2 машин в сутки. Процессы карбонизации углеродного волокна и автоклавирования энергоёмкие, выкладка матов в формы ручная, что приводит вдобавок к повышенной стоимости. Поэтому, в CRF искали методы, позволяющие получить более высокий темп выпуска при применении тканых углеродное волокон, и меньшую стоимость.

В итоге, технология получения углепластиковых компонент была адаптированы для объемов производства до 5 автомобилей в сутки, за счёт того что трудоемкий процесс ручной выкладки был исключен, благодаря применения процесса вакуумного формования связующего VRTM.

Но, далее дело не пошло, головной Фиат тогда финансово трясло, и при выпуске серийной 4С в начале 2010-х, приоритет был отдан традиционной углепластиковой ванне автоклавного формования, с ручной выкладкой матов в форму. Передняя и задняя структуры стали алюминиевыми со стальными усилителями.

Для массовых машин рамная технология тоже не пошла, Фиат остался на полностью стальном самонесущем штампованном кузове с подрамниками. Более того, в последних машинах сегментов B/C, даже для Альфы, он даже отказался от применения алюминия в подвесках, полностью вернувшись к стали.