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:
Реклама
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.

01.jpg

02.jpg


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 www.media.volvocars.com
 
Ivan Pirog сказал(а):
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 www.media.volvocars.com
Нажмите, чтобы раскрыть...
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:
Реклама
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:
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:
Touring сказал(а):
Толковые разборы у китайцев.

Подсветили про Лексус то, что это чуть более дорогие в производстве Тойоты, продаваемые по значительно более высоким ценам, рост себестоимости небольшой, а розничной цены очень существенный, японцы любят подобную оптимизацию. БМВ сделаны дороже, там конечно исторически держат высокие цены, пытаясь сэкономить на производстве, но и в продукт они вкладывают больше. Также разобрали Гольф и его одноклассника от Джили-Вольво, Линк 03, и выводы те же, Гольф сделан дороже.
Нажмите, чтобы раскрыть...
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.

IMG-20250807-WA0032.jpg
 
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:
Упомянутая выше Вольво находится посередине между японцами и премиальной немецкой тройкой, по отношению к ней её машины классов D и выше базируются на более дешёвой в производстве 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 Бенц они удешевились, не нужно столько закладывать для машин в лизинге.
 
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 10-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 точно больше, всё проработано лучше, и кузов ну очень крепкий, это непосредственно видно. Нет никакого смысла покупать более дёшево сделанное по цене более дорого сделанного, кроме привычки и предубеждений. Потом попробовав они уже на Тойоту не смотрели, "шведские танки" победили, за цену как у их прежнего Рав4 с атмосферником взяли второй в семью базовую турбодизельную ХС60. Это был уже полу-Форд конечно, но хотя бы 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:
Назад