Автомобильные двигатели и будущее
Кстати, в конце предыдущей части приведен вполне конкретный пример: такое масло есть в современной линейке Synthetic бренда G-Energy. За десять лет своего присутствия на рынке G-Energy удалось сделать важнейший шаг – разработать собственное синтетическое базовое масло G-Base. Важен этот шаг потому, что способны на него лишь наиболее передовые, серьезные компании, имеющие достаточные технологические возможности, ведущие наукоемкие исследования и разработки.
А уже на основе G-Base, используя уникальные пакеты присадок, под брендом G-Energy смогли создать целую линейку синтетических масел, соответствующих самым высоким и самым разнообразным требованиям. А зачастую и превосходящих эти требования.
К примеру, маркировку SAE 0W-20, ILSAC GF-5/API SN RC можно увидеть на упаковке масла G-Energy Synthetic Far East, разработанного специально для автомобилей японского и корейского производства и учитывающего все особенности их двигателей (в частности, некоторые отличия используемых пластиков и резин).
Хоть для упомянутых в предыдущей части роторных двигателей Mazda в составе гибридных силовых установок! Маркировка SN здесь, как мы помним, дает понять, что масло ориентировано на бензиновые двигатели. А ILSAC GF-5 указывает на то, что оно относится к классу энергосберегающих. Кстати, конкретно у этого масла есть и другие варианты вязкости SAE – 5W-20, 5W-30 и 10W-30.
В линейке Synthetic на основе того же базового масла G-Base есть и другие продукты, созданные благодаря уникальным наборам присадок, а фирменная технология ACF (Adaptive Components Formula) позволяет усиливать необходимые свойства синтетических масел G-Energy в режимах повышенной нагрузки. Масло Synthetic Super Start 5W-30 не только имеет улучшенные низкотемпературные свойства и обеспечивает более легкий пуск двигателя, но и ориентировано на современными дизельные двигатели с сажевыми фильтрами DPF и катализаторами.
Как нетрудно догадаться из названия, масла G-Energy Synthetic Active (а они представлены в двух вариантах вязкости – 5W-30 и 5W-40) учитывают тонкие особенности мощных, высокооборотистых двигателей и спортивного стиля вождения, обеспечивая максимальную защиту.
Зато для двигателей с сажевыми фильтрами они, наоборот, не рекомендуются. Как и масло Synthetic Long Life 10W-40, разработанное как для новых двигателей, так и для двигателей, уже имеющих солидный пробег. Для него была подобрана формула, минимизирующая расход на угар и повышающая степень защиты от износа, что обеспечивает двигателю не только долгий срок службы, но и чистоту.
ДВС или электричество. Какие двигатели будут работать в машинах будущего? | Об автомобилях | Авто
Многие страны Европы и мира декларируют постепенный отказ от двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Так, премьер-министр Дании Ларс Лекке Расмуссен в октябре 2018 года заявил, что к 2030 году в стране планируется ввести ограничения на продажу новых автомобилей с бензиновыми или дизельными двигателями. А уже к 2050 году Дания собирается полностью вывести транспорт с ДВС из эксплуатации. Франция, Швеция, Норвегия придерживаются тех же позиций и рассматривают вопрос о поэтапном отказе от привычных сейчас моторов к 2040 году.
В Великобритании вообще запланирован отказ от ДВС к 2032 году. На фоне этих громких заявлений прагматики ставят вопрос: а на чем будет ездить человечество? Несмотря на многие преимущества электромотора, пока нет ни одной компании, которая бы получала прибыль от производства электрокаров. Слишком короткие пробеги на одной зарядке, чувствительность к низким температурам и высокая зависимость от сложной инфраструктуры ставят под вопрос их массовую эксплуатацию. Гибридные установки с функцией подзарядки, конечно, могут эксплуатироваться более широко и заменить машины с ДВС, но у владельцев таких транспортных средств рано или поздно встает вопрос: а зачем переплачивать за дополнительный электромотор, если он используется лишь в 5% от времени поездки? На этом фоне очень обнадеживающе звучит признание
Недостаточное сгорание топлива
Главной причиной, по которой крупные автоконцерны переходят к гибридным установкам, являются экологические требования по выбросам диоксида углерода (CO2).
Еще в 2018 году должен был вступить в силу стандарт, по которому все выпускаемые автомобили не должны в среднем превышать значения выбросов в 95 гр/км. Пока технологический уровень не позволил достигнуть приемлемых результатов, и новый стандарт отложен до 2021 года с перспективой продления моратория до 2025 года. А к 2030 году средние показатели выбросов СО 2 должны снизиться до 66 гр. Достигнуть заявленного значения можно только при периодическом выключении мотора и использовании электродвигателя.
Однако дополнительный мотор — это всегда увеличение веса и снижение динамических характеристик. Кроме того, согласно анализу эксплуатации гибридных машин, их владельцы редко ездят на электричестве. Почти всегда бензиновый мотор находится в работе, а электрический двигатель необходим лишь для сертификации, чтобы на стендах помогать машинам показывать заявленные в экологических стандартах показатели.
По словам Маттиаса Рабе, сейчас есть возможность обеспечить требования по выбросам CO2 и без довеска в виде дополнительного электродвигателя.
Авиационные технологии
Вредные выбросы появляются в выхлопе в результате неполного сгорания топлива. Сейчас в современных моторах смесь сгорает только на 75%, а ее остатки выбрасываются в систему выпуска и догорают в катализаторе, в результате чего пары газа проходят через сложные преобразования. Чтобы сократить количество вредных веществ, необходимо обеспечить качественное сгорание смеси с увеличением КПД мотора.
Такая технология у немцев уже есть. Называется она Opposed Piston Opposed Cylinder (OPOC), то есть «встречные поршни, встречные цилиндры». Взята она из недавнего прошлого авиации. К примеру, в немецких «Юнкерсах» применялись двигатели со встречными поршнями, которые обеспечивали лучшее заполнение камер сгорания и газоотвод, чем у обычных четырехтактных моторов.
В итоге сгорание топлива улучшается.
В четырехтактных двигателях циркуляцию воздуха в цилиндре обеспечивает сам поршень, а в моторе с технологией OPOC — турбонаддув. Для лучшей работы на низких оборотах разогнать турбину помогает внешний электромотор, который в определенных режимах становится генератором и рекуперирует энергию.
При этом мотор OPOC состоит из модулей, из которых можно собирать многоцилиндровые агрегаты, комбинируя блоки и соединяя их электромагнитными муфтами. Для экономии топлива один или несколько модулей можно отключать.
Синтетическое топливо
Помогать мотору будет и новое синтетическое топливо. Еще в 2015 году Volkswagen Group запустила тестовое производство синтетического бензина e-benzin с октановым числом 100, причем в нем нет ни серы, ни бензола, что делает его сгорание менее токсичным. Это топливо может обеспечить более экологичный выхлоп.
Разрабатывается и новая система впрыска. Для образования топливовоздушного облака с предельно низкой плотностью в состав смеси могут вводиться горячие отработанные газы.
Если при прямом впрыске топливо распыляется в виде аэрозоля, то теперь оно превращается в туман мельчайших капелек. Когда поршень сжимает смесь до определенного объема, происходит подрыв. В результате доля сгоревшего топлива вырастает до 95% в сравнении с 75% в циклах Отто и Дизеля.
В общем, такая конструкция силового агрегата еще позволит жить двигателям внутреннего сгорания. Тем более что предложенная схема уже доказала свою эффективность во время военного использования.
Двигатель будущего | Курсив — бизнес новости Казахстана
В рамках усилий стартапов, автопроизводителей и инженеров по переосмыслению почти столетней технологии компания Aquarius Engines разрабатывает суперэффективный бензиновый двигатель весом меньше 10 кг.
РОШ-ХА-АИН, Израиль. Еще в 2014 году Шауль Яакоби занимался тем, что целыми днями проводил оценку поврежденных автомобилей для страховых компаний. Но по ночам он работал в мастерской в пригороде Тель-Авива, разрезая и собирая куски алюминия.
Изобретатель-самоучка с неполным средним образованием, он вырос в кибуце, где выращивали цитрусы, и последние 25 лет своей жизни работал страховым оценщиком. Однако он также является обладателем нескольких патентов на различные изобретения, начиная от систем очистки воды до защищенных от кражи автомобильных ключей. Теперь он стремится создать легкий, дешевый и эффективный автомобильный двигатель, который потреблял бы меньше топлива и был бы более экологичным в сравнении с другими современными двигателями.
«Когда есть ощущение, что идея по-настоящему крутая, нужно просто это сделать. Поэтому я купил алюминиевый блок и разрезал его вручную, чтобы построить собственный двигатель», – говорит Яакоби.
После нескольких месяцев работы он передал продукт своим деловым партнерам, Галу Фридману, ветерану технологического маркетинга, и Ариэлю Горфунгу, промышленному инженеру. В 2014 году они основали компанию Aquarius Engines с целью вывести высокоэффективный бензиновый двигатель Яакоби на автомобильный рынок, где вопросам экологии уделяется все больше внимания.
Компания разработала уже пятое поколение своего двигателя, который был успешно испытан в лаборатории. На автомобилях, впрочем, испытания не проводились.
Получив название в честь идеального будущего, о котором говорится в популярной песне «Эра Водолея», компания Aquarius привлекла более $25 млн. Одними из инвесторов стали руководители Mobileye, израильского стартапа, специализирующегося на технологиях для беспилотных автомобилей. В 2017 году эту компанию, где работает 42 человека в Израиле, Германии и Польше, выкупил Intel. Сегодня Aquarius ожидает, что ее продукт появится на рынке в течение ближайших двух лет и найдет применение как в автомобилях, так и в генераторах электроэнергии и дронах.
Aquarius не единственная компания, которая стремится модернизировать двигатель внутреннего сгорания. Автопроизводители находятся под мощным давлением со стороны правительств и потребителей, требующих, чтобы машины выделяли как можно меньше выхлопных газов. В то же время у электромобилей с батарейным питанием есть серьезные ограничения – это высокая стоимость производства, небольшая дальность пробега и необходимость создания инфраструктуры, в том числе для производства электроэнергии для их зарядки.
«Когда появились электромобили, все надеялись, что это и есть решение всех проблем, но все оказалось не так просто», – говорит Джон Б. Хейвуд, почетный профессор машиностроения Массачусетского технологического института, изучающий вопросы производства экологически чистой энергии и проблемы транспорта.
После многих лет, когда двигатель внутреннего сгорания считался морально устаревшим, ряд стартапов, автопроизводителей и ученых-исследователей начали работать над усовершенствованием этой вековой технологии. Согласно отчету JPMorgan Chase & Co., к 2030 году двигатели внутреннего сгорания составят 40% мирового автомобильного рынка, в то время как 23% проданных автомобилей будут иметь гибридные установки, работающие на электричестве и другом топливе, например, на бензине.
«Сегодня очевидно, что у двигателя внутреннего сгорания большое будущее, поскольку он обладает огромным потенциалом повышения эффективности и сокращения выбросов», – отмечает Леонид Тартаковский, руководитель лаборатории двигателей внутреннего сгорания Израильского технологического института «Технион».
Mazda Motor заявила, что уже осенью начнет отгрузки первых партий автомобилей с системой зажигания Skyactiv-X, которая, по данным компании, в некоторых ситуациях способна повысить эффективность двигателя на 20–30%. Кроме того, там разрабатываются и другие модели. О том, что в 2018 году начался выпуск автомобилей с двигателями с переменной степенью сжатия объявила и Nissan Motor. По сообщениям компании, расход топлива на таких машинах ниже примерно на 30%. Кроме того, все больше автопроизводителей применяют турбонагнетатели, которые повторно используют полученное в ходе работы двигателя тепло, а также двигатели, отключающиеся на холостом ходу.
Научно-исследовательское подразделение Toyota Motor разрабатывает поршневой двигатель. (Представитель компании отказался сообщить детали). Другая компания, Achates Power из Сан-Диего, совместно с производителем двигателей Cummins работает над облегченным оппозитно-поршневым двигателем для американской военной техники. По сообщению Achates, она также сотрудничает с еще одной компанией с целью интеграции оппозитно-поршневого двигателя, разработанного в рамках гранта Министерства энергетики США в размере $9 млн, в гражданский пикап. Еще одна американская компания Pinnacle Engines из Сан-Карлоса, штат Калифорния, согласно указанной на ее сайте информации, разрабатывает двигатели для скутеров, мотоциклов, автомобилей и промышленного использования и ориентирована на азиатский рынок.
Последняя версия двигателя Aquarius весит всего 22 фунта (меньше 10 кг), вес обычного двигателя – 250 фунтов (около 113 кг). Для сравнения, в новом двигателе всего одна движущаяся часть – это двигающийся в горизонтальной плоскости поршень (выдающий 43 лошадиные силы) вместо 20 аналогичных деталей под капотом среднестатистического автомобиля.
Как утверждает Яакоби, который в Aquarius является техническим директором, такой двигатель потребляет на 20% меньше топлива, чем стандартный автомобильный двигатель внутреннего сгорания. Дальнейшие изменения в системе впрыска топлива могут увеличить эту разницу до 30%, отмечает он. Поскольку между поршнем и частями двигателя нет трения, то он не требует смазки в виде моторного масла, что снижает затраты на техническое обслуживание.
Последняя версия двигателя Aquarius имеет только одну движущуюся часть. Фото: David Katz
Сам двигатель представляет собой линейную силовую установку со свободным поршнем, а это означает, что он вырабатывает электроэнергию при сжигании топлива, а не производит ее путем вращения привода генератора, как это происходит в обычном автомобильном двигателе. По словам представителей компании, полученное электричество можно использовать в качестве основного источника энергии для питания двигателя в традиционном автомобиле либо в качестве резервного зарядного устройства для электромобиля, что может увеличить пробег на одной зарядке.
«Будет ли это двигатель для самого автомобиля или зарядное устройство, для него везде найдется место», – говорит Фридман, директор по маркетингу Aquarius.
Свободно-поршневые двигатели появились в начале ХХ века и использовались в качестве электрогенераторов на морских судах. Однако к 1950-м годам в морском секторе их практически полностью вытеснили дизельные двигатели, рассказывает Тони Роскилли из Ньюкаслского университета, специализирующийся на свободно-поршневых двигателях. «Теперь интерес к ним возник вновь», – отметил он.
Основная проблема линейно-поршневых двигателей – невозможность обеспечить полный контроль за процессами впрыска топлива и выброса выхлопных газов, что часто приводит к повышенному уровню несгоревших углеводородов в выхлопе. А именно этот показатель стремятся снизить регуляторы, говорит Грегори В. Дэвис, директор лаборатории исследований современных двигателей в Университете Кеттеринга во Флинте, штат Мичиган.
«Если они смогут при помощи компьютерных технологий преодолеть эту проблему и научатся контролировать поток газа и воздуха, то, возможно, мы увидим, как автопроизводители переходят на двигатели такого типа. Потенциал для повышения эффективности здесь действительно высокий», – комментирует Дэвис.
По его словам, если использовать дополнительные цилиндры со свободными поршнями, то это значительно увеличит мощность такого двигателя.
Тем не менее улучшенный двигатель внутреннего сгорания не является панацеей.
«Двигатель внутреннего сгорания, даже с существенными улучшениями, не может достичь того уровня, которого хотят регуляторы, – считает Рассел Хенсли, глава Центра транспорта будущего компании McKinsey. – Именно поэтому мы видим инвестиционную привлекательность электромобилей».
По меньшей мере девять стран объявили о том, что в будущем запретят продажу дизельных и бензиновых двигателей, многие другие страны, в том числе США, пытаются стимулировать владельцев электромобилей, предлагая им бесплатные парковки и налоговые льготы.
Значительное число руководителей компаний-автопроизводителей считают, что бензиновые двигатели достигли пика своей эффективности и, чтобы соответствовать более жестким экологическим правилам, больше ресурсов выделяют на электромобили.
По словам Роскилли, еще одно серьезное препятствие на пути изменения конструкции автомобильного двигателя заключается в том, что автопроизводителям придется переделывать сборочные линии и сами автомобили, чтобы новые двигатели могли быть использованы в качестве основного источника энергии. Иными словами, двумя главными причинами того, почему за долгие десятилетия автомобили изменились относительно несильно, является сложность вопроса и необходимость прежде доказать, что игра стоит свеч.
«Когда у вас есть что-то, что меняет правила игры, воплотить это в жизнь всегда непросто. Потребуются большие инвестиции, чтобы довести двигатель до стадии производства и установки в автомобилях», – говорит Роскилли.
Однако, по словам экспертов, усилившееся давление с целью сокращения выбросов и, как следствие, рост бюджетов на исследования и разработки начали менять отношение отрасли к этой теме.
В Aquarius прекрасно осознают все трудности и рассматривают другие возможные области применения своего продукта, говорит Фридман. Начиная с 2020 года, Aquarius планирует устанавливать свои двигатели в электрогенераторах в отдаленных местах, включая базовые станции сотовой связи в Канаде, Европе и Азиатско-Тихоокеанском регионе.
По словам Хейвуда, чтобы сократить выбросы углекислого газа в выхлопе автомобилей, необходимо много инноваций, в том числе более эффективные двигатели внутреннего сгорания, транспортные средства с батарейным питанием и более чистое топливо.
«Изменить суть легкового автомобиля – весьма амбициозная задача. Но когда кто-то пытается изменить то, что было очень успешным, нужно помнить, что у всех альтернатив есть своя ахиллесова пята», – говорит он.
Гал Фридман, председатель и директор по маркетингу; Майя Гоник, руководитель отдела развития бизнеса; Ариэль Горфунг, исполнительный директор компании – в штаб-квартире Aquarius в пригороде Тель-Авива.
Фото: David Katz
Читайте «Курсив» там, где вам удобно. Самые актуальные новости из делового мира в Facebook и Telegram
Перевод с английского языка осуществлен редакцией Kursiv.kz
Двигатели будущего: чувство такта — журнал За рулем
Умы изобретателей неустанно рождают альтернативные конструкции традиционных агрегатов. Чаще всего это один из главных узлов автомобиля — двигатель. Отделим реальность от утопии?
У OPOC единый коленвал в центре двигателя. Сделать мотор легче и компактнее, отказавшись от второго коленвала, позволила оригинальная компоновка шатунов. За открытие впускных и выпускных окон в стенках цилиндров отвечают сами поршни.
У OPOC единый коленвал в центре двигателя. Сделать мотор легче и компактнее, отказавшись от второго коленвала, позволила оригинальная компоновка шатунов. За открытие впускных и выпускных окон в стенках цилиндров отвечают сами поршни.
У OPOC единый коленвал в центре двигателя. Сделать мотор легче и компактнее, отказавшись от второго коленвала, позволила оригинальная компоновка шатунов. За открытие впускных и выпускных окон в стенках цилиндров отвечают сами поршни.
Все схемы открываются в полный размер по клику.
ВСТРЕЧНОЕ ДВИЖЕНИЕ
Особенность двухтактного дизеля профессора Питера Хофбауэра, посвятившего 20 лет своей жизни работе в концерне «Фольксваген», — два поршня в одном цилиндре, движущиеся навстречу друг другу. И название это подтверждает: Opposed Piston Opposed Cylinder (OPOC) — встречные поршни, встречные цилиндры.
Похожую схему еще в середине прошлого века использовали в авиации и танкостроении, например, на немецких «Юнкерсах» или советском танке T-64. Дело в том, что в традиционном двухтактном двигателе оба окна для газообмена перекрывает один поршень, а в двигателях с встречными поршнями в зоне хода одного поршня располагается впускное окно, в зоне хода второго — выпускное. Такая конструкция позволяет раньше открывать выпускное окно и благодаря этому лучше очищать камеру сгорания от отработавших газов. И заранее закрывать, чтобы сберечь некоторое количество рабочей смеси, которое у двухтактного двигателя обычно выбрасывается в выхлопную трубу.
В чем же изюминка конструкции профессора? В центральном (между цилиндрами) расположении коленвала, обслуживающего сразу все поршни. Это решение привело к довольно замысловатой конструкции шатунов. Их по паре на каждой шейке коленвала, причем на внешние поршни приходится по паре шатунов, расположенных по обе стороны цилиндра. Это схема позволила обойтись одним коленвалом (у прежних моторов их было два, размещенных по краям двигателя) и сделать компактный, легкий агрегат. В четырехтактных двигателях циркуляцию воздуха в цилиндре обеспечивает сам поршень, в моторе OPOC — турбонаддув. Для лучшей эффективности быстро разогнать турбину помогает электромотор, который в определенных режимах становится генератором и рекуперирует энергию.
Опытный образец, сделанный для армии без оглядки на экологические нормы, при массе 134 кг развивает 325 л.с. Подготовлен и гражданский вариант — с примерно на сотню сил меньшей отдачей. Как заявляет создатель, в зависимости от исполнения мотор ОРОС на 30–50% легче прочих дизелей сравнимой мощности и в два — четыре раза компактнее. Даже по ширине (это самое внушительное габаритное измерение) ОРОС всего вдвое превосходит один из самых компактных автомобильных агрегатов в мире — двухцилиндровый фиатовский «Твинэйр».
Мотор OPOC — образец модульной конструкции: двухцилиндровые блоки можно компоновать в многоцилиндровые агрегаты, соединяя их электромагнитными муфтами. Когда полная мощность не требуется, для экономии топлива один или несколько модулей могут отключаться. В отличие от обычных двигателей с отключаемыми цилиндрами, где коленвал шевелит даже «отдыхающие» поршни, механических потерь можно избежать. Интересно, а как обстоят дела с топливной экономичностью и вредными выбросами? Разработчик предпочитает обходить этот вопрос молчанием. Понятное дело — тут позиции двухтактников традиционно слабы.
РАЗДЕЛЬНОЕ ПИТАНИЕ
В двигателе Кармело Скудери классические четыре такта распределены между двумя цилиндрами: впуск и сжатие происходят в одном, а рабочий ход и выпуск — в другом.
В двигателе Кармело Скудери классические четыре такта распределены между двумя цилиндрами: впуск и сжатие происходят в одном, а рабочий ход и выпуск — в другом.В двигателе Кармело Скудери классические четыре такта распределены между двумя цилиндрами: впуск и сжатие происходят в одном, а рабочий ход и выпуск — в другом.
Еще один пример ухода от традиционных догм. Кармело Скудери покусился на святое правило четырехтактных моторов: весь рабочий процесс должен происходить строго в одном цилиндре. Изобретатель поделил цикл между двумя цилиндрами: один отвечает за впуск смеси и ее сжатие, второй — за рабочий ход и выпуск. При этом традиционные четыре такта двигатель, именуемый мотором с разделенным циклом (SCC — Split Cycle Combustion), проходит всего за один оборот коленвала, то есть в два раза быстрее.
Вот как этот мотор работает. В первом цилиндре поршень сжимает воздух и подает его в соединительный канал. Клапан открывается, форсунка впрыскивает топливо, и смесь под давлением врывается во второй цилиндр. Сгорание в нем начинается при движении поршня вниз, в отличие от двигателя Отто, где смесь поджигают чуть раньше, чем поршень достигнет верхней мертвой точки. Таким образом, сгорающая смесь не препятствует в начальной стадии горения движущему навстречу поршню, а, наоборот, подталкивает его. Создатель мотора обещает удельную мощность в 135 л.с. с литра рабочего объема. Причем при значительном сокращении вредных выбросов благодаря более эффективному сгоранию смеси — например, с уменьшением выхода NOx на 80% в сравнении с этим же показателем для традиционного ДВС. Заодно утверждают, что SCC на 25% экономичнее равных по мощности атмосферных моторов. Однако лишний цилиндр — это дополнительная масса, увеличение габаритов, возрастающие потери на трение. Что-то не верится… Особенно если взять в пример новое поколение наддувных двигателей, сделанных под девизом даунсайзинга.
Кстати, для этого двигателя придумана оригинальная схема рекуперации и наддува «в одном флаконе» под названием Air-Hybrid. Во время торможения двигателем цилиндр рабочего хода отключается (клапаны закрыты), а цилиндр сжатия наполняет специальный резервуар сжатым воздухом. При разгоне происходит обратное: не работает цилиндр сжатия, а в рабочий нагнетается запасенный воздух — своего рода наддув. Собственно, при такой схеме не исключается и полный пневморежим, когда воздух будет толкать поршни в одиночку.
МОЩНОСТЬ ИЗ ВОЗДУХА
Лино Гуззелло использовал для улучшения характеристик двигателя рекуперацию воздуха. Он аккумулируется в дополнительном резервуаре, связанном с двигателем.
Лино Гуззелло использовал для улучшения характеристик двигателя рекуперацию воздуха. Он аккумулируется в дополнительном резервуаре, связанном с двигателем.Лино Гуззелло использовал для улучшения характеристик двигателя рекуперацию воздуха. Он аккумулируется в дополнительном резервуаре, связанном с двигателем.
Профессор Лино Гуззелла также использовал идею накопления сжатого воздуха в отдельном резервуаре: один из клапанов открывает путь от баллона к камере сгорания. В остальном это обычный двигатель с турбонаддувом. Опытный образец построили на базе 0,75-литрового двигателя, предложив его как замену… 2-литровому атмосферному мотору.
Разработчик для оценки эффективности своего творения предпочитает сравнивать его с гибридными силовыми агрегатами. Причем при схожей экономии топлива (около 33%) конструкция Гуззеллы удорожает мотор всего лишь на 20% — сложная бензоэлектрическая установка обходится почти в десять раз дороже. Однако в тестовом образце топливо экономится не столько за счет наддува из баллона, сколько благодаря малому рабочему объему самого двигателя. Но перспективы у сжатого воздуха в работе обычного ДВС все же есть: его можно использовать для пуска мотора в режиме «старт-стоп» или для движения автомобиля на малых скоростях.
КРУТИТСЯ, ВЕРТИТСЯ ШАР…
Среди необычных ДВС мотор Герберта Хюттлина выделяется наиболее примечательной конструкцией: традиционные поршни и камеры сгорания здесь размещены внутри шара. Поршни движутся в нескольких направлениях. Во-первых, навстречу друг другу, образуя между собой камеры сгорания. Кроме того, они соединены попарно в блоки, посаженные на единую ось и вращающиеся по хитрой траектории, заданной кольцевой фигурной шайбой. Корпус поршневых блоков объединен с шестерней, передающей крутящий момент на выходной вал.
Из-за жесткой связи между блоками при наполнении смесью одной камеры сгорания одновременно происходит выпуск отработавших газов в другой. Таким образом, за поворот поршневых блоков на 180 градусов происходит 4-тактный цикл, за полный оборот — два рабочих цикла.
Устройство шарового двигателя со встроенным электромотором: 1 — приводная шестерня; 2 — статор электромотора; 3 — постоянные магниты; 4 — ротор электро- мотора; 5 — камера сгорания 1; 6 — шаровые направляющие поршней; 7 — коль- цевая направляющая для движения поршней; 8 — подшипник ротора; 9 — камера сгорания 2; 10 — свеча зажигания; 11 — отвод выхлопных газов; 12 — забор воздуха; 13 — выходной вал.
Устройство шарового двигателя со встроенным электромотором: 1 — приводная шестерня; 2 — статор электромотора; 3 — постоянные магниты; 4 — ротор электро- мотора; 5 — камера сгорания 1; 6 — шаровые направляющие поршней; 7 — коль- цевая направляющая для движения поршней; 8 — подшипник ротора; 9 — камера сгорания 2; 10 — свеча зажигания; 11 — отвод выхлопных газов; 12 — забор воздуха; 13 — выходной вал.Устройство шарового двигателя со встроенным электромотором: 1 — приводная шестерня; 2 — статор электромотора; 3 — постоянные магниты; 4 — ротор электро- мотора; 5 — камера сгорания 1; 6 — шаровые направляющие поршней; 7 — коль- цевая направляющая для движения поршней; 8 — подшипник ротора; 9 — камера сгорания 2; 10 — свеча зажигания; 11 — отвод выхлопных газов; 12 — забор воздуха; 13 — выходной вал.
Первый показ шарового двигателя на Женевском автосалоне привлек всеобщее внимание. Концепция, безусловно, интересная — за работой 3D-модели можно наблюдать часами, пытаясь разобраться, как работает та или иная система. Однако за красивой идеей должно последовать воплощение в металле. А разработчик пока ни слова не говорит о хотя бы приблизительных значениях основных показателей агрегата — мощности, экономичности, экологичности. И, главное, о технологичности и надежности.
МОДНАЯ ТЕМА
Роторно-лопастной двигатель изобрели чуть меньше века назад. И, наверное, еще долго не вспоминали бы о нем, не появись амбициозный проект российского народного автомобиля. Под капотом «ё-мобиля» пусть и не сразу, но должен появиться именно роторно-лопастной двигатель, да еще в паре с электромотором.
Вкратце о его устройстве. На оси установлены два ротора с парой лопастей на каждом, образующих камеры сгорания переменной величины. Роторы вращаются в одном направлении, но с разными скоростями — один догоняет другой, смесь между лопастями сжимается, проскакивает искра. Второй начинает движение по окружности, чтобы на следующем круге «подтолкнуть» соседа. Посмотрите на рисунок: в правой нижней четверти происходит впуск, в правой верхней — сжатие, затем против часовой стрелки — рабочий ход и выпуск. Воспламенение смеси осуществляется в верхней точке окружности. Таким образом, за один оборот ротор происходит четыре рабочих такта.
Схемы роторно-лопастного двигателя.
Схемы роторно-лопастного двигателя.Схемы роторно-лопастного двигателя.
Очевидные преимущества конструкции — компактность, легкость и хороший КПД. Однако есть и проблемы. Из них главная — точная синхронизация работы двух роторов. Задача эта непростая, а решение должно быть недорогим, иначе «ё-мобиль» никогда не станет народным.
Электромобиль — не панацея: как изменится рынок топлива в будущем
Автопроизводители много лет пытаются найти альтернативу двигателю внутреннего сгорания, но немногие добились успеха: электромобили не так экологичны, водород не оправдал надежд, а биотопливо требует огромных ресурсов
Об эксперте: Никита Касьяненко, сооснователь «Лаборатории умного вождения».
Топливный плюрализм
В середине 2010-х годов многие страны официально заявили — будущее за электромобилями. Они обещали сократить объемы производства машин с двигателями внутреннего сгорания (ДВС), предлагали льготы владельцам электрокаров и даже вводили ограничения на использование бензиновых и дизельных авто на отдельных улицах. Впрочем, большинство планов будут реализованы не раньше 2025 года. А пока автомобильная отрасль хоть и меняется, но не так стремительно, как прогнозировал Илон Маск и другие сторонники авто на электротяге.
Данные за первый квартал 2020 года показывают, что в большинстве стран Европы до сих пор преобладают автомобили на бензине и дизеле. Исключение — Норвегия, в которой доля электрокаров от общего числа новых машин уже превышает 50%. Альтернативные виды топлива в ЕС пока редкость — они занимают всего 1,9% рынка. При этом популярность автомобилей на газе и этаноле упала с апреля по июнь на 50%.
В российском топливном рейтинге также пока лидируют бензин и дизель: по данным «Автостата», менее 6% автовладельцев пользуется пропаном и метаном, а также другими видами топлива — в эту категорию попадают и электрокары.
Зеленая экономика В чем плюсы и минусы электрокаров в РоссииА вот в Латинской Америке альтернативное топливо пользуется большим спросом. Например, в Бразилии машины на этаноле не уступают по популярности бензиновым авто. Интересно, что ставку на биотопливо из сахарного тростника государство сделало еще в 1970-е годы, впоследствии госпрограмму постоянно корректировали, учитывая колебания цен на бензин. Если он дешевел, цены на этанол тоже снижались. Также в 1990-е власти поддержали развитие FlexFuel-автомобилей, которые можно заправлять как смесью бензина и этанола, так и чистым бензином.
Пример Бразилии показывает — вектор развития топливного рынка можно менять, но для этого недостаточно одной госпрограммы или однократного введения льгот. Это подтверждают кейсы других стран, которые запускали инициативы в поддержку электрокаров, но со временем сворачивали проекты или ограничивали их применение.
Так, в конце 2019 года Tesla достигла порога в 200 тыс. проданных электромобилей на рынке США — после достижения этого лимита покупатели больше не могли получать налоговые бонусы. Льготные периоды подходят к концу и в других странах: например, в Китае размер субсидий на покупку электрокаров сокращается с каждым годом. В 2020 году он уменьшится на 10%, а в 2022 году — уже на треть.
На тенденции в отдельных странах влияют не только инициативы правительства, но также доступность природных ресурсов, развитие инфраструктуры (наличие АЗС и станций подзарядки) и общий уровень благосостояния жителей. Из-за этой комбинации факторов сложно прогнозировать, какой вид топлива станет пользоваться наибольшим спросом в будущем — скорее всего, картина будет не однородной.
Часть развитых стран перейдет на электромобили, часть сделает ставку на биотопливо, но многие продолжат пользоваться автомобилями с ДВС на бензине и дизеле, которые станут более экологичными. Но задача у всех общая — сократить количество выбросов CO2 и замедлить темпы глобального потепления. Разберемся, какие виды топлива укрепят свои позиции в будущем и почему электрокары — это не панацея.
Электрокары и гибриды: светлое будущее или скрытая угроза?
По прогнозам компании BloombergNEF (BNEF), к 2040 году доля электрокаров от числа проданных авто составит 58%. При этом автомобили на электротяге составят лишь треть от общего количества машин на дорогах в мире. На процесс влияет сразу несколько факторов:
- Инфраструктура. Не все страны успеют ее подготовить. К примеру, в США это сделать проще, поскольку автовладельцы обычно живут в частных домах и могут поставить автомобиль на подзарядку на ночь. Еще первые серийные модели электрокаров EV1 от GM, выпущенные в 1990-е годы, можно было подключить к обычной американской бытовой розетке. Сегодня возможностей стало еще больше, а в создании городской сети зарядных станций заинтересованы крупные игроки — например, Tesla. В России, как и во многих других странах, условия придется создавать с нуля.
- Политика. Уже 13 стран объявили, что до 2040 года введут запрет на продажу новых автомобилей с ДВС. Остальные государства пока не готовы к таким радикальным мерам. К тому же такие решения могут нанести удар по экономике — например, переход на электрокары в Германии может оставить без работы десятки тысяч человек.
- Технологии. Батареи становятся все более энергоемкими, скорость подзарядки увеличивается, а ключевые компоненты аккумуляторов, например, литий, дешевеют с каждым годом. Развитие технологий позволит электрифицировать общественный транспорт, а также даст толчок микромобильности. Аналитики BNEF полагают, что к 2030 году именно автобусы и двухколесный транспорт, а не легковые авто, составят основную долю рынка EV. С этим согласны и другие эксперты: они считают, что нужно делать ставку на электрификацию транспорта, поскольку им пользуется больше людей, а значит, и потенциальной пользы будет больше.
- Экология. Проблема электрокаров заключается и в отсутствии исследований: пока нельзя точно оценить, как массовый переход на EV отразится на экологии. Электромобиль производит меньше выбросов, чем машина с ДВС, но потребляет электроэнергию, а для ее получения все еще применяются углеводороды. Так, эксперимент Volkswagen показал, что в Германии электрокар будет косвенно производить больше CO2, чем современный дизельный аналог. В странах с большей долей возобновляемых источников энергии результат будет лучше, но не существенно.
Другие исследования показывают, что в среднем при производстве бензинового авто генерируются выбросы, равнозначные 5,6 т CO2. В случае с электрокаром показатель уже составляет 8,8 т — и половина вырабатывается в процессе производства аккумуляторов. Решить проблему могут новые технологии, которые минимизируют углеродный след и позволят выпускать более долговечные батареи с использованием экологичных материалов.
Но в регионах, в которых возобновляемые источники энергии пока не распространены, EV вряд ли получат широкое распространение в ближайшие годы. Это касается России и ряда других стран, например, Мексики, Японии и Австралии.
Биотопливо: отходы и водоросли
Этанол, FlexFuel, биодизель и биогаз, — все эти технологии уже позволяют получать эффективную альтернативу бензину, используя растительные компоненты, сельскохозяйственные отходы и даже отходы жизнедеятельности человека. Экологичность — главное преимущество биотоплива. Растения, которые используются для получения необходимых веществ, поглощают CO2, нейтрализуя тем самым углеродный след.
Еще один плюс биотоплива — это наличие готовой инфраструктуры. Заправиться «водорослевым дизелем» в теории можно на обычной АЗС — для этого не требуется специальное оборудование.
Но у технологии есть и существенные минусы. Для получения биотоплива нужно большое количество биомассы, а для этого требуются колоссальные земельные ресурсы. В Бразилии под поля для сахарного тростника приходится вырубать деревья в лесах Амазонки, а это большой удар по экосистеме.
Проблема заключается и в автомобилях — не каждому транспортному средству подходит такой вид топлива. Например, популярный биоэтанол E85 (смесь спирта и бензина) при сравнимых объемах приводит к большему расходу топлива, чем чистый бензин.
Популярность биотоплива в будущем зависит от появления новых производственных технологий. Так, в Дании тестируют автомобили на бензине с добавлением водорослей. Пока растительный компонент составляет всего 10%, но ученые надеются увеличить его долю. Водоросли, в отличие от сахарного тростника, не требуют земельных ресурсов, их не нужно удобрять и обрабатывать от вредителей, поэтому они наносят меньший вред окружающей среде. Пока использование водорослевого топлива экономически не целесообразно, но если исследователям удастся оптимизировать технологию, у нее есть шансы на успех.
Водород: неоправданные надежды
Еще десять лет назад водородные автомобили ставили в один ряд с перспективными электрокарами, но технология не оправдала ожиданий. Машины с топливными элементами все еще обходятся слишком дорого, а в большинстве стран нет заправочной инфраструктуры. Недавний провал компании Nikola Motors, обещавшей выпустить партию водородных грузовиков и построить сеть заправочных станций по всей Америке, только усилил разочарование в технологии.
Самый крупный рынок водородных авто — это как раз США, хотя с 2012 года в стране было продано всего 8 тыс. машин с топливными элементами. Водить автомобиль на водороде можно только в Калифорнии, где сосредоточено больше всего заправочных станций. И даже несмотря на умеренный спрос, в штате периодически возникает дефицит водорода, и автовладельцы не могут заправить автомобили.
С точки зрения экологичности водородные автомобили тоже вызывают вопросы: по большинству параметров они проигрывают электрокарам, хотя стоят на порядок дороже. Всего на рынке доступно три модели авто на водороде, и отсутствие разнообразия тоже не идет на пользу отрасли. Многие автопроизводители сворачивают разработки — например, Mercedes-Benz, потратив 30 лет на исследования, решила не выпускать пассажирские автомобили на топливных элементах, поскольку их производство обходится в два раза дороже электрокаров.
Перспективы водорода на топливном рынке пока оставляют желать лучшего. Многое опять же зависит от технологий производства — использование инновационных методов, например, электролиза с использованием возобновляемых источников энергии, могло бы заинтересовать крупных игроков. Но пока рынок стоит на месте, а автовладельцы задумываются о покупке водородного авто в последнюю очередь. Впрочем, топливные элементы могут пригодиться в других сферах — например, при производстве мусоровозов или паромов.
Газ, бензин и дизель: умное управление топливом
Классические виды топлива в будущем вряд ли полностью исчезнут — по крайней мере в России. Но со временем они станут более экологичными и энергоэффективными. На рынке уже распространены гибриды, например, range-extenders — электрокары со встроенным ДВС, который продлевает запас хода, если батарея садится. Вероятно, именно такие гибридные модели выйдут на передний план в будущем.
Развитие подключенных автомобилей и телематики также позволит сократить расход топлива и более эффективно отслеживать его потребление. Современные системы уже помогают мониторить топливную статистику, а в будущем они смогут оптимизировать затраты ресурсов.
Исследования показывают, что умный мониторинг поведения водителя с последующей аналитикой может сократить количество выбросов на 5-20%. В первую очередь, добиться этого помогают системы, которые препятствуют внезапному торможению. Водитель делает меньше резких маневров — расходуется меньше топлива.
Еще один вспомогательный инструмент — продвинутая система навигации, которая подбирает не только самый короткий, но и наименее «энергозатратный» маршрут, а также помогает быстрее находить свободные парковочные места.
Подключенные системы оптимизируют работу не только легкового, но и грузового транспорта. Например, грузовые «конвои» способны на треть сократить затраты топлива. Использование машинного обучения и нейросетей в будущем еще больше упростит задачу — полуавтономные системы будут работать в фоновом режиме, минимизируя расход бензина или дизеля.
Развитие беспилотного транспорта и каршеринга, вероятно, тоже приведет к сокращению потребления топлива — машины будут меньше простаивать на стоянках и использоваться более эффективно.
Автомобильный сектор в силу своей специфики достаточно консервативен — автопроизводитель не может за пару месяцев переформатировать конвейер на заводе или перенастроить цепочку поставок. Поэтому переход на новые виды топлива займет больше времени, чем полагают аналитики. Цифровые решения, например, системы умного мониторинга, внедрить намного проще — это не требует так много времени и ресурсов. Поэтому топливная революция начнется с аналитики и развития подключенных систем, а не с футуристичных топливных элементов или биодизеля на основе водорослей.
Подписывайтесь также на Telegram-канал РБК Тренды и будьте в курсе актуальных тенденций и прогнозов о будущем технологий, эко-номики, образования и инноваций.
Каким будет автомобиль будущего и как его видят производители?
Многие представляют, каким станет автомобиль будущего — как измениться внешний вид и кто будет им управлять: человек или электроника. Давайте взглянем на машину нашего времени и предположим, что с ней случиться через 20-30-50 лет.
Основные тенденции
Погоня за экономичностью – современные двигатели значительно меньше потребляют топлива, чем моторы былых лет. Значит в будущем затраты на топливо для автомобиля сократятся или будет разработан новый источник топлива. Он станет естественного происхождения, как например биодизельное топливо водород или электрический ток.«Ноль вредных выбросов, ноль смертельных аварий» — под таким девизом должен стать автомобиль будущего. На пути стоит человек за рулем, и задача инженеров — передать управление электроники. Только так можно добиться поставленных задач.
Двигатели становятся более экономичными и мощными. На смену прожорливым моторам приходят компактные агрегаты малого рабочего объема, но с достаточной мощностью. Не останется такого понятия как двигатель внутреннего сгорания, работающем на нефтяном топливе. Первым «падёт» дизель. Первые шаги по его исключению уже видны в странах Европы. Спрос на него падает, производители исключают «дизель» из производственной программы.
Немецкие производители подписали соглашение к 2050 году полностью исключить производство традиционных моторов. Японские компании не так оптимистичны, и говорят что не ранее 2060 года избавят машины от нефтяной зависимости.
Экологичность
Автомобиль не должен загрязнять окружающую среду. Это одно из главных правил машины будущего и тенденция эта прослеживается из года в год.«Вождение станет безопаснее, экологичней, эффективнее и веселее» — так считают ведущие производители. По их словам, во время движения можно убрать руль, проверить почту и посидеть в социальных сетях. Концепция беспилотного движения является приоритетной в ближайшие годы.
Возможны два варианта:
- Электрический мотор – будет питаться от обычной электрической розетки или через специальные зарядные станции.
- Водородный двигатель – через несколько десятков лет производство водорода станет дешевым, а значит выгодным большинству автомобилистов.
Безопасность
Современный авто должен быть безопасен, чтобы защитить водителя и пассажира в случае аварии. В будущем на дорогах не должно остаться аварий. Это достижимо, если говорить что управление будет реализовано с помощью автоматических систем без участия водителя.Интерьера у авто будущего нет в привычном понимании. В автономном режиме органы управления могут прятаться в недрах передней панели, и тогда салон превращается в каюту с одним большим диваном и голографическим проектором по центру.
У водителя появится большое количество электронных помощников. В автомобиле не останется механических частей – всё заменит электроника и связь по проводам. Компьютер будет следить за техническим состоянием машины и дорожной ситуацией. У электроники станет больше прав в управлении, чем у водителя. Человеку нужно только задать маршрут, а машина довезет до места назначения.
Уменьшение размера и хорошая обтекаемость
Машин становится всё больше, а дорожное пространство не увеличивается. Кстати, существует противоположная тенденция, а именно увеличение габаритных размеров. Связано с увеличением безопасности и улучшением комфорта. Когда человечество перейдет к беспилотникам, то такая безопасность будет излишней. Машина через 100 лет будет напоминать капсулу, внутри которой можно огородиться от внешнего мира и делать свои дела. Городской автомобиль будет предназначен для поездок по городу, иметь компактные формы. Главное достоинство — малые габариты, чтобы занимал меньше места на дороге и возможность управления без помощи водителя. В будущем увидим автоматическую систему управления. Автолюбителю остаётся указать конечную точку поездки и машина отвезет в нужное место и сама припаркуется. Дизайн претерпит ряд изменений. Будет актуален «подвижный дизайн», когда внешний вид видоизменяется в зависимости от конкретной ситуации. В будущем автомобиль разделятся на два вида: городской для ежедневных поездок и спортивная машина на выходные.Спортивный автомобиль останется оригинальным, больших размеров и станет машиной выходного дня. Помимо системы автоматического управления они получат забытое ручное управление с помощью педалей и руля. Это сделают, чтобы автолюбитель смог поностальгировать по прошлым временам и взять управление на себя. Такой авто доставит удовольствие от вождения.
Выводы
Если машиной начнёт управлять автоматика, то не останется удовольствия от вождения. С таким успехом может сесть в общественный транспорт, где вас кто-то везёт.Например, японцы разрабатывают беспилотники и постепенно внедряют функции самоуправления. Контроль остается за водителем, но в некоторых ситуациях можно передавать управление машине. Удобно в пробках или при езде по трассе. Режим круиз-контроля напоминает идею беспилотника, но она будет расширена, машина станет не только сама тормозить и разгоняться, но и перестраиваться.
Если будут беспилотники, то в Европе, где хорошая инфраструктура и всё автоматизировано. Когда разметка нанесена криво, это повлечёт сбой в работе. Не говоря про ямы на дорогах, бессмысленные знаки. Так что в России беспилотных машин не увидим долго.
Видео — концепты будущего
Если автомобиль изменится в будущем, но можно утверждать одно – руль и четыре колеса останутся.
Будущее без двигателей внутреннего сгорания близится все быстрее
В Великобритании решили запретить продажу новых бензиновых и дизельных машин на восемь лет раньше запланированного, в 2032 году. А раньше всех откажется от двигателей внутреннего сгорания Австрия — как ожидается, уже через два года
Фото: Simon Dawson/ReutersВ Лондоне передумали запрещать продажу бензиновых автомобилей с 2040 года — там решили сделать это на восемь лет раньше. В России к перспективе электрификации личного транспорта принято относиться снисходительно: мол, просторы, никакой инфраструктуры и все такое.
Ну, планировала Великобритания запретить продажу бензиновых и дизельных авто к 2040 году — дотуда еще три дня лесом, как от большинства населенных пунктов в России до ближайшей заправки. Но британцы настроены серьезно, комментирует в интервью Daily Mail министр окружающей среды Британии Майкл Гоув:
Какой резон Лондону торопиться с реформой, это пиар на «зеленой» волне? На самом деле нет. Комитет Вестминстера по бизнесу, энергетике и индустрии беспокоится, что Великобритания безнадежно отстанет от других западных стран на ниве электрификации транспорта и останется, как там выразились, на пассажирском сиденье прогресса. Поэтому нужно срочно перенести запрет на продажу новых бензиновых и дизельных авто на 2032 год.
Постойте, как это отстанет? Разве много кто планирует запретить двигатели внутреннего сгорания раньше? На самом деле сдвиг неизбежен и уже начался, рассказывает Deutsche Welle автоэксперт банка Bankhaus Metzel Юрген Пайпер:
Если говорить о конкретных датах запрета двигателей внутреннего сгорания, их уже назвали уже более десятка государств. Среди них как западные страны — Франция, Германия, так и азиатские гиганты — Индия и Китай, в большинстве случаев речь идет о 2030-х годах. Впереди планеты всей Австрия: там продажу новых машин с двигателями внутреннего сгорания планируют прекратить уже в 2020-м. Аргументация всегда одна: альтернативы уже имеются, таргеты по снижению уровня загрязнения воздуха еще очень далеки, а здоровье на дороге не валяется. С Reuters говорит транспортный эксперт Greenpeace Никлас Шинерл:
Тем, кто не верит в электрификацию личного транспорта и наклеивает на бампер своего гигантского джипа стикеры Fuck Fuel Economy, что довольно цинично, учитывая научную доказанность увеличения числа смертоносных стихийных бедствий из-за вызванного человеком изменения климата, таким людям лучше поскорее съездить в Гамбург. Передвижение на автомобилях с двигателями внутреннего сгорания там запретили уже в этом году, но пока только для старых дизельных моделей и лишь на двух улицах в центре города.
Впрочем, экологи повсеместный переход на электрокары не поддерживают. Дело в том, что этот транспорт не такой уж и экологичный. Для производства электроэнергии во многих странах продолжают жечь уголь и мазут.
Добавить BFM.ru в ваши источники новостей?
Как бензиновые двигатели могут выжить в будущем электромобилей
Двигатели внутреннего сгорания не исчезнут полностью в ближайшее время, если вообще когда-нибудь. Определенные транспортные задачи или условия эксплуатации просто не подходят для электрических силовых установок на батареях или водороде. Полтора века исследований и разработок значительно повысили эффективность двигателей внутреннего сгорания, и у инженеров есть множество дополнительных уловок, которые обещают извлечь из молекулы топлива еще больше работы, производя при этом еще меньше вредных выбросов.Вот лишь некоторые из них, за которыми мы внимательно следим, они перечислены в порядке сложности и стоимости реализации.
Стандарт топлива с октановым числом 98
Простая возможность спроектировать двигатель для работы со сжатием 15: 1 или выше значительно улучшает его термодинамический КПД и удельную мощность, что позволяет дополнительно уменьшить габариты двигателя. Для этого требуется топливо с более высоким октановым числом, а исследовательское октановое число (RON) 98 представляет собой золотую середину, выше которой производство / очистка топлива потребляет больше энергии, что снижает эффективность использования энергии на колесах / выбросов CO2.
Посмотреть все 5 фотоДеактивация интеллектуального цилиндра
Двигатели рассчитаны на наихудшие сценарии, такие как ускорение на четверть мили или буксировка тяжелых трейлеров до плотины Дэвис. Деактивация цилиндров повышает эффективность в менее экстремальных дорожных ситуациях, заставляя несколько цилиндров работать с плотностью Дэвиса, в то время как другие ничего не делают. Система динамического управления подачей топлива может отключать любой или все цилиндры в 5,3- и 6,2-литровых двигателях V-8 GM, чтобы повысить экономию топлива EPA почти на 12 процентов. В настоящее время Tula Technologies и Eaton предлагают аналогичные системы для дальнемагистральных дизельных двигателей, в которых выгода за меньшую топливную эффективность (1.5-4,0 процента) приносит огромные дивиденды по NOx за счет поддержания температуры выхлопных газов, необходимой для поддержания работы катализаторов.
Инновационные нагнетатели
Мощность двигателя ограничена количеством воздуха, который он может проглотить, поэтому более века назад были разработаны нагнетатели с приводом от коленчатого вала и турбонагнетатели с приводом от выхлопных газов. Электрические нагнетатели, использующие рекуперативную энергию, в частности, двигатели Volvo Drive E и Mercedes M256; Добавление двигателя / генератора к турбонагнетателю устраняет отставание по мощности и позволяет собирать энергию во время движения.Два интересных варианта компрессоров с кривошипно-шатунным приводом — центробежный нагнетатель Torotrak V-Charge, в котором используется бесступенчатый трансмиссионный привод, чтобы быстро подбирать скорость в соответствии с потребностями, и нагнетатель типа Lysholm от Hansen Engine Corp, который имеет окно, которое открывается или закрывается в соответствии с потребностью в воздухе. давление при минимизации потерь для обеспечения турбоэффективности с повышенной отзывчивостью.
Просмотреть все 5 фотографийFancy Ignition Systems
Поскольку для сгорания топлива требуется время, обычные свечи зажигания загораются, поскольку поршень уже движется вверх, что делает начальное сгорание контрпродуктивным.Схемы одновременного воспламенения большего количества смеси обещают более быстрое сгорание, что позволяет ему в основном происходить при ходе вниз. Форд разработал лазеры ближнего инфракрасного диапазона для зажигания нескольких точек в камере сгорания, но стоимость и надежность остаются проблематичными. Встраиваемая свеча зажигания Transient Plasma впрыскивает пласты низкотемпературной плазмы, которая обещает быстро и холодно воспламенить ультра-обедненные смеси для повышения экономии топлива на 10-15 процентов и значительного снижения выбросов NOx. Даже новая форкамерная система Twin-Combustion от Maserati квалифицируется как ускоритель зажигания.
Переменная степень сжатия
Эта концепция «съесть и съесть» обещает высокую степень сжатия для экономичного движения с легким дросселем и низкую компрессию, когда турбонаддув находится в режиме наддува. Соединительная штанга Nissan Rube-Goldberg изменяет ход двигателя, плавно изменяя степень сжатия от 8: 1 до 14: 1. Нас не впечатлили производительность Nissan / Infiniti VC-Turbo и экономия топлива, и мы задаемся вопросом, может ли эксцентричный шатун FEV быть проще и работать лучше.Давление масла, подаваемое через коленчатый вал, вращает эксцентриковый подшипник в конце поршня, изменяя ход в более узком диапазоне, скажем, с 8: 1 до 12: 1, обещая 5-процентное снижение расхода топлива.
Просмотреть все 5 фотоКомпрессионное зажигание с однородным наддувом
Эффективность дизеля по выбросам бензина! Это дихотомическое обещание HCCI, стремящегося спонтанно воспламенять смеси обедненного бензина путем сжатия. У GM, Mercedes и Hyundai были многообещающие программы HCCI, но только Mazda запустила HCCI в производство.Вроде, как бы, что-то вроде. SkyactivX иногда использует свечи зажигания, и все еще считается слишком дорогим для продажи в Северной Америке. Компания Nautilus Engineering предложила концепцию HCCI, которая включает небольшой поршень наверху главного поршня, который входит в свой собственный небольшой цилиндр с более высокой степенью сжатия в верхней части хода, чтобы инициировать воспламенение от сжатия. Однако нам неизвестно о каких-либо OEM-контрактах, заключенных компанией.
Системы утилизации отработанной энергии
Двигатели внутреннего сгорания выделяют много тепла и вибрации; почему бы не использовать его для выработки энергии пара, термоэлектрической или пьезоэлектрической энергии? Предложенная BMW система Turbosteamer и многие другие отказались от нее по причинам стоимости и веса.Твердотельные термоэлектрические генераторы обещают превращать тепло, как правило, от компонентов выхлопных газов, непосредственно в электричество. (Осуществимость производства предполагает повышение эффективности необходимых материалов по сравнению с сегодняшним уровнем примерно в 5 процентов.) И исследователи из Университета Дьюка предлагают использовать пьезоэлектрические кристаллы, подобные кристаллам, расширяющимся под действием напряжения, для приведения в действие прямых топливных форсунок для выработки энергии при вибрации.
Посмотреть все 5 фотографийСовершенно новые концепции двигателей
Любая радикально новая конструкция двигателя сталкивается с огромной промышленной инерцией.Тем не менее, несколько «лучших мышеловок», похоже, держатся за свои права. Achates Power недавно получила еще один грант в размере 5 миллионов долларов от армии для продолжения разработки своего трехцилиндрового двухтактного двигателя с шестью оппозитными поршнями и двумя коленчатыми валами (показан выше). В 4,9-литровом прототипе с супер- и турбонаддувом мощностью 275 л.с. и 811 фунт-фут, его эффективность, как сообщается, превосходит 6,7-литровый турбодизель Power Stroke в Ford F-Series на 20 процентов. Скудери и Примавис предложили двигатели с разделенным циклом, которые выполняют циклы впуска / сжатия и сгорания / выпуска в отдельных цилиндрах, каждый из которых предназначен для выполнения своих разрозненных задач.Это снижает температуру. Scuderi столкнулся с юридическими проблемами со своими инвесторами, Primavis задумывал свой крошечный двухтактный двигатель в первую очередь как расширитель диапазона, и в последнее время ни один из них не получил много новостей, хотя их научные данные кажутся обоснованными. Концепция LiquidPiston X-1 представляет собой роторный двигатель «наизнанку Ванкеля» с ротором в форме корпуса Ванкеля, качающимся через неопределенно треугольный корпус с тремя камерами сгорания. Установка сальников на стационарный корпус облегчает их смазку.Он все еще находится в активной разработке как расширитель диапазона. Кроме того, есть еще большие скачки в дизайне, такие как концепция вращающейся турбины внутреннего сгорания Astron Aerospace, которая сочетает в себе работу с разделенным циклом, HCCI, сверхдлинный цикл расширения и другие замечательные идеи. Он также все еще находится в активной разработке, обеспечивая впечатляющую мощность, крутящий момент и эффективность.
Зеленое топливо обещает углеродно-нейтральное сжигание сейчас
Биотопливо: использование зеленой энергии для производства топлива из растений, которые вытягивают CO2 из атмосферы, теоретически не добавляет нового CO2 в нашу «теплицу».«Но использование чистого этанола, полученного из кукурузы, обычно не считается, потому что земля, на которой выращивалась эта кукуруза, обычно преобразовывала одинаковое количество CO2, независимо от того, стала ли она топливом или кукурузным сиропом с высоким содержанием фруктозы, поэтому чистое сокращение углерода не может быть заявлено. Биотопливо, изготовленное из целлюлозного сырья, такого как стебли кукурузы, трава мискантуса или новые культуры, посаженные там, где ничего не было или не могло быть выращено / собиралось до того, как засчитывается, и существует множество процессов для преобразования целлюлозных материалов или даже мусора в этанол, метанол. или бутанол.Также идентифицировано несколько процессов превращения водорослей в биодизельное топливо. К сожалению, все они слишком дороги, чтобы конкурировать с дешевым бензином.
Прямое улавливание углерода: Было предложено несколько схем для извлечения CO2 из воздуха и его гидрогенизации с образованием углеводородного топлива. Prometheus Fuels планирует производить бензин из CO2, а сотрудничество Audi / Sunfire намеревается производить дизельное топливо из «голубой нефти», созданной с использованием экологически чистой электроэнергии для соединения углерода CO2 с водородом из воды. Компания Carbon Engineering из Британской Колумбии, Канада, планирует начать промышленное производство к 2022 году.ReactWell LLC надеется объединить процесс преобразования CO2 непосредственно в этанол в Национальной лаборатории Окриджа с собственным процессом преобразования его в био-сырую нефть, которую можно перерабатывать в различные углеводородные топлива.
Будущее автомобилей — какими будут автомобили через 25 лет?
Будет ли использоваться водородная энергия?
В течение почти двух десятилетий мир мучила идея электромобилей на водородных топливных элементах (FCEV) с большим запасом хода и без выбросов из выхлопных труб, за исключением воды и тепла.Теперь шансы на то, что к 2040 году автомобиль на водородных топливных элементах получит прочную основу, увеличиваются.
«Если бизнес-модель водородной инфраструктуры сработает и производители автомобилей станут серьезными, может произойти значительный рост после 2020 года. К 2040 году вы можете увидеть от миллионов до десятков миллионов автомобилей», — говорит Дэвид Харт, консультант по устойчивой энергетике. E4Tech и бывший руководитель отдела топливных элементов в Имперском колледже.
Hart оценивает лидеров в этой области как Toyota, Honda и Hyundai.Mirai от Toyota имеет тот же «скелет», что и гибридные модели Toyota, но отличается только источником энергии, говорит специалист по топливным элементам Toyota Жюльен Руссель. Водородный топливный элемент подает электричество к буферной батарее, которая обеспечивает переходную реакцию на педаль акселератора для ускорения и накапливает электроэнергию, полученную при рекуперативном торможении. «Это окончательная эволюция нашей основной гибридной технологии», — объясняет Руссель.
«Пакет» топливных элементов состоит из сотен небольших отдельных ячеек, преобразующих сжатый водород и кислород, переносимый воздухом, в электричество, причем в качестве побочных продуктов используются только тепло и вода.Водород хранится в баках из углеродного волокна под давлением 700 бар. Производство обоих когда-то было трудоемким, но Toyota сократила производственные затраты, внедрив автоматизацию и производя все, в том числе резервуары для водорода из углеродного волокна, собственными силами.
Плотность энергии водородного накопителя на борту примерно в пять раз выше, чем у современных аккумуляторных технологий по весу, а Honda FCV Clarity, представленная в прошлом году, имеет запас хода 435 миль на одной заправке. Время заправки эквивалентно времени заправки бензином или дизельным топливом, а водородное топливо, по крайней мере, так же безопасно в использовании, как и два других.
Создание инфраструктуры водородных заправочных станций остается проблемой для широкомасштабного внедрения FCEV. К концу 2016 года в мире должно быть около 200 водородных заправочных станций. «Водородную инфраструктуру сложно масштабировать, но как только она появится, это станет самостоятельным прибыльным бизнесом», — говорит эксперт GM по топливным элементам Ритмар фон Гельмольт. «Зарядных станций для электромобилей нет, потому что стоимость их эксплуатации значительно превышает стоимость продаваемой энергии.”
Двигатели будущего — ASME
За последние несколько лет в автомобильном транспорте произошел значительный прогресс в том, что считается альтернативными технологиями. Накопители энергии, системы электропривода и технологии топливных элементов, похоже, готовы занять значительное место на автомобильном рынке.
Но было бы ошибкой полагать, что такие технологии полностью отметят то, что было раньше. Вместо этого в обозримом будущем двигатель внутреннего сгорания останется неотъемлемой частью перевозки людей и грузов.
Это не означает, что все останется так, как есть сейчас. Двигатель претерпевает значительную эволюцию, поскольку новые стандарты экономии топлива и выбросов в секторах малой и большой грузоподъемности подталкивают разработку новых технологий в беспрецедентном масштабе к теоретическим пределам работы двигателя. В сочетании с продолжающимся исследованием фундаментальных процессов в двигателях, внедрением доступных высокопроизводительных вычислений и внедрением передовых производственных технологий во всей отрасли эти новые технологии открывают потенциально прорывные возможности для внедрения двигателей с чрезвычайно высокой эффективностью.То, как эти новые двигатели работают и как они будут интегрированы в новую архитектуру транспортных средств, станет историей личной мобильности в этой половине 21-го века.
Работая в Национальной лаборатории Ок-Ридж, я смог увидеть пересечение открытия знаний, разработки передовых технологий двигателей и транспортных средств, а также использования уникальных вычислительных ресурсов. Хотя общественность склонна считать исследования автомобилей и двигателей сугубо частным делом, мои коллеги и я из ORNL помогаем реализовать весь потенциал эффективности двигателей внутреннего сгорания.
Двигатель внутреннего сгорания претерпел значительную эволюцию за последнее столетие. До 1970 года эволюция конструкции двигателя была обусловлена стремлением к повышению производительности и увеличению октанового числа в подаваемом топливе. Однако с тех пор настоятельно необходимо соблюдать новые правила по выбросам и экономии топлива.
Виталий Приходько из отдела исследований топлива, двигателей и выбросов ORNL изучает передовые катализаторы, которые используются для уменьшения загрязнения автомобилей. Изображение: ORNLИсторически сложилось так, что эффективность двигателя внутреннего сгорания ограничивалась в большей степени состоянием технологий, чем нововведениями.Например, потенциал таких технологий, как прямой впрыск бензина, был известен и опробован в производстве более 50 лет назад, но прямой впрыск стал широко доступным в производстве только в течение последнего десятилетия и сейчас составляет примерно 38 процентов от новых легковых автомобилей. дежурная продажа автомобилей. Другим примером являются режимы низкотемпературного сгорания, такие как сгорание с воспламенением от сжатия однородного заряда, при котором топливо и воздух впрыскиваются во время такта впуска, а затем сжимаются до тех пор, пока вся смесь не прореагирует самопроизвольно, — которые были продемонстрированы в лаборатории более 30 лет назад, но являются до выхода на рынок еще много лет.
Изменения в правилах игры последних лет заключаются в усовершенствовании технологий двигателей, датчиков и бортовых вычислительных мощностей. Эта комбинация технологий позволит беспрецедентно контролировать процесс сгорания, что, в свою очередь, позволит реализовать в реальных условиях низкотемпературное сгорание и другие передовые стратегии, а также повысить надежность и топливную гибкость. Фактически, технический прогресс стирает наше историческое различие между двигателями с искровым зажиганием и двигателями с воспламенением от сжатия; мы увидим новые концепции двигателей, сочетающие в себе лучшие характеристики обоих типов двигателей, чтобы раздвинуть границы эффективности при соблюдении строгих норм по выбросам во всем мире.
Стремление к двигателям с более высоким КПД приведет к изменению температуры и химического состава выхлопных газов и может создать проблемы для технологий контроля выбросов.
Например, новые двигатели с более высоким КПД будут иметь более низкие температуры выхлопных газов из-за более эффективного отвода рабочего материала на поршне. Более низкие температуры выхлопных газов, в свою очередь, потребуют разработки новых технологий контроля выбросов, которые должны быть не только эффективными при низких температурах, но и выдерживать высокие температуры выхлопных газов, возникающие в условиях высоких нагрузок.
; custompagebreak;Даже самые эффективные и надежные двигатели никогда не выйдут на рынок, если система транспортного средства не будет соответствовать нормам по выбросам. Но это не первый случай, когда для вывода технологии сжигания на рынок потребовались значительные достижения в области контроля выбросов. Достижения в области каталитических технологий более 40 лет назад сыграли решающую роль в соблюдении возникающих норм по выбросам; эффективность катализаторов для обычных двигателей с искровым зажиганием с тех пор улучшилась в 100 раз при одновременном значительном сокращении количества дорогих металлов платиновой группы.Решение новых задач — очень активная область исследований в ORNL и других национальных лабораториях Министерства энергетики США, а также в промышленности.
Процессы низкотемпературного сжигания представляют значительный интерес из-за очень высокой тепловой эффективности при значительном сокращении многих критериев загрязняющих веществ. Как упоминалось выше, LTC представляет собой проблему из-за состояния технологий: в отличие от обычных режимов горения с искровым зажиганием и воспламенением от сжатия, большинство режимов LTC управляются кинетически и, следовательно, гораздо более чувствительны к условиям окружающей среды и постоянно меняющимся требованиям скорости / нагрузки. .Последние достижения в таких технологиях, как системы впрыска топлива, турбомашины, срабатывание клапанов, датчики и бортовые компьютеры, привели к новым возможностям управления в реальном времени, которые раскрывают потенциал двигателей LTC с жизнеспособным в производстве оборудованием.
Стеклянные капилляры диаметром порядка человеческого волоса позволяют производить отбор проб выхлопных загрязнителей внутри проточных каналов каталитических нейтрализаторов (слева), обеспечивая критическое понимание химического процесса для всего устройства (ниже).Фото: ORNLСгорание с воспламенением от сжатия на бензине — это усовершенствованный режим сгорания, которому в последние годы уделяется значительное внимание. Хотя сжигание GCI не является новой концепцией, за последние несколько десятилетий оно эволюционировало по мере совершенствования технологий. Ранее исследования GCI были сосредоточены в основном на сгорании с воспламенением от сжатия с однородным зарядом, но в последние годы мы наблюдали растущий интерес к непрерывному диапазону режимов сгорания GCI, охватывающих полностью гомогенный HCCI, режимы частичной стратификации топлива и режимы полной стратификации, которые аналогичны дизельному топливу. исполнение.Эти технологии также вызвали большой интерес к сжиганию с воспламенением от сжатия с контролируемой реактивностью (RCCI), в котором используются различия в реакционной способности двух видов топлива для управления процессом сгорания для достижения максимальной эффективности с минимально возможными выбросами.
Понимание потенциала этих режимов сгорания, а также понимание проблем, связанных с выбросами и контролем за выбросами, а также возможностей топливных технологий, составляет основу большинства исследований топлива, двигателей и выбросов в ORNL и основывается на более чем двадцатилетнем опыте в этих области.Это исследование также включает подробное сравнение режимов горения GCI и RCCI, чтобы лучше понять проблемы и возможности с точки зрения эффективности, выбросов, шума и управляемости. Одновременно другие национальные лаборатории проводят дополнительные и синергетические исследования, дающие новое понимание таких областей, как основы сгорания, передовые технологии двигателей, распыление распылением и моделирование.
Стабильность и управляемость были основными препятствиями на пути к внедрению многих усовершенствованных режимов горения.Многие низкотемпературные режимы сгорания, такие как GCI и RCCI, работают на грани стабильности — другими словами, в условиях, при которых очень небольшие изменения граничных условий двигателя (например, температуры на впуске) могут привести к непреднамеренным отклонениям, которые приводят к нежелательным выбросам, снижение эффективности и возможность разрушения двигателя или системы контроля выбросов. Можно представить себе проблему этих типов режимов горения в постоянно меняющихся условиях реального ездового цикла, когда одно непреднамеренное отклонение от нормы может иметь катастрофические последствия.Для решения этой задачи требуется система управления, которая прогнозирует предотвращение, а не реагирует на возникновение потенциально опасного события.
ORNL имеет долгую историю в улучшении понимания и контроля этих нестабильностей горения, чтобы расширить рабочее окно и преимущества усовершенствованных режимов горения. Это исследование и подход основаны на теории детерминированного хаоса и за прошедшие годы эволюционировали от горения искровым зажиганием с высоким разбавлением до горения GCI и RCCI в последние годы.
ИсследованиеORNL показало, что для этих режимов сгорания циклическая дисперсия состоит из стохастических или случайных процессов, управляемых смешиванием топлива и воздуха в цилиндрах, и детерминированных или неслучайных процессов, вызванных предыдущим событием сгорания через остаточные газы. Возникающий в результате высокий уровень нестабильности еще больше усиливается за счет вариаций от цилиндра к цилиндру. В то время как высокий уровень нестабильности является проблемой, существование детерминированной структуры — неслучайного поведения — дает возможность краткосрочного прогнозирования и управления и, в конечном итоге, принудительной стабилизации изначально нестабильных режимов горения.
Такого рода прогнозирование и контроль были бы немыслимы с жизнеспособными технологиями даже 10 лет назад. Однако с недавними значительными достижениями в области недорогих датчиков, быстрых исполнительных механизмов и бортовых компьютеров такой уровень управления станет возможным на серийных автомобилях в самом ближайшем будущем.
Хотя значительные достижения в технологиях управления двигателем, датчиках и бортовых компьютерах открывают беспрецедентные возможности, эта работа также ведет к постоянно расширяющемуся и неуправляемому пространству параметров в современных двигателях.Текущие тенденции показывают экспоненциальное увеличение пространства параметров, которое, как ожидается, продолжит расти в обозримом будущем. Неспособность эффективно оптимизировать это пространство параметров приводит к неоптимальным двигателям на рынке и вызывает потребность в новых подходах к проектированию и оптимизации двигателей.
; custompagebreak;Основанные на модели и самообучающиеся элементы управления будут важны для более надежной и оптимальной калибровки, а также для ускорения процесса калибровки.Современные подходы к калибровке двигателей зависят в первую очередь от справочных таблиц, экспериментально выведенных алгоритмов взаимодействия параметров и ручной оптимизации калибровочных транспортных средств. Элементы управления на основе моделей уменьшат количество экспериментов, в то же время лучше представляя сложные взаимодействия аппаратного обеспечения двигателя. Самообучающиеся элементы управления сделают еще один шаг вперед, чтобы включить автономные интеллектуальные системы, которые будут иметь возможность изучать, адаптировать и манипулировать элементами управления двигателем, чтобы максимизировать эффективность и минимизировать выбросы в условиях постоянно меняющихся требований транспортных средств.
Самообучающиеся средства управления также будут критически важным компонентом при разработке подключенных и автономных транспортных средств, которые будут использовать информацию между транспортными средствами и транспортными средствами с инфраструктурой для дальнейшей оптимизации топливной экономичности двигателя и транспортного средства.
Более быстрое и предсказуемое моделирование будет иметь важное значение для проектирования и оптимизации двигателей внутреннего сгорания следующего поколения. Это будет важно для открытия критически важных знаний, управления постоянно расширяющимся пространством параметров и разработки моделей пониженного порядка, которые можно использовать для управления в реальном времени.Постоянное увеличение скорости вычислений и доступность высокопроизводительных вычислений ведет к новому рубежу в разработке двигателей и транспортных средств, включая способность решать проблемы, которые когда-то считались неразрешимыми.
Используя нейтроны для проникновения во внутреннюю структуру детали двигателя, исследователи изучают кавитацию — физическое явление, которое приводит к образованию пузырьков внутри корпуса бензинового топливного инжектора. Изображение: ORNLТенденции в стоимости высокопроизводительных вычислений указывают на то, что компьютеры с «петауровнем» (и не только) будут доступны для промышленности в течение десятилетия.Для справки, петафлоп — это один квадриллион операций с плавающей запятой в секунду. Суперкомпьютер ORNL Titan имеет теоретическую пиковую производительность, превышающую 27 петафлопс. (Для сравнения: 28 петафлопс эквивалентны тем, что все 7 миллиардов людей в мире одновременно выполняют 4 миллиона вычислений в секунду.) Доступность и доступность этих типов ресурсов для промышленности будет революционной для проектирования и калибровки двигателей, поскольку а также автомобили.
Суперкомпьютеры в национальных лабораториях в настоящее время используются для поддержки Министерства энергетики и в сотрудничестве с промышленностью для улучшения моделирования распыления, усовершенствованного сгорания и проектирования двигателей.ORNL имеет текущие проекты, в которых эти ресурсы используются для более глубокого понимания нестабильности горения, ускорения оптимизации конструкции форсунок и даже наведения мостов с высокой точностью сгорания и структурных кодов для прогнозирования свойств материала.
ORNL недавно провел встречу с заинтересованными сторонами отрасли с несколькими другими национальными лабораториями, чтобы изучить следующие шаги в использовании огромной мощности высокопроизводительных вычислений для проектирования транспортных средств. В частности, встреча была сосредоточена на потенциале высокопроизводительных вычислений и заинтересованности отрасли в разработке интегрированной программной среды для объединения нескольких технологий для мультифизического полного трехмерного высокоточного моделирования транспортных средств, чтобы использовать возможности следующее поколение передовых вычислительных архитектур.
Новая среда моделирования будет разработана специально для транспортных средств на основе недавнего опыта разработки аналогичных сред для ядерных реакторов и батарей. В качестве примера рассмотрим интеграцию трехмерных высокоточных моделей для интегрированного проектирования теплового управления, аэродинамики и конструкции: этот подход не только может значительно ускорить процесс проектирования, но и раскрыть синергетические возможности, выходящие за рамки того, что можно отождествить с более традиционными подходами.
Большая часть обсуждения до сих пор была сосредоточена на открытии знаний и разработке более совершенных технологий двигателей — всех областях, находящихся под контролем производителей автомобилей и двигателей. В настоящее время в Министерстве энергетики и национальных лабораториях существует амбициозная программа, направленная на совместную оптимизацию технологий топлива и двигателей для достижения максимальной производительности с минимальными выбросами парниковых газов, другими словами, устранение ограничений, которые нынешние виды топлива накладывают на конструкцию двигателей.
; custompagebreak;Программа «Оптима» объединяет обширный опыт и ресурсы Управления автомобильных технологий и Управления биоэнергетических технологий Министерства энергетики. Общий план включает краткосрочную фазу, которая основывается на текущих технологиях двигателей с целью вывода новых топливных и транспортных технологий на рынок к 2025 году, а также более долгосрочную — и, возможно, более амбициозную — фазу, ориентированную на кинетически контролируемые процессы сгорания и топливные технологии с ожидаемым эффектом в 2030 году.Команда Optima тесно сотрудничает с широким кругом заинтересованных сторон, представляющих производителей автомобилей и двигателей, энергетические компании, производителей биотоплива, дистрибьюторов топлива и розничных продавцов, а также выявляет и решает потенциальные проблемы развертывания для обеспечения максимального успеха.
Один из способов снизить выбросы двигателя — снизить нагрузку на автомобиль. Суперкомпьютерное моделирование, проведенное в Ок-Ридже, смоделировало систему, которая могла бы уменьшить лобовое сопротивление и повысить эффективность перевозки грузовиков дальнего следования.Изображение: Майкл Мэтисон, ORNLСочетание новых правил, ожиданий потребителей и меняющейся роли двигателей внутреннего сгорания с передовой архитектурой транспортных средств повышает требования к двигателям следующего поколения и ускоряет развитие технологий. Представитель автомобильной компании недавно сказал, что двигатель изменился больше за последние 10 лет, чем за предыдущие 100 лет. Я полностью согласен и верю, что следующие 10 лет принесут еще более быстрые изменения с достижениями, которые были далеко за пределами воображения всего несколько лет назад.
Я призываю членов ASME изучить обширные исследования, проводимые при поддержке Министерства энергетики и во многих национальных лабораториях. Национальные лаборатории находятся в уникальном положении, чтобы соединить большие уникальные научные ресурсы с приложениями и найти решения для энергетических проблем будущего. ME
Роберт М. Вагнер — директор Исследовательского центра по топливу, двигателям и выбросам и видный член технического персонала Окриджской национальной лаборатории в Теннесси.Он также является членом Общества инженеров автомобильной промышленности и профессором Центра междисциплинарных исследований и последипломного образования Бредесена Университета Теннесси в Ноксвилле. Он является техническим председателем конференции ASME-ICEF 2015 в Хьюстоне.
Достижения открывают путь к новым концепциям, сочетающим лучшие характеристики двигателей с искровым и компрессионным воспламенением.
Будущее конструкции двигателей внутреннего сгорания: 5 тенденций на 2020 год
Изобретение двигателя внутреннего сгорания (IC) стало благом для транспорта, повышения эффективности и всего остального Америки.Но по мере того, как технологии ИС стареют, а забота об окружающей среде возрастает, на их место стремятся альтернативы.
Как автопроизводители, так и потребители думают о будущем производства двигателей внутреннего сгорания и рассматривают , что заменит двигатель внутреннего сгорания — или какие детали были задействованы в порошковой металлургии (ПМ).
Подумайте, где в двигателе использовались PM. Достижения включают в себя самосмазывающиеся направляющие клапана, шатуны, регулировку фаз газораспределения и так далее.
Если посмотреть на предысторию того, что привело нас сюда, а также на новые проблемы эффективности и защиты окружающей среды, которые может помочь решить порошковый металл, это урок, который нельзя пропустить ни одному OEM-инженеру.
Будущее конструкции двигателей внутреннего сгорания
Откройте изображение в новой вкладке, чтобы увидеть полную версию этой инфографики:
1. Ограничения на выбросы CO2
Глобальный углеродный проект сообщил, что выбросы углерода во всем мире достигли рекордно высокого уровня в 2018 году, и ожидается, что в 2019 году их количество снова увеличится.
Агентство по охране окружающей среды опубликовало рекомендации по выбросам парниковых газов для легковых и грузовых автомобилей, при этом Фаза 2 затрагивает модельные годы до 2025 года. Хотя Управление по охране окружающей среды, похоже, переосмысливает некоторые руководящие принципы, по-прежнему политическая и экологическая атмосфера способствует повышению эффективности двигателей внутреннего сгорания. , больше, чем потребительский спрос.
Независимо от того, согласны ли инженеры и руководители лично с изменениями в воздухе, отрасль неуклонно движется в этом направлении.
2. Как повысить эффективность выбросов двигателя внутреннего сгорания?
Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии сообщает, что производители снизили выбросы загрязняющих веществ более чем на 99% за последние 30 лет. Творческие умы достигли этого, сохранив или увеличив экономию топлива.
Помимо бензина и дизельного топлива, производители изучают другие способы увеличения экономии топлива:
- Использование биодизеля
- Использование других альтернативных или возобновляемых видов топлива
- Комбинация двигателей внутреннего сгорания с гибридными электрическими силовыми агрегатами
3.Дизельные двигатели против. Традиционные бензиновые двигатели
Когда европейцы перешли с дизельных автомобилей на бензиновые, произошло соответствующее увеличение выбросов углекислого газа. Неожиданным поворотом стало то, что некоторые из сегодняшних автомобильных стратегий основаны на дизельных двигателях.
Многие большие дизельные грузовики на самом деле производят меньше выбросов CO2, чем небольшие газовые автомобили, свидетельствуют отчеты. Благодаря усовершенствованным технологиям были произведены дизельные двигатели, которые могут использоваться в автомобилях меньшего размера и обеспечивать:
- Лучше расход топлива
- Снижение выбросов углерода
- Больший крутящий момент
- Двигатель с длительным сроком службы
4.Конкуренция с электрическими двигателями
Вы знали, что это произойдет. Хотя бензиновые двигатели, похоже, не исчезнут полностью, они сталкиваются с жесткой конкуренцией со стороны своих электрических конкурентов.
В то время как некоторые видят будущее за электромобилями, даже BMW пока не отказывается от двигателей внутреннего сгорания.
Единственное, что опоры двигателей IC могли повесить над головами сторонников электричества, — это их аккумулятор. В частности, это:
- Размер
- Стоимость
- Долговечность
- Возможности зарядки или их отсутствие
Однако, согласно прогнозам, цены на электромобили будут конкурентоспособными уже в 2022 году, поскольку стоимость аккумуляторов резко упадет.Когда-то батарея составляла около 50% стоимости автомобиля, но к 2025 году она может упасть с до 20% и до . Эти сокращения, безусловно, происходят быстрее, чем ожидал рынок.
Опасения по поводу дальности полета в будущем для электромобилей не так важны. Технология развивается, и появляется все больше зарядных станций. «Беспокойство о запасе хода» (опасения потребителей, что им негде подзарядить аккумулятор) по-прежнему остается реальной проблемой, которую OEM-производителям все еще необходимо решить.
5.Порошковая металлургия поддерживает переход к экологически чистому продукту
Порошковая металлургия становится все более важным фактором при проектировании компонентов двигателей, нравится это разработчикам двигателей внутреннего сгорания или нет.
«Зеленая» технология — порошковая металлургия — идет рука об руку с экологичным автомобилем будущего. Спеченные магнитомягкие материалы с более высокой плотностью обеспечивают невиданный ранее рост производительности. Возможно, вы слышали историю о металлическом порошке раньше, но эти новые материалы отличаются от материалов Standard 35, на которые производители полагались на протяжении десятилетий.
Стандарт 35MPIF является отличной базой для производителей порошковой металлургии, но для ваших будущих проектов могут потребоваться материалы и процессы, которые превосходят «стандартные» уровни производительности. В некоторых случаях можно даже исключить компонент из сборки , спроектировав с использованием порошкового металла.
Современная передовая технология уплотнения может быть немного дороже вначале, но в долгосрочной перспективе она может значительно сэкономить производителям (и водителям).
Многие компоненты можно преобразовать в металлический порошок.Порошковая металлургия добилась больших успехов в создании мелких деталей для электродвигателей и других автозапчастей по многим причинам:
- Уменьшает вес
- Повышает КПД электродвигателя, включая улучшенные магнитные свойства
- Создает детали в форме сетки
- Позволяет использовать современные материалы и процессы
- Повышенная прочность и твердость
В частности, магнитомягкие композитные материалы являются лидером в создании сверхэффективного электродвигателя.
Порошковая металлургия — это больше не просто стержни и заглушки!
Куда вы пойдете дальше?
Современные услуги порошковой металлургии позволяют плавно перейти от традиционной конструкции двигателей внутреннего сгорания к более эффективным и экологически безопасным двигателям будущего. Это стало возможным благодаря развитию PM-материалов (как вы найдете ниже) и процессов (например, спекания).
Конечно, внутренние двигатели будут еще долгое время.Металлический порошок по-прежнему может принести значительные преимущества и двигателям внутреннего сгорания.
Если вы хотите увидеть, как новые материалы и процессы порошковой металлургии меняют мир двигателей, посетите наш ресурсный центр по электродвигателям:
Связанные ресурсы
(Примечание редактора: эта статья была первоначально опубликована в сентябре 2019 года и недавно была обновлена.)
Motor Mouth: электрическое будущее Volvo построено на газе
Breadcrumb Trail Links
- Sustainability
- Motor Mouth
- Hybrids
- Электромобили
Причина, по которой Volvo может позволить себе капитальный ремонт полностью электрического оборудования, — это самый гениальный двигатель внутреннего сгорания за последние 20 лет
Автор статьи:
Дэвид БутДата публикации:
20 августа 2021 г. • Август 23, 2021 • 5 минут чтения • Присоединяйтесь к разговору Двойная зарядка сочетает в себе турбокомпрессор и нагнетатель на двигателе Фото VolvoСодержание статьи
Надеемся, что у Volvo есть один из самых амбициозных планов электрификации среди всех основных автопроизводителей. .Также компания заявляет, что прекратит производство всех газовых двигателей к 2030 году — на пять лет раньше, чем планы, только что обнародованные нашим федеральным правительством, — и всего через четыре коротких года она надеется продать 1,2 миллиона автомобилей по всему миру по цене по крайней мере половина из которых будет полностью электрической. Учитывая, что в прошлом году компания продала по всему миру чуть менее 662 000 автомобилей, это, как я уже сказал, амбициозные планы.
Объявление
Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.
Содержание статьи
И для того, чтобы это произошло, потребуется переделка всей бизнес-модели, которая будет включать в себя совершенно новые платформы, работающие только на электричестве, радикально модернизированные батареи и, что, безусловно, самое привлекательное из всех, лучшую из них. линейная модель с колоссальным запасом хода в 1000 километров. Да, 1000 кликов на одной зарядке!
Тем не менее, что делает этот быстрый марш к электрификации наиболее интригующим — по крайней мере, для такого фаната, как ваш искренний, — это то, что все это было профинансировано за счет…
Двигатель внутреннего сгорания.
На самом деле, правильнее было бы назвать это целое семейство силовых агрегатов, основанных на одном-единственном двигателе внутреннего сгорания. Помимо синтаксиса, использование Volvo единой конструкции двигателя во всей производственной линейке является одним из самых новых и неожиданных достижений автомобильной инженерии за последнее десятилетие.
Объявление
Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.
Содержание статьи
Motor Mouth: что Ford не говорит вам о своем новом полностью электрическом F-150
Эта новая одномоторная версия Polestar 2 снижает цену, увеличивает диапазон
На грани краха после десятилетнего владения Ford — все предполагаемое совместное использование платформы и двигателя, которое должны предлагать слияния, оказались явно односторонними в пользу Ford — шкафы для исследований и разработок были довольно тонкими, когда китайский автопроизводитель Geely пришел к власти в 2010 году.При необходимости полностью пересмотреть платформу и трансмиссию, Geely разработала новаторский на тот момент план по масштабированию платформы и трансмиссии. И хотя в масштабируемой архитектуре продукта (SPA), которая породила Volvos до его полноразмерного внедорожника XC 90, не было ничего революционного, модульные силовые агрегаты, разработанные компанией для обслуживания целого ряда транспортных средств, от небольших седанов до гигантских спортивных автомобилей, были ничем. за исключением дальновидных.
Объявление
Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.
Содержание статьи
По сути, каждый автомобиль Volvo — по крайней мере, каждый автомобиль с ДВС — построенный с 2014 года (здесь, в Канаде; 2013 год во всем мире), оснащался той или иной формой его 2,0-литрового рядного четырехцилиндрового двигателя. И снова, от небольшого седана до полноразмерного внедорожника, ядро каждой трансмиссии Volvo — это всего лишь один единственный двигатель. Двигатели с номинальной мощностью 148 лошадиных сил (скромный вариант T3 никогда не продавался в Канаде), вплоть до гибридных версий с мощностью более 400 л.с., все имеют одинаковый диаметр 82 мм на 93.Размеры 2 мм (ход) и четыре клапана на головку блока цилиндров. Во всей своей исчерпывающей линейке — от седана S60 до гигантских XC90, Volvo начинает с того же рабочего объема объемом 1969 куб.
Объявление
Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.
Содержание статьи
Новый Volvo XC40. Фото Volvo Cars CanadaИтак, вышеупомянутый Т3 имел только один турбокомпрессор низкого давления.Перейдите к поющей и танцующей версии мощностью 316 л.с., которая служила топовой трансмиссией без Polestar, а маленький 2,0-литровый — в данном случае под маркой «T6» — мог похвастаться и тем, и другим. нагнетатель и еще больший турбокомпрессор. Поднимите тот же двигатель еще плотнее — как и в предыдущем поколении Polestar V60, которое тестировал Driving , — и этот маленький жук развил 367 л.с. и разогнался до 7000 об / мин, как Mercedes AMG.
Затем, поскольку все дороги ведут к электрификации, Volvo начала добавлять в это уравнение электродвигатели.И в верхней части модельного ряда находится подключаемый гибрид T8 с превосходным крутящим моментом, который сочетает в себе версию 2.0L с супер- и турбонаддувом, приводящую в действие передние колеса, с электродвигателем, приводящим в движение задние колеса. В случае XC90 T8, например, это была 313-сильная версия четырехцилиндрового двигателя с турбонаддувом и супер-турбонаддувом, ведущая переднюю ось через восьмиступенчатую трансмиссию, соединенную с 87-сильным электродвигателем в задней части. Будучи подключаемым модулем, он также имел батарею на 9,1 киловатт-часов, а запас хода только для электричества по рейтингу EPA составлял чуть менее 30 километров.
Объявление
Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.
Содержание статьи
Тот же самый двигатель служил основой для каждого автомобиля, построенного Volvo за последние пять лет
Стоит также отметить, что Volvo также строила дизельные двигатели на том же 2,0-литровом корпусе и в конечном итоге была сокращена. один цилиндр от четверки — a la BMW — для создания 1,5-литрового трехцилиндрового газового двигателя, все еще построенного на этой единой экономичной модульной платформе.Какой бы ни была семантика, один и тот же двигатель служил основой для всех автомобилей, построенных Volvo за последние пять лет.
Сравните это с, скажем, Toyota, компанией, которая также имеет звездную — и заслуженную — репутацию в области электрификации. Считая два двигателя — 2,0-литровый четырехцилиндровый и 3,0-литровый I6, оба с турбонаддувом, — которые компания «позаимствовала» у BMW для своей Supra, Toyota продает в Канаде не менее восьми различных силовых агрегатов с поршневым двигателем. И это даже не считая велосипеда Аткинсона 2.Варианты 5L его хваленых гибридов, а также дополнительные ДВС — 2,0-литровый Turbo и высокооборотный V8 RC F — которые использует Lexus, что в сумме увеличивает количество уникальных газовых двигателей до дюжины. По общему признанию, модельный ряд Volvo не так разнообразен, как линейка Toyota, но различные версии единственного двигателя Volvo объемом 2,0 л могут легко заменить любую трансмиссию Toyota, за исключением 1,8 л в маленькой Corolla; и 5,7-литровый двигатель V8, которым оснащаются грузовики и самые большие внедорожники компании.
Объявление
Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.
Содержание статьи
Электрический Volvo припаркован в месте для зарядки электромобилей. Фото Толги Акмен / AFP / GettyЭлектрификация этого маленького четырехцилиндрового двигателя позволяет Volvo оставаться в курсе событий, сводя к минимуму важность поршней в ее текущем портфолио, одновременно делая упор на всю работу, которую она выполняет с плагинами. Сравните это, как это сделал недавно Джереми Като из catocarguy.com , с решением Ford выпустить полностью работающий на газе Bronco, поскольку он пытается убедить потребителей — и, что более важно, регулирующих органов — в том, что его будущее полностью электрическое.Вместо этого Jeep с его чрезвычайно популярным подключаемым гибридом Wrangler 4xe крадет все заголовки об экологически чистых внедорожниках, в то время как Ford, как указывает Като, — настоящий пожиратель бензина.
Никакая такая путаница не искажает мотивы Volvo. Еще в 2013 году, когда компания объявила о новой программе, Дерек Крабб, тогдашний вице-президент по разработке силовых агрегатов, сказал, что «четырехцилиндровый поперечно расположенный двигатель — это путь построения электрифицированного будущего». Другими словами, эта маленькая четверка не только станет ступенькой к первой гибридной, а затем и к электрификации PHEV, но, сократив производственные затраты Volvo и затраты на НИОКР, это также позволит шведско-китайскому автопроизводителю сосредоточить свои ресурсы на разработке модели с батарейным питанием. будущее.
Из небольших перемещений рождаются великие видения.
Поделитесь этой статьей в своей социальной сети
Подпишитесь, чтобы получать информационный бюллетень Driving.ca Blind-Spot Monitor по средам и субботам
Нажимая на кнопку подписки, вы соглашаетесь на получение вышеуказанного информационного бюллетеня от Postmedia Network Inc. откажитесь от подписки в любое время, нажав на ссылку отказа от подписки внизу наших писем. Postmedia Network Inc. | 365 Bloor Street East, Торонто, Онтарио, M4W 3L4 | 416-383-2300Спасибо за регистрацию!
Приветственное письмо уже готово.Если вы его не видите, проверьте папку нежелательной почты.
Следующий выпуск «Монитора слепых зон» Driving.ca скоро будет в вашем почтовом ящике.
Мы столкнулись с проблемой при регистрации. Пожалуйста, попробуйте еще раз
Комментарии
Postmedia стремится поддерживать живой, но гражданский форум для обсуждения и поощрять всех читателей делиться своим мнением о наших статьях. На модерацию комментариев может потребоваться до часа, прежде чем они появятся на сайте. Мы просим вас, чтобы ваши комментарии были актуальными и уважительными.Мы включили уведомления по электронной почте — теперь вы получите электронное письмо, если получите ответ на свой комментарий, есть обновления в цепочке комментариев, на которую вы подписаны, или если пользователь, на которого вы подписаны, следит за комментариями. Посетите наши Принципы сообщества для получения дополнительной информации и подробностей о том, как изменить настройки электронной почты.
Свет на приборной панели мигает красным — будущее двигателей внутреннего сгорания — POLITICO
Нажмите кнопку воспроизведения, чтобы прослушать эту статью
Массовая популярность дизельного двигателя вряд ли доживет до своего 150-летия.
Впервые разработанный в 1893 году, его некролог, скорее всего, будет написан к 2035 году вместе с его бензиновым двойником. Это связано с обязательством ЕС сократить выбросы углерода от транспорта на 90 процентов к 2050 году.
«С точки зрения климата, мы не можем позволить себе отложить полный переход на электромобили до 2035 года», — сказал Питер Мок, управляющий директор Международного совета по чистому транспорту. «Большинство производителей поняли и уже приняли или собираются принять свои планы по выпуску продукции.«
Становится очень неудобно для обеих технологий.
Как сообщал POLITICO, законодатели ЕС рассматривают возможность установления 100-процентного сокращения выбросов CO2 для новых автомобилей к 2035 году, фактически запретив бензин, дизельное топливо и другие виды топлива, в которых используются двигатели внутреннего сгорания (ДВС).
Идея состоит в том, что если продажи новых автомобилей с двигателями внутреннего сгорания прекратятся к 2035 году, это даст 15 лет, чтобы избавиться от старых автомобилей до наступления крайнего срока климатической нейтральности в середине века.
Многие города, страны и производители автомобилей блока начинают устанавливать конечные даты для автомобилей, работающих на ископаемом топливе, путем расширения городских зон с низким уровнем выбросов и введения национальных запретов на регистрацию новых автомобилей, загрязняющих окружающую среду.
Семь стран ЕС установили дату прекращения производства бензина и дизельного топлива: Словения, Швеция, Ирландия и Нидерланды увеличат объемы потребления до 2030 года, Дания — до 2035 года, а страны-производители автомобилей Испания и Франция остановятся на 2040 году. Европейская комиссия установила дату окончания срока эксплуатации двигателя внутреннего сгорания.
Гигант автомобилестроения ЕС тоже меняется. Министр транспорта Германии Андреас Шойер заявил ранее в этом году, что дата окончания 2035 года может работать для бензина и дизельного топлива, если будут вложены инвестиции в наращивание мощностей для альтернативных видов топлива, которые позволят ДВС — инженерной специальности для крупнейшей экономики Европы — работать. .
Это сообщение слышно даже в помешанном на машинах Брюсселе, где драконовские налоги побуждают предприятия вознаграждать рабочих служебными автомобилями, а не денежными премиями. В пятницу городские власти заявили, что хотят исключить дизельные автомобили с 2030 года, а бензиновые к 2035 году.
Автопроизводители приходят в движение. К наиболее агрессивным относятся Volkswagen, Ford и Volvo, объявившие о прекращении использования автомобилей на ископаемом топливе на определенных рынках в ближайшие годы.
Что будет дальше?
Наиболее вероятным кандидатом на замену ДВС является электромобиль с аккумуляторной батареей, поэтому промышленность призывает к массовому увеличению количества точек зарядки, чтобы успокоить опасения клиентов по поводу дальности пробега.
Но сторонники двигателей внутреннего сгорания по-прежнему ведут арьергардную борьбу.
Выступая на мероприятии POLITICO «Пристегни ремни безопасности», Сигрид де Врис, управляющая лобби поставщиков автопроизводителей CLEPA, сказала, что введение 100-процентного сокращения выбросов к 2035 году потребует от электромобилей и ограничит усилия по разработке альтернатив, таких как синтетическое топливо или водород.
«Запрет двигателя внутреннего сгорания — это упущенная возможность», — сказал Джон Купер из лобби завода FuelsEurope в Брюсселе, утверждая, что разработка альтернативных видов топлива также окупится в авиации и судоходстве.
Хотите больше анализов от POLITICO ? POLITICO Pro — это наша интеллектуальная служба премиум-класса для профессионалов. От финансовых услуг до торговли, технологий, кибербезопасности и многого другого — Pro обеспечивает аналитику в реальном времени, глубокую аналитическую информацию и важные сведения, необходимые для того, чтобы быть на шаг впереди. Электронная почта [адрес электронной почты защищен], чтобы запросить бесплатную пробную версию.
Каким будет автомобиль будущего?
Автомобильная промышленность переживает самые большие потрясения в своей истории.Паскаль Бриер, исполнительный вице-президент Altran Group, проливает свет на четыре основных тенденции для автомобилей будущего: электрические, автономные, подключенные и с полностью новой архитектурой.
За последнее десятилетие автомобильную промышленность перевернуло технологическое цунами. Традиционные модели стремительно набирают обороты, поскольку цифровая революция приводит к переосмыслению всей аппаратной и программной архитектуры транспортных средств. Вполне возможно, что через несколько лет автомобиль не будет выглядеть так, как сегодня.
«Это развитие будет поэтапным: мы начнем без ног, затем обойдемся без рук и, в конце концов, без глаз».
Паскаль Бриер, исполнительный вице-президент Altran Group
По мнению Паскаля Бриера, исполнительного вице-президента Altran Group, ответственного за инновации, это революционная технология. Автомобиль будущего действительно в пути! Вот его основные особенности.
Электромобиль
Электромобиль был первым явлением, которое преобразовало автомобили.Когда он был впервые представлен, эксперты предполагали конкретное использование — например, для общественного транспорта. Превосходя прогнозы, электромобили постепенно становятся незаменимыми во всех сегментах рынка.
Теперь он обладает многочисленными технологическими преимуществами, а его предполагаемые исторические недостатки, такие как автономность (например, 600 км для последней модели Tesla) или ходовые качества, больше не применяются.
Эта тенденция была значительно усилена экологическими обязательствами по сокращению выбросов твердых частиц и парниковых газов.В предстоящие годы все более мощные гибридные или электрические двигатели постепенно вытеснят традиционный двигатель внутреннего сгорания.
Беспилотный автомобиль
Это самая яркая революция. Завтра автомобили смогут обходиться без водителей. « Эта разработка будет поэтапной: мы начнем без ног, затем обойдемся без рук и, в конце концов, без глаз», — говорит Паскаль Бриер.
Первые два этапа уже завершены.Круиз-контроль существует уже несколько лет: водители могут устанавливать крейсерскую скорость и снимать ноги с педалей. Некоторые автомобили теперь оснащены системами помощи водителю, которые позволяют снимать руки с руля в определенных ситуациях, например, в пробках, при парковке и т. Д.
Следующий шаг? 100% автономность. Инженеры работают над заменой человеческих глаз множеством камер, датчиков и лазеров, которые будут воспроизводить окружающую среду в 3D и позволят транспортному средству самостоятельно принимать навигационные решения.Популяризуемые Google и его знаменитым автомобилем Google, большинство производителей начали рассматривать автономность и в настоящее время находятся в фазе проведения крупных испытаний на дорогах.
«автомобили становятся отдельным местом потребления услуг»
Паскаль Бриер, исполнительный вице-президент Altran Group
Подключенный автомобиль
Автомобиль будущего будет полностью связан с объектами… и людьми !
Фактически, чтобы быть автономными и принимать правильные решения, автомобили должны иметь возможность обмениваться разнообразной информацией с внешним миром: трафик, погода, состояние транспортного средства, станции технического обслуживания, аварии и т. Д.В конце концов, через различные датчики он сможет связываться с другими транспортными средствами, а также с инфраструктурой (дорогами, зданиями и т. Д.). Кроме того, пассажирам будут доступны многочисленные онлайн-сервисы: Wi-Fi, облако, медиа, развлечения и т. Д.
По мнению Паскаля Бриера, это предполагает полную смену парадигмы: « автомобилей становятся отдельным местом потребления услуг, «, — говорит он. Только представьте: поездка на несколько часов станет возможностью ответить на ваши электронные письма, посмотреть последний фильм, вышедший в кинотеатрах, или позвонить другу по скайпу на другой конец планеты.
Новый метод производства
Последнее серьезное изменение касается самой отрасли. Завтрашние заводы не будут такими, как сегодня. Вся аппаратная и программная архитектура автомобиля находится в процессе модернизации.
С одной стороны, корпус медленно меняется, чтобы включить новые технологии, такие как легкий композит и материалы для 3D-печати. С другой стороны, для обеспечения возможности подключения и дальности действия транспортного средства необходимо будет подключить и интегрировать множество интеллектуальных устройств, включая компьютеры, камеры, информационно-развлекательные центры и т. Д.
Это означает полную перестройку электронной архитектуры автомобиля. Паскаль Брайер думает: « мы переходим от« проводного »автомобиля к полностью отдельной сетевой архитектуре, имеющей форму транспортного средства ».
Итак, автомобиль будущего, построенный по новой модели, будет электрическим, автономным и подключенным. Это принесет обществу ряд преимуществ: меньше загрязнения, больше безопасности, больше свободного времени и услуг. И в конце концов? Революция парадигмы: автомобили, возможно, доставляют меньше удовольствия от вождения по открытой дороге, но будут предлагать реальный транспорт, безопасность и услуги связи.
Конечно, впереди много проблем — технологических, промышленных и законодательных, — но переход уже идет полным ходом, и в ближайшие годы это явление ускорится. Многие игроки выбирают это приключение: производители, производители оборудования, поставщики услуг, операторы связи, веб-гиганты и т. Д. Это настоящий вызов для автомобильной промышленности.