Перспективные системы для автомобилей

Топ-10 наиболее перспективных автомобильных разработок

Вот какие автомобильные разработки наиболее перспективны для будущего

Это рейтинг достижений, с которыми связывают будущее мирового автомобилестроения. Они появились в результате конкурентной борьбы между производителями, которые стремятся улучшить абсолютно все — от двигателя до мельчайших элементов подвески. Итак, что в скором времени ждет автолюбителей, какими нововведениями их порадуют конструкторы и другие специалисты, работающие над совершенствованием «железных коней»?

Цифровое улучшение амортизаторов

Производитель автомобильного оборудования Tenneco хочет внедрить адаптивное демпфирование для массового производства. Это новая доступная система регулируемых клапанов. Блок DRiV использует соленоиды для управления потоком жидкости через три порта с разными диаметрами. Открытие и закрытие клапанов в разных комбинациях создает восемь различных профилей демпфирования, а быстрое переключение между этими кривыми имитирует работу более дорогих непрерывно регулируемых клапанов, которые являются общими для адаптивных амортизаторов.

Tenneco также снижает потребность в дорогостоящих компьютерах и датчиках движения, устанавливая схемы управления и акселерометры на самом демпфере. Эти устройства получили название DRiV и могут устанавливаться на амортизаторах для любых автомобилей.

Но Tenneco позиционирует их как решение для пикапов, где адаптивное демпфирование поможет эффективно снизить нагрузку при движении по пересеченной местности или транспортировке грузов.

Новая динамика

Благодаря своему первопроходцу Hypercar Mercedes-AMG немецкий бренд ускоряет революцию в сфере топливных технологий. Это двигатель-теплогенератор или MGU-H. Агрегат отличается компактными размерами, работает по принципу электропривода и является одной из самых передовых технологий.

Компрессор и турбина установленные на 1,6-литровый мотор V-6 и разделяются относительно длинным валом. Он удваивается как ротор для MGU-H в турбине Oreo. При этом крутящий момент двигателя не попадает на колеса, но его 107 л.с. уменьшают отставание, вращая турбину, когда энергии индукции самой по себе недостаточно. Эта технология навсегда изменит динамику уличных автомобилей.

Давление и глубина протектора под контролем

В мире, где большинство приборов способны работать в автономном режиме, автомобильные шины не должны оставаться кордом со слоями резины. Информационная система электронной шины Continental eTIS использует датчик, прикрепленный непосредственно к шине для измерения температуры, нагрузки и глубины протектора, а также давления. Как и система контроля моторного масла, eTIS может предупредить водителя о необходимости замены шины. Это сообщение зависит не от пробега, а от фактического состояния резины.

Адаптивная технология фар

Фары, обеспечивающие максимальную видимость водителю и 100-процентную интенсивность дальнего света без ослепления встречных водителей – следующий этап в развитии автомобильной оптики. Эта технология известна как адаптивные управляемые световые линии, а последняя ее версия установлена в Audi A8 2018, которая поступит в продажу этой весной в Европе и появится осенью в США.

Матричные светодиодные фары HD (Audi называет свою систему ADB) используют 32 светодиода, расположенных в два ряда. Выключив отдельные осветительные элементы или затемнив их, можно создать миллионы световых режимов. Габариты позволяют Audi создавать поворотный эффект без движущихся частей и использовать навигационную систему для прогнозирования схемы затемнения, отключения ламп при возникновении препятствий впереди.

Всего несколько автопроизводителей выпускают подобные системы освещения. Но функционеры ассоциаций и законодатели уже ведут работу на тем, чтобы превратить адаптивные фары в эффективное оборудование, которое будет использоваться массово.

Сжатие вместо искры

Кажется, что Mazda выиграла гонку десятилетия в сфере технологий детонации топлива. Японский производитель использует сжатие, похожее на дизельный двигатель, а не на искру. Компания заявляет, что к 2019 году будет продана машина, использующая эту технологию экономии топлива.

Существует одна оговорка – Skyactiv-X (так Mazda называет этот двигатель) все-таки полагается на искру для управления воспламенением от сжатия. Небольшая доза газа, впрыскиваемого во впускное отверстие в начале такта создает однородную смесь воздух/ топливо по всему цилиндру. Но она слишком обеднена, чтобы воспламениться исключительно при сжатии. Когда поршень приближается к верхней мертвой точке, подключается инжектор и свеча зажигания почти сразу воспламеняет этот богатый топливом карман. Повышение давления, создаваемое тут, затем приводит к сжиганию обедненной смеси во всей камере сгорания.

Mazda использует этот метод при низких и средних нагрузках с соотношением воздух-топливо примерно 30,0:1. Обычные газовые агрегаты используют значительно больше топлива с коэффициентами ниже – 15,0:1. При высоких нагрузках Skyactiv-X работает как обычный двигатель с искровым зажиганием. Оснащенный нагнетателем, 2.0-литровый японский мотор выдает мощность около 190 л.с., а Mazda обещает 30-процентное улучшение топливной эффективности у такого двигателя.

Долой пыль из оксида железа

На торцовочные тормоза Porsche устанавливают обычные железные роторы с 0,004-дюймовым слоем карбида вольфрама. Это делается для предотвращения образования пыли из оксида железа, которая часто покрывает колеса и суппорты мощных автомобилей. Покрытие также дает дискам полированную, блестящую отделку, чтобы помочь оправдать премиумный статус Porsche.

По словам конструкторов известного бренда, сверхсекретная система PSCB значительно сократит тормозной путь автомобиля независимо от скорости и будет эксплуатироваться до 30% дольше. Эта технология дебютирует на Cayenne 2019 года. Системы PSCB будут оснащены белыми суппортами, чтобы показать их чистоту.

Высокое напряжение

По подсчетам экспертов, одна заправка автомобиля бензином в среднем занимает 3 минуты и 33 секунды. EV-драйверы подключаются к быстродействующим станциям постоянного тока в среднем в течение 22 минут и по-прежнему забирают значительно больше времени для зарядки, чем автомобиль с двигателем внутреннего сгорания.

Porsche лидирует в сегменте электроприводов, имея агрегат мощностью 350-кВт. Это более чем вдвое выше по сравнению с установкой Tesla в 120 кВт, имеющейся на Superchargers. Простое увеличение силы тока для поддержки 350-киловаттной станции на современном 400-вольтовом оборудовании потребует громоздких кабелей с жидкостным охлаждением, поэтому Porsche предлагает вместо этого просто удвоить напряжение.

Это требует крупномасштабной переработки практически всей бортовой электроники, но решает проблему применения толстых кабелей. Это также приводит к неожиданному побочному эффекту – устранению около 37 килограмм электропроводки и электроники. Полная зарядка по-прежнему будет занимать минуты, но 450 ампер на 800 вольт могут выдавать 90 киловатт-часов, которых хватит на 360 километров.

Следующий этап развития батарей

Замена жидкого или гелевого электролита литиево-ионной батареи кристаллическим твердым аналогом может удвоить энергоемкость, улучшить долговечность и устранить неполадки, которые могут превратить электромобиль в огненный шар. Такие твердотельные батареи являются наиболее перспективным преемником современных аккумуляторов EV. В то время как большинство экспертов говорят, что технология далека от производства, Toyota утверждает, что она начнет внедрять твердотельные батареи в массовое производство с начала 2020-х годов.

Водяная дисперсия и тепловой предел

По мере того, как автопроизводители повышают эффективность мощных двигателей, они все ближе подходят к тепловым пределам, когда топливо взрывается с катастрофическим выбросом энергии. Система WaterBoost от Bosch охлаждает всасывающий заряд, распыляя мелкий туман воды во впускные отверстия во время высокоскоростного режима езды.

BMW использует нагнетание воды в M4 GTS для увеличения мощности с 444 лошадиных сил до 493, а новейший Porsche 911 GT2 RS выдает 700 л.с. с помощью впрыска воды. Технология также увеличивает эффективность двигателя и снижает вредные выбросы.

Проветривание

Изменение пути воздуха, а не настройка форм, с которыми он взаимодействует, является приближающейся границей предельных возможностей в активной аэродинамике. Хотя несколько автомобилей в настоящее время используют этот трюк, Lamborghini Huracán Performante делает это наиболее элегантно.

Втягивание воздуха в стойки, поддерживающие заднее крыло автомобиля, а затем выброс его через вентиляционные отверстия, встроенные в нижнюю часть полого крыла, уменьшает сопротивление и прижимную силу. Когда требуется увеличить последнее, воздушный поток в стойке блокируется, что позволяет крылу функционировать традиционно. Кроме того, внутреннее его пространство разделено на две части, так что появляется возможность создавать большую прижимную силу с одной стороны, помогая Lambo Junior плавно входить в повороты.

Источник статьи: http://1gai.ru/publ/520111-top-10-naibolee-perspektivnyh-avtomobilnyh-razrabotok.html

Инновационные автомобильные двигатели 2020: ТОП-6

Описание и обзор наиболее интересных разработок инновационных двигателей: топ-6 моделей, технические подробности. Видео про необычные двигатели.

Содержание статьи:

• Инновационные автомобильные моторы
• Видео про необычные двигатели

Современные двигатели из года в год становятся всё более технологичными и в то же время всё более ненадежными. Производители пытаются и сохранить мощность, и снизить «прожорливость», и соответствовать экологическим нормам, что нередко вредит эффективности конструкции.

О самых инновационных разработках в сфере двигателестроения – в нашем обзоре.

Инновационные автомобильные моторы

1. Skyactiv-G

Новая разработка от Mazda состоит в снижении температуры цикла для увеличения уровня сжатия бензинового мотора. С этой целью инженеры компании изменили выпускную систему, использовав схему 4-2-1, при которой выхлопные газы поочередно направляются в воздух. Таким образом, за счет снижения попадающих в цилиндры газов улучшается их продувка и снижается температура горючей смеси.

Объем отработанных газов снижается ровно вполовину, тем самым повышая степень сжатия на 3 единицы. Одновременно система корректировки фаз на впускном и выпускном распредвалах улучшает газообмен, а цилиндры небольшого диаметра и увеличенный ход поршня способствуют более слабому нагреву камер сгорания.

Вся проделанная работа позволила повысить крутящий момент на низких оборотах, а уменьшение объема вредных выбросов и экономия топлива получена путем того, что модернизированный двигатель имеет сниженные на 15% обороты по сравнению с традиционными моторами.

В результате те водители, которые не готовы отказаться от классических ДВС, получают атмосферный 2-литровый двигатель, превосходящий экономичностью 1,4-литровый турбированный мотор.

2. Skyactiv-D

Поработали японские специалисты и над дизельным мотором, считая, что турбированные двигатели обладают слишком высоким давлением и температурой, мешающей топливу равномерно перемешаться с воздухом.

Такой механизм дает быстро осуществлять впрыск и воспламенение, повышая КПД двигателя, а заодно расширяет рабочий диапазон до 5200 об/мин.

Двигатель оснастили двумя последовательными турбокомпрессорами, выдающими 1,4 атм, а эффективный запуск даже при низких температурах обеспечивает система изменения фаз газораспределения. В процессе такта впуска выпускные клапаны открываются, направляя часть отработанных газов обратно в цилиндр и нагревая смесь.

Вес нового двигателя снизился на 10%, тогда как крутящий момент и экономичность лишь немного уступают предыдущему «хиту» Mazda MZR-CD 2.2.

3. Формула идеального мотора

Немецкие инженеры изучили такие параметры, как коэффициент полезного действия, тепловой баланс и механические потери, и вывели формулу идеального рабочего объема цилиндра, который равен 0,5 литра. При этом правильная камера сгорания должна иметь в центре форсунку непосредственного впрыска, а также 4 клапана и свечу. Двигатель с таким устройством будет гораздо проще конструировать – словно «из кубиков», по высказыванию специалистов BMW.

В 3-цилиндровом исполнении двигатель будет обладать одной турбиной, в 4-цилиндровом – двухпоточной, а в 6-цилиндровом – битурбированной. Едиными будут цепной привод распредвалов, газораспределительная система и ходы клапанов.

Кроме того, для одинаковых по объему турбированных бензиновых и дизельных двигателей допустимо будет применять одни и те же детали и агрегаты. То есть, автопроизводителю будет проще контролировать объемы производства в зависимости от потребительского спроса и изготавливать на единой производственной линии порядка четырех моделей одновременно.

4. Сколковские инновации

Не отстают от немецких коллег и ученые отечественного центра «Сколково», которые также сумели существенно повысить КПД двигателей внутреннего сгорания.

Все автопроизводители годами работают над тем, чтобы улучшить достаточно невысокий КПД классических двигателей. Они изменяют тягу, оснащают современными технологиями, становятся экономичными и экологичными. Теперь и российские инженеры разработали революционную технологию, достойную внедрения во всем мире.

Проект «Мотор» в данный момент не имеет мировых аналогов и позволяет более чем на 30% снизить потребление даже у наиболее экономичных двигателей.

Инженеры заменили кривошипно-шатунный механизм на уникальную запатентованную кинематическую схему по отбору мощности. Специальное устройство будет «гасить» инерционные силы, совершенствуя показатели любого ДВС, в том числе улучшает крутящий момент, вдвойне снижает частоту вращения, упрощает трансмиссионный узел.

Подобная тестовая схема показала отличные результаты и функциональность, поэтому не за горами новые, высокопроизводительные двигатели российского производства.

5. Скандинавские свободные клапаны

Дочерняя фирма шведского производителя Koenigseggпод названием FreeValve проводит интересные изыскания в области усовершенствования распредвала двигателя. Подход специалистов компании состоит в том, чтобы заменить привязку к конкретной, статической формуле гибкостью в ходе работы двигателя.

Гениальность скандинавской разработки заключается в отсутствии кардинальных изменений в конструкции силового агрегата при увеличении его мощности на 30% , экологичности – на 50 %, экономичности – на 20-50%.

Специалисты отметили, что двигателю не нужны распределительные валы, так как новые клапаны будут способны функционировать каждый по отдельности, не соединенные жестко с «соседями». Так и родилось название новой разработки — «свободные клапаны» или FreeValve.

Классический распредвал в силу конструктивных особенностей далеко не идеален, вызывая определенные проблемы: повышенный расход топлива от увеличения мощности или сниженный крутящий момент на высоких оборотах для улучшения пиковой мощности. Тогда как FreeValve заменил его клапанами, приводимыми в действие отдельным приводом, контролируемым электроникой.

Шведская технология делает двигатель максимально эффективным при разных режимах работы и на разных оборотах без риска провалов в процессе холостого хода, слабой динамики или усиленного расхода топлива.

Лишенная распредвала система затрачивает на 10% меньше энергии, которая обычно тратится на работу привода «головных» систем, преодоления трения. На выходе такой двигатель получается дешевле аналогичного дизельного агрегата, имея более высокую эффективность, меньший расход топлива и улучшенные показатели крутящего момента.

Наконец, специалисты шведской компании предусмотрели вариант аварийной работы силового агрегата, во время которого даже при работе лишь четверти приводов клапанов водитель сможет продолжить движение и добраться до техцентра.

6. На благо экологии

В силу экологических требований Евро-7 все автопроизводители бьются над задачей разработки двигателей одновременно мощных и имеющих соответствующий уровень выбросов. Не избежала этой участи и легендарная компания Ferrari, исследователи которой уже направили в Американское Бюро по патентам и товарным знакам сразу два эскиза новой технологии впрыска топливо-воздушной смеси.

Одна из них предполагает впрыск малой доли топлива перед свечой зажигания сразу перед ее включением, чтобы таким путем улучшить продувку камеры сгорания и повысить температуру топливо-воздушной смеси. В таком случае двигатель прогреется в разы быстрее и станет менее токсичен для окружающей среды.

Другой разработкой является дополнительная компактная камера сгорания, помещенная над центром основной камеры сгорания, отделенная от нее перегородкой и имеющая собственную свечу зажигания. Задача подобной конструкции аналогичная – снизить уровень выброса токсичных веществ и повысить топливную эффективность.

Конструкция современных двигателей мало отличается от «отцов-основателей», имея те же коленвалы, поршни, цилиндры и прочие элементы. Поэтому основные новшества касаются модернизации этих узлов, оснащении их электронным управлением, замены материалов изготовления на более лучшие и надежные.

Создание же по-настоящему нового силового агрегата – процесс длительный. Поэтому при частой смене модельных рядов новые двигатели они преимущественно получают от предыдущих «собратьев».

Видео про необычные двигатели:

Источник статьи: http://fastmb.ru/autonews/autonews_mir/4339-innovacionnye-avtomobilnye-dvigateli-2020-top-6.html