Статьи

Экономный SUV: новый концепт от Land Rover

Компания Land Rover представила на Женевском автосалоне новейшую уникальную технологию, направленную на дальнейшие шаги в деле сохранения окружающей среды.

- Использование инновационных технологий, направленных на снижение потерь мощности и защиту окружающей среды, которые улучшают ходовые качества автомобиля, как при движении по дорогам, так и на бездорожье
- Реальные технологии, которые постепенно станут доступными на автомобилях Land Rover в течение ближайших нескольких лет
- Обеспечение возможности снижения расхода топлива на 30 процентов
- Применение новых технологий позволяет снизить выбросы CO2 в атмосферу до уровня приблизительно 150 г/км (для автомобиля, размерами схожим с Freelander)

Компания Land Rover представляет программу инновационных технологий под общим названием e-Terrain System. Применение этих технологий позволяет улучшить топливную экономичность и снизить выбросы CO2 в атмосферу, а также расширить выдающиеся способности полноприводных автомобилей Land Rover.

Эффективность применения этих технологий демонстрирует концептуальный автомобиль Land_e, построенный на базе концепции Land Rover e-Terrain Technology Concept. Объединенные вместе, эти технологии позволяют обеспечить снижение расхода топлива на 30 процентов по сравнению с ныне выпускаемыми автомобилями схожих размеров, которые имеют аналогичные тягово-скоростные характеристиками. Большинство из этих технологий появится на серийных автомобилях в течение ближайших нескольких лет.

Значимость Land_e заключается в том, что в нем наиболее передовым и эффективным способом объединены ныне доступные технологии, применение которых существенно влияет на эксплуатационные характеристики автомобиля, и несколько новых, уникальных для Land Rover систем. На Land_e можно увидеть несколько новинок, которые относятся как к механической части, так и к электрической системе автомобиля. Эти новшества обеспечивают улучшение функционирования широкого спектра систем автомобиля – от трансмиссии до системы охлаждения и от системы заряда аккумуляторной батареи до рулевого управления с усилителем – без снижения выдающихся качеств при движении по дорогам и бездорожью, которые являются визитной карточкой всех автомобилей марки Land Rover.

“Технологии e-Terrain имеют практическую направленность и вполне реализуемы”, - говорит Мэтью Тейлор (Matthew Taylor), Генеральный директор Land Rover. “Применение любой из этих технологий не только не снижает, а зачастую улучшает ходовые качества наших автомобилей. Мы не намерены выхолащивать суть автомобилей Land Rover. Но мы являемся приверженцами политики улучшения топливной экономичности и снижения выбросов CO2 в атмосферу”.

За последние девять лет уровень вредных выбросов автомобилей Land Rover снизился в среднем на 13 процентов, что на 9,7 процента ниже по сравнению с усредненными показателями по автомобильной промышленности в целом. Так у Freelander с дизельным двигателем Td4 выброс CO2 в атмосферу сравним со многими «горячими» хэтчбеками, а семиместный Discovery 3 TDV6 обладает таким уровнем выброса CO2, которым не могут похвастаться многие седаны.

В дополнение к этому, у Range Rover V8 2006-го модельного года выбросы CO2 снизились на 11 процентов по сравнению с предыдущей версией 2005-го модельного года.

Более 90 процентов всех автомобилей Land Rover, продаваемых в настоящее время в Европе, оснащено дизельным двигателем. Эти модели сочетают функциональность полноприводного автомобиля и экономичность типичного семейного автомобиля.

Но, сохраняя основные качества своих автомобилей, такие как многофункциональность и способность передвигаться по дорогам и вне дорог, компания Land Rover намерена продвигаться дальше. Представив Land_e, компания поставила задачу обеспечить автомобилю, сравнимому по размерам с выпускаемым ныне Freelander, выбросы CO2 в атмосферу на уровне 150 г/км в сочетании с расходом топлива 50 миль/галлон или 5,65 л/100 км, что на 30 процентов меньше по сравнению с существующими аналогами. Такой уровень выбросов CO2 сравним с уровнем выбросов типичных бензиновых автомобилей класса B или автомобилей класса C, оснащенных дизельным двигателем.

На Land_e применены следующие технологии:

• Integrated Electric Rear Axle Drive (интегрированная система электрического привода задних колес)
• ISG (интегрированный стартер-генератор)
• Инновационная карданная передача с системой Seamless Re-connect
• Режим e-Mode системы Terrain Response
• Способность работать на дизельном биотопливе
• ITP Intelligent Thermal Programme (интеллектуальная система контроля теплового режима)
• EPAS (электрический рулевой усилитель)
• IMES (интеллектуальная система управления электрической системой)

Интегрированная система электрического привода задних колес (Electric Rear Axle Drive) обеспечивает электрический привод колес на низких скоростях движения, а также улучшает внедорожные качества полноприводного автомобиля при движении в тяжелых дорожных условиях.

Интегрированная система электрического привода задних колес (Integrated Electric Rear Axle Drive), которая используется совместно с системой ISG (интегрированным стартером-генератором) (см. ниже), обеспечивает снижение расхода топлива при движении по городу одновременно с улучшением внедорожных качеств.

Уникальная интегрированная система электрического привода задних колес Land Rover отличается от гибридных технологий, которые используются на некоторых полноприводных автомобилях-конкурентах. У таких автомобилей для привода задних колес используется только электродвигатель, что значительно снижает их внедорожные качества. Интегрированная система электрического привода задних колес улучшает внедорожные качества автомобиля, дополняя, а не заменяя механический привод от двигателя внутреннего сгорания.

При движении во внедорожных условиях интегрированная система электрического привода задних колес в случае необходимости способна увеличить крутящий момент. Так как электродвигатель способен развить максимальный крутящий момент на неподвижном автомобиле, использование электрической энергии становится эффективным при разгоне автомобиля с места. Использование электрического привода обеспечивает лучший контроль сцепных качеств при движении на малых скоростях и улучшает тягово-скоростные характеристики в тяжелых условиях, таких как движение по скользкой поверхности или буксировка прицепа.

При движении по дорогам прирост крутящего момента, который обеспечивается интегрированной системой электрического привода задних колес, дает множество преимуществ. Система обеспечивает движение автомобиля на низких скоростях и разгон до скорости 20-32 км/ч без участия ДВС, что приводит к снижению расхода топлива и выбросов CO2 в атмосферу. В случае необходимости система ISG осуществляет пуск двигателя, и автомобиль приводится в движение электродвигателем и обычным ДВС. Сочетание эффекта задержки пуска двигателя и постоянного использования электрического привода обеспечивает существенное снижение расхода топлива.

Для быстрого разгона немедленно осуществляется пуск двигателя, и, таким образом, ДВС и интегрированная система электрического привода задних колес работают совместно. В этом случае прирост крутящего момента, обеспечиваемый интегрированной системой электрического привода задних колес, значительно повышает ускорение разгона без отрицательного влияния на топливную экономичность и уровень выбросов CO2 в атмосферу. Дополнительный крутящий момент, обеспечиваемый электродвигателем, улучшает не только эксплуатационные характеристики автомобиля при движении по дорогам, но также и внедорожные качества. Кроме того, использование энергии, запасенной дополнительной высоковольтной батареей, позволяет улучшить топливную экономичность автомобиля. Система высоковольтной батареи работает совершенно независимо от обычной 12-вольтной электрической системы. В ее состав входит блок ионно-литиевых батарей, которые заряжаются во время торможения автомобиля.

Высоковольтная батарея заряжается во время рекуперативного торможения. При замедлении кинетическая энергия автомобиля через колеса, приводные и карданные валы направляется в интегрированную систему электрического привода задних колес, где она преобразуется в электрическую энергию, которая аккумулируется батареей. Во время резкого или экстренного торможения функция рекуперативного торможения помогает рабочей тормозной системе, которая при этом полностью сохраняет свою работоспособность.

Интегрированная система стартера-генератора (ISG) способствует снижению вредных выбросов.

К одной из наиболее простых, но, в то же время, очень эффективных систем снижения выбросов CO2 в атмосферу, которые нашли применение на Land_e, относится интегрированная система стартера-генератора (ISG). Интегрированный стартер-генератор ISG заменяет обычный генератор и приводится обычным ремнем привода навесного оборудования. Эта “микрогибридная” система может автоматически останавливать двигатель, когда автомобиль неподвижен, а также на ходу автомобиля. В случае необходимости система быстро и плавно осуществляет пуск двигателя. Эти процессы контролирует электронный блок управления. На неподвижном автомобиле двигатель не работает, что положительно сказывается как на топливной экономичности, так и на выбросах CO2 в атмосферу.

Функция остановки и пуска двигателя, выполняемая системой ISG, и функция рекуперативного торможения, осуществляемая интегрированной системой электрического привода задних колес, обеспечивают возможность снижения выбросов CO2 на 20 процентов. Кроме того, они позволяют улучшить выдающиеся ходовые качества автомобилей Land Rover при движении по дорогам и вне дорог.

Карданная передача с системой Seamless Re-connect улучшает ходовые качества и топливную экономичность

Seamless re-connect – это система, позволяющая существенно снизить расход топлива путем устранения потерь механической энергии. Благодаря этой системе привод задних колес автоматически отключается при определенных условиях, например, при движении по сухой дороге. В отличие от гибридных полноприводных автомобилей, эта система обеспечивает весь спектр режимов работы системы полного привода Land Rover. Карданная передача с системой Seamless Re-connect позволяет компонентам карданной передачи и привода задних колес оставаться неподвижными и, таким образом, избежать лишних потерь энергии, связанных с обеспечением вращательного движения этих компонентов.

В случае необходимости, например, при движении автомобиля по скользкой дороге, система автоматически и практически мгновенно подключает задний мост. Система Seamless Re-connect не только быстрее включает полный привод колес по сравнению с подобными системами, используемыми на автомобилях конкурентов, но также обеспечивает системе полного привода значительно большие возможности. Подключение заднего моста осуществляется очень плавно, что положительно сказывается на безопасности. К тому же, система не снижает динамические характеристики автомобиля.

Применение этой системы находится в фарватере фундаментального принципа “легкой поступи” (бережного отношения к рироде) Land Rover. Система Seamless Re-connect обеспечивает согласование скоростей вращения передних и задних колес и дополнительный контроль сцепных качеств вместе с интегрированной системой электрического привода задних колес, позволяя практически полностью устранить пробуксовку колес и, как следствие, повреждение мягких опорных поверхностей, таких как травяные поверхности.

Интегрированный стартер-генератор (ISG), интегрированная система электрического привода задних колес и карданная передача с системой Seamless Re-connect полностью совместимы со всеми вариантами двигателей и трансмиссий, устанавливаемых на автомобили Land Rover, и могут быть адаптированы для применения на любой модели и на любом рынке.

Режим e-Mode системы Terrain Response обеспечивает улучшение топливной экономичности в городских условиях движения

На Land_e система Terrain Response имеет шесть режимов работы:

• Режим e-Mode появился впервые и предназначен для движения по дорогам. В этом режиме все системы привода колес работают таким образом, чтобы оптимизировать расход топлива. В этом режиме обеспечивается возможность немедленного включения полного привода колес, но управление подачей топлива осуществляется по измененному алгоритму, и переключение на высшие передачи происходит при меньших скоростях вращения.
• Другие пять режимов уже используются на некоторых серийных автомобилях Land Rover – это режимы General Driving (основной режим движения); Sand (песок); Mud and Ruts (грязь и рытвины); Grass (трава), Gravel and Snow (гравий и снег) и Rock Crawl (камни и валуны). На Land_e во всех этих режимах совместно используются двигатель внутреннего сгорания и интегрированная система электрического привода задних колес. Во всех режимах полного привода колес двигатель работает постоянно, даже если автомобиль неподвижен.
• В режиме “Sand” основная часть энергии вырабатывается двигателем. Интегрированная система электрического привода задних колес следит за пробуксовкой или скольжением колес и контролирует крутящий момент, подводимый к колесам. При движении по рыхлому, глубокому песку система в случае необходимости подтормаживает колеса или подводит дополнительный крутящий момент.
• В режиме “Mud and Ruts” основная часть энергии также вырабатывается двигателем. При движении по труднопроходимой грязи или в глубокой колее интегрированная система электрического привода задних колес обеспечивает прирост крутящего момента.
• В режимах “Grass” и “Gravel and Snow” контроль сцепных качеств становится более важным по сравнению с развиваемой мощностью. Поэтому в этих режимах двигателю отводится второстепенная роль. Интегрированная система электрического привода задних колес используется для обеспечения трогания автомобиля с места без проскальзывания колес на очень скользких поверхностях. Система постоянно контролирует крутящий момент, быстро реагируя на изменение условий с целью предотвращения пробуксовки колес. В этом режиме интегрированная система электрического привода задних колес реагирует быстрее, чем система управления двигателем. Она способна устранить пробуксовку колеса в самом начале ее развития всего за одну восьмую оборота колеса. За столь короткое время система способна восстановить сцепление колеса с опорной поверхностью и предотвратить повреждение даже такой скользкой поверхности, как мокрая трава. Ни одна другая система на такое не способна.
• В режиме “Rock Crawl” скорость движения обычно не превышает 8 км/ч. В этом режиме основная часть энергии вырабатывается интегрированной системой электрического привода задних колес. В случае необходимости прирост крутящего момента обеспечивает двигатель внутреннего сгорания. В любой ситуации огромным преимуществом интегрированной системы электрического привода задних колес является то, что электродвигатель способен развить максимальный крутящий момент на низких частотах вращения. Это обеспечивает идеальное сочетание мощности и контроля.

Использование дизельного биотоплива позволит снизить потребление углеродного топлива.

Повышение внимания к дизельным двигателям играет важную роль в снижении выбросов CO2 в атмосферу, а возможность использования дизельного биотоплива еще больше увеличивает выгоду их применения. Дизельное биотопливо изготавливается из возобновляемых, экологически чистых источников, таких как натуральное соевое масло или легкие в выращивании овощи и зерновые культуры. В настоящее время в продажу поступает топливо, полученное в результате смешивания в различных пропорциях дизельного биотоплива и обычного дизельного топлива, изготовленного из нефти. Применение дизельного биотоплива позволяет снизить вредные выбросы по сравнению с обычным дизельным топливом, изготовленным из нефти.

В настоящее время обычные дизельные двигатели способны работать на топливе, содержащем 5 процентов дизельного биотоплива. Вполне реальной задачей, которая может быть решена в ближайшие несколько лет, является создание автомобиля, способного работать на топливе, содержащем 25 процентов дизельного биотоплива. Эта программа получила поддержку у нефтяных компаний и на государственном уровне. У автомобиля, работающего на топливе, содержащем 25 процентов дизельного биотоплива, снижение выбросов CO2 может составить 25 процентов. В настоящее время разрабатывается биотопливо следующего поколения. Оно изготавливается из отходов зерновых культур, обеспечит дальнейшее снижение выбросов CO2 и станет более экологически чистым.

Другие важные технологии

Помимо энергосберегающих технологий, используемых в трансмиссии и силовой установке, Land_e оснащен другими системами, сберегающими топливо.

Интеллектуальная система контроля теплового режима (ITP – Intelligent Thermal Programme) контролирует характеристики работы двигателя, включая функцию управления теплом отработавших газов и функцию управления системой охлаждения. С помощью теплообменников система рекуперации тепла отработавших газов (EHRS – Exhaust Heat Recovery System) использует тепло отработавших газов (которое обычно теряется) для более быстрого прогрева двигателя и коробки передач. На серийных автомобилях система ITP могла бы также управлять заслонками Active Aero Vanes, которые бы в определенных условиях перекрывали некоторые отверстия решетки радиатора. Это позволило бы снизить поток воздуха через радиатор и моторный отсек в условиях, когда в охлаждении воздухом нет необходимости, например, при низкой температуре окружающего воздуха или при движении с низкой нагрузкой. Заслонки могли бы также закрываться на время прогрева, что обеспечило бы более быстрый прогрев двигателя до оптимальной рабочей температуры. Быстрый прогрев двигателя и каталитического нейтрализатора обеспечивает снижение вредных выбросов в течение первых минут после холодного пуска, а также более быстрый прогрев до рабочей температуры моторного масла двигателя и рабочей жидкости коробки передач и, следовательно, снижение потерь на трение.

Термостат с электронным управлением и охлаждающий контур обеспечивают значительно более точное управление температурой охлаждающей жидкости по сравнению с обычной системой, обеспечивая температурный режим работы двигателя, близкий к оптимальному. Кроме того, используется электрический насос системы охлаждения, который, в отличие от обычного насоса с ременным приводом, включается только по необходимости. Режим работы насоса не зависит от частоты вращения коленчатого вала, что позволяет избежать работы насоса со слишком большой производительностью. Меры, направленные на снижение потерь механической энергии, оптимальное управление температурным режимом и быстрый прогрев двигателя обеспечивают возможность дополнительного сокращения выбросов CO2 в атмосферу.

Существенную выгоду можно также получить благодаря использованию электрического рулевого усилителя EPAS (Electric Power Assisted Steering). Рулевой усилитель EPAS полностью устраняет необходимость использования гидравлической системы с насосом. Реактивное действие на рейке обеспечивается непосредственно серводвигателем. Использование электрического рулевого усилителя позволяет устранить насосные потери, возникающие при использовании гидравлического усилителя, включая значительные потери в режиме, когда насос работает на высокой частоте, развивая большую производительность, хотя реактивное действие в это время не требуется. Введение в конструкцию электрического рулевого усилителя обеспечивает существенное уменьшение выбросов CO2 по сравнению с гидравлическим рулевым усилителем с ременным приводом. Электрическая энергия, аккумулированная высоковольтной батареей с помощью интегрированного стартера-генератора (ISG), в случае необходимости может быть использована для развития большего реактивного действия, например, при движении вне дорог.

Все функции электрической системы контролируются интеллектуальной системой управления электрической системой (IMES – Intelligent Management of Electrical Systems), которая обеспечивает дополнительные возможности повышения эффективности. Она включает замкнутую систему, которая контролирует заряд аккумуляторной батареи, потребности электрической системы автомобиля, частоту генератора и нагрузку. На основе контролируемых параметров система обеспечивает наиболее оптимальное функционирование электрической системы автомобиля. Она обеспечивает подзарядку аккумуляторной батареи только тогда, когда это действительно необходимо, предотвращая перезарядку, характерную для “неинтеллектуальных” систем. Например, система предотвращает малоэффективную подзарядку батареи при неблагоприятных условиях, таких как низкая температура окружающего воздуха (при температуре ниже приблизительно 10° С). Система также регулирует электрическую нагрузку, когда генератор работает с максимальным к.п.д., что обеспечивает дополнительное снижение выбросов CO2 в атмосферу.