Schaeffler и Continental разработали инновационный автомобиль

Два ведущих международных поставщика компонентов и систем для автомобильной промышленности Schaeffler и Continental разработали в рамках совместного проекта Gasoline Technology Car (GTC) инновационный автомобиль с легким гибридным приводом на базе автомобиля с бензиновым двигателем.
Представленный в Австрии на 35-ом Международном Венском симпозиуме по двигателям для транспортных средств, демонстрационный образец автомобиля проекта GTC продемонстрировал, как системная интеграция ключевых легких гибридных технологий позволяет сократить на 17% потребление топлива и выбросы в окружающую среду вредных выхлопных газов по сравнению с базовой комплектацией автомобиля Ford Focus с высокоэффективным 1.0-литровым 3-х цилиндровым бензиновым двигателем EcoBoost®.
«Чтобы достигнуть этого уровня гибридизации, мы встроили и объединили на уровне систем в инновационном автомобиле GTC передовые технологии Continental и Schaeffler. Результаты, которых мы достигли в этом транспортном средстве, наглядно демонстрируют потенциал этой стратегии для автомобиля, двигатель которого был номинирован как лучший международный двигатель года в 2012 и 2013 годах благодаря его эффективности и высокой производительности», говорит Хосе Авила, член правления компании Continental и президент подразделения компании по трансмиссиям для автомобилей.
Профессор Петер Гутцмер, член правления компании Schaeffler и ответственный за научные исследования в компании, объяснил, почему двигатель автомобиля не остался в стороне: «Благодаря взаимодействию на уровне систем между компонентами и технологиями в автомобиле GTC, мы смогли повысить эффективность двигателя и предложить автомобилистам существенные материальные преимущества на дороге с точки зрения потребления топлива и управляемости систем автомобиля».
Совместный комплексный подход
Партнеры в проекте оптимизировали каждый свой аспект разработки в силовой передаче автомобиля GTC. Компания Continental идеально адаптировала свою систему турбонаддува и прямого впрыска топлива, а также блоки управления двигателем, заменив их в базовом автомобиле Ford Focus эквивалентными, но более эффективными системами. В эти системы было добавлено множество инновационных компонентов и технологий. Ключевую роль в легкой гибридизации сыграли 48-вольтовая система электропривода Continental (Eco Drive System®) и электронное сцепление Schaeffler (e-clutch®) для силовой передачи, а также модуль управления теплом в двигателе. Были приняты дополнительные меры для сокращения потерь от трения в двигателе и в подогреваемом электричеством каталитическом нейтрализаторе выхлопных газов (Emitec®). С этими инновационными компонентами и интеллектуальной эксплуатационной стратегией, демонстрационный образец автомобиля GTC не только превысил показатели топливной экономичности на 17%, но также и достиг пределов, устанавливаемых новым, разрабатываемым на 2017-2018 годы, европейским стандартом Евро 6c по эмиссии вредных выхлопных газов. Для гарантии наилучших ходовых качеств автомобиля с 1.0-литровым 3-х цилиндровым двигателем, наряду с модифицированной эксплуатационной стратегией, оптимизированной в части синхронизации воспламенения бензиновой смеси в цилиндрах двигателя, также была применена дополнительная стратегия гибридных силовых приводов, в основу которой в автомобиле GTC был положен второй независимый модуль 48-вольтового электропривода (Eco Drive System®). Этот модуль включает электродвигатель с встроенным механизмом разъединения двигателя от силовой передачи. Электрический тяговый двигатель-генератор соединяется через модифицированный ременный привод с двигателем внутреннего сгорания. Преобразователь постоянного тока облегчает движение потока электроэнергии между 12-вольтовой и 48-вольтовой электрическими системами автомобиля при использовании литий-ионной аккумуляторной батареи (проект с двойной батарей). Гибридизация поддерживает двигатель внутреннего сгорания электрически в более низком диапазоне оборотов (функция e-boost®) гарантируя лучший его отклик без какой-либо задержки. Основой для этого является очень эффективная 48-вольтовая система электропитания. В режиме NEDC (Новый европейский стандарт цикла движения автомобиля, разработанный для оценки уровней эмиссии выхлопных газов и экономии топлива в двигателях легковых автомобилей) автомобиль GTC может возвращать почти вдвое больше энергии для повторного использования, чем это требуется для автомобиля с электроприводом.
Рекуперация энергии
В соответствии со строгим подходом к стоимостной части проекта, демонстрационный образец автомобиля GTC оснащен обычной механической 6-ти ступенчатой коробкой передач. Энергосберегающие функции, такие, как движение накатом, также являются частью новой стратегии привода. Это становится возможным благодаря электронному сцеплению Schaeffler, которое отсоединяет двигатель от трансмиссии при движении автомобиля накатом. Поскольку при неактивном двигателе внутреннего сгорания воздушная смесь не должна сжиматься в камерах сгорания цилиндров двигателя, большее количество энергии становится доступным для рекуперации. Эта энергия, в свою очередь, способствует повышению эффективности других предпринимаемых мер. Один простой пример, - это подогреваемый электричеством каталитический нейтрализатор выхлопных газов. Этот нейтрализатор использует возвращенную энергию предыдущего цикла движения для быстрого достижения своей рабочей температуры при холодном запуске двигателя. Кроме того, архитектура системы охлаждения двигателя с золотниковым клапаном и разделяемым контуром, предложенная Schaeffler, облегчает управление теплом в двигателе автомобиля GTC. Двигатель может быть временно отсоединен от системы охлаждения в целях быстрого достижения необходимой рабочей температуры или он может сохранять свою рабочую температуру в течение более длинных периодов времени. Это быстрое достижение рабочей температуры уменьшает потери от трения в двигателе, эффективность которого также достигается в результате использования компонентов с оптимизированным трением. Как часть предусмотренной эксплуатационной стратегии, система охлаждения двигателя может быть отключена в фазе рекуперации энергии при движении автомобиля накатом. Стандартный блок управления двигателем Continental (ECU), используемый в автомобиле GTC, также разработан для решения сложных задач по управлению двигателем внутреннего сгорания в сочетании с умеренными гибридными компонентами, включая эксплуатационную стратегию. Этот блок ECU уже имеет преимущества перед разрабатываемой европейской платформой EMS 3 (Системы управления двигателем, редакция 3). Его открытая системная архитектура на базе единого глобального стандарта и соответствующих технологий AUTOSAR (Автомобильная открытая системная архитектура) гибко поддерживает множество схем разделения систем и электронные топологии в сочетании с гибридизацией и электрификацией.
Идеален в синхронизации
Благодаря механическим коробкам передач можно достигать максимальной эффективности транспортных средств, когда водитель синхронизирует работу отдельных оптимизированных компонентов и функции автомобиля. Поэтому блок управления двигателем ECU рассчитывает и выдает рекомендации для оптимизации передаточных отношений при переключении передач. Дополнительный крутящий момент от электропривода позволяет водителю использовать эти оптимизированные передаточные отношения без какого-либо негативного воздействия на общую управляемость автомобиля, повышая таким образом экономию топлива при его движении.