BMW: Меньше веса, больше силы

Концепция «Эффективная динамика» от компании BMW.

Компания BMW планирует совместить драйв и бережливость с помощью концепции

«Эффективная динамика»

С картинки, иллюстрирующей

этот диалог, начался День инноваций BMW в Центре исследований и инноваций

BMW Group в Мюнхене. «Естественно, современный человек стремится к все

более экологически чистым видам транспорта, – отметил в приветственной

речи господин Боргман, старший вице-президент департамента развития силовых

агрегатов BMW, – но как при этом сохранить динамику движения? Именно эту

задачу постоянно решает наша компания». Результатом такой работы стала

концепция под названием «Эффективная динамика» (Efficient Dynamics). Ее

суть хорошо иллюстрирует треугольник, в котором верхний угол – это инновации,

направленные на повышение мощности и улучшение динамических характеристик

автомобиля, а два нижних – технологии, снижающие вес автомобиля и потребление

топлива. Именно эти три направления и являются основополагающими для развития

двигателей, кузовных деталей, а также других комплектующих к автомобилям

марки BMW в ближайшем будущем и в последние годы.

В борьбе за мощность

Примером «Эффективной динамики» стала эволюция двигателей, устанавливаемых

в последние десятилетия на BMW 3-й серии. Сравнение характеристик двигателя,

которым в 1983 году комплектовался BMW 323i, с мотором, который сейчас

устанавливается на BMW 325i, говорит само за себя. Мощность двигателя

выросла на 57%, максимальный крутящий момент – на 27%. При этом разгонная

динамика автомобиля улучшена на 24%. И хотя вес машины вырос на 38%, коэффициент

аэродинамического сопротивления снизился на 16%. В результате потребление

топлива, по сравнению с 1983 годом, снизилось на 20%, а современная система

выпуска очищает отработавшие газы на 95% эффективнее.

Компания BMW активно работает над совершенствованием систем питания

и турбонаддува. Яркий пример – оснащение моторов бездроссельной системой

питания Valvetronic, представленной в 2001 году. Продолжением работы в

этом направлении стало создание технологии BMW High Precision Injection

– послойное смесеобразование для работы на обедненных смесях. Эта технология

позволяет экономить до 10% топлива без какого-либо снижения мощности двигателя.

Для еще большего увеличения мощности гамму рядных шестицилиндровых двигателей

BMW пополнил агрегат с системой непосредственного впрыска бензина и двумя

турбонаддувами. 3,0-литровый мотор развивает мощность в 306 л. с. (+15%)

и максимальный крутящий момент 400 Нм (+30%).

Характеристики 3-литровых двигателей с системами высокоточного впрыска и двойного турбонаддува

Характеристика/ величина Ед. изм. Атм. двиг. с сист. Valvetronic Атм. двиг. с сист. питан. High Precision Injection Двиг. Twin-Turbo с сист. питан. High Precision Injection Топливо Бензин (окт. число 91–100) Бензин (окт. число 91–100) Бензин (окт. число 95–100) Номинальная мощность кВт 195 200 225 при об/мин 6600 6750 5800 Номинальный крутящий момент Нм 315 315 400 при об/мин 2750 2750 1300–5000 Макс. частота вращения об/мин 7000 7000 7000 Рабочий объем см3 2996 2996 2979 Кол. и распол. цилиндров 6R 6R 6R Степень сжатия   10,7 12,0 10,2 Давление впрыска бар 5 200 200 Литровая мощность кВт/л 65,1 66,8 75,5 Материал блока цилиндров магний и алюминий магний и алюминий алюминий

Экономия топлива – сохранение энергии

Экономия топлива, используемого автомобилем при движении, происходит

в основном за счет совершенствования двигателей внутреннего сгорания.

Однако и сегодня в энергию движения на практике превращается всего от

25 до 30% энергии, которую хранит в себе топливо! Кроме того, постоянно

растет доля мощности двигателя, отбираемая для получения электроэнергии

в бортовой сети. Поэтому все большее значение приобретает целенаправленное

управление потоками энергии в автомобиле.

Речь идет, в частности, о создании компанией BMW системы включения/выключения

двигателя (stop and go) при работе на холостом ходу. С помощью этой технологии

приводной агрегат выключается, например, при остановке на светофоре. Для

запуска двигателя достаточно нажать на педаль сцепления (или газа). Согласно

предварительным расчетам, с помощью этой функции снижение среднего расхода

топлива BMW 3-й серии в европейском тестовом цикле составляет до 0,5 литра

на 100 километров.

Еще одним новым словом в экономии энергии стала разработка системы регенерации

энергии торможения (Brake Energy Regeneration – BER). Целью разработки

является исключение отбора мощности у двигателя генератором во время разгона

автомобиля. Такой способ улучшения динамики авто называют пассивной форсировкой.

Потери электроэнергии на работу электрооборудования в этом режиме компенсируются

при снятии ноги с педали газа – т. е. в режиме торможения двигателем.

При этом кинетическая энергия автомобиля вращает генератор, который превращает

ее в электроэнергию. Последняя поступает в аккумулятор, компенсируя заряд,

который был недополучен во время разгона. Полученная энергия используется

для обеспечения работы растущего числа электроприборов, которые питаются

от бортовой сети. Экономия топлива при этом составляет порядка 3%. По

данным представителей компании BMW, через год система регенерации энергии

торможения будет применена на всех серийных моделях BMW.

Снижение веса

Автомобилестроители борятся за каждый грамм веса автомобилей, ведь его

снижение ведет к экономии энергозатрат. Например, передние крылья нового

купе BMW 3-й серии изготавливаются из абсолютно нового, разработанного

специально для BMW термопластика. Деталь в 2 раза легче традиционного

стального крыла (что снизило вес купе на 4 кг), а при легких механических

воздействиях она подвергается меньшим повреждениям. Кроме того, благодаря

использованию легкого материала в передней части автомобиля обеспечивается

более сбалансированная развесовка по осям – в идеальном соотношении 50:50.

Производные термопластика, а точнее материал под названием LWRT (Low

Weight Reinforced Termoplastics), применяются при изготовлении обшивки

днища кузова. Такая обшивка значительно улучшает аэродинамику, обеспечивая

снижение как аэродинамического сопротивления, так и подъемной силы, кроме

того, она на 30% легче пластмассы, обычно используемой в таких случаях.

Новая обшивка применялась с 2003 года на BMW 5-й и 6-й серий, а затем

стала использоваться и на BMW 1-й и 3-й серий.

Чтобы сделать автомобиль легче, ранее использовали алюминий, которым,

где это возможно, заменяли сталь. Новое поколение автомобилей BMW содержит

большое количество комплектующих, сделанных из магниевого сплава. Этот

материал в некоторых случаях позволяет снижать вес той или иной детали

на 60% по сравнению со стальными аналогами и на 30% по сравнению с алюминиевыми!

Магний используется при производстве каркасов сидений, ободов рулевых

колес, каркаса панели приборов, деталей двигателей и других комплектующих.

В частности, в рядной «шестерке», которой комплектуется BMW 330i, блок

цилиндров изготовлен из комбинации магниевого и алюминиевого сплавов.

При мощности в 265 л. с. этот мотор весит всего 161 кг.

Блиц-интервью   Клаус Боргман Старший вице-президент департамента развития силовых агрегатов BMW «АЦ»: Господин Боргман, у двигателей внутреннего сгорания есть будущее? Клаус Боргман: Уверен – есть. Альтернативные силовые установки пока еще не выпускаются в достаточном количестве и не настолько совершенны, чтобы полностью заменить бензиновые и дизельные двигатели внутреннего сгорания. «АЦ»: И все-таки, какие виды топлива придут на смену производным нефти? К. Б.: Мы сейчас работаем над различными технологиями, самая перспективная из них, думаю, водородные двигатели. Именно это направление в двигателестроении мы развиваем наиболее активно. «АЦ»: А как насчет газа и электричества в качестве источников энергии? К. Б.: Газ в качестве топлива будет использоваться только в ряде стран. В Европе сейчас не так много газовых заправок, этот вид топлива не распространен. У нас была модификация серийной модели с газовой установкой, но спрос на нее был очень низким. Что касается электричества, то его можно расценивать как альтернативный вид топлива. Но оно будет более востребовано для малолитражных автомобилей и в условиях движения по городу. Это связано с тем, что запас хода у электрических автомобилей крайне мал и в дальние путешествия отправляться на них не очень удобно. Оптимальным было бы научиться использовать энергию солнца. Сейчас многие ученые работают в этом направлении. Думаю, эту энергию все-таки научатся применять в промышленных масштабах и для двигателей автомобилей. «АЦ»: Постоянное совершенствование машин ведет к их удорожанию. Является ли экономически целесообразным приобретение более экономичного, но при этом более дорогого автомобиля? К. Б.: Покупатель действительно экономит, приобретая автомобиль, потребляющий меньше топлива. И дело тут не только в стоимости машины и цене горючего. Во многих странах мира налоги на автомобили, потребляющие меньше топлива, – значительно ниже. Порой экономия составляет несколько тысяч евро в год.

Светлана Скрипка

Фото автора и BMW