Audi смотрит в будущее: ДВС хоронить пока рано

На фоне лозунгов о светлом будущем с моторами без эмиссии и всеобщей электрификации всего подвижного состава технический семинар, на котором рассказывалось о перспективах силовых агрегатов Audi, казалось бы, выбивался из общей концепции надежд борцов за экологию. Но в действительности такое ближайшее будущее, каким его видят инженеры «четырех колец», наиболее реально

ТОЛЬКО ЛИ ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ ВСЕХ СТРАН?

 

На приборной панели автомобилей g-tron слева — указатель уровня газа, справа — уровня бензина

«Не только эффективность, но и экологическая приемлемость разрабатываемых нами двигателей имеет для нас большое значение. В связи с этим наше подразделение сейчас переживает глобальную трансформацию: мы работаем над созданием важного звена между инновационными двигателями внутреннего сгорания и агрегатами на альтернативных видах энергии», — так начал свое выступление Николай Ардей, глава отдела приводов Audi AG. Согласитесь, заявление о том, что будущее автомобильного транспорта связано с глобальной электрификацией, звучит для нас уже как аксиома. «Даже при самом оптимистичном сценарии и после 2025 года большая часть силовых агрегатов будет приходиться на ДВС», — считает Николай Ардей. В чем причина такой уверенности? Очевидно, все дело в прагматизме докладчика. Действительно, много ли регионов, где в полной мере представлена инфраструктура зарядки электромобилей? И там автомобили с ДВС просто вне конкуренции. «Мы хотим обеспечить нашим клиентам абсолютную мобильность. Но под этим словом мы понимаем и свободу, и эмоции, и эффективность, и экологическую приемлемость, и понимание ответственности. Что же касается интеграции альтернативных силовых агрегатов, то мы эту идею, безусловно, поддерживаем, но опустили ее с небес на землю», — продолжил Николай Ардей. А все, что перечислил глава подразделения Audi AG как раз и может обеспечить комбинация тех самых инновационных ДВС и альтернативных агрегатов, работающих на электричестве, газе (в большей степени регенерируемом) или водороде. При этом Ардей отнюдь не является ярым противником электромобилей. Более того, он сообщил, что к вышеуказанному сроку во всех модельных рядах Audi будут представлены и электромобили. Если же говорить о процентном отношении, то, по мнению Николая Ардея, до 2025 года только треть проданных автомобилей будут использовать альтернативные источники энергии, а две трети будут продолжать ездить на бензине или дизельном топливе. «Но и в этих автомобилях электричество будет играть важную роль», — уточнил Ардей. То, что инновации ДВС еще не исчерпаны, подтверждают  разработки Audi последних лет. Это и технология отключения цилиндров, и «B-цикл», о котором чуть позже, и система регулирования фаз газораспределения Audi Valvelift System… Отдельная тема, над которой работают инженеры Audi AG, — это «мягкий» гибрид, где силовой агрегат рассматривается как часть общей системы, а электроэнергия используется не только для экономии топлива, но и для обеспечения еще большего комфорта. Если же проследить хронологию внедрения новых решений, связанных с использованием электрических систем на моделях Audi, то она выглядит следующим образом. В 2016 году 48-вольтовая электрическая система появилась на модели SQ7 TDI, в нынешнем году такая система будет опробована на автомобиле Audi A8, в 2018 году и другие модели Audi будут оснащены комбинациями бортовых сетей в 12 и 48 вольт. В последующие годы разработки в области эффективности и комфорта электрифицированных функций будут продолжаться.

ЖИТЬ ДРУЖНО

Audi AG — часть большого концерна, и возможность синергии с другими марками помогает компании в разработке инновационных продуктов. Прекрасным примером такого инженерного альянса является сотрудничество Audi и Porsche в создании двигателей, которое началось еще в 2012 году. Так, например, за разработку и выпуск моторов V8 TFSI в концерне отвечает Porsche (эти моторы собираются на заводе Porsche в Цуффенхаузене), а двигатели V6 находятся в зоне ответственности Audi. Сегодня на моделях Audi используются моторы V6 и V8, сконструированные на гибкой основе технологических модулей. К «базовым» решениям можно отнести блок цилиндров из алюминиевого сплава (ранее использовались блоки из чугуна), и это позволяет экономить до 14 кг веса, причем не только за счет материала, но и благодаря новым инженерным концепциям. Еще одно перспективное решение — развал блока цилиндров под углом 90 градусов, что снижает центр тяжести агрегата и способствует оптимизации его компоновки. В этих двигателях используется система частичного отключения цилиндров Audi Valvelift System, применяется тот самый «B-цикл», который вкупе с центральным расположением инжекторов в камерах сгорания оптимизирует и делает более эффективным процесс сгорания рабочей смеси. На стенки цилиндров методом плазменного напыления нанесено специальное износоустойчивое покрытие, а каналы, по которым циркулирует масло в головке блока и в самом блоке цилиндров, имеют разное сечение — это обеспечивает оптимальный режим смазки и, как следствие, экономию топлива. В зависимости от необходимой мощности двигателей технологии могут варьироваться, а разработчики концерна всегда готовы оптимизировать циклы работы моторов исходя из пожеланий клиентов.

Но стоит вернуться к тому, о чем говорил Николай Ардей. Да, абсолютной замены ДВС в ближайшее время не предполагается, но гибридные автомобили и автомобили с плагин-гибридными системами, заряжаемые от розетки, имеют очень хорошую перспективу. Поэтому в Audi весьма оптимистично смотрят на то, чтобы пополнить представительство своих модельных рядов подобными автомобилями. Тем не менее автомобилям с ДВС, правда, с существенными электрическими инновациями, уделяется особое внимание. Это, к примеру, касается проекта «мягкого» гибрида (Mild Hybrid Electric Vehicle). В прошлом году с моделью Q7 был начат новый проект использования на автомобилях Audi электрической схемы в 48 вольт. В нынешнем году эта система будет применена на модели A8, и Audi станет первой компанией, которая выведет в данном сегменте эту систему на рынок. Система включает литий-ионный аккумулятор напряжением 48 вольт, преобразователь и 12-вольтовую аккумуляторную батарею. Последняя нужна для поддержки тех компонентов автомобиля, которые адаптированы под это напряжение. По словам самих разработчиков, на сегодняшний день это лучшее решение, чтобы объединить мощность, эффективность и комфорт. Главную роль в энергетической составляющей играет 48-вольтовая батарея. К примеру, компрессор, получающий от нее питание, позволяет регулировать системы шасси. Еще одно интересное решение — стартер-генератор переменного тока с ременным приводом, являющийся важным составным элементом всей системы MHEV. Совместно с системой Start-Stop он позволяет обеспечить комфорт как при запуске двигателя, так и при движении в потоке с частыми остановками и в режиме использования движения накатом. Сейчас в Audi работают над тем, чтобы интегрировать такой стартер-генератор непосредственно в трансмиссию автомобиля. А если говорить в общем, то сейчас разработчики двигателей Audi воодушевлены оптимизацией эксплуатации силовых агрегатов и трансмиссий. Это и возможность при определенных условиях разомкнуть связь двигателя и трансмиссии и позволить автомобилю двигаться накатом, и оптимальное использование функции полного привода… В теории все просто и логично: системы автомобиля отслеживают конкретные ситуации, блоки управления анализируют сигналы с соответствующих датчиков и отправляют команды для оптимизации работы двигателя, трансмиссии и шасси. Но в портфеле Audi есть и электромобили «чистой воды». Так, в этом году ожидается выход на рынок первого электрического SUV от Audi. Дизайн разработан специально для этого автомобиля, мощность силовой установки составит 350 кВт, а запас хода — около 500 км.

БОЛЬШЕ ГАЗА!

Посматривают в Audi AG и на двигатели, работающие на синтетических видах топлива, наиболее перспективным из которых является водород. Но сами руководители соответствующих подразделений не скрывают, что к этой теме они пока лишь присматриваются — реальные перспективы появятся лишь при наличии соответствующей инфраструктуры. Тем не менее до 2025 года они предполагают подготовить небольшую серию таких автомобилей для их испытаний в различных климатических условиях. Но в том, что касается альтернативных бензину и дизелю видов топлива, самые большие перспективы специалисты Audi видят в природном газе, а потому автомобили концерна моделей g-tron с комбинированным циклом «газ-бензин» уже присутствуют на рынке, а в центре разработок идет работа над новыми моделями — к Audi A3 Sportbac g-tron уже в этом году добавятся модели A4 Avant g-tron и A5 Sportbac g-tron. В автомобилях использованы 2-литровые моторы TFSI с инновационной системой горения смеси «B-цикл», выдающие мощность 170 л. с. при максимальном крутящем моменте 270 Нм и модифицированные для работы на газе. В связи с тем, что газ сгорает при более высокой температуре, двигатель пришлось модифицировать в 29 точках. В первую очередь это коснулось поршневых колец, впускных и выпускных клапанов и различных уплотнений. Также была разработана новая программа управления двигателем. Четыре газовых баллона размещены под полом багажного отделения, при этом высоту пола пришлось увеличить лишь на 3, 5 см. Газ в баллонах сжат до давления 200 бар, а в двигатель он поступает под давлением от 5 до 10 бар. Сам газовый баллон имеет многослойную структуру: внутри газонепроницаемый полимерный слой, вокруг которого слой из композитного материала, обеспечивающий прочность. Верхний слой выполнен из стеклопластика, на поверхности которого по изменению цвета можно диагностировать возможные повреждения баллона. В отличие от использовавшихся раньше стальных баллонов экономия в весе благодаря новым материалам составила 56 %. Емкость бензобака составляет 25 литров. Запас хода автомобиля — 950 км (500 на природном газе и 450 на бензине), что соизмеримо с показателями дизельного двигателя, но затраты на природный газ значительно ниже (в Германии это примерно 4 евро на 100 км). И, что немаловажно, в сравнении с бензином при сжигании природного газа выделяется на 25 % меньше CO2. Описанные выше проблемы здесь также отсутствуют, и с инфраструктурой все в порядке: в Германии уже сегодня работает около 900 заправочных станций, и их число будет увеличиваться. В Европе таких заправок более 3600, а лидером является Италия, располагающая 1200 заправками. Кроме того, в Audi разработали собственную технологию Audi e-gaz, позволяющую получать газ, регенерируемый из воды, и CO2, который аналогичен природному. С 2013 года на принадлежащем Audi предприятии в городе Верльт (Нижняя Саксония) ежегодно производится около 1000 тонн «электронного» газа. Возобновляемое топливо Audi e-gaz производится в два основных этапа: с помощью электроэнергии, получаемой от ветровых генераторов, происходит разложение воды на кислород и водород, а затем в биоустановках водород вступает в химическую реакцию с CO2, получаемым из отходов.