• Компания General Motors Powertrain Europe открывает двери на техническую выставку
• При разработке силовых установок требуется большее разнообразие в подходах
• В разработке и производстве двигателей и коробок передач занято 9000 человек
• Стратегическая задача — снижение расхода топлива и значительное увеличение разнообразия используемой энергии

Широкомасштабная техническая выставка, организованная компанией GM Powertrain Europe, дает ответ на вопрос о том, какими силовыми установками будет приводиться в движение автомобиль в будущем. Являясь частью глобальной структуры GM Powertrain, компания GM Powertrain Europe отвечает в мировом масштабе за развитие маленьких дизельных двигателей, систем управления дизельными двигателями, маленьких бензиновых двигателей и механических коробок передач. В структуру компании входит 15 заводов, которые расположены в 7 странах Европы, с общей численностью занятых 9000 человек и средней дневной производительностью 17000 двигателей и коробок передач.

«Стратегической целью всех опытно-конструкторских работ является повышение топливной экономичности, снижение выброса углекислого газа (CO₂) и увеличение номенклатуры двигателей», — сказал Майк Аркамоне (Mike Arcamone), вице-президент компании GM Powertrain Europe.

Выставка, организованная компанией GM Powertrain, демонстрирует масштабы производства двигателей и коробок корпорацией General Motors. Компания GM Powertrain, в структуру которой входят 86 заводов, которые расположены в 17 странах мира на всех континентах, является мировым лидером в производстве двигателей и коробок передач. 48000 человек разрабатывают и производят в среднем за день 33000 коробок передач и 37000 двигателей. Потребителями этой продукции являются все бренды корпорации GM, а также и другие производители.

Дизельные двигатели: дебют процесса горения с обратной связью

На протяжении 20 лет корпорация GM ведет работы по разработке дизельного двигателя с контролируемым процессом горения с обратной связью. Сосредоточение усилий на оптимизации процесса работы двигателя, которая по мере возможности позволяет избежать использования дорогостоящих систем очистки отработавших газов, является еще одним блестящим примером из превосходной истории успеха корпорации GM. Основным прорывом в этой области является процесс горения с обратной связью. Датчик, установленный в камере сгорания, измеряет давление в реальном масштабе времени. Передаваемая им информация используется в управлении впрыском топлива. Дебют процесса горения с обратной связью состоится в 2009-м году, когда на рынке появится дизельный двигатель V6, развивающий мощность 184 кВт/250 л.с. и максимальный крутящий момент 550 Н•м. Использование процесса горения с обратной связью не будет ограничено только дизельным двигателем V6. Компания GM Powertrain Europe в настоящее время работает над созданием нового поколения дизельных двигателей с низким расходом топлива, в которых будет использована общая технология.

Бензиновые двигатели: непосредственный впрыск топлива, турбонаддув, новый процесс HCCI

Начав в 2003-м году производство 2,2-литрового двигателя ECOTEC с непосредственным впрыском топлива для Opel Vectra, GM стала одной из первых автомобилестроительных компаний, предлагающих на рынке технологию непосредственного впрыска топлива однородной смеси. Еще одним важным шагом в области развития передовых технологий стало сочетание на Opel GT системы изменения фаз газораспределения и турбоанаддува. Устанавливаемый на этой модели двухлитровый двигатель ECOTEC развивает внушительную мощность 194 кВт/264 л.с.

По мнению корпорации GM, использование этой технологии дает прекрасную возможность уменьшить рабочий объем и расход топлива бензинового двигателя при сохранении динамических качеств автомобиля. Такая стратегия, получившая название точного масштабирования, особенно эффективна при движении с частичной нагрузкой двигателя.

Одним из направлений, которое получит дальнейшее развитие в будущем, является технология воспламенения вследствие сжатия гомогенного топливного заряда (Homogenous Charge Compression Ignition — HCCI). Использование процесса контролируемого самовоспламенения (процесса, схожего с воспламенением дизельного топлива) обеспечивает более эффективное сгорание топливовоздушной смеси в бензиновом двигателе. При использовании процесса HCCI потребление топлива снижается приблизительно на 15 процентов при одновременном сокращении вредных выбросов. С целью обеспечения контроля самовоспламенения в цилиндрах устанавливаются датчики давления.

Трансмиссии: «интеллектуальная» система полного привода, выше скорость, выше топливная экономичность

Выше скорость, более широкий ряд передаточных чисел, меньше потерь на трение: именно такая задача ставится при разработке как механических, так и автоматических коробок передач. В то же время, автомобили должны доставлять большее удовольствие от вождения. Ярким примером такого подхода является предлагаемая для модели Saab 9—3 новая система полного привода XWD, которая в настоящее время выводится на рынок.

Интегрированная «интеллектуальная» система обладает исключительно быстрой реакцией, обеспечивая водителю превосходную обратную связь и обнадеживающую безопасность. Система XWD распределяет мощность не только между передним и задним мостами, но и между колесами заднего моста. В качестве опции вместе с системой полного привода XWD может быть установлен дифференциал повышенного трения с электронным управлением (eLSD), который представляет собой управляемую электроникой многодисковую муфту с эффектом блокировки дифференциала. Дифференциал полностью интегрирован в систему управления полным приводом XWD и в нормальных условиях движения может направлять до 40 процентов крутящего момента к колесу, которое имеет наибольшее сцепление с опорной поверхностью, а в экстремальных ситуациях это значение может быть еще большим.

Гибридные системы GM: доступная гибридная силовая установка

Гибридная система GM останавливает двигатель, когда автомобиль находится в неподвижном состоянии. Как только водитель снимает ногу с педали тормоза, двигатель запускается вновь. При движении накатом и во время торможения генерируется электрическая энергия, которая используется для заряда аккумуляторной батареи. В случае необходимости, например, во время разгона, система обеспечивает развитие большего крутящего момента.

Корпорация GM также использует стартер-генератор с ременным приводом (Belt-Alternator-Starter — BAS). Такое решение является наиболее доступным по стоимости и наиболее эффективным с точки зрения компоновки, так как позволяет применить большое количество уже используемых компонентов. Помимо этого, к преимуществам такой системы можно отнести ее малый вес и компактные размеры. Наиболее эффективно использовать эту систему в городских условиях движения, для которых характерны частые разгоны и торможения. В таких условиях движения экономия топлива составляет до 10 процентов.

2-режимная гибридная силовая установка: усовершенствованная гибридная силовая установка появится в Европе на Cadillac Escalade

«Сердцем» 2-режимной гибридной силовой установки является электрическая трансмиссия EVT (Electrically Variable Transmission). В ее состав входят два электрических двигателя мощностью 60 кВт, которые обеспечивают движение автомобиля только на электрической тяге. Сложная система управления Hybrid Optimizing System обеспечивает управление преобразованием энергии во время рекуперативного торможения. Электрическая энергия аккумулируется в никель-металлгидридной аккумуляторной батарее, которая расположена под задним сиденьем.

Инновационная электрическая трансмиссия с двумя электродвигателями занимает не больше места, чем обычная автоматическая коробка передач. Применение 2-режимной гибридной силовой установки на больших автомобилях класса SUV с 2-мя или 4-мя ведущими колесами позволяет сократить расход топлива до 50 процентов. В Европе эта инновационная система впервые станет доступной на Cadillac Escalade.

E-REV и топливный элемент: на пути к использованию электрической тяги

Решающим фактором в расширении многообразия используемых видов энергии является электрификация автомобиля. Быстрое развитие аккумуляторных батарей, которые заряжаются от обычной электрической сети, создает возможность разработки целой группы источников энергии, которые будут использоваться на автомобилях в будущем. Следующим шагом в этой области является разработка систем электрического привода, которые отчасти используют энергию ионно-литиевых аккумуляторных батарей, и в которых применены технологии, обеспечивающие увеличение запаса хода на электрической тяге. Последним достижением GM в этой области является использование водорода, как в качестве топлива для силового агрегата, так и для выработки электрической энергии топливным элементом, установленным на автомобиль.

Chevrolet Volt: первый автомобиль с увеличенным запасом хода на электрической тяге

Автомобиль Chevy Volt не похож на своих электрических предшественников благодаря использованию инновационной силовой установки E-Flex. Система E-Flex состоит из ионно-литиевой аккумуляторной батареи, которая заряжается от электрической сети, и двигателя, работающего на биотопливе. Полностью заряженная аккумуляторная батарея обеспечивает Chevy Volt запас хода на электрической тяге, равный 64 километрам. Для большинства водителей этого вполне достаточно для удовлетворения их потребностей в ежедневных поездках, что позволяет отказаться от использования топлива и значительно сократить вредные выбросы (уменьшить выбросы углекислого газа (CO₂) более чем на 40 г/км). В поездках на дальние расстояния установленный на Volt двигатель, который работает на биотопливе, вырабатывает электрическую энергию, вследствие чего запас хода автомобиля увеличивается до 700 километров и более.

В настоящее время в корпорации GM более 700 инженеров работает над тем, чтобы вывести этот автомобиль на рынок. Однако дата начала производства этого автомобиля зависит от окончания разработки усовершенствованных ионно-литиевых аккумуляторных батарей, которые бы удовлетворяли нашим требованиям, предъявляемым к безопасности, долговечности и функциональным характеристикам. В настоящее время корпорация GM проводит испытания двух вариантов аккумуляторных батарей в лабораторных условиях и на наших испытательных треках Milford Proving Ground на автомобилях, предназначенных для испытаний новых узлов.

Автомобиль HydroGen4 на топливных элементах: в дорогу с «нулевым уровнем вредных выбросов»

Несколько десятилетий назад корпорация GM разработала топливный элемент, который снабжает автомобиль электрической энергией, получаемой из водорода. Эта же разработка положена в основу HydroGen4 — автомобиля четвертого поколения, который оснащен топливными элементами. HydroGen4 демонстрирует существенный прогресс в области пригодности к эксплуатации, динамических качеств и долговечности системы по сравнению со своим предшественником HydroGen3. С целью осуществления масштабного плана по всестороннему изучению различных аспектов эксплуатации автомобиля с водородными топливными элементами корпорация GM намеревается построить более 100 экземпляров HydroGen4 для распределения их среди клиентов. Десять из этих автомобилей отправятся в Берлин в рамках демонстрационного проекта «Сотрудничество в области экологически чистой энергии» (Clean Energy Partnership — CEP).

Батарея топливных элементов, используемая на HydroGen4, состоит из 440 последовательно соединенных элементов. Оснащенный синхронным электрическим двигателем мощностью 73 кВт (100 л.с.) HydroGen4 разгоняется от 0 до 100 км/ч приблизительно за 12 секунд и развивает максимальную скорость 160 км/ч. 4,2 кг сжатого газообразного водорода обеспечивают запас хода до 320 км.

Альтернативные виды топлива: биоэтанол

Возобновляемое топливо — биоэтанол — представляет собой альтернативу ископаемым видам топлива. В зависимости от метода производства использование биоэтанола обеспечивает сокращение выброса углекислого газа (CO₂) до 70 процентов при расчете на основе так называемого принципа «от источника до колес». Топливо E85 представляет собой смесь, на 85 процентов состоящую из этанола и на 15 процентов — из бензина.

При оценке влияния биотоплива на окружающую среду учитывается вся цепочка — от его производства до потребления, то есть то, из какого сырья и как вырабатывается топливо. Многие компании ведут разработку так называемого этанола второго поколения, который изготавливается из отходов, а не из растительного сырья.