яким

Презентація доктора Рольфа Леонгарда, віце-президента з технічного машинобудування, Robert Bosch GmbH (дизельні системи) у Boxberg.

Двигун внутрішнього згоряння все ще має великий потенціал

Як провідний світовий постачальник автомобілів, Bosch пропонує основні технології практично для всіх автовиробників. Наш асортимент товарів та послуг надзвичайно широкий - від простих датчиків до більших деталей, від комплектних систем вприскування до повних концепцій двигунів. Це та наші інноваційні здібності складають основу нашого досвіду, що дозволяє оцінити можливості для подальшого розвитку силових установок автомобіля - опитування, яке значною мірою не залежить від індивідуальних прагнень окремих виробників автомобілів.
Виходячи з цих знань, ми очікуємо, що за кілька років середній серійний легковий автомобіль нижчого середнього класу зможе подолати сто кілометрів, використовуючи три літри палива. Тож це буде автомобіль, який може проїхати 33 милі на літрі палива, 78 миль на американському галоні та 94 милі на англійському галоні. З вагою автомобіля 1200 кілограмів, цей автомобіль не буде вважатися легким, але в той же час він перевищить цілі екологічної політики, викидаючи 70 грамів СО2 на кілометр. Bosch працює над технічними розробками, щоб прокласти шлях цьому новому транспортному засобу.

На сьогоднішній день бензиновий двигун - найпоширеніший у світі режим рушія. Типовий європейський автомобіль вагою приблизно 1400 кілограмів має в середньому дволітровий чотирициліндровий двигун із непрямим впорскуванням потужністю приблизно 100 кіловат. Цей транспортний засіб споживає 7,7 літра бензину на сто кілометрів, викидаючи при цьому 182 грами вуглекислого газу на кілометр. Я звернуся до цього двигуна пізніше, коли буду представляти технічні переваги, які ми вже застосували на практиці та застосовуватимемо в майбутньому.

З цим середнім двигуном тепер є значно більш економічні сучасні концепції двигунів: бензиновий двигун із безпосереднім уприскуванням, який пройшов певні етапи зменшення, споживає на 15 відсотків менше палива. На відміну від цього, звичайний дизельний двигун Common Rail використовує на 30 відсотків менше палива, як і бензиновий гібрид.

Однак ці витрати палива та викиди, які зараз є звичними, аж ніяк не закінчують можливості двигуна внутрішнього згоряння та пов'язаних з цим концепцій приводу. Розробники Bosch вже працюють над технологіями, які можуть додатково зменшити споживання палива та викиди CO2.

Значний вплив ринку на ефективніші бензинові двигуни

Наші інженери очікують, що бензинові двигуни досягнуть зниження споживання палива та викидів CO2 на 25-30 відсотків, з трохи меншим потенціалом розвитку, ніж дизельні двигуни. Однак висока частка ринку бензинових двигунів у всьому світі означає, що ці розробки, безсумнівно, матимуть значний вплив. Незважаючи на те, що ціна бака пального значно різниться у всьому світі, значно нижчі викиди СО2 та більш обережне використання викопного палива є хорошим відображенням цілей автомобільної промисловості та дедалі жорсткішої політики викидів у більшості країн. Технології Bosch для двигунів внутрішнього згоряння забезпечують важливу основу для досягнення цих амбіційних цілей щодо викидів.

Майже дві третини проданих автомобілів виготовляються з бензиновими двигунами з непрямим уприскуванням у всьому світі. Тільки прямий вприск та невелике зменшення обсягу двигуна можуть зменшити споживання палива та, паралельно, викиди CO2 як мінімум на 15 відсотків. Деякі автовиробники вже дотримуються цієї концепції, особливо для своїх бензинових об'ємних моделей, використовуючи систему прямого вприскування Bosch "DI-Motronic". В Європі цією системою користуються, наприклад, Volkswagen та BMW-Mini у співпраці з Peugeot. У США він використовує систему DI-Motronic у програмі Ford EcoBoost для шестициліндрових двигунів. Він також зустрічається в Азії на 0,66-літрових трициліндрових двигунах у моделях Suzuki K.

У нашому технічному пакеті для підвищення паливної ефективності бензинових двигунів ключовими факторами зменшення розміру є безпосередній вприск та турбокомпресор. У нашому першому технічному пакеті ми також ввели змінний контроль впускного та випускного клапанів двигуна, і ми доповнили це управління клапанами функцією змиву, досягнутою спільним відкриванням клапанів. Промивання дозволяє в циліндри надходити більше свіжого повітря, що значно збільшує крутний момент на особливо низьких швидкостях і забезпечує бажаний рівень потужності навіть при двигуні робочим об'ємом 1,4 літра.

Цей технічний пакет додатково зменшує споживання пального завдяки нашій системі старт-стоп, яка зупиняє двигун, коли транспортний засіб стоїть у нерухомому стані. А наша система управління теплом також збільшує ефективність двигуна. Ці технології допомагають зменшити споживання палива та викиди CO2 на 22 відсотки для бензинових двигунів.

За допомогою нашого другого технічного пакету для бензинових двигунів ми хочемо досягти приблизно на 29 відсотків зниження споживання палива до 2015 року. Це включає зменшення розміру двигуна до 1,1 літра без шкоди для потужності та крутного моменту. Потужність залишатиметься порівнянною з нашим 100-кіловатним дволітровим стандартним двигуном. На відміну від першого технічного пакету, тиск наддуву турбокомпресора збільшено з 1,8 до 2,4 бар, що означає, що ще більше повітря надходить у камеру згоряння двигуна. Незважаючи на меншу камеру згоряння, це дозволяє впорскувати однакову кількість палива і таким чином досягати однакових характеристик. Однак для цього потрібне більш складне управління клапанами, яке може використовуватися для зміни не тільки часу відкриття клапанів, але також глибини відкриття клапанів і, отже, вхідного перерізу.

Ці покращення споживання палива базуються на DI-Motronic, другому поколінні системи прямого впорскування бензину Bosch. Це також суттєво зменшує викиди вуглеводнів (HC) та оксиду азоту (NOx), готуючи суміш ефективніше. DI-Motronic легко відповідає обмеженням стандарту SULEV (Super Ultra Low Emission Vehicle), встановленого в США, який на сьогодні є найсуворішим у світі. Це залишає достатньо простору для маневру для досягнення ще більш жорстких обмежень викидів у майбутньому. Крім того, ця технологія уприскування досить надійна, щоб належним чином працювати з різними типами та якостями палива, доступними в різних частинах світу.

Однак у цьому технічному пакеті наші розробники очікують впровадження нового процесу згоряння бензину HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition) до 2015 року. Завдяки підвищеній ефективності внаслідок процесу, головним чином при частковому навантаженні, споживання палива може бути зменшено до додаткових 2-3 відсоткових пунктів.

Підвищена ефективність є запорукою більш економічного та екологічного дизельного двигуна

Очищення відпрацьованих газів відкриває перед інженерами нові перспективи для подальшого підвищення ефективності дизельних двигунів. Зі збільшенням температури горіння в циліндрі ефективність двигуна покращується. Але в той же час це згубно впливає на викиди оксиду азоту, на які поширюються суворі правила. Однак, контролюючи викиди оксиду азоту, включаючи SCR-каталізатор у вихлопну систему, можна збільшити температуру горіння в двигуні. Це може збільшити ефективність використання дизельного палива, тим самим зменшуючи споживання палива. У цій схемі ми можемо використовувати нашу систему Denoxtronic для зменшення споживання пального додатково на 5-7 відсоткових пунктів. Подальшим зменшенням ходового обсягу до 1,2 літра та досягненням потужності 83 кіловат на літр викиди CO2 можна зменшити до 97 грам на кілометр. Витрата палива такого дизельного двигуна Євро 5 може бути зменшений на 33 відсотки, а як дизельний гібрид, цей двигун споживає на 40 відсотків менше палива, ніж звичайний дизельний двигун Common Rail. Ми маємо тісне партнерство з PSA Peugeot Citroën, одним з найбільших у світі виробників дизельних двигунів.

Технологія вприскування, зокрема тиск впорскування та витрата вприскування, є центральним для всіх наших зусиль щодо зменшення викидів та споживання палива. Наша найсучасніша система Common Rail, керована електромагнітом, спочатку була обладнана клапаном із збалансованим тиском, що дозволило нам ще більше поліпшити динамічність процесу впорскування при тиску до 1800 бар і більше. Уже розпочато серійне виробництво більш досконалої, п'єзорегульованої системи спільних магістралей Bosch із тиском впорскування до 2000 бар.

Ми також працюємо над розробкою систем впорскування з тиском вище 2000 бар, готуючись до процесів згоряння, що відповідають стандарту Euro 6, і з метою подальшого зменшення споживання палива та викидів CO2. Однак для досягнення цього нашим інженерам все ще доводиться стикатися з деякими важкими технічними проблемами.

Ключ до ефективних двигунів - зменшення габаритів

Однією з основних умов зменшення габаритів двигуна є збільшення тиску повітря карбюратора, що надходить у двигун - потрібно більше кисню, щоб спалити більше палива - таким чином збільшуючи продуктивність двигуна. З іншої точки зору, при однаковому тиску наповнення однакова потужність може бути досягнута при меншому ходовому обсязі. Все це робить турбокомпресор ще одним ключовим елементом зменшення розміру. На нашому спільному підприємстві Bosch Mahle Turbosystems ми розробляємо рішення для заправки бензинових та дизельних двигунів. Наші інженери працюють над розробкою повного спектру турбокомпресорів, від 40 до 200 кіловат. Ми бачимо особливо значні ринкові можливості в турбокомпресорах для дизельних двигунів потужністю менше 100 кіловат.

Короткий зміст та перспективи - Двигуни внутрішнього згоряння у 2015 році

Bosch працює над розробкою інноваційних нових технологій для постійного підвищення ефективності автомобілів з двигуном внутрішнього згоряння, незалежно від того, працюють вони на бензині або дизелі. Наші зусилля щодо розробки двигунів внутрішнього згоряння на наших випробувальних стендах призведуть до нової концепції двигуна, яка буде готова до запуску на ринок до 2015 року.
Враховуючи розміри та всі основні параметри, відмінності між бензиновими та дизельними двигунами по суті невеликі. І те, і інше може зазнати значного зменшення, в результаті чого з’явиться трициліндровий 1,1- або 1,2-літровий двигун, що забезпечує ті ж 100 кіловат потужності, що і стандартний двигун, згаданий на початку мого виступу. Більше того, він включатиме ряд додаткових технологій, які ще більше підвищать загальну ефективність вашого силового агрегату:

o система старт-стоп, яка автоматично запускає та зупиняє двигун, коли транспортний засіб стоїть на місці, наприклад, на червоне світло або пробку,
o система управління теплом, яка швидко нагріває двигун до оптимальної робочої температури і підтримує там свою температуру,
o Високоефективний генератор з блоком управління, який використовує енергію, що виробляється під час гальмування, для зарядки акумулятора,
o ряд інших функцій підтримки, які працюють ефективніше та керованіше завдяки електронізації.

Завдяки технічним рішенням Bosch, двигуни внутрішнього згоряння майбутнього працюватимуть ще ефективніше. До 2015 року бензиновий автомобіль буде споживати лише 5,5 літра пального на сто кілометрів - на 29 відсотків менше, ніж наш стандартний двигун 2009 року. У 2015 році для дизельного автомобіля буде потрібно лише 3,6 літра дизеля на сто кілометрів - на третину менше, ніж у наш дизельний двигун 2009 року.

Використовуючи гібридну технологію, ми можемо зменшити споживання пального бензиновими двигунами на 39 відсотків, а дизельних - на 40 відсотків. Автовиробники також використовують інші технології для подальшого зменшення споживання палива та викидів. Вони зменшують опір повітря, проектуючи більш обтічні тіла. Вони також зменшують вагу автомобіля та опір коченню. Загалом, автомобіль, оптимізований для всіх цих аспектів, споживатиме на 50 відсотків менше палива, ніж сьогодні - за звичайних умов витрата пального становить приблизно 3,8 літра на 100 кілометрів для бензинових двигунів та 2,6 літра на дизельний кілометр для дизельних двигунів.

Звичайно, всі ці спеціальні технології мають свою ціну. Але сума, яку водії заощаджують на витратах пального, призводить до вищої віддачі інвестицій в довгостроковій перспективі. Завдяки своїм технологіям вони заощаджують гроші щоразу, коли заправляють автомобіль. А витрати на технологію окупляться також іншими способами - покращенням якості життя та захистом навколишнього середовища. Все це знайшло своє відображення в гаслі Боша "Створено для життя".

На додаток до вже згаданих технічних рішень щодо зменшення викидів CO2, ми розглядаємо всі економічно та екологічно доцільні варіанти створення двигунів внутрішнього згоряння, що працюють на альтернативному паливі. Це пов’язано з тим, що паливо, вироблене з відновлюваних джерел, також допомагає захищати навколишнє середовище.

Двигун внутрішнього згоряння майбутнього - переваги перед гібридним та електричним рушієм

З постійним розповсюдженням мобільності все більше людей у ​​всьому світі хочуть машини. Це спонукає виробників автомобілів та їх постачальників покращувати енергоефективність своєї продукції, в якій гібридні та електромобілі відіграють все більшу роль. У той же час, викиди CO2 та споживання палива можуть бути значно скорочені та більш економічно ефективні, використовуючи потенціал розвитку бензинових та дизельних двигунів. Інженери Bosch наполегливо працюють над тим, щоб перетворити ці технології на майбутні концепції автомобільних двигунів та повністю використати потенціал двигунів внутрішнього згоряння.