Новинки, исследования, изобретения
Энергия из выхлопа
Выхлопные газы автомобиля содержат немало энергии, которая обычно лишь подогревает окружающую среду. Впрочем, можно сначала заставить газы крутить турбину. Но и после этого они еще слишком горячи, чтобы даром вылетать в трубу.
Разработчики БМВ давно уже подумывают, как использовать остаточную энергию выхлопа. Например, был представлен вариант, в котором газы нагревали воду, превращая ее в пар, который затем с помощью паровой машины подкручивал коленчатый вал ДВС.
Имеет смысл и другой подход: что, если просто превращать тепло в ток посредством термоэлектрического элемента и использовать его для питания многочисленных потребителей на борту, разгрузив штатный генератор? Это довольно выгодно: при сегодняшнем уровне техники ради 1 кВт.ч электроэнергии приходится сжигать бензина на 6 кВт.ч!
Итак, рядом с выхлопной трубой разместился термоэлектрогенератор на основе теллурида висмута, преобразующий разницу температур охлаждающей жидкости и отработавших газов в ток. При габаритах 300х100 мм он выдает около 600 Вт даровой мощности. Одна беда: для этого нужно ехать со скоростью не менее 125 км/ч, а ниже 60 км/ч такой генератор и вовсе бесполезен по причине малой температуры выхлопа. Зато если как следует разогнаться (все же БМВ не тихоход), можно снять целый киловатт!
Правильная пробка
С распространением дизельных легковых автомобилей их владельцев стал преследовать кошмарный сон, будто они по ошибке залили в бак бензин.
А если наяву? Это, по идее, невозможно: заправочные пистолеты для дизтоплива толще, чем для бензина, и в горловину бака традиционного авто не входят. Но, может быть, для дизельного двигателя попадание в топливную систему бензина не так уж и страшно?
Специалисты утверждают: даже литр бензина в баке может стать фатальным для современного ТНВД дизеля с системой «коммон рейл». Создаваемое этим насосом давление настолько высоко, что смазывающие свойства дизтоплива для его деталей жизненно важны! Замена агрегата стоит дорого, а страховка в этом случае не выплачивается.
Чтобы избежать случайностей, английский изобретатель Мартин Уайт и придумал оригинальную пробку Right Fuel с запатентованным механизмом, который открывает пистолету доступ в горловину лишь при условии, что тот плотно входит в отверстие. Лишь в этом случае в глубине пробки откроется заслонка. Если же пистолет тонкий (бензиновый), он сразу упрется в преграду. Устройство работает чисто механически и не требует электропитания.
В сентябре первые «правильные пробки» были розданы журналистам на пробу. Очевидно, вскоре они появятся в продаже.
Евро VI уже есть!
Пока Россия только раскачивается перед введением стандартов Евро IV, западные производители систем впрыска уже вовсю работают над «шестым номером». Если говорить о дизелях, то здесь путь лежит в гору – давление впрыска становится все выше ради лучшего и более тонкого распыления топлива. Фирма «Бош» обещает к 2012 году довести его до 2500 бар, а пока «тренируется» на значениях 2100–2200 бар. Применительно к системам впрыска «коммон рейл» сложность заключается в том, что материал топливной рампы при таких давлениях становится податливым, еще немного – и ее просто раздует изнутри.
Новый вариант решения «Бош» применил в системе впрыска для грузовых автомобилей CRSN 4.2. Здесь максимальные 2100 бар развиваются не в рампе, а в самой форсунке, снабженной миниатюрным гидроусилителем давления и двумя электромагнитными клапанами, позволяющими варьировать момент впрыска и количество топлива в пределах одного рабочего цикла. Таким образом, здесь совмещены признаки «коммон рейл» и насос-форсунки.
Другая новая система – CRSN 3.3, работающая при давлении до 2200 бар, отличается наличием в форсунке небольшого напорного резервуара, сокращающего обратный ход к циклу низкого давления. Это позволяет заметно увеличить КПД системы впрыска и экономить топливо. Причем габариты новой форсунки такие же, как у предыдущего поколения, что важно для упрощения перехода к новым «высотам».
Спиртомер, но не алкотестер
Определять количество алкоголя в крови водителя научились давно и делают это быстро и точно. А вот как оценить количество этанола в баке автомобиля? Проблема нынче актуальная: топливо Е85 и автомобили, рассчитанные под него, появляются по всему миру. И ладно бы, их заправляли всегда именно этой смесью, но ведь они способны ездить и на чистом бензине, и стало быть, в баке может оказаться любое – от 0 до 85% – количество спирта.
Знать, какое именно, контроллеру двигателя очень важно, ведь этанол как топливо существенно отличается по своим свойствам от бензина: у него значительно выше октановое число, другие температура и длительность горения. Соответственно электронные «мозги» изменят опережение зажигания, длительность впрыска. Для правильного измерения специальный сенсор устанавливают в топливопровод вблизи форсунок. И все равно вводят задержку: на время, пока новая топливная смесь доберется до собственно камеры сгорания. Да и сам датчик непрост. Фактически он состоит из трех: датчика электропроводности, емкостного датчика, определяющего диэлектрическую постоянную топлива, и датчика температуры. Оказывается, она вносит существенный вклад в предыдущие две величины. «Сложив» все данные, компьютер и вычисляет, сколько спирта в баке.
Интересная особенность: если вдруг показания изменятся, а перед этим не было заправки, контроллер сочтет результаты ошибкой – со всеми вытекающими из такой ситуации последствиями.
Недремлющее око
Аргус, как известно, никогда не спал. Вот и Battery Bug от фирмы со столь многозначительным названием не дремлет. Небольшая коробочка, подключенная к выводам аккумулятора, постоянно отслеживает его состояние (в чем не было бы ничего удивительного) и остаточную емкость. Последнюю до сих пор так просто вычислить не удавалось, поэтому никто не мог предсказать, как долго батарея еще протянет.
Чтобы отличить регулярно происходящие процессы заряда-разряда от постепенно уменьшающейся с годами реальной емкости, пришлось внедрить в прибор микропроцессор и силовую цепь на основе MOSFET-транзистора, который раз в минуту «опрашивает» батарею импульсом тока силой в 100 А и длительностью 1 мс. Именно зафиксированное во время этого импульса падение напряжения и дает недостающую для вычислений информацию о внутреннем сопротивлении. Это, однако, не все: Battery Bug измеряет еще и окружающую температуру, чтобы результаты прогноза оказались более точными.
Владельцы современных авто лишний раз под капот не лезут, поэтому не грех предупредить их о почти разряженной батарее не только индикацией, но и звуковым сигналом – для этого предусмотрен встроенный зуммер.
В общем, с таким «Аргусом» вы не только не окажетесь холодным зимним утром один на один с севшим аккумулятором, но и узнаете, когда подошла пора его замены. Все очень просто: машина жалобно попискивает? Смотрим на экранчик. Если слева внизу символ разряженной батареи (совсем как на сотовом телефоне), надо ее зарядить. А если такой же символ справа перечеркнут крестиком, ставить на зарядку уже бесполезно. Заводите мотор и – в магазин!
Гидростатический гибрид
Основная отличительная особенность гибридного силового агрегата заключается в возможности рекуперации энергии торможения, то есть ее накопления и сохранения для последующего использования при разгоне. Но кто сказал, что для этого обязательно нужны аккумуляторные батареи и электромоторы? Можно, например, просто сохранить энергию в раскрученном массивном маховике. А можно, как это сделала фирма Rexroth, использовать гидростатический аккумулятор и насос.
Убрав ногу с педали газа, водитель инициирует процесс торможения. Но не двигателем (сцепление автоматически размыкается), а гидронасосом, накачивающим жидкость в специальный резервуар с азотом. Газ сжимается, уступая ей место; давление растет вплоть до 330 бар. При разгоне гидронасос становится гидромотором и раскручивает колеса, помогая дизелю.
Все просто. А вот сухие цифры. В двух баллонах по 32 л можно запасти до 500 кДж энергии. Этого хватит на разгон автомобиля без участия двигателя на протяжении 80 м. Причем разгон резвый, ведь крутящий момент гидромотора достигает 1600 Н.м.
Сегодня новинку испытывают на мусоровозах «ИВЕКО-Еврокарго» в Халле и Берлине. Именно в городском рваном режиме движения гибрид показал 25% экономии топлива.
5276