Тенденции снижение выбросов: Покатаемся на холодильнике

«Вольво-S40 DRIVe», класс B, выбрасывает 118 г СО2 на 1 км пробега. Перечень применяемых технологий традиционен: турбодизель объемом 1,6 л, уменьшенные передаточные числа III, IV и V передач, аэродинамические улучшательства, шины со сниженным сопротивлением качению, оптимизация трения в навесных агрегатах, двигателе и трансмиссии.

Давно ли вы покупали холодильник? Готов поручиться, немногие готовы аргументированно поспорить о преимуществах и недостатках различных типов компрессоров и хладагентов, о конструкциях теплообменников и свойствах изолирующих материалов. Критерии выбора гораздо проще: размер, дизайн, бренд, возможно, какие-то особые требования. Как оценить техническое совершенство? По наклейке, где указан расход электроэнергии. Хорошо, если там литера B, лучше, когда А, и совсем здорово, если А+ (так обозначается самый низкий из достижимых сегодня показателей).

«Вольво» подсказывает, как водить экономичнее: стрелка вверх на центральном дисплее – рекомендация перейти на высшую передачу!

Теперь представьте, что существуют люди, которые разбираются в автомобилях хуже, чем вы в холодильниках. Самое главное – они не перестают покупать машины! Впрочем, теперь ориентироваться в автомобилях будет так же просто. По крайней мере в Европе. Борьба за уменьшение выбросов СО ₂ подошла к тому рубежу, когда ее движущей силой стали бюрократы. Теперь каждому легковому автомобилю положено иметь сертификат, в котором отмечен его «экономический» класс буквами от А до G (просьба не путать с уровнями токсичности, которые определяются вступающими ныне в силу нормами Евро V).

A – уровень выбросов СО ₂ меньше 100 г/км, что соответствует расходу дизельного топлива ниже 3,77 л/100 км, бензина – ниже 4,22 л/100 км;

B – 101–120 г/км; ДТ: 3,8–4,5 л/100 км, бензин: 4,2–5,1 л/100 км;

C – 121–140 г/км; ДТ: 4,5–5,3 л/100 км, бензин: 5,1–5,9 л/100 км;

D – 141–160 г/км; ДТ: 5,3–6,0 л/100 км, бензин: 5,9–6,8 л/100 км;

E – 161–200 г/км; ДТ: 6,0–7,5 л/100 км, бензин: 6,8–8,4 л/100 км;

F – 201–250 г/км; ДТ: 7,5–9,4 л/100 км, бензин: 8,4–10,5 л/100 км;

G – свыше 251 г/км; ДТ: более 9,5 л/100 км, бензин: 10,5 л/100 км.

Как добиться минимального расхода топлива в стандартных ездовых циклах?

Задний бампер с диффузором организует воздушный поток позади автомобиля, уменьшая перепад давления и снижая так называемое донное сопротивление.

Аэродинамически оптимизированные колеса в 15- и 16-дюймовом вариантах составляют обязательную комплектацию машин серии DRIVe.

Малолитражному двигателю не нужен объемистый радиатор – при ближайшем рассмотрении обнаруживается, что большая часть решетки радиатора декоративная.

МАЛЕНЬКИХ НАДУВАЮТ

Для снижения выброса СО ₂ наилучшим вариантом выглядит дизель небольшого объема и с достаточно высокой степенью форсировки. У такого низкий удельный расход топлива и высокий КПД при работе с частичной нагрузкой. Впрочем, гнаться за минимальным объемом не стоит. Дизель с небольшим объемом цилиндра проигрывает по экономичности, так что при рабочем объеме ниже 1,5 л эффективнее становятся трехцилиндровые моторы. Однако большинство покупателей считают, что только четыре цилиндра делают автомобиль полноценным, и игнорировать их пристрастия рискуют немногие. Примеры смелости – «Фольксваген» и «Шкода». Впрочем, «трехцилиндровость» не помогла «Шкоде-Фабия Гринлайн»: с выбросом СО ₂, равным 109 г/км, она попадает лишь в группу B, хотя вполне могла бы претендовать на лидерство. Почему так получилось, объяснить сложно – то ли автомобиль великоват, то ли двигатель недотягивает…

Спойлер, продолжающий заднюю кромку крыши «Вольво-S30», отодвигает место отрыва потока ближе к задней части автомобиля, снижая сопротивление.

Давление впрыска сегодня стараются держать на максимуме, для топливной аппаратуры последнего поколения стандартно 200 МПа. Аккумуляторные системы впрыска «коммон рейл» побеждают насос-форсунки, почти отыграв у последних преимущество в давлении и при этом превосходя их возможностями управления. Сложнее других «Фольксвагену», который наиболее щедро вложился в технологию насос-форсунок. Впрочем, и он потихоньку от них отказывается.

Разброс рабочего объема дизелей оказывается очень значительным: от 1,3-литровых у «Опеля» и ФИАТа до 2-литровых у «Фольксвагена». Понятно, что в городском цикле больший будет проигрывать, но на загородных дорогах все совсем не так очевидно, поскольку за мотором стоит еще один важный агрегат. Кстати, проигрыш большого мотора вполне можно отыграть иным образом, но об этом позже…

У обыкновенного «СЕАТ-Ибица» решетка обычная – охлаждение двигателя с нею лучше, но повышается лобовое сопротивление.

«СЕАТ-Ибица Экомотив» – один из немногих пока членов группы А с выбросом СО2 на уровне 99 г/км. Набор стандартный: маленький турбодизель объемом 1,4 л, 80 л.с., «длинные» передачи, улучшенная аэродинамика, сниженная масса.

К вопросу о решетках. «СЕАТ-Ибица Экомотив» оснащается исключительно декоративной, то есть «непрозрачной» для воздушного потока.

СБАВЛЯЕМ ОБОРОТЫ

Для экологичных моделей, сделанных на базе уже выпускаемых, чаще всего используется обычная механическая коробка передач. По цене и малости потерь энергии соперников у нее нет. Уменьшение передаточного числа как способ повышения экономичности насчитывает едва ли не столетнюю практику. При тех же оборотах двигателя на высшей передаче проезжаем большее расстояние. Динамика разгона, понятно, страдает, но выигрыш в экономичности очень весом. Удобство пользования падает при этом несильно – современные турбодизели выдают отличный крутящий момент на средних оборотах и легко мирятся с невысокой скоростью вращения коленвала, особенно в режимах небольшой нагрузки.

«Хёндай-i20 blue», класс А, выброс СО2 – 99 г/км. Обладатель одного из самых маленьких турбодизелей, 6-ступенчатой коробки передач, системы «старт-стоп», уменьшенного дорожного просвета и полностью выглаженного аэродинамическими элементами днища.

Бланк, свидетельствующий об эмиссии CO2, в цветах демонстрирует новое отношение Евросоюза к выбросам. Приемлемыми для новых автомобилей считаются ныне только классы А, B, C, D.

Четырехцилиндровый 1,4-литровый мотор «Хендай-i20 blue» мощностью 90 л.с. позволяет автомобилю расходовать в среднем 3,75 л дизельного топлива на 100 км, развивать скорость до 176 км/ч и разгоняться до 100 км/ч за 13 с.

Самый распространенный метод – заменить шестерни двух-трех высших передач. Это кажется более сложным, чем поменять одну лишь главную пару, но зато избавит от возможных проблем при трогании. Иногда производители идут на более радикальные изменения, заменяя 5-ступенчатую коробку 6-ступенчатой, как, например, в «Хёндай-i20 blue». Гидромеханический автомат для «зеленой» Европы давно превратился в пугало – завлекать потенциальных покупателей, не желающих шевелить рычагом, доверено роботизированным трансмиссиям или вариаторам. В пользу последних говорит достаточно широкий диапазон передаточных чисел. Впрочем, благодаря набирающим популярность автоматическим трансмиссиям с двумя сцеплениями появилась возможность добавить еще ступеней и расширить диапазон передаточных чисел, компенсировав затраты мощности на гидроприводы сцеплений.

«Фольксваген-Гольф Блюмоушн», выбрасывающий 99 г/км СО2, пока прототип. Количество СО2 в выхлопе серийного автомобиля с 2-литровым дизелем составляет 119 г/км. «Пять стандартных компонентов», включая систему «старт-стоп», должны уменьшить расход топлива на 0,7 л/100 км.

ВЫЛИЗЫВАЕМ И ЗАЛИЗЫВАЕМ

Даже на умеренной скорости 100 км/ч аэродинамическое сопротивление составляет львиную долю общего. Бороться с ним можно двумя способами. Самый эффективный – ехать медленнее, ведь затраты мощности пропорциональны кубу скорости! Но так мы в конце концов докатимся до велосипедов… Потому не остается альтернативы снижению аэродинамического сопротивления серийной машины. Понятно, многого с ней не сделаешь, но даже напоминающую картонную коробку «Дачию-Логан» можно заставить рассекать воздух с гораздо меньшим усилием. Методика полувековой давности рекомендует уменьшить дорожный просвет, добавить «юбку» под передним бампером, отсекающую поток воздуха, который уходит под машину, установить гладкие колпаки с минимумом отверстий или легкосплавные колеса с плоской поверхностью. Не помешают экраны перед колесными нишами и закрытое гладким пластиком днище – невидимые части автомобиля создают вполне ощутимое сопротивление!

Эти штуковины (турбулизаторы) гораздо чаще можно увидеть на крыле самолета. «Дачия-Логан Эко2» использует нехитрое устройство для того, чтобы снизить негативное влияние зоны разрежения за кромкой крыши и помешать образованию вихрей.

Задний бампер с диффузором – это не только красиво, спортивно и увеличивает прижимную силу. При правильно подобранных параметрах он вдобавок снижает разрежение за кормой, а это минусует еще пару процентов Сх.

Есть смысл поэкспериментировать с формой наружных зеркал и переднего бампера, но наилучший эффект дает решетка радиатора, вернее, ее верхняя часть.

«Форд-Фиеста Эконетик», класс А, выброс СО2 – 98 г/км. Отличный результат для двигателя 1,6 л (90 л.с.) без системы «старт-стоп». Достигнут в первую очередь за счет малой массы и хорошей аэродинамики автомобиля.

Лучше, если ее совсем нет, ведь автомобилю с небольшим и не очень «горячим» мотором вполне хватит и отверстий в нижней части бампера.

Те, кто знаком с аэродинамикой не понаслышке, знают: сопротивление может создавать даже не сам автомобиль, а те вихри, которые образуются за ним. «Отрубить» их нереально – для этого придется прилепить машине плоский «хвост» двух-трехметровой длины. Но можно побороться с вихрями в зародыше – там, где они только отрываются от поверхности. С управлением пограничным слоем в авиации знакомы многие десятилетия. В автомобиле организовать что-то подобное трудно, но первые прецеденты есть. На крыше концепта «Дачия-Логан Эко-2» установлены турбулизаторы (небольшие треугольные пластинки, расположенные под углом к потоку), «перемешивающие» пограничный слой воздуха. Теоретически благодаря им можно уменьшить зону разрежения за перегибом крыши и снизить интенсивность образования тех самых вихрей. Хочется верить, что поставлены они не наобум. Уверен, они очень понравятся любителям тюнинга. Не удивлюсь, если через пару лет турбулизаторы будут продаваться вместе с катафотами для дверей.

Как проще всего уменьшить лобовое сопротивление? Сократить дорожный просвет. Одним выстрелом убиваются сразу два зайца – уменьшается площадь миделя и Сх. Поток воздуха под машиной ограничивает «юбка» под бампером.

ДОКАТИЛИСЬ

Автомобиль, претендующий на минимальный расход топлива (и такие же выбросы CO ₂), должен легко катиться. Этому поможет не только повышенное давление в шинах, но и их конструкция. Практически на всех представленных в Париже автомобилях с минимальным расходом топлива были шины «Мишлен Энерджи Сейвер» – новейшая разработка компании в области так называемых экономичных шин, адресованных массовому потребителю. По утверждению разработчиков, использование этих покрышек уменьшает выброс СО ₂ на 4 г/км. Сегодня они устанавливаются на четыре десятка моделей европейских производителей и стремительно набирают популярность. Впрочем, это не экстремально экономичные шины – в них соблюден разумный баланс между низким сопротивлением качению и сцепными свойствами, в том числе на мокром покрытии.

СТАРТ-СТОП И МИКРОГИБРИД

Самый экономичный стиль вождения – сохранять постоянную скорость, но светофоры и пробки пока никто не отменял. А значит, придется останавливаться, тормозить и даже стоять – лучше с заглушенным двигателем. Это экономит топливо и позволяет снизить выброс СО ₂ на величину до 9%! Вот только глушить мотор на каждом светофоре согласится редкий водитель. Даже в мертвой пробке это делают не все. Значит, экологичной версии не обойтись без системы «старт-стоп». Но придется разработать специальный стартер – обычный в таком режиме долго не выдержит. Еще немного экономии можно нацедить, используя технологию, условно называемую «микрогибридом» – когда генератор отключается при разгоне и включается при торможении двигателем. Если на борту много потребителей электроэнергии, автоматика не даст им посадить аккумулятор.

Разумеется, в дополнение к «микрогибриду» есть электрический (или электрогидравлический) усилитель рулевого управления, возможно, электрический насос охлаждающей жидкости, светодиодные фары для дневной езды вместо ближнего света. Даже такая мелочь позволит скинуть еще 1–2 г/км СО ₂.

ВПЕРЕДИ ЯСНО

После осмотра экспонатов стало немного не по себе – теперь небольшим считается расход топлива не 5–6, а 3–4 л/100 км. И речь не о малолитражках. Например, средний расход топлива «Фольксвагена-Пассат Блюмоушн-2» – 4,9 л/100 км, или 129 г/км СО ₂. А европейские законодатели уже подготовили санкции для тех, кто не уложится в 130 г/км СО ₂ к 2012 году. Как бы газированную воду не запретили – с них станется!

Подзаряжаемый от сети вариант «Тойоты-Приус» – прототип модели 2010 года. Его 200-вольтовая батарея, будучи включенной в обычную розетку, заряжается за два часа и обеспечивает запас хода без использования ДВС до 10 км в городском цикле.

«Шевроле-Вольт». Концепт все больше приближается к реальному автомобилю, производство которого должно начаться осенью 2010 года. Заявленными характеристиками он подозрительно похож на остальных, как будто все производители получили единое техническое задание: 60 миль, или 100 км, без подзарядки; литий-ионные аккумуляторы, заряжаемые за три часа; бензиновый двигатель, адаптированный под Е85 для дальних поездок. Вызывают вопрос объявленные 110 кВт мощности. К чему относится этот показатель – ко всей силовой установке или к электродвигателю? Впрочем, доподлинно известно, что автомобиль оснастят чисто электрической трансмиссией и приводом на передние колеса, так что особого значения ответ на этот вопрос не имеет. ДВС нужен только для подзарядки батареи в дальней поездке.

«Пежо-RC HYmotion4», как нетрудно догадаться, на реальный автомобиль похож мало. Он пытается ответить на вопрос, как примирить 313 л.с. мощности двигателей с выбросом СО₂ на уровне 109 г/км. Бензиновый двигатель мощностью 160 кВт/218 л.с. расположен сзади. Спереди под капотом – электромотор мощностью 70 кВт. Основная особенность машины в том, что «гибридность» реализована независимо. На малых скоростях при заряженных аккумуляторах «Пежо-RC HYmotion4» передвигается на электротяге, в дальнем загородном путешествии обходится исключительно бензиновым мотором, а оба агрегата задействуются лишь при необходимости интенсивного ускорения.

«Ауди-А1 Спортбек». Здесь, по сути, та же идея. Тяжелому гибриду с 1,4 литровым бензиновым мотором TFSI и 20-киловаттным электродвигателем будет по плечу 100-километровый городской пробег без подзарядки и включения ДВС. Силовой агрегат предполагает, что «Ауди-А1 Спортбек» сможет разогнаться до 100 км/ч за 7,9 с и достичь максимальной скорости 200 км/ч. В стандартном цикле прототип будет выбрасывать в окружающую среду не более 92 г/км СО₂.

Концепт-кар «Вольво-Ричардж» обещает 100-километровый пробег на электротяге, но в неблизкой перспективе. Расход топлива здесь будет очень сильно зависеть от дневного пробега. При максимальном он составит 5,5 л/100 км, при пробеге меньше 100 км обойдется без бензина вообще. Поездка на 150 км без промежуточной подзарядки потребует 1,9 л топлива. Особенность конструкции – мотор-колеса, благодаря которым полный привод реализуется без сложной трансмиссии. Для полной зарядки батарей потребуются три часа; если же подзаряжаться всего час, запасенной в аккумуляторах энергии хватит для 50-километровой поездки. Выбор между многотопливным двигателем с искровым зажиганием и проверенным 1,6-литровым дизелем пока не сделан.