Новинки, исследования, изобретения
Twin Spark или Twin Tip?
Каких только свечей мы не видели! С платиной и иридием, с дыркой в электроде, канавкой или распилом а-ля змеиный язык, с форкамерой и бог весть с чем еще. Оказывается, это не предел изобретательности. Появились две новые конструкции, которые объединяет слово Twin – «двойной».
Если к нему добавлено Spark, речь идет об изобретении Джеймса Д. Ликовски из США, получившего патент на необычную конструкцию с двумя изолированными друг от друга центральными электродами. Один – традиционный стержень, второй – в виде охватывающего его цилиндра. Напротив каждого приварен свой боковой электрод. В итоге можно организовать независимые разряды в двух искровых промежутках, что, по мысли изобретателя, окажется полезным прежде всего для моторов с непосредственным впрыском, когда топливный заряд бывает обедненным или обогащенным в зависимости от режима. Конструкция, правда, получается технологически чрезвычайно сложной и, соответственно, дорогой. Стоит ли игра свеч, извините за каламбур, пока не ясно.
А вот Twin Tip (или просто ТТ) фирмы Denso совсем другое дело: свеча уже на рынке и обещает побить платиновые как низкой ценой, так и высокими характеристиками. Суть инновации – в найденной после многолетних поисков пропорции никелевого сплава, из которого сделаны два цилиндрических выступа диаметром 1,5 мм на центральном и боковом электродах. По цене такая свеча практически не отличается от стандартной, а по параметрам (большая долговечность и меньшее пробивное напряжение) превосходит свечи с платиновыми накладками! Плюс ко всему изделия всего двух типов – W20TT и W16TT (цифра соответствует размеру шестигранника), – по утверждению фирмы, могут заменить чуть ли не весь ассортимент 19-миллиметровых свечей с резьбой М14. Во всяком случае используемый в отечественных авто. Что касается обещанной экономии топлива (куда без этого!) аж на 5%, мы это обязательно проверим.
Полет шмеля
На выставке CEATEC 2008, прошедшей в Японии, компания «Ниссан» удивляла посетителей роботом Car Robot Drive BR23C, созданным совместно с Токийским университетом. Он бодро катался среди посетителей на своих трех колесиках и, что самое главное, никому не наезжал на ноги. Цель проекта – создание так называемого четырехуровневого щита безопасности «Ниссан». Эта система позволит в будущем вообще исключить столкновения на дорогах.
Но при чем тут шмель? Оказывается, в полете он просматривает свое персональное пространство, имеющее форму яйца, фасеточными глазами с 300-градусным углом обзора и именно благодаря этому не сталкивается с препятствиями. Шмелиный глаз имитирует лазерная система Laser Range Finder – она функционирует пока только на роботе и обозревает полусферу 2-метрового радиуса. Тем не менее микропроцессору хватает данных для своевременного обнаружения препятствия и выбора стратегии его объезда. При этом самое важное отличие «щита безопасности» от всех существующих систем – так называемое инстинктивное маневрирование для предотвращения столкновения. «Если бы не «инстинкт», робот не смог бы реагировать достаточно быстро, – говорит Тосиюки Андо, главный инженер этого проекта. – Удивительно, но в данном случае мы говорим не о гигабайтах и даже не о мегабайтах памяти. Роботу нет необходимости запоминать интуитивную логику предыдущих маневров, поэтому он может работать на минимуме памяти, измеряемом несколькими килобайтами».
Тормоз для… разгона
Умная электроника добралась и до древних пневматических тормозов, которые стоят на тяжеловозах. Оказывается, если подойти с умом, здесь тоже обнаружатся перспективы для экономии. И не только.
Обычно на грузовиках компрессор перестает нагнетать воздух, как только давление в ресивере достигает нужного значения. На фирме «Кнорр-Бремзе» задумались: а нельзя ли с помощью электроники оптимизировать работу насоса, сняв с него нагрузку в моменты, когда тормозить точно не нужно? Новая система электронного контроля за воздухом ЕАС2 (Electronic Air Control) автоматически переводит компрессор на холостой ход (открывает клапан в атмосферу) во время разгона и подъемов в гору. Необходимый для первого торможения запас сжатого воздуха все равно ведь хранится в ресивере, а при нажатии на педаль компрессор мгновенно включается. Такая система уже внедрена, а с 2009 года появится более продвинутый вариант – с электронноуправляемым сцеплением (наподобие муфты в кондиционере). Тогда компрессор вообще не будет вращаться при отсутствии надобности, что сохранит его ресурс и даст экономию до 900 л топлива в год на каждом тягаче.
Но и это не все. Запас воздуха в ресивере додумались использовать не для торможения, а для разгона! Система PBS (Pneumatic Booster System) направляет сжатый воздух в цилиндры двигателя при резком прибавлении газа, что ликвидирует турбояму и уже через полсекунды позволяет двигателю развить максимальный крутящий момент. В итоге можно раньше переключиться «вверх», что дает еще от 1,5 до 2% экономии!
Электрический кенгуру
Этот удивительный концептуальный электромобиль Z.E. (Zero Emission) создан на базе «Рено-Кенгу Би Боп», но, кроме размеров кузова, его, пожалуй, мало что роднит с прототипом. Разумеется, никакого бензина – только электричество, запасенное в литий-ионных батареях. Никаких поршней – только статор и ротор электродвигателя, имеющего мощность 95 л.с. и развивающего с места в карьер 226 Н.м крутящего момента. Собственно, в этом сегодня нет ничего удивительного, поэтому обратимся к другим идеям, воплощенным в концепте.
Обычно, когда говорят о запасе хода электромобиля, забывают учесть затраты энергии на отопление или охлаждение салона. А они немалые. К тому же благодаря высокому КПД электродвигателя дарового тепла, как в случае ДВС, практически нет. Поэтому разработчики Z.E. сделали кузов из сэндвич-панелей с воздушной прослойкой. Так устроен термос, только вместо воздуха там вакуум. Стекла, включая ветровое, тонированы специальной термоизолирующей пленкой зеленого цвета (техосмотр концепты не проходят). Учли также, что человек воспринимает температуру воздуха весьма субъективно: достаточно нагреть, скажем руль и сиденье, и +15 оС будут восприниматься как вполне комфортные условия.
Вдобавок в фарах использованы экономичные светодиоды, на крыше размещена солнечная батарея, питающая бортовую электронику. А в салоне в специальном ящике – и одновременно зарядном устройстве – примостился складной электроскутер-самокат, на котором удобно доехать от места парковки до места назначения. И никаких лишних мониторов! Вместо них входящий в комплект мобильный телефон «Самсунг», он же навигатор.
Содвинем стаканы!
Что в традиционном сцеплении, что в ламельном связь между входным и выходным валами обеспечивают сжимающиеся между собой диски. Сколько их – два или много – не суть важно, принцип один. Оказывается, однако, это не единственный вариант конструкции. Диски можно (и нужно!) заменить… стаканами. В этом уверены специалисты фирмы Magna Powertrain, создавшие необычное сцепление на основе магнитореологической жидкости (MRF).
MRF представляет собой взвесь сферических микрочастиц (1–10 мкм) карбонильного железа в растворителе. В отсутствие магнитного поля они практически не ощущаются и жидкость ведет себя подобно воде. Но стоит включить расположенный рядом соленоид, как частицы выстраиваются в более или менее прочные цепочки и «вода» превращается в густой «мед», а то и в подобие твердого тела. На основе MRF уже работают амортизаторы с перестраиваемыми характеристиками, а теперь вот и сцепления.
Совершенно очевидно, что, если заполнить пространство между ведомыми и ведущими дисками магнитореологической жидкостью и создать в ней достаточно сильное магнитное поле, диски схватятся намертво. Регулируя ток в управляющих соленоидах, можно обеспечить плавное включение, пробуксовку, причем без присущих традиционному сцеплению крутильных колебаний. Но оказалось, что конструкция на основе вложенных друг в друга стаканов в данном случае предпочтительнее. Дело в том, что вал двигателя может вращаться с большой скоростью. И с ростом оборотов растет центробежная сила, увлекающая частицы железа к внешней части дисков, что ведет к увеличению передаваемого сцеплением крутящего момента вне зависимости от желания водителя, то есть положения педали, или команды электроники (в случае автомата). В цилиндрической конструкции это явление выражено намного слабее.
Представленное на схеме сцепление работает в качестве межосевой муфты и передает момент до 700 Н.м при массе около 7,5 кг и потребляемой мощности всего 50 Вт. Время полного включения/выключения не превышает 180 мс. В ближайших планах разработчиков увеличение момента до 1500 Н.м и снижение времени включения до 80 мс.
7327