Будущее BMW: вода в цилиндрах и торпеда в салоне. Бмв воды
Компания BMW вернула впрыск воды в двигатель — ДРАЙВ
Леонид Попов, 13 февраля 2015. Фото: BMW и фирм-производителей
Для отделения BMW M это 17-й сезон MotoGP, в котором различные «эмки» выступают в роли safety car.
Баварцы представили необычное купе M4, которое будет работать автомобилем безопасности на чемпионате MotoGP нынешнего года. Но необычным его делают не раскраска, не «люстра» на крыше и даже не большое антикрыло. Главное — у этой двухдверки нестандартный мотор, оснащённый системой впрыска воды во впускной коллектор. Такой приём при грамотном применении позволяет нарастить мощность и сократить расход топлива.
От стандартного двигателя этот отличается перекроенным впускным трактом.
Машина безопасности выступает также в роли витрины, демонстрирующей возможности персонализации «эмок». Например, тут установлены углепластиковые антикрыло, диффузор, корпуса зеркал, а также титановая выхлопная система с углеволоконными наконечниками. Подвеска также отличается от базовой версии.
Впрыск воды в ДВС был придуман ещё перед Второй мировой войной и применялся на самолётах, предназначенных для установления рекордов скорости, а потом и на истребителях. На серийных автомобилях эта технология была использована гораздо позже (см. врезку «Бонус»), встречалась она крайне редко, да так и осталась экзотикой, несмотря на некоторые её преимущества.
Впрыск воды во впускной коллектор активируется при высоких нагрузках. Распылённые форсунками мельчайшие капли тут же испаряются, заметно снижая температуру воздуха. Это повышает его плотность и позволяет «утрамбовать» в цилиндры больше заряда. Кроме того, происходят снижение пика температуры в камере сгорания и подавление детонации, что допускает увеличение давления наддува.
Всё дело в том, что без системы управления, способной корректно рассчитывать параметры смеси, впрыск воды лишь наносит вред — снижает мощность, повышает расход, увеличивает износ двигателя и способен привести даже к его поломке. Об этом иной раз забывают сторонние компании, предлагающие на рынке кит-комплекты для установки такого впрыска. Польза от их монтажа сильно зависит от продуманности реализации. А вот в заводских стенах для этой технологии наступает ренессанс: отделение BMW M заявило, что в ближайшее время начнёт оснащать ею серийные машины.
Бонус
В 1962 году фирма Oldsmobile выпустила на рынок модель F-85 Jetfire с 218-сильным турбомотором V8 3.5. Он был оборудован системой впрыска смеси метанола и воды (50/50). Спирт вместе с водой работал на снижение температуры воздуха на входе и подавление детонации. Хотя для своего времени это был очень продвинутый агрегат, надёжность его оставляла желать лучшего. К тому же Jetfire стоил ощутимо дороже 85-го с «атмосферником». Так что число проданных машин с водяным впрыском оказалось сравнительно невелико — 3765 штук. В 1978 году компания Saab выпустила модель 99 Turbo S с двухлитровым турбомотором и заводской системой впрыска воды. Она позволила поднять мощность со 145 л.с. на обычном Turbo (на фото) до 160–165 л.с. на «эске». Но такие версии были редки на фоне более массовой модификации Turbo.
Доберётся технология до обычных моделей?
- 1.Да, через несколько лет
- 2.Вряд ли, а вот на «заряженных» она пригодится
- 3.Нет, это неоправданное усложнение конструкции
Крупным планом
Поделиться
Поделиться
Лайкнуть
Твитнуть
Отправить
www.drive.ru
Новости дня: Зачем BMW прямой впрыск воды? - Свободная Пресса
Компания BMW представила прототип BMW 1-series с 1,5-литровым турбомотором, который помимо обычного бензина впрыскивает в цилиндры воду: дешевый способ разом удовлетворить и сорвиголов, и «зеленых».
Вода в топливе
«Копейка» стала втором прототипом BMW, работающим на воде: первым была версия купе M4, приспособленная для работы пейс-каром на мотогонках. Однако если у М4 впрыск воды осуществлялся тремя форсунками во впускной коллектор, то у 1-серии помимо такого способа есть и альтернативный: вода смешивается с топливом непосредственно перед впрыском, а получившаяся эмульсия распыляется в камере сгорания. Так что вода в топливе, в самом деле, не всегда вредна.
Почему это работает? Вода — это, конечно, никакое не топливо: окисляться ей уже некуда. И, тем не менее, впрыск воды позволяет поднять мощность: например, полуторалитровый мотор BMW выдает 215 л.с. Но главное, в отличие от традиционных двигателей такой форсировки, он имеет степень сжатия 11:0 (против 9,5:0), а расход топлива снижается на величину порядка 20%.
А все дело в хороших «холодильных» свойствах воды: обладая высокой теплотой парообразования, она испаряется в коллекторе или прямо в цилиндре и охлаждает топливовоздушную смесь. Это важно по многим причинам: снижается склонность мотора к детонации, появляется возможность увеличить углы опережения зажигания и поднять степень сжатия, снижаются выбросы ряда токсичных веществ, например, оксидов азота. Правило простое: чем холоднее впускной заряд, тем эффективнее работает мотор. По заявлению BMW, температура в конце такта сжатия благодаря впрыску воды снижается с 400−500 градусов до 330.
Заряд холода
Продвинутый читатель вспомнит, что у турбомоторов нагрев поступающего в цилиндры воздуха происходит еще в компрессоре. И средство от этого изобретено давно: интеркулер (охладитель наддувного воздуха). Собственно, у обсуждаемых моторов BMW есть интеркулеры, но в силу естественных причин они не способны охладить заряд даже до температуры окружающего воздуха. Впрыск воды потенциально эффективнее и как бы продолжает дело интеркулера, выстужая заряд до еще более низких температур. Тут не стоит забывать, что на всем пути до камеры сгорания воздух нагревается за счет газодинамических потерь и контакта с горячими деталями, поэтому потенциал для охлаждения водой даже при наличии интеркулера изрядный.
Возникает естественный вопрос: насколько велик расход воды? BMW предложила две концепции. Первая реализована на M4 и предполагает наличие пятилитрового бачка, которого хватает на четыре-пять заправок топливом. Грубо говоря, пяти литров достаточно на 2−3 тысячи километров пробега. При этом «кончина» воды не влечет никаких последствий, кроме некоторого снижения мощности на пиковых режимах.
Однако необходимость доливать воду невыгодна с точки зрения маркетологов: далеко не все захотят бегать с пятилитровками дистиллированной воды. Поэтому в новом двигателе для 1-серии найдено более остроумное решение: запас воды пополняется за счет конденсата, образующегося при работе климатической установки. По заявлению самой BMW, в некоторых случаях это позволяет исключить долив воды полностью.
По рецептам «Формулы 1»
Интересно, что впрыск воды использовался на турбодвигателях и раньше, и самое яркое его применение имело место в начале 90-х на монстроузных полуторалитровых двигателя «Формулы 1», выдававших в квалификационным режиме по 1200—1500 л.с. Термическая нагруженность моторов была колоссальной, и инженеры использовали любые средства, чтобы хоть как-то снизить температурный шок деталей: вода была одним из популярных способов. Кстати, в то время строила турбомоторы для «Формулы 1» и BMW, и даже выиграла титул с командой Brabham, так что опыт в реализации подобных идей у баварцев уже был.
Почему впрыск воды не использовался на массовых автомобиля? Строго говоря, он использовался, например, одно время Saab применял воду для тех же самых целях на своих турбомоторах. Но тогда идея не прижилась: во-первых, постепенно возросла эффективность интеркулеров, во-вторых, сами бензиновые турбомоторы в начале XXI века пережили некоторый период забвения, и ренессанс состоялся не так давно. При этом турбомоторы новой волны были «сдержаннее» своих полуспортивных предков. Сейчас наддув низкого давления используется в основном не для обеспечения сумасшедшей мощности, а для получения хороших тяговых характеристик при малом рабочем объеме.
Но постепенно турбомоторы становятся все более форсированными, а требования к экономичности и экологичности продолжают расти. Инженерам все труднее искать компромиссы, а впрыск воды — не только сравнительно простое средство, но и чертовски эффективное. Кто его знает, быть может, через 10−20 лет пятилитровка дистиллированной воды станет таким же привычным товаром на АЗС, как сам бензин.
Двигатель BMW M4 получил систему впрыска воды
Напомним, что "заряженное" купе BMW M4 назначено машиной безопасности MotoGP перед прошлым сезоном вместо предыдущей модели, BMW M6 Gran Coupe. Автомобиль имеет стандартную трехлитровую твин-турбо "шестерку" мощностью 431 л.с. и семиступенчатый "робот" с двумя сцеплениями. Это 17-й сезон MotoGP для отделения BMW M, в котором в качестве safety car выступают различные "эмки". Пейс-кар также демонстрируют возможности персонализации "эмок": на автомобиль установлены углепластиковые антикрыло, диффузор, корпуса зеркал, титановая выхлопная система с углеволоконными наконечниками и иная подвеска.
Впрыск воды в ДВС изобретен перед Второй мировой войной и применялся на самолетах, предназначенных для установления рекордов скорости, а потом на истребителях. В середине 20 века данная технология использовалась некоторыми автомобильными производителями (Модель 99 Turbo от Saab с двухлитровым турбомотором и заводской системой впрыска воды, которая позволила поднять мощность со 145 л.с. на обычном Turbo до 160–165 л.с. на "эске"), однако не получила широкого распространения: без системы управления, способной корректно рассчитывать параметры смеси, впрыск воды снижает мощность, повышает расход, увеличивает износ двигателя и способен привести даже к его поломке. В отделении BMW M заявляют, что данная проблема решена: автопроизводитель планирует применять данную технологию на гражданских моделях. Точные сроки внедрения системы впрыска воды пока не озвучены. В новом моторе вода впрыскивается во впускной коллектор через форсунку за счет чего улучшается процесс сгорания топлива и снижается температура воздуха. По данным концерна, это позволяет повысить отдачу мотора, стабильность его работы и продлить срок службы двигателя.
В пятилитровой емкости, расположенной в багажнике, хранится запас воды, которая подается в двигатель через насос под давлением в 10 бар и на основании показаний датчиков, контролируемых электроникой двигателя. Объем подаваемой жидкости зависит от частоты вращения коленвала и температуры. Для интенсивного круга по треку рекомендовано полностью заправить водяные баки, а при спокойной езде можно наполнять резервуар через каждые пять заправок бензобака.
Источник: www.bmwclub.ru
Фото: BMW
При использовании материалов ссылка на источник обязательна
www.bmwclub.ru
Будущее BMW: вода в цилиндрах и торпеда в салоне - тест-драйвы
Полигон в городе Мирамас на юге Франции, по скоростному кольцу носятся автомобили, обгоняя друг друга. «Похоже на гонки NASCAR», – пытаюсь шутить со стоящим рядом инженером BMW, но ему не до смеха, так как уже несколько дней здесь царит испепеляющая жара, а он, судя по загорелому лицу, тут давно. Но почему я смотрю, как мимо пролетают закамуфлированные прототипы, а сам стою возле вполне будничного лифтбэка BMW 5 GT, который отличается от своих собратьев разве что синими лампочками на дверных панелях рядом с привычными штырьками замков? «Что это такое?» – недоверчиво спрашиваю я. «Индикаторы утечки водорода. Но вы не беспокойтесь, никакой опасности нет», – ответил немец, уловивший тревогу на моём лице.
Легко сказать! В мозгу сразу всплыли кадры видеосъёмки аварии дирижабля «Гинденбург», положившей конец коммерческой эксплуатации летающих исполинов, – гремучий газ, смесь водорода с воздухом или кислородом, попросту может воспламениться. К счастью, времена первых автомобильных опытов с водородом прошли – BMW уже больше 30 лет использует самый распространённый элемент во Вселенной в качестве топлива. Сначала экологичный источник энергии сжигали в обычных двигателях внутреннего сгорания, но этот путь признан неэффективным и последней машиной с такой силовой установкой стал седан BMW Hydrogen 7, производство которого свернули в 2007-м.
Жаль, что это уже закрытый проект автомобиля на топливных ячейках. Пусть не самый современный, зато весьма эффектный прототип!
Но немцы не отложили дело в долгий ящик – уже в 2012-м появился прототип, где применены топливные ячейки, в которых за счёт химической реакции вырабатывается электрический ток, а в движение машина, похожая на BMW i8 (о серийной версии этого эффектного гибрида читайте в материале «Ла Белла. Тест-драйв футуристичного спорткара BMW i8»), приводится электродвигателем. В Мирамас BMW привезла и эту машину, хотя и не стала делиться подробностями проекта. А в 2013-м началось сотрудничество с компанией Toyota, которое и привело к появлению водородного лифтбэка BMW 5 GT.
Блок топливных ячеек и электродвигатель расположены под полом багажника
Зачем вообще нужен этот водород, если в модельном ряду BMW активно начали появляться подключаемые к электросети гибриды? Воткнул вилку в розетку, подзарядил батарею и поехал! Тем более, производство чистого водорода затратно, нужны специальные заправочные станции, строительство которых очень дорого. Да и само топливо по цене пока не может конкурировать с бензином или соляркой. Кстати, совсем недавно в Мюнхене открылась такая АЗС, причём не только со стандартом CGh3, когда водород в газообразном состоянии закачивается в бак под давлением 700 бар, но и с новейшей запатентованной BMW технологией ССh3 – топливо подаётся в охлаждённом до -200 градусов Цельсия виде.
В топливных ячейках происходит химическая реакция водорода и кислорода, в результате которой вырабатывается электрический ток и вода. Поставщик пластин - компания Samsung, но оболочка и вся управляющая электроника разработана в стенах BMW. Блок из 400 элементов размером 50 на 60 сантиметров выдаёт примерно 100 киловатт
Технология ССН2 позволяет закачать в тот же объём бака на 50% больше топлива, что в идеальных условиях должно обеспечивать запас хода свыше 500 километров. При этом заправка занимает примерно столько же времени, сколько мы тратим сейчас – около 5 минут. А как же низкая температура? Не проблема – шланг покрыт специальным изолирующим покрытием, поэтому машину можно заправить даже без использования перчаток. А сам бак похож на торпеду или… дирижабль. Так, мысли, прочь!
Топливный бак длиной около 2 метров выполнен по многослойной технологии: алюминиевая оболочка, углепластик, защита от радиации и воздушная прослойка. Полностью заполненный резервуар весит 160 кг
Я открываю дверь и тщетно пытаюсь найти отличия от бензиновых или дизельных BMW 5 GT. А их и нет, за исключением нескольких дополнительных тестовых экранов и приборов, необходимых для испытаний. В этом кроется ещё один плюс – бак для водорода расположен вместо центрального тоннеля для карданного вала и полностью заполненный весит 160 кг, а суммарная масса силовой установки (блока топливных элементов и электромотора) примерно равна 200 кг. То есть, по сути, водородная «пятёрка» ничуть не тяжелее своих «родственниц» и уж точно была бы легче традиционного электромобиля, где энергия запасается в аккумуляторах, с таким же запасом хода.
С точки зрения пользователя всё тривиально – заправил машину, сел внутрь, нажал кнопку пуска двигателя, джойстиком выбрал режим D и поехал. 180-киловаттный электромотор (245 л.с.) шустро разгоняет немаленький лифтбэк до сотни, а стрелка спидометра охотно устремляется в правую половину циферблата. Правда, быстрее 150 км/ч ехать не разрешили – прототип, водород... Необычны лишь ощущения – быстрые отклики на правую педаль, линейная тяга и… тишина. Слышен только свист двигателя при интенсивном ускорении. В остальном – привычный нам автомобиль. В чём же подвох? Почему такие машины ещё не заполонили городские улицы?
Причин несколько. Во-первых, цена. Выполненный по космическим технологиям топливный бак и блок ячеек стоят дорого, хотя Toyota уже выпустила в свет водородный седан Mirai – до конца этого года планируется реализовать около 70 машин, каждая из которых стоит порядка 60 тысяч долларов США, но производство будет наращиваться. Во-вторых, отсутствие инфраструктуры – нефтяники не слишком-то торопятся работать с альтернативными источниками энергии (хотя концерн Total уже вовсю сотрудничает с BMW). Но к 2023-2025 году количество заправочных станций в Германии увеличится с 50 до 400, а в Японии их будет ещё вдвое больше. И к 2020-му BMW обещает представить свою первую серийную модель на топливных ячейках.
День завтрашний
Водородных BMW придётся ждать ещё 5 лет, поэтому инженеры продолжают выжимать все соки из двигателей внутреннего сгорания. Один из таких шагов – впрыск в мотор… воды! Идея не нова – вода и смеси метанола с ней использовались ещё в годы Второй мировой войны на истребителях, а в 60-70-х годах с этой технологией экспериментировали Oldsmobile и Saab и даже выпускали автомобили с ней в серию. Но все преимущества свело на нет отсутствие продвинутой управляющей электроники – без точного контроля процесса нужного эффекта не достигнуть.
Что за эффект? Вода, впрыскиваемая во впускной коллектор, снижает температуру воздуха и увеличивает его плотность, что немного повышает мощность. Кроме того, уменьшается температура и в камере сгорания – сниженный риск детонации позволяет поднять давление наддува. BMW уже представила машину с системой впрыска воды – первой ласточкой стало купе M4, подготовленное в качестве «сэйфти-кара» мотогонок MotoGP. Тогда в чём секрет этого красного хэтчбека BMW 1-й серии?
Комбинированный впрыск! Если в M4 для MotoGP вода попадает во впускной коллектор, то тут – ещё и непосредственно в цилиндры. Такое решение сложнее, но эффективнее – прибавка к отдаче 1,5-литрового турбомотора оценивается примерно в 14 «лошадок», а с обкатанной на M4 системой добавится лишь около 4 «голов». И дело не только в мощности и крутящем моменте – меньший риск детонации позволяет увеличить степень сжатия, работать на обеднённых смесях и экономить топливо. Сгорание происходит более эффективно, а расход топлива, если верить графикам, падает в условиях полигона на 18-20% – чем жарче на улице, тем больше разница. Правда, в реальной жизни она составит примерно 3-8%.
И если в BMW M4 MotoGP нужно регулярно пополнять бачок с водой, то в случае с этим хэтчбеком доливать её не требуется – она поступает в виде конденсата из системы кондиционирования. Но при использовании в жарких условиях или на гоночном треке пополнять запас жидкости на борту всё же придётся (добавлять, разумеется, можно только дистилированную воду). Нас заверили, что и зимой проблем не будет – сразу после остановки двигателя вода возвращается в резервуар с подогревом. Впрочем, в морозы она и не нужна – риск возникновения детонации и так невелик.
Когда система комбинированного впрыска воды дебютирует на серийных BMW, инженеры пока не называют, ссылаясь на сложность и дороговизну конструкции, но технология, обкатанная на M4 Moto GP, должна появиться уже в следующем году. На какой модели? Это пока секрет, но она точно выйдет из стен отделения M GmbH. Неужели BMW поставит её на новое купе M2? Иначе как понимать, что это будет машина с двигателем, обладающим высокой удельной мощностью, а, по слухам, M2 получит трёхлитровую «турбошестёрку» мощностью 370 лошадиных сил.
Ближайшая перспектива
Под занавес дня я оказался в компактвэне 2 Active Tourer eDrive. Немцы называют его прототипом, но не скрывают, что уже в начале 2016 года он поступит в продажу. Под пятидверным кузовом – «начинка» от купе i8, только полуторалитровый трёхцилиндровый турбомотор у «двушки» стоит спереди, а 65-киловаттный электродвигатель расположен сзади и вращает задние колёса. Суммарная отдача впечатляет – 220 «лошадок» и 385 Н∙м крутящего момента, а заявленный разгон до сотни составляет 6,5 секунды.
Верю! BMW 2 Active Tourer eDrive с четырьмя людьми на борту не слишком-то отстаёт от ведущего на купе BMW 435i, а в поворотах «двушка» радует небольшими кренами и неожиданной для компактвэна цепкостью. Прав был наш Дмитрий Ласьков, назвав его в своём тест-драйве самым «злым» сараем на свете. Заехали мы и на грунтовый пригорок – электромотор подключает заднюю ось без задержек, успевая до пробуксовки передних колёс. Но, конечно, было бы интереснее поездить с «полуэлектрической» трансмиссией xDrive в реальных условиях.
Что касается «гибридности», то тут BMW 2 Active Tourer eDrive ничем не отличатся от недавно протестированного мной BMW X5 xDrive40e (о нём читайте в материале «Работа на перспективу») – можно выбрать один из трёх режимов работы силовой установки. В Auto eDrive система самостоятельно переключается между двигателем внутреннего сгорания и электромотором, в Max eDrive приоритет отдан электротяге, а Save Battery предназначен для поддержания заряда аккумуляторов. Правда, если в X5 таким образом батарея зарядится только до 50%, то в «двушке» – уже до 70%. А дальше – от розетки (3 часа 15 минут от бытовой или 2 часа 15 минут с устройством WallBox).
Но почему именно BMW 2 Active Tourer? Модель массовая и популярная, что поможет снизить стоимость гибридных технологий, а клиенты, выбирающие компактвэн BMW, не прочь сэкономить на расходе топлива. И то, как BMW рьяно взялась за тему подключаемых гибридов, говорит о том, что в ближайшей перспективе подобные версии появятся практически во всей гамме моделей – уже известно, что модификацию eDrive получит обновлённая «трёшка» (на ней мы уже поездили – подробности в статье «Разум и чувства»), а следующим кандидатом должна стать полностью новая BMW 5-й серии.
auto.mail.ru
