Что год грядущий нам готовит? ZF знает
Разговор с Петром Корниловым, инженером по техническому обучению и технической поддержке ООО «ЦФ Руссия».
На мой взгляд, с каждым годом мировой и российский автомобильные рынки все больше расходятся, поэтому те инновации, те технические решения, которые предлагаются сейчас на европейских рынках, являются там почти массовыми, для нас пока не актуальны. Конечно, и мы подтянемся в этом направлении, но когда может начаться этот серьезный поворот, угадать сложно. Мы еще сегодня к этому вернемся, а пока поговорим о нашем концерне, его продукции и стратегических решениях.
Сейчас во главе угла каждой разработки концерна, каждого изделия, запущенного в производство, лежат три постулата, три базовых принципа – автономное вождение, экология, безопасность. И именно в этом ключе следует рассматривать все наши действия.
Из продукции, что уже предлагается на рынке, можно выделить системы: подруливания колес задней оси, автоматической парковки (продольной и поперечной), гибридного или электрического привода. Устойчивый тренд на такие инновации требует от инженеров кардинально пересматривать конструкции современных автомобилей. Системы облачных коммуникаций вписываются в городское пространство и среду и «ведут» собственные диалоги как с другими автомобилями, так и с дорожными знаками и светофорами, подчиняясь неким коллективным задачам, которые могут решаться уже не водителем.
Естественно, если мы говорим о прогрессивном светофорном регулировании с учетом трафика, скорости движения и т. д., становится понятно, что ни один отдельный индивидуум, находящийся в машине, не сможет настолько слаженно и точно управлять потоком транспортных средств, как единый центр. Над этими проблемами работаем и мы, и, безусловно, автопроизводители. На стыке этих работ появляются успешные решения.
Если обратиться к конкретным продуктам компании, считаю, что одно из самых интересных технических решений, которые сейчас выводятся на рынок, это – новый двухмассовый маховик для машин, оснащенных системой старт/стоп. Формально эта разработка не очень заметна, но на самом деле, она представляет собой исключительно успешный и чрезвычайно востребованный агрегат. Мы разработали его и производим для автомобилей, оснащенных системой «стоп-энд-гоу» (Stop & Go). В чем состоит достоинство изобретения? Заглянем поглубже.
Сегодня во многих автомобилях реализован алгоритм, когда на каждом светофоре мотор выключается, а при нажатии на акселератор включается, это уже не является чем-то выдающимся. Следующим логичным развитием этой идеи стал так называемый микрогибрид, когда автомобиль со светофора в течение нескольких (4–7) минут будет отъезжать на электротяге и только потом включит ДВС. Таким образом, снижается эмиссия выхлопных газов – ДВС автомобилей запускаются не сразу, не одновременно, а постепенно, на удалении от перекрестка в зависимости от потока.
Двухмассовый маховик изначально был рассчитан так, что максимальные резонансные колебания, передающиеся от двигателя на маховик и, следовательно, его максимальный износ приходятся на момент «старт двигателя/выключение». Именно в этот момент колебания одной массы маховика относительно другой являются максимальными. Поэтому машины, оснащенные системой «стоп-энд-гоу», фактически «убивают» маховик очень быстро.
Но «участников» в этом «убийстве» много – это целый комплекс агрегатов и особых условий. Вот они: аккумулятор машины, оснащенный «стоп-энд-гоу»; стартер активной зарядки; двигатель, который постоянно выключается на остановке.
Когда в течение дня мы эксплуатируем обычный автомобиль, то у нас включение/выключение двигателя в среднем происходит не более 10 раз за сутки. Представьте, сколько циклов «старт/выключение» происходит на машине, оснащенной традиционной системой «стоп-энд-гоу»? Усредненный подсчет говорит о порядковом различии по отношению к обычному автомобилю!
Инженеры ZF разработали маховик, который защищен от чрезмерного износа в момент включения/ выключения двигателя. Суть изобретения состоит в динамическом тормозе, который работает по аналогии с тормозом подъемного крана, блокирующим трос от падения в случае отключения электропитания крана или в иных чрезвычайных ситуациях.
Конструктивно это устроено так. В середине маховика находится как бы тормозная лента, к которой прижимаются башмаки. Это при замкнутом состоянии маховика, когда мотор выключается Когда же маховик раскручивается, башмаки динамическим (чисто механическим) образом раздвигаются и отпускают тормозную ленту. В такой схеме обе массы маховика работают совершенно свободно. Но как только мы выключаем двигатель и вращение маховика прекращается, башмаки сжимаются и маховик остается в таком углу смещения, который был зафиксирован на момент выключения маховика. И именно из этого же положения маховик начинает свою работу, когда мотор снова заводится. Конструкцию этого маховика вполне можно квалифицировать как прорывную технологию. В этом году мы впервые привезли этот маховик на выставку в Москву.
Главная задача, которую ставили нашим инженерам, состояла в том, чтобы избавить всю трансмиссию от мощных резонансных колебаний работающего двигателя. Если мы посмотрим графики вибраций и колебаний, которые выдает современный двигатель на разных частотах, и те вибрации, которые переходят в трансмиссию после двухмассового маховика, то поймем, что фактически трансмиссия находится в зоне «штиля», если машина оснащена двухмассовым маховиком. И максимальный пик колебаний возникает только в режиме запуска и на переходных этапах от запуска к холостому ходу.
А это означает, что конструкция двухмассового маховика позволила нам резко снизить массу КПП, вращающиеся массы в коробке, толщину, а следовательно, и вес валов и шестерен, толщину подшипников коробки. Появилась возможность изменить конструкцию резино-металлических опор агрегата, потому что весь этот узел теперь оказался в очень комфортных условиях эксплуатации. Если комплексно посчитать стоимость замены (или ремонта) агрегатов привода автомобиля с обычным маховиков и автомобиля с двухмассовым маховиком, то получим число с отрицательным знаком.
Сомневаетесь? Считаем вместе. Во-первых, выигрыш состоит в немалом снижении металлоемкости и материалоемкости нескольких агрегатов и узлов. Во-вторых, сохраняем гораздо более дорогие по стоимости агрегаты и детали автомобиля за счет практического обнуления вибрации. Она (вибрация) во многом способствует разрушению дорогих элементов трансмиссии, поэтому считаем, что этот узел весьма важный, и отказываться от него никто не будет. К тому же, как говорилось ранее, он прямой «участник» понижения металлоемкости агрегата, а это уже помощь в экологичности и в обеспечении комфорта ТС.
Поэтому я, пользуясь предоставленной возможностью, заявляю на страницах профессионального журнала, что наш двухмассовый маховик – это не дитя маркетинга, не наша блажь и не лукавство, а современный эффективный узел автомобиля, и та активность, с которой он распространяется, говорит о его большом и успешном будущем.
Продолжим о тенденциях авторынков. На европейских рынках стало очень заметно, что городские автомобили и те, что производятся в основном для эксплуатации вне города, конструктивно стали «расходиться» в разные стороны. В России это почти незаметно, а вот на других мировых рынках превратилось в уже устоявшиеся тенденции. Чисто городские автомобили, которые скоро начнут внедряться в городскую среду, начнут появляться и у нас. В Европе, как я уже говорил, очень активно появляются автомобили с достаточно ограниченным пробегом (не более 150 км в день), с функцией быстрой зарядки во время стоянки, полностью закрывающие все проблемы перемещения в городе летом и зимой.
Кстати, приведу наглядный пример: наш электробус, который недавно появился в России, и в частности в Москве, – это очень экологически выгодное и полезное транспортное средство, которое предназначено для перевозки большого числа пассажиров. Он представляет собой чисто электрический автомобиль (автобус), а его пробег не является решающим фактором, так как городские пробеги, как правило, небольшие. А машины, которые у нас будут выезжать за город и там работать на более дальних расстояниях, – это либо классические автомобили, либо гибриды. У нас это произойдет, вероятно, тоже достаточно быстро, а в Европе этот процесс запущен вовсю уже сегодня.
Там в большинстве городов въезд классических авто в город скоро будет запрещен совсем. Попробуйте, например, сегодня в Амстердаме найти парковку для традиционного автомобиля, и вы сразу поймете, о чем идет речь. Практически весь городской и общественный транспорт уже перешел на электрическую тягу. И все это произошло буквально за последние пять лет! Остальные автомобили либо налоговыми, либо какими-то иными инициативами выдавливаются из городов. Я думаю, у нас это произойдет тоже достаточно быстро.
Уверенный тренд на жесткое разделение конструкций автомобилей впрямую касается и нашей (ZF) продукции. Новое глобальное разделение всех автомобилей на два класса потянули за собой серьезные изменения конструкций ТС. У них совершенно разные подвески – у городских автомобилей подвеска весьма проста, даже можно сказать, примитивна. Она предназначена для работы на прекрасных покрытиях городских улиц, скорости ее невысоки, и никаких великих задач такая машина не решает. Поэтому конструкторы здесь не ставят амбициозных задач: почти во всем идут на упрощение конструкций.
Как пример – поперечная рессора задней балки моста. Она изготавливается из полимерных материалов. Малые скорости ТС, небольшой вес и простота конструкции позволяют быстро разработать и запустить на рынок такую продукцию.
Что еще интересно: то, что мы разработали за последние годы и что сейчас выходит на рынок, – амортизаторы из композитных материалов. Амортизатор – это, грубо говоря, труба, к которой присоединяются различные элементы: усилители крепления к рычагу и колесу, если говорим об амортизаторной стойке. Раньше эти соединения осуществлялись с помощью сварки, теперь роль надежной фиксации ступичного узла, или чашки пружины, передали специальным полимерным материалам, которые, как LEGO, фиксируются в определенном положении и полностью выдерживают все нагрузки с расчетом на именно небольшой городской автомобильчик.
Такие соединения, конечно, не встретишь на джипе или на других авто большой массы, а вот для небольших 2- или 4-цилиндровых городских автомобилей – это совершенно нормальные решения, которые сейчас активно применяются. Это дает снижение веса, упрощение сборки, надежность конструкции и экологичность.
Обратимся к композитным рычагам подвески продукции Lemfoеrder. Снижение веса таких рычагов даже по отношению к алюминию составляет несколько раз, при той же несущей способности и прочности. Причем мы разработали такие устройства даже для грузовиков. На последней выставке Comtrans, которая проходила в Москве, мы такой рычаг демонстрировали. Такая конструкция улучшает показатели неподрессоренной массы, положительно влияет на управляемость ТС, улучшает «отработку» моста на дорожных неровностях и тем самым повышает уровень безопасности на дороге.
