Вход

Абонамент

Благодаря, че избрахте да се абонирате за auto motor und sport. Изберете вида абонамент и въведете нужните данни, а ние ще се погрижим списанията да достигнат до Вас максимално бързо.

Избери годишен абонамент и вземи 20% отстъпка.

Абонамент

Благодаря, че избрахте да се абонирате за auto motor und sport. Изберете вида абонамент и въведете нужните данни, а ние ще се погрижим списанията да достигнат до Вас максимално бързо.

Избери годишен абонамент и вземи 20% отстъпка.

Абонамент

Благодаря, че избрахте да се абонирате за auto motor und sport. Изберете вида абонамент и въведете нужните данни, а ние ще се погрижим списанията да достигнат до Вас максимално бързо.

Избери годишен абонамент и вземи 20% отстъпка.

Абонамент

Благодаря, че избрахте да се абонирате за auto motor und sport. Изберете вида абонамент и въведете нужните данни, а ние ще се погрижим списанията да достигнат до Вас максимално бързо.

Избери годишен абонамент и вземи 20% отстъпка.

0 продукта | 0 лв.

Абонамент

Благодаря, че избрахте да се абонирате за auto motor und sport. Изберете вида абонамент и въведете нужните данни, а ние ще се погрижим списанията да достигнат до Вас максимално бързо.

Избери годишен абонамент и вземи 20% отстъпка.

auto motor und sport Bulgaria logo

Северен циклон с високо налягане или възходът на Volvo

14.07.2014 15:42
Туит

С подкрепата на собственика Geely хората от Volvo предприемат мащабна технологична офанзива и разширяване на производствените капацитети на изток. Основните им оръжия са новата каросерия SPA и модулната двигателна платформа от агрегати с изцяло обща архитектура.

Въпреки трудностите на кризата с които Volvo се сблъскваше напоследък, шведската компания има изключително амбициозни планове за близкото си бъдеще. Ако китайските собственици от Geely се отнасят към шведската марка по респектиращия начин, по който това прави Tata с Land Rover и Jaguar, успехът ще бъде почти гарантиран. Големият инженерен потенциал предначертава пътя  за развитие, включващ инвестиране в  нужните технологии, които имат за цел освен всичко друго и да се намали себестойността на производството. Шведските конструктори вече демонстрират на какво са способни, а новата модулна система от двигатели надминава по нивото на своята унификация вече прочутите модулни системи на VW. Със своята обща конструкция за всички модели от S60 нагоре компанията се е насочила в това направление и по отношение на каросерията. Така дори в рамките на Volvo и Geely при реализиране на намеренията за увеличаване на производствените обеми аритметиката ще излезе положителна. Но за това ще стане дума малко по-късно.

Икономически погледнато, конструктивната унификация е от особена важност за Volvo. Финансовите отчети за миналата година не бяха особено розови. Вместо планираните 480 000 автомобила компанията успя да продаде 420 000 или с 30 000 по-малко от предишната година. Макар да има лек ръст в Щатите, продадените отвъд океана 68 000 автомобила са значително по-малко от 129-те хиляди реализации през 2004 година. Дори в Китай, където германските конкуренти неуморно бележат успехи, при това с двуцифрени ръстове, при Volvo продажбите спадат от 47 000 на 42 000 броя.

Според много спекулации китайският собственик може да загуби интереса си към шведската марка. Шефът на Geely Ли Шуфу обаче парира по категоричен начин подобни твърдения: „Придобиването на Volvo не е просто финансов ангажимент, а стратегическа инвестиция с дългосрочни перспективи“. Дотук с въпросите относно целите на китайската компания. От всички последни действия изглежда, че намеренията са наистина амбициозни, а както споменахме, развойните екипи работят с пълна пара. Първите резултати са налице и през тази година Volvo отново бележи ръст на продажбите, но същинските успехи се очакват когато моделната офанзива влезе в ход с новото XC 90. 

Успехът е неминуем

Както ще видим, всички предпоставки за обръщане на тенденциите при Volvo са налице. Трима директори трябваше да си отидат през 2013 година, но гарант за промяна, освен новия председател на управителния съвет на Volvo Хакан Самуелсон, е и членът на надзорния съвет Карл-Петер Форстер. Бившият член на борда на директорите на BMW, бивш шеф на GM Европа и бивш отговорен фактор в Tata има принос и за отличното здраве на Jaguar Land Rover в момента. Заради заболяването на жена си Форстер отсъстваше за известно време от бойното поле, но сега отново е на фронта, при това не само като член на надзорния съвет на Volvo, но и на Geely. Ако предшественикът на Самуелсон и бивш  мениджър във VW Щефан Якоби бе против кооперирането с Geely, то Форстер адмирира и подкрепя необходимостта от синергия между двете марки. „Никой във VW не се дразни от факта, че Skoda и Audi имат доста идентична техника в определени сегменти“, пояснява Форстер, а така важната за Volvo безопасност се издига в още по-висок култ.

Освен нея в първостепенен приоритет се превръща и пазарът на Китай. Наскоро отвори врати заводът в Ченгду, който произвежда дългата версия на S 60, като за 2014 година плановете са за производство на сравнително скромните 30 000 броя от автомобила, които трябва да нараснат до 180 000 при достигане на пълния капацитет на предприятието до три години. Основен играч в тази инвазия в Китай трябва да стане и новият XC 90, който ще бъде представен през тази година. И това е само началото – освен новия завод за двигатели в Шангякоу, в Дакинг врати ще отвори втори автомобилен завод, чийто планиран капацитет е 240 000 автомобила. Те ще бъдат базирани на новата C-платформа, създадена от Volvo и Geely в Швеция.

Китайците имат изключително положително отношение към Volvo и компанията възнамерява да увеличи продажбите си в Китай от сегашните 42 000 на 200 000 през 2018 година, като останалата продукция до нивото на възможния максимален капацитет може да се насочва към други пазари. Така Volvo ще стане единственият европейски автомобилен производител, който ще изнася свои автомобили от Китай. Досега проблемите пред подобен търговски подход за останалите фирми идваха от факта, че предприятията винаги са наполовина притежавани от китайски партньор, който съответно трябва да получава половината от печалбата. В случая на Volvo обаче аритметиката е проста, защото парите отиват в една и съща каса. В момента двете компании произвеждат общо около милион автомобила. Geely, който през 2009 година продаде 325 000 автомобила, има намерение да достигне реализация на два милиона през 2015 година, а Volvo трябва да увеличи сегашните 420 000 на 800 000 през 2020.

Според Форстер, въпреки сериозните си амбиции за присъствие в Китай, Volvo си остава шведско предприятие, а новата двигателна платформа е ярко доказателство за това. За какво всъщност става дума: новата модулна система за задвижване не е просто пример за даунсайзинг с всички свързани с него модерни технологични решения, за които неведнъж сме писали. В този случай намаляването на работния обем е съчетано и с намаляване на броя на цилиндрите – ако преди Volvo произвеждаше двигатели с четири, пет и шест цилиндъра сега броят им е ограничен на четири. Нищо ново, ще кажете, но за Volvo това далеч не е всичко. Цялата нова гама, включваща както бензиновите, така и дизеловите мотори, използва конструкция с еднакъв работен обем, еднакъв ход на буталото, диаметър на цилиндрите и разстояние между централните им оси. Това вече е настина изключителна степен на унифициране, изискваща много високотехнологичен подход. Модулната система, наречена Volvo Engine Architecture (VEA), освен унификацията и намаляване на разхода на гориво има и предимство по отношение на компактността на конструкцията и намаляването на теглото – а с това се подобрява динамиката на автомобила, управляемостта и се открива възможност за по-оптимално офиормяне на предната част. Системата позволява използване на еднакви монтажни точки за всички агрегати и в тази си фаза включва осем двигателя, които ще бъдат последователно включвани в гамата в близките месеци. Всичките ще се произвеждат в завода за двигатели на Volvo в Скьовде, Швеция. Подобна модулна система създава предпоставки за изключителна гъвкавост при избора на задвижване и за адаптиране в зависимост от нуждите на производството, както и за намаляване на себестойността въпреки по-високото технологично ниво на новите агрегати.

Както казахме, броят на цилиндрите е ограничен до четири. Освен споменатите предимства това позволява и да се намали пространството за двигателя и позволява да се създадат нови конструкции на ходовата част и да се скъси предният надвес, което също има принос за динамиката, както и да се оптимизира енергоабсорбиращата зона. Разбира се, веднага възниква въпросът по какъв начин ще бъдат постигнати параметри като на по-мощните двигатели, които до този момент са били с пет и шест цилиндъра. За целта, както ще видим, се използват комбинирани системи за принудително пълнене и авангардни системи за впръскване на горивото. Естествено, към тях се добавят и всички типични за модерния даунсайзинг елементи, като топлинен мениджмънт за по-бързо загряване на мотора, ефективни унифицирани системи за обработка на газовете, реализация на високоефективни горивни процеси и съответните конструкции на цилиндровите глави. Първата кохорта от двигатели са бензиновите T6, T5 и дизелът D4, които продължават да носят старите названия, но те вече отразяват съответното стъпало в мощността. Постепенно ще последват и останалите – T4, T3, T2 и D5, D3 и D2.

Висока степен на унифициране на базовата структура

Сърцевината на новата модулна система е базовата двигателна архитектура. За всички бензинови и дизелови агрегати е избран оптималният работен обем от два литра, а по отношение на мощността те са разделени на два клона. Първият включва двигателите с високо и средно ниво на мощност. Очевидно инженерите на Volvo поддържат тезата на своите колеги от BMW, че оптималният работен обем на един цилиндър от термодинамична гледна точка е 0,5 литра, а базовите конструктивни размери на двигателите на Volvo се определят от пиковата стойност на налягането в цилиндрите на най-мощния дизелов двигател. Вторият клон включва двигатели с по-ниска базова мощност, но пък висока ефективност. Дизелите с ниско ниво на мощност има умерено максимално налягане в цилиндрите от 140 бара, което се доближава до нивото на актуалните бензинови турбомотори. Много от основните части на двигателите са изцяло общи за дизеловите и бензиновите варианти – като например коляновият вал, опорната му конструкция, маслената помпа, картерната вана, периферните агрегати, алтернаторът, компресорът на климатика и т.н. Други части са с високо ниво на технологична близост, като например цилиндровия блок и модула с балансиращи валове.

Лека конструкция на двигателите

Както бензиновите, така и дизеловите мотори използват лети под високо налягане алуминиев блок-картер и опора на коляновия вал с интегрирани по време на леенето тънки чугунени цилиндрови втулки. Разликата между конструкцията на блоковете за дизеловите и бензиновите мотори е в малко по-голямата височина на блока при първите и по-здравите втулки. Те се покриват от външната страна със специална алуминиева сплав, играеща ролята на свързващ елемент между повърхността им и тази на блока. Всичко това осигурява по-прецизно спазване на кривината на цилиндровите втулки и води до понижаване на напрежението върху буталните пръстени и намаляване на триенето, което е от особена важност за двигателите с високо ниво на мощност.

Коляновите валове са ковани стоманени, за да се намалят размерите на основните и мотовилковите шийки, които при различните версии са с различен размер. Дизеловите двигатели D4 и D5 са с еднакви бутала с охлаждани канали на буталните пръстени. По-ниското ниво на максимално налягане на версиите D3 и D2 позволява използване на по-леки бутала с по-малка височина на компресионната част, по-дълги но по-леки мотовилки и по-малък диаметър на буталния болт. Всичко това води до намаляване на осцилиращите маси с 20 процента и избягване на необходимостта от балансиращи валове. Бензиновите двигатели са с подобни бутала, като, естествено, е променена конструкцията на челото – както за да се намали степента на сгъстяване, така и заради специфичните изисквания за формата на камерата на дизелите. В името на понижаването на разхода на гориво значително е намалено триенето на буталната група чрез 50-процентно намаляване на тангенциалните сили и специално покритие върху най-горния пръстен, нанесено чрез отлагане на пари.

Конструкцията на цилиндровите глави е базирана на вече добре известната архитектура от пет- и шестцилиндровите мотори на Volvo. Тъй като главите на бензиновите двигатели, особено на по-мощните, трябва да се справят с по-големи топлинни натоварвания, те биват изработвани от различна алуминиева сплав и има допълнителна топлинна обработка, а напречният охлаждащ поток е същият като при дизелите. Разпределителните валове са чугунени като най-добър компромис по отношение на триенето с DLC (diamond like coating) покритието на повдигачите на клапаните. Главите на дизеловите двигатели получават специално усилване, за да издържат на по-големите пикови налягани до 190 бара. За тях е променена и системата за задвижване на клапаните и са използвани стоманени разпределителни валове.

Системата за смазване е еднаква за всички VEA двигатели. Маслената помпа е с променлив капацитет се управлява гъвкаво в зависимост от оборотите и натоварването на двигателя и от температурата на маслото. Охлаждането на дъното на буталата се изключва при ниско натоварване, а за да се намали триенето, масленият филтър има специална конструкция, така че да може да филтрира и изключително малки частици. Със същата цел – намаляване на триенето, двигателите работят с увеличена температура на маслото при частично натоварване на мотора. Така се подобряват и възможностите за отделяне на разтворените маслото гориво и вода чрез изпарение. Цялата конструкция и материалите на двигателя дават възможност за използване на разработено от Volvo нисковискозно масло с индекс 0W-20 и ниско ниво на пепел. То спомага за общото намаляване на триенето и улеснява обработката на отработилите газове.

Външната част на охладителната система е различна при бензиновите и дизеловите двигатели, тъй като дизелите имат по-високо ниво на отделяне на топлина при режими на максимално натоварване и по-ниско в режими на частично натоварване и по време на процеса на загряване. Затова бензиновите двигатели са оборудвани с електрическа водна помпа с мощност от 400 вата за намаляване на загубите и възможност за гъвкаво регулиране на процеса на загряване. Дизелите използват механично задействана водна помпа, а контролът на капацитета се осъществява с помощта на пневматични клапани. Тъй като те спират потока по време на загряването на двигателя, отделна електрическа водна помпа с мощност от 15 вата има задачата да доставя топла течност от главата към радиатора за отопление в купето. Със същата отделна електрическа помпа разполага кръгът за охлаждане на EGR.

Модулни системи за принудително пълнене


При използването на обща архитектура на двигателя, системата за принудително пълнене се превръща във важен фактор за постигане на различни характеристики на моторите. За най-мощните бензинови и дизелови варианти са конструирани специални двустепенни каскадни системи за пълнене. Ключов елемент и при тях обаче е модулността. При всички нива на мощност както бензиновите, така и дизеловите мотори използват общо разположение и еднакви елементи за свързване. Това позволява универсалност по отношение на интеграцията в автомобила.

За бензиновия двигател T5 например е разработен турбокомпресор с интегрална конструкция на охлюва на турбината и колекторните тръби, изработена от листова стомана. По този начин се намалява теглото и се подобрява топлинната изолация в сравнение с конструкциите с лети корпуси. Системата за принудително пълнене на Т6 включва и прецизно интегриран механичен Roots компресор, който се активира с помощта на съединител и сгъстява въздуха във входа на големия турбокомпресор. Предавателното отношение на задвижването на механичния агрегат е такова, че да осигури незабавна реакция на мотора, респективно високо ниво на максималния въртящ момент при ниски обороти. С увеличаване на оборотите и натоварването съединителят отцепва механичния компресор, тъй като задвижваният от газовете негов събрат вече осигурява достатъчно налягане в системата.

Дизеловият двигател D4 е оборудван с каскадна система за принудително пълнене с два турбокомпресора, която е усъвършенствано технологично решение, създадено на базата на 2,4-литровия агрегат на Volvo от 2008 година.  

Впръскване в бензиновите мотори с централен инжектор


Системата за впръскване на бензин включва централно разположени свещ и инжектор, като последният е с уникална форма на струята осигуряваща изключителна хомогенност на сместа от гориво и въздух. Тази архитектура дава възможност за работа с разслояване на заряда при стартиране на двигателя и ефективно нагряване на катализатора – благодарение на това управление системата е по-добра от решенията с впръскване във всмукателните колектори и със странично разположен инжектор за директно впръскване. Директното впръскване, както при много други системи, и тук дава възможност всмукателните и изпускателните клапани да остават по-дълго отворени и цилиндърът да се продухва от горещите газове. Всмукателните канали са така конструирани, че създават въртеливо завихряне, осигуряващо по-добро смесване на горивото и въздуха по време на пълнене. При следващия такт на сгъстяване въртеливото движение се превръща в турбулентно, което пък е от особена важност за скоростта на горене и избягване на проблемите с детонациите. Освен това гъвкавата система за впръскване с голям капацитет за обработка на информация позволява цялостно хомогенно обедняване на сместа и запалването й с помощта на нормална смес до свещта – една напълно нова форма на обедняване, която е различна дори от доскоро най-авангардния процес на работа с бедни смеси spray guided с формиране на конус около свещта. Така горивният процес е изключително стабилен и позволява и връщане на по-големи количества (охладени) газове от системата EGR. С това пък се намаляват загубите от газообмен. Възможността за използване на изключително високите за турбомашини геометрични степени на сгъстяване от 10,3:1 за Т6, 10,8:1 за T5 и дори 11,3:1 за Т3 е осигурена с помощта на цялостния комплекс от прецизно охлаждане, геометрия на цилиндровата глава и каналите и т.н.

Дизелова система за впръскване с налягане от 2500 бара и обратна връзка

Системата за впръскване на дизелово гориво на двигателите VEA е първата в света, работеща с максимално налягане от 2500 бара при леки автомобили. Тя използва и авангардна система за обратна връзка, наречена intelligent Accuracy Refinement Technology (i-ART). За целта се използва физическият принцип при всяко впръскване в горивната система да се формира вълна на налягане, на базата на която може да се придобие информация за точното време на впръскване и количество на впръсканото гориво. Системата за обратна връзка включва сензор за налягане във всеки инжектор и малък компютър с чип за съхранение на данни и последваща комуникация. Така основният управляващ компютър изчислява параметрите на процеса на впръскване на базата на налягането и адаптира управлението. Системата осъществява прецизно регулиране на впръскването, адаптирано в зависимост от условията на работа, и стабилизиране на налягането. Разположението на малкия соленоиден активатор на инжектора в долната му част позволява лесното задействане на иглата и качества, доближаващи се плътно до тези на пиезоинжекторите. Не само системата за впръскване обаче е изцяло нова – всмукателните и изпускателните канали (първите са увеличени за сметка на вторите, които са с висока ефективност на потока) и главата са променени така, че да съответстват на унифицирането с бензиновите мотори и еднаквите свързващи компоненти със системите за принудително пълнене. Променена е архитектурата на челото на буталото, като горивната камера в него е по-плитка с цел намаляване на топлинните загуби – все пак максималното налягане при мощния агрегат достига 190 бара (поради което и степента на сгъстяване е намалена до 15,8:1).

Модулната архитектура включва и унификация на системите за обработка на газовете. Изпускателните канали на турбината и входните канали на системата за обработка за са с еднаква позиция при всички версии. Компактната система включва първа фаза непосредствено до турбината и втора, която е позиционирана на 90 градуса. Специалната патентована конструкция без тръбни връзки води до намаляване съпротивлението на потока. За бензиновите мотори първата част включва стандартен катализатор (CO, CH, NOx), с обем 1,5 литра, като само за версиите за САЩ, отговарящи на стандарта PZEV, има и втора секция. Дизеловите двигатели включват акумулиращ азотните окиси катализатор (LNT) с обем 1,5 литра и 2,5-литров катализатор с филтър за твърди частици.

Въпреки намаления работен обем и брой цилиндри новата модулна гама двигатели демонстрира забележително подобряване на характеристиките на въртящия момент спрямо предишното поколение мотори, значително снижаване на разхода на гориво и емисиите, както и намалена себестойност.

Текст: Георги Колев

Коментари
comments powered by Disqus