Audi завтрашнего дня

Технологии завтрашнего дня. В автоиндустрии, как и во многих других областях, за этим затёртым выражением скрывается очень многое. Это уже не смелые фантазии инженеров, а те решения, которые доказали свою состоятельность

Технологии завтрашнего дня. В автоиндустрии, как и во многих других областях, за этим затёртым выражением скрывается очень многое. Это уже не смелые фантазии инженеров, а те решения, которые доказали свою состоятельность и вот-вот окажутся под капотами и в салонах автомобилей, на которых мы будем ездить через пару лет. А значит, такие технологии вполне осязаемы, и их можно продемонстрировать. Чем и занялась компания Audi.

content image for: 38701

Перед теоретической частью меня ждал небольшой тест-драйв: около презентационных лабораторий вижу модели A1, A6, A7 и A8. И лишь на «единичке» есть манящая надпись e-tron по бокам — остальные машины выглядят точно так же, как на парковке Государственной Думы. Скукотища...

И всё-таки сажусь в А1. Это гибридный хэтчбек, который пока находится на самых ранних стадиях тестирования — но тем интереснее! В основе силовой установки совершенно новый 1,5-литровый трёхцилиндровый турбомотор в сочетании с двумя электродвигателями. Бензиновый мотор построен из обычного 2.0 TFSI путём ампутации одного цилиндра: пиковая мощность на выходе получилась равной 130 силам. Кстати, возможно, что этот двигатель в будущем появится и на обычных, негибридных моделях. Обязанности двух электромоторов распределяются так: первый, мощностью 68 сил, играет роль стартера и генератора для подзарядки батарей, а второй, 116-сильный, соединён с бензиновым агрегатом посредством зубчатой муфты в трансмиссии с единственной передачей.

content image for: 38701

Основная идея такой машины — продолжительное передвижение на электротяге без ущерба для комфорта и динамики. В отличие от нынешних гибридов, такая машина может ехать на электричестве действительно долго, почти 100 километров! Я ощутил это, когда перешёл в электрорежим, и автомобиль как ни в чём не бывало вёз меня с десяток километров без намёка на запуск бензиновой «топки». При этом А1 позволяет ехать как «нормальная» машина, с полноценными обгонами на трассе и максимальной скоростью до 130 км/ч. Правда, в диапазоне 55 — 130 км/ч бензиновый мотор всё же работает, для подзарядки батарей через первый электромотор-генератор.

content image for: 38701


Вообще, система очень умная. Двигатели могут работать вместе для достижения максимальной отдачи, которая составляет 177 л.с. Правда, динамика такой машины показалась мне более скромной, чем у обычной 180-сильной А1, но для прототипа— очень достойно! Если нужно иметь максимум тяги, то проще включить в трансмиссии режим S, и тогда бензиновый двигатель не будет глушиться, пока водитель не примет решение о более экономном вождении. Кнопка EV, напротив, активирует только электротягу, что удобно в городе. Также в бортовой системе можно запрограммировать количество километров, которое в любом случае будет зарезервировано на езду на «батарейках» — чтобы оставить запас, система сама в нужный момент запустит двигатель, какой бы при этом режим езды не был выбран.

content image for: 38701

Пополнение резерва батарей доступно через обычную домашнюю розетку или посредством генератора, запасающего электричество во время рекуперативного торможения или от бензинового мотора. С запасом «электрохода» под 100 км A1 Dual-Mode Hybrid имеет характеристики полноценного электромобиля, но при этом его возможности не ограничиваются ёмкостью батареи. Расход топлива такой машины (без учёта пересчитанного в литры «домашнего» электричества, правда) составляет всего 1 л бензина на 100 километров! Но знаете, что самое главное? Это машина, которую действительно кайфово водить! «Троллейбусная» тяга привносит в гамму водительских ощущений существенное разнообразие. Вот на таком гибриде я бы ездил.

content image for: 38701

После тестового круга паркуемся и переходим к следующей машине — это Audi A6 с... электротурбиной! До недавнего времени была справедлива замечательная фраза: no replacement for displacement. Действительно, рабочий объём не заменишь ничем. Наддув, — заметите вы. Конечно, но маленькая турбина не работает «на верхах», а большая «улитка» долго «раздувается». Компрессор? Да, он тянет с самого низа, но в верхнем диапазоне его обороты, а значит, и нагрев воздуха становятся слишком велики, что снижает эффективность наддува. Хорошее решение состоит в сочетании компрессора и традиционного газового нагнетателя, но есть и другие варианты. Один из них — электронаддув.

Для опытов взяли серийный наддувный трёхлитровый дизель, открутили ему младшую «улитку» (большая и маленькая турбина установлены последовательно, именно в этом порядке) и заменили её на электронагнетатель. Но примечательно, что расположили его не перед интеркулером (как стояла обычная турбина), а после него. Причин для этого две: компоновочная и экологическая. Что касается второй, то на освобождённое место сразу за большой турбиной установили сажевый фильтр больших размеров, благодаря чему он работает эффективнее того, что применяется на серийном моторе.

content image for: 38701

Итак, поехали! Сопровождающий нас инженер просит остановиться, щёлкает кустарно врезанным в консоль тумблером и командует: газу! Ничего особенного, мотор немного помялся на «низах» и начал уверенный разгон. Повторяем упражнение, но с тумблером в другом положении. Утапливаю акселератор и... удар. Удар затылка о подголовник, потому что тяга начинается сразу с холостых, и рывок тяжёлая «шестёрка» делает просто ошеломляющий! Правда, вскоре ощущения притупляются, так как срабатывает находящийся сразу за интеркулером перепускной клапан, который направляет прессуемый воздух в обход электронагнетателя, прямиком во впуск.

Так как в пике своей отдачи двигатель работает на обычной турбине, а электрическая в этот момент «отдыхает», то и максимальная мощность не сильно отличается от показателей серийного агрегата. Вся фишка в том, что водителю всегда доступно много тяги, очень много тяги. И, конечно, при разгоне с места эти ощущения максимально остры. Поскольку двигатель быстрее раскручивается, то и разгон у такой машины при прежней пиковой мощности быстрее: на анимации, которую показали нам спецы Audi, прототип «отъезжает» с места от стандартной битурбодизельной машины как от стоячей!

content image for: 38701

Третья технология прячется в недрах пары прототипов на базе моделей А7 и А8. Система отключения половины цилиндров — полумера, посчитали в Audi. И решили реализовать систему старт-стоп, которая работала бы... в движении! Для обкатки решения взяли трёхлитровый бензиновый TFSI, заменили стартер на электромотор-генератор, оснастили автомобиль дополнительной батареей и модифицированной бортовой электросетью с напряжением 48 вольт. Идея очень проста: там, где автомобиль может двигаться «накатом», двигатель просто отключается с тем, чтобы при необходимости быть мгновенно запущенным электромотором, выполняющим в числе прочего роль стартера.

content image for: 38701
content image for: 38701

А для повышения эффективности управление технологией «завязали» на данные навигационной системы, системы распознавания дорожных знаков, активного круиз-контроля и информации о том, насколько нагружен автомобиль. Пример: перед вами участок загородной дороги, в котором за подъёмом следует длинный спуск, в конце которого начинается зона, ограниченная знаками с ограничением скорости 40 км/ч. Используя информацию о маршруте и параметрах движения, система ещё в конце подъёма отключит двигатель, порекомендует водителю убрать ногу с газа и приготовится заглушить двигатель, так как далее можно ехать «накатом». При этом все системы, вроде электроусилителя руля, «климата» или «музыки», остаются активны — их питает батарея, запасающая энергию рекуперативного торможения с помощью стартера-генератора.

content image for: 38701

На ходу такой автомобиль отличается от обычного лишь увеличенными задержками и подёргиваниями при активации «заглохшего» бензинового двигателя — пока ещё не подобраны нужные настройки агрегатов, но это лишь вопрос времени. А вот расстояние, которое проезжает тяжёлый седан A8 с выключенным двигателем, действительно поражает: на ровной дороге стрелка спидометра движется вниз очень неохотно. Инженеры говорят, что такой выдающийся показатель выбега достигнут за счёт оптимизации всех трущихся узлов и деталей машины, низкой массы и хорошей аэродинамики. Технология получила название iHEV и в ближайшее время совершенно точно появится на серийных автомобилях. Экономия топлива, получаемая с её помощью, достигает 10%!

content image for: 38701

Актуальную в последнее время стратегию «даунзайзинга» — уменьшения рабочего объёма двигателей — сменяет стратегия, которую в Audi назвали rightsizing, то есть стратегия необходимого, правильного рабочего объёма. Она предполагает как использование минимально возможного размера камеры сгорания двигателей, так и технологии отключения половины цилиндров (сейчас применяются в четырёхцилиндровом 1.4 TFSI и в V8 4.0 TFSI) или отключения двигателя на ходу. Иными словами, для новых моделей инженеры выбирают тот объём мотора, который позволит сохранить характер машины без ущерба для экологии. Помимо вышеперечисленных, главные помощники в этих целях: турбонаддув, уменьшенное трение, системы старт-стоп и рекуперации, а также альтернативные виды топлива. Благодаря применению этого арсенала идей, разработчики могут создавать машины, которые умеют «правильно» ездить.

content image for: 38701

Работая над двигателями, в Audi делают серьёзные ставки и на электротягу: к 2020 году компания собирается предложить по электромобилю в каждом сегменте. Для этого несколько лет назад был создан подбрэнд e-tron, в рамках которого ведутся все разработки электромобилей. Первой серийной машиной купе станет R8 e-tron, которое будет выпущено ограниченной партией к концу года. В июне этот автомобиль под управлением гонщика Маркуса Винкельхока показал рекордное для серийных электромобилей время прохождения Северной петли Нюрбургринга — 8.09.099! Для этого 381-сильному купе лишь подняли максимальную скорость с 200 до 250 км/ч и нацепили гоночные покрышки.

В остальном это остался полностью серийный автомобиль: задний привод с двумя электромоторами и электронным распределением крутящего момента (суммарный показатель — 820 Н∙м) между колёсами, 1780 кг массы, 4,6 секунды с нуля до 100 км/ч и 215 километров пробега на полностью заряженных аккумуляторах, располагающихся в кожухе центрального тоннеля. Заряда батарей хватило на два боевых круга по Северной петле, каждый из которых имеет протяжённость в 20 832 метра — большинство спорткаров потребляют в таком режиме около 65 литров топлива на 100 километров пути.

content image for: 38701

Но если рекордная электрическая R8 оснащена задним приводом, то концепт F12 на базе все того же суперкупе демонстрирует возможности электрического полного привода. В целом схема всё та же, но инженеры добавили электромотор для привода на переднюю ось и настроили систему управления полным приводом. Этот автомобиль не такой мощный: он имеет около 200 л.с., разгоняется до 100 км/ч чуть быстрее, чем за 7 секунд и развивает максимум 180 км/ч. Запас хода при этом аналогичен серийной электрической «эр-восьмой»: около 200 км. Пока судьба автомобиля не ясна, но инженеры гордятся тем, что им удалось настроить электрический полный привод в соответствии с философией quattro.

Разобравшись с двигателями, знакомимся с «энергетиками» Audi. Видно, что они очень увлечены своим делом и болеют за результат. Идея в следующем: двигатели внутреннего сгорания всё ещё имеют большой потенциал для развития — для этого просто нужно использовать альтернативное топливо. В Audi делают ставку на синтетические виды топлива, в частности, так называемый e-gas, e-diesel и e-ethanol. Их объединяет то, что каждый вид такого топлива не является ни ископаемым, ни растительным, а значит, не зависит от нефтедобычи и не создаёт конкуренцию продуктам питания. Рассмотрим каждое топливо поподробнее.

content image for: 38701

E-gas это газ получаемый на специальных установках в результате протекания нескольких производственных процессов. Сначала ветряки получают электричество из энергии ветра, после чего с помощью этого электричества обычная вода в процессе электролиза расщепляется на кислород и водород. Далее в специальной установке из водорода и получаемого из воздуха углекислого газа генерируется синтетический метан, который и отправляется в баки автомобилей, передвигающихся на топливе e-gas. Распространение последнего планируется через сеть обычных газовых заправок. Цикл производства и использования такого топлива предусматривает наименьшие выбросы углекислого газа в сравнении с ископаемыми и растительными видами топлива. Audi сейчас находится в стадии запуска этого амбициозного проекта в родной Германии, а полноценная его работа ожидается с третьего квартала следующего года.

content image for: 38701

Во время презентации технологий Audi представила новую A3 не просто в пятидверном кузове Sportback, а ещё и в версии TCNG, которая работает на фирменном «е-газе». Для этого на двигатель 1.4 TFSI навесили специальное оборудование, состоящее из топливных магистралей и баллонов — всё оборудование весит около 60 кг. Никуда не делось и традиционное бензиновое оснащение, благодаря которому на такой машине можно ездить и там, где доступна лишь обычная «горючка». К 2015 году последует вторая модель с аналогичной топливной системой — это будет седан А4.

Не меньше делают инженеры и в области создания жидкого топлива. Следуя всё тому же принципу «халявной» энергии (в случае с газом это ветер и воздух), они подчиняют себе и солнечную энергию, а также используют ненужную и «бесплатную» грязную воду. E-diesel и e-ethanol производятся из обитающих в сточных водах микроорганизмов. Такая вода проходит через специальные установки, где под воздействием солнечного света и получаемого из воздуха углекислого газа микроорганизмы формируют биомассу, которая становится топливом. В зависимости от генной модификации, которая осуществляется на заводе, организмы формируют основу этанолового или дизельного топлива.

content image for: 38701

В настоящее время проект по производству такого топлива осуществляется совместно с массачусетской компанией Joule Unlimited — демонстрационный завод в штате Нью-Мексико начнёт производить синтетический этанол уже к концу года. Это топливо аналогично по своим характеристикам традиционному биоэтанолу Е85, получаемому из растительных культур (особенно популярному, например, в Южной Америке), но при этом требует в 20 раз меньше площади для производства одного и того же его количества в сравнении с растительным. В 2013 году стартует и производство синтетического дизеля — принципиально оно отличается от е-этанола лишь иной генной модификацией микроорганизмов. В глобальном плане основное препятствие для распространения этой технологии состоит в том, что для её реализации необходимо много солнечного света. Но там, где он есть, выгоды новой разработки очевидны: топливо создаётся из «бесплатных» компонентов, поэтому, даже несмотря на инновационность техпроцессов, его стоимость сравнима с традиционными «ископаемыми» литрами в обычных заправках.

content image for: 38701

По итогам посещения семинара осталось странное ощущение: пока мы меряемся пятыми айфонами, рядом живут люди в ином измерении. Они сейчас создают что-то из ничего, уже сегодня закладывают основы совсем других принципов потребления ресурсов. И пусть для каждого из нас в отдельности это ничего не значит (на наш-то век всего и так хватит — и воздуха, и нефти), но это единственно верный путь развития, конечно если не жить теорией скорого конца света. Конечно, лаборатории Audi — не единственный и не главный в мире двигатель прогресса, это лишь пример из автомобильной отрасли. Но пример очень показательный.

Текст: Дмитрий Ласьков
Фотографии: автора и Audi

Подпишитесь на нас