Экономить по-французски

Специалисты компании Renault Trucks продолжают исследования в этом направлении и изучают все возможные способы повышения топливной экономичности автопоездов. Данная работа ведется при помощи экспериментального автомобиля Optifuel Lab 2, созданного на базе модели Renault Trucks T и представляющего собой дальнейшее развитие автомобиля Optifuel Lab 1, который был представлен в 2009 году.

В автомобиле Optifuel Lab 2 реализовано 20 технологий, связанных с расходом топлива, которые можно распределить в 4 группы: управление потреблением энергии, аэродинамика, сопротивление качению и системы помощи водителю. Клод Ково (Claude Covo), руководитель проекта, представляет основные технологии, появившиеся благодаря этой мобильной лаборатории.

Автопоезд предыдущего эксперимента - Optifuel Lab 1

Не соляркой единой

«Идея заключается в том, чтобы брать от двигателя внутреннего сгорания как можно меньше энергии», — объясняет Клод Ково. Конструкторы сделали некоторые навесные агрегаты, такие как компрессор системы кондиционирования, насос охлаждающей жидкости, топливный насос и насос гидроусилителя рулевого управления, электрическими. Затем было увеличено количество источников электроэнергии для питания этого оборудования: добавлены солнечные панели и установлена система рекуперации тепловой энергии отработавших газов на базе цикла Ранкина. Когда возникает необходимость в энергии, блок управления анализирует эту потребность, определяет готовый к использованию и наиболее эффективный источник (солнечные панели, аппарат Ранкина или пр.) и распределяет энергию в режиме реального времени. «Автомобиль Optifuel Lab 2 работает по принципу спроса и предложения энергии, — продолжает объяснять г-н Ково. — Чем больше дешевой энергии имеется в наличии, тем больше она будет использоваться».

Солнечные панели на спойлере тягача и крыше прицепа

Отдавая приоритет «бесплатным» источникам энергии, таким как солнечная энергия или тепло отработавших газов, автомобиль Optifuel Lab 2 ограничивает использование энергии, вырабатываемой традиционным генератором двигателя внутреннего сгорания. Это в свою очередь ведет к равноценному снижению расхода топлива.

Для экономии энергии в системе кондиционирования инженеры поработали над изоляцией кабины: используются специальные стекла, отличающиеся улучшенными изолирующими свойствами, а на крыше установлен регулируемый дефлектор. На стоянке дефлектор раскладывается, защищая кабину от солнечных лучей, а вытяжной вентилятор, питаемый от собственной солнечной панели, отводит теплый воздух из кабины. Когда автомобиль начинает движение, дефлектор складывается для улучшения аэродинамики грузовика.

Сам кондиционер работает исключительно от электроэнергии, получаемой при помощи солнечных панелей. Следовательно, система кондиционирования может подавать в кабину охлажденный воздух даже при выключенном двигателе — во время стоянки автомобиля.

Ищем Солнце

На экспериментальный автопоезд Optifuel Lab 2 установили солнечные панели: и на тягач, и на прицеп. При их создании пришлось учесть несколько ограничений. Солнечные панели должны соответствовать изогнутому профилю прицепа, чтобы не ухудшить аэродинамику автопоезда. В то же время они должны выдерживать условия, в которых грузовой автомобиль эксплуатируется на дороге, а также последствия возможных столкновений. Солнечные панели, созданные для проекта Optifuel Lab 2, отличаются малой массой и деформируемостью, состоят из 40 модулей, занимают площадь 40 кв. м и могут выработать на 30 % большее энергии, чем стандартные панели.

Графическое распределение энергии в дополнительных системах

Рекуперация тепла отработавших газов

Несмотря на непрекращающееся совершенствование дизельных двигателей, часть вырабатываемой ими энергии теряется в виде тепла. Идея использовать тепло, вылетающее в трубу в прямом и переносном смысле, не нова. Поэтому ничего удивительного, что компания Renault Trucks для экспериментального автопоезда разработала систему рекуперации тепла отработавших газов — преобразование тепла отработавших газов в электрическую энергию. «С технической точки зрения система работает на базе цикла Ранкина, — говорит Клод Ково. — Тепло отработавших газов рекуперируется через теплообменник, где рабочая жидкость превращается в пар, который приводит в действие электрогенератор». Благодаря этому в автомобиле появляется новый источник электроэнергии, позволяющий снизить нагрузку на стандартный генератор.

Вместо зеркал заднего вида - камеры

Похоже, в данном автопоезде французы отказались от турбокомпаунда — довольно старая и часто предлагаемая всеми производителями (но безуспешно) система, преобразующая кинетическую энергию выхлопных газов в крутящий момент двигателя. Странно еще и потому, что соратники по бизнесу — Volvo Trucks — совсем недавно опять предлагали эту систему на своих новых 13-литровых моторах D13. Было это год назад, но уже через полгода на предложенных для теста в Испании машинах Volvo FH о ней (турбокомпаунд) никто и не вспомнил. Через сколько лет и кто о ней опять вспомнит?

Округляем формы

На аэродинамическое сопротивление современного автопоезда затрачивается 30% горючего при движении с постоянной скоростью 80 км/ч на ровном участке дороги. Поэтому аэродинамика — один из основных факторов, который под пристальным вниманием конструкторов. Приспособлений, улучшающих форму автопоезда, придумано немало, но сдерживает их применение массогабаритные ограничения и неосведомленность перевозчиков в их экономической целесообразности.

Скорее всего если электронные зеркала пойдут в серию то мониторы рабочей и слепой зоны будут объединены в один

«Работа по улучшению аэродинамики автопоезда Optifuel Lab 2 затронула как тягач, так и прицеп, — подчеркивает Клод Ково. — Мы сосредоточились на оптимальном сочетании этих двух элементов, чтобы получить эффект капли воды для уменьшения аэродинамического сопротивления и, как следствие, снижения расхода топлива». Подвижный дефлектор на крыше раскладывается для лучшей изоляции кабины, когда автомобиль находится на стоянке, и складывается на скорости свыше 50 км/ч. Эффект капли воды усиливается изогнутой формой крыши, 70-сантиметровыми боковыми дефлекторами в задней части и боковыми накладкам вдоль прицепа. Также необходимо обратить внимание на то, что на смену зеркалам заднего и переднего вида пришли камеры, установленные заподлицо с панелями кузова, что уменьшает площадь турбулентных зон и обеспечивает плавный поток воздуха.

На решетку радиатора Optifuel Lab 2 установлен подвижный спойлер. В разложенном состоянии он направляет поток воздуха под днищем грузовика и ограничивает контакт этого потока с деталями шасси. Этот спойлер автоматически складывается на скорости ниже 50 км/ч во избежание повреждения во время преодоления искусственных неровностей или какого-либо сложного участка на низкой скорости.

Масляное голодание: иногда полезно

От аэродинамической эффективности инженеры компании Renault Trucks перешли к смежному направлению — сопротивлению качению автопоезда. Они применили оригинальное решение, которое постоянно изменяет уровень масла в ведущем мосту в зависимости от потребности в смазке и охлаждении. Когда автомобиль работает в тяжелых условиях и ему требуется высокий крутящий момент, система увеличивает количество масла в ведущем мосту. Если же движение осуществляется с постоянной скоростью, когда требуется меньше смазки и охлаждения ведущего моста, количество масла уменьшается. Масло находится в отдельной секции в корпусе главного редуктора ведущего моста.

Аэродинамические хвостовики уже несколько лет используются американскими перевозчиками

Непостоянный элемент

И если вышеперечисленные технические новшества при их внедрении в автомобиль меняют потребление топлива как постоянный фактор, то существует такой, над которым надо работать весь срок службы автомобиля — это водитель. Стиль вождения может сэкономить более 3 литров топлива на 100 километров пути. Создатели экспериментального автомобиля Optifuel Lab 2 не упустили этот момент из виду и разработали специальные системы помощи. В результате, на автопоезде Optifuel Lab 2 появился адаптивный ограничитель скорости.

Правильное распределение потоков под днищем автомобиля - дополнительная экономия топлива

Имея в своем составе приемник GPS, ограничитель рассчитывает оптимальную скорость, которую не следует превышать, в зависимости от местоположения грузовика и профиля дороги. Расчеты производятся в режиме реального времени и на опережение ситуации. «Если говорить конкретно, то команды системы могут оказаться приоритетными над командами водителя, когда система определяет подъем или спуск на пути следования, — поясняет Клод Ково. — Все делается мгновенно».

Аналогичным образом и педаль акселератора адаптируется к конкретной ситуации движения. В зависимости от потребности ускориться или замедлиться, усилие, которое необходимо приложить к педали, повышается или снижается. Если система определяет приближение к развязке с круговым движением или к концу подъема, педаль становится более жесткой, чтобы подтолкнуть водителя к замедлению. На работу системы указывают специальный символ на панели приборов и визуальное предупреждение о приближающемся событии (круговое движение, подъем, спуск, пункт оплаты за проезд и пр.). Благодаря этому водитель всегда знает, как следует изменить свой стиль вождения, чтобы он оказался наиболее эффективным с точки зрения расхода топлива.

В настоящее время автомобиль работает на дороге, что позволит оценить экономию топлива. Результаты обещают опубликовать в 2015 году. Как и некоторые технологии, опробованные на экспериментальном автомобиле Optifuel Lab 1, которые нашли свое применение в новой линейке серийных моделей с двигателями стандарта Евро-6, так и некоторые из технологий, установленных на экспериментальном автомобиле второго поколения, будут использованы при создании будущих серийных моделей. Но не следует рассчитывать, что все новшества появятся сразу и повсеместно.