Горячий Mercedes-AMG GLE 53: электронаддув и активные стабилизаторы

Горячий Mercedes-AMG GLE 53: электронаддув и активные стабилизаторы

Гамма модификаций нового кроссовера Mercedes GLE расширяется, и теперь пришло время быстрых AMG-версий. Самый злой вариант с индексом 63 и мотором V8 еще впереди, а пока Daimler подготовил умеренно заряженный Mercedes-AMG GLE 53, который фактически займет место прежней модификации GLE 500.

Силовой агрегат уже знаком по легковым моделям E 53 и CLS 53. Кроссовер оснащен трехлитровой рядной «шестеркой» M256, которая имеет турбокомпрессор и электрический нагнетатель, призванный ликвидировать турбояму. Отдача двигателя — 435 л.с. и 520 Нм. Максимальная тяга доступна уже с 1800 об/мин. Еще один обязательный атрибут нового силового агрегата — гибридная система EQ Boost, которая представляет собой расположенный на «хвосте» коленвала стартер-генератор, работающий от 48-вольтовой электросистемы. Моторчик выдает 22 л.с. и 250 Нм, помогает в первые секунды разгона, а также может глушить и быстро запускать бензиновый двигатель во время движения.

Трансмиссия включает девятиступенчатый «автомат» AMG Speedshift TCT 9G с гидротрансформатором и полный привод 4Matic+ с постоянным задним приводом и многодисковой муфтой подключения передней оси. Передние тормоза — с дисками диаметром 400 мм и двухпоршневыми механизмами с фиксированной скобой, сзади — диски на 345 мм и однопоршневые механизмы с плавающей скобой. Также среди опций есть выпускная система AMG Performance с регулируемыми заслонками в тракте.

Штатно Mercedes-AMG GLE 53 оснащен пневматической подвеской AMG Ride Control+, которая имеет собственные настройки, может опускать кузова на 15 мм в спортивном режиме или поднимать на 55 мм при штурме бездорожья. Но если для «гражданских» GLE за доплату предложена активная подвеска с гидропневматическими стойками, то AMG-вариант имеет другое решение. Опционное шасси AMG Active Ride Control — с обычными пневмобаллонами, которые дополнены активными стабилизаторами поперечной устойчивости. Электромеханические актуаторы позволяют бороться с кренами и работают от 48-вольтовой сети независимо на передней и задней оси.

Mercedes-AMG GLE 53 может разогнаться до 100 км/ч за 5,3 с, максимальная скорость ограничена на отметке 250 км/ч. Хотя прежний GLE 500 с битурбовосьмеркой был шустрее и мог набрать «сотню» за 5,1 с. Интересно, что, несмотря на асфальтовую направленность машины, среди режимов ездовой электроники сохранились внедорожные позиции Trail и Sand.

Снаружи «пятьдесят третий» отличается фирменной AMG-решеткой радиатора с вертикальными прутьями, а также иными бамперами и колесами диаметром от 20 до 22 дюймов. В салоне — руль с усеченным ободом и нулевой меткой, новая графика виртуальных приборов, а в медиасистему MBUX добавлены функции бортовой телеметрии AMG Track Pace.

Дебют модификации GLE 53 состоится на автосалоне в Женеве, но на рынок она выйдет только осенью. Ориентировочная цена в Европе — от 90 тысяч евро.

Нагнетатель воздуха – оптимальный способ увеличить мощность!

На заре автомобилестроения инженеры решали вопрос увеличения мощности двигателей внутреннего сгорания, что называется, в лоб – увеличивали количество и размеры цилиндров. Однако практичность таких разработок даже во времена дешевой нефти была под большим вопросом. Нагнетатель воздуха позволил решить эту проблему своими руками.

1 Турбонагнетатели – с чем столкнулись инженеры?

Сложно это представить, но еще в 1909 году автомобиль с двигателем внутреннего сгорания установил рекорд скорости в 200 км/ч – достижение для тех времен невероятное. Еще сложнее представить объем двигателя, благодаря которому удалось разогнать авто до такой скорости – 28 литров! Даже речи быть не могло, чтобы запустить такие агрегаты в массовое производство, ведь их обслуживание своими руками было практически невозможным, ввиду огромных габаритов двигателя.

К счастью, дальнейшие разработки автомобильных инженеров велись в сторону уменьшения объема при сохранении мощностей, а также упрощения конструкции. Чтобы автомобиль стал массовым, следует дать возможность ремонтировать его своими руками – так размышляли первые автомобилестроители и были совершенно правы.

Благодаря появлению нагнетателя, удалось при сохранении всех параметров сходу увеличить мощность на целых 50 %! Сегодня опытному автомобилисту не составит труда своими руками установить одну из популярных систем турборежима.

Похожие статьи

Представить принцип работы такого устройства совершенно не сложно даже школьнику младших классов. Работу мотора обеспечивает постоянное сгорание топливно-воздушной смеси, которая поступает в цилиндры двигателя. В зависимости от возможностей двигателя и режимов его работы устанавливается оптимальное соотношение воздуха и топлива. В обычных условиях объем ТВС ограничен размерами цилиндра – внутрь камеры смесь попадает благодаря разрежению на такте впуска.

Нагнетатель воздуха позволяет подать внутрь цилиндра на впуске больше топливно-воздушной смеси. Больше ТВС – больше энергии при сгорании, больше мощность агрегата. Казалось бы, все просто, как дважды два, однако без нюансов не обошлось. Увеличение мощности двигателя таким способом повлекло целый ряд проблем. Главная из них – возрастание количества тепловой энергии при сгорании смеси, что в свою очередь влечет быстрое прогорание поршней, клапанов, поломку системы охлаждения. И далеко не всегда последствия удается ликвидировать своими руками.

Кроме того, с увеличением объема ТВС увеличивается и шанс детонации двигателя в буквальном смысле этого слова. Даже без детонации преждевременный износ агрегата гарантирован. Чтобы уменьшить негативные последствия для автомобиля (избежать их полностью не удается), принято использовать высокооктановое топливо, а также декомпрессию. В первом случае приходится своими руками платить немалые деньги, а во втором существенно снижается мощность.

2 Нагнетатель воздуха – как влить силы в двигатель?

С развитием автомобилестроения возникали и различные способы компрессии воздуха. Многие разработки уверенно дошли и до наших дней. Итак, разберемся, какие способы наддува существуют:

1. Механический – «отец» нагнетателей, возникший практически сразу же после появления ДВЗ. В действие такой наддув приводится коленвалом мотора.
2. Электрический – более современный вариант турбонаддува, в котором излишнее давление в цилиндрах создает электрический компрессор.
3. Турбонаддув – нагнетатель в такой системе работает от давления выхлопных газов и компрессора.
4. Комбинированный наддув – совмещение различных систем, чаще всего механической и турбо.

Как правило, такие системы серийно на автомобили не устанавливаются, что дает автолюбителям множество возможностей для тюнинга своими руками.

3 Механический турбонагнетатель воздуха – своими руками совершенствуем авто!

Наиболее эффективен режим турбо на впрысковых бензиновых двигателях. Моторы карбюраторного типа также могут работать с механическим нагнетателем, однако им необходима определенная доработка своими руками, в частности, установка жиклеров с увеличенным сечением и другие меры. В случае с инжекторным двигателем все сводится к новой прошивке.

Механический нагнетатель, работающий от коленвала двигателя, имеет несомненное достоинство – он работает абсолютно синхронно с агрегатом и в режиме турбо обеспечивает равномерную подачу воздуха в соответствии с оборотами мотора. Однако такое устройство будет отбирать для своей работы часть мощности движка.

Самыми распространенными вариантами построения механических нагнетателей, которые можно установить своими руками, являются три типа:

• Центробежный аппарат – применяется как самостоятельно в виде компрессора, так и в комбинации с другими устройствами. Принцип работы достаточно прост – лопатки, вращающиеся на большой скорости, захватывают воздух и забрасывают внутрь корпуса, который имеет улиткообразную форму. На выходе из корпуса поток воздуха приобретает нужное для режима турбо давление. Невысокая стоимость устройства и возможность установки своими руками сделали его наиболее популярным. Однако в его работе хватает и сложностей, в частности, с техобслуживанием.
• Нагнетатель ROOTS – представляет собой лопатки ротора, которые помещены в замкнутый корпус. Воздух захватывается на входе, за счет высокой скорости вращения лопаток воздух приобретает более высокое давление на выходе. Главный недостаток устройства такого типа – неравномерность подачи воздушного потока, что вызывает пульсацию давления в режиме турбо. Однако относительно тихая работа, надежность и компактность заставляют автомобилистов мириться даже с таким недостатком. При определенных навыках обращения с техникой вам не составит труда установить такой наддув своими руками.
• Нагнетатель LYSHOLM – представитель винтового типа аппаратов. Принцип работы схож с предыдущим – поток воздуха создается роторами, которые вращаются на высокой скорости. Главное отличие этого типа нагнетателей – маленький зазор между винтами, что вызывает множество сложностей в проектировании и установке таких изделий. Встречаются они на автомобилях нечасто и стоят недешево. Устанавливать их своими руками не рекомендуется, лучше обращаться к специалистам по турбонаддуву.

4 Турбонагнетатель – универсальный наддув своими руками

Как для бензиновых, так и для дизельных двигателей возможно применение турбонагнетателя. Это устройство представляет собой комбинацию компрессора и турбины, которая использует давление выхлопных газов для работы. Последнее устройство создает ряд проблем – турбина должна выдерживать высокие температуры и огромную скорость вращения, а значит, материалы для ее изготовления должны быть сверхпрочными. Некоторую часть нагрузки с турбины снимает компрессор, что и позволяет комплексу в целом справляться со своей задачей.

Недостаток устройства заключается в некотором запаздывании режима турбо – необходимо время, чтобы после нажатия на педаль турбина раскрутилась до нужного количества оборотов.

Впрочем, современные агрегаты решают и эту проблему, в основном благодаря наличию дополнительных нагнетателей. В отличие от турбонагнетателя, никакого запаздывания после нажатия на педаль в случае с электрическим компрессором вы не почувствуете – устройство, которое чаще всего комбинируют с центробежной турбиной, начинает работать уже на малых и средних оборотах, а турбина подключается на высоких. Электрический нагнетатель воздуха достаточно прост в реализации – никаких сложных систем и устройств для его установки не потребуется, так что усовершенствовать авто своими руками с его помощью вполне осуществимо.

5 Электрический нагнетатель воздуха — поднять мощность автомобиля за копейки

Электрический наддув для авто на Arduino: миф или все возможно?

Начать свое повествование хочу с цитаты: «автомобиль — не роскошь, а средство передвижения». И действительно, на дорогах нашей страны с каждым годом автомобилей становится все больше, их поколения сменяются поколениями, модели моделями. В данном разнообразии очень легко запутаться, а вот выделиться из общего потока наоборот становится все сложнее и сложнее.

В данной статье я хочу рассказать о своих мыслях на тему изменения внутреннего облика автомобиля, а поможет мне в этом, как и во многом другом — микроэлектроника, в лице всем известного контроллера Arduino.

Итак, за время своего водительского стажа (порядка 8 лет) я успел испробовать на себе немалое число моделей автомобилей, находившихся либо в моей личной собственности, либо во владении родственников или друзей: ВАЗ 2109, 21099, 2112, Honda Accord, Honda Civic, Volkswagen Jetta, Mitsubishi Lancer X, Skoda Oktavia, BMW E34 и многие другие. Из всех авто, пожалуй, наиболее сильно мне запомнилась Honda Accord 1993 года выпуска, с замененным на неродной 200-сильный легендарный двигатель H22A, находящаяся в данной конфигурации в моем владении 2 долгих года. Что мне в ней нравилось — её характер, мотор с легкостью раскручивался до 7500 оборотов и обладал выраженным подхватом ровно с 4000 оборотов. Однако низов на нем не было, совсем!

Сегодня я езжу уже на другом автомобиле — Suzuki SX4, у него данная проблема носит еще более выраженный характер ввиду 1600 кубового всего 112 сильного двигателя и немалой массы в 1330 кг (вместе с водителем).

Отсутствие тяги на низких и средних оборотах — проблема практически всех современных малолитражных двигателей, в среднем до 3000 оборотов они не «едут» совсем — ускорения нет никакого, что несомненно неудобно ни в городе, ни на трассе.

По видимому такие настройки динамики вводятся авто производителями в угоду снижения токсичности выхлопа, расхода топлива и повышения надежности двигателей (искусственно заниженная мощность на низких оборотах продлевает жизнь всем трущимся деталям в двигателе).

Данная проблема кардинально решается несколькими методами:
— замена мотора на более объемный;
— установка небольшой турбины с ранним спулом (довольно популятный метод, дает эффект более объемного двигателя с 1500-2000 оборотов);
— установка объемного компрессора с приводом от коленчатого вала двигателя (дает эффект более объемного двигателя практически с холостых оборотов но занимает очень много места в подкапотном пространстве, метод практически не пользуется популярностью).

В один прекрасный день мне в голову пришла идея — а что если взять холодную часть турбины (центробежный компрессор) и вращать его крыльчатку не отработанными выхлопными газами и не при помощи ремня от коленчатого вала ДВС, а мощным электродвигателем, обороты которого можно менять при помощи электроники и выставлять такие, какие точно нужны для поддержания необходимого уровня наддува, а соответственно и мощности и крутящего момента автомобиля на любых (!) оборотах:

Данная идея относительно не нова — первые упоминания которые мне удалось найти о таких системах относятся к 2009 году — год разработки вспомогательного электрического наддува авто концерном Audi, в их системе электродвигатель вращает крыльчатку небольшого компрессора на оборотах до 3000 до включения основного турбокомпрессора, тем самым нивелируя эффект «турболага» — плохой отзывчивости мощного турбированного двигателя на низких оборотах. Система была продемонстрирована на модели Audi RS5 в 2012 году, но на конвейер так и не попала. Аналогичные системы планируются к разработке и другими авто производителями — ориентировочно такие системы увидят свет на серийных автомобилях в 2017-2019 годах.

А что если не ограничиться 3000 оборотами и крутить электродвигатель и дальше, до 4000 — 5000 оборотов? Таким образом можно перекрыть практически весь повседневный диапазон оборотов, использующийся при вождении автомобиля в 90% случаев.

Да, на это потребуется довольно большая мощность — по моим расчетам при частоте вращения коленчатого вала 4000 оборотов для ДВС объемом 1600 куб см и необходимого наддува в 0,4 бара (максимальный уровень наддува, поддерживаемый большинством штатных ЭБУ автомобилей без перепрошивки и внедрения в электронику авто) — отбираемая мощность на привод крыльчатки компрессора составит около 4,5 кВт (с учетом среднестатистического КПД центробежного компрессора в 50%).

В свободной продаже сейчас есть довольно мощные и в тоже время небольшие по габаритам автоавиамодельные бесколлекторные электродвигатели, развивают мощность в максимуме до 10-15 кВт и имеющие напряжение питания 50-70 вольт:

Недолго думая был куплен диагностический адаптер — ELM 327 bluetooth mini:

И на его основе сделан считыватель данных об оборотах и положении дроссельной заслонки двигателя. На фото по порядку: диагностический адаптер, arduino uno, простенький бесколлекторный двигатель и регулятор к нему.

Написан небольшой скетч для ардуино:

Скетч заработал сразу — моторчик при заведенном двигателе стал вращаться со скоростью, пропорциональной оборотам двигателя:

Теперь осталось дело за «малым» — собрать прототип устройства, которое будет нагнетать воздух в двигатель исходя из данных текущего положения дроссельной заслонки и оборотов двигателя.

Электричество в автомобиле: прогресс идет по проводам

StreetScooter

Куда ведет тенденция

Согласно статистике, в течение последнего десятилетия масса бортовой сети увеличилась на 10 кг — по кило в год! Электрические связи постепенно вытесняли механические. Общая длина проводов росла, их пучки становились все толще, и в машине оставалось все меньше неэлектрифицированных уголков. У некоторых автомобилей суммарная масса электрики уже перевалила за полцентнера.

К 2025 году, если ничего не предпринимать, бортовая сеть потяжелеет еще на десяток кило. Ведь на электронику возлагают все больше функций, чтобы уровень комфорта и безопасности продолжал расти. Однако разработчики не сидят сложа руки, а изыскивают способы сделать электросхему более легкой, компактной, надежной и быстродействующей.

Цифровая диета

Здорово похудеть электропроводке помогают… шины. Конечно, не те, которые на колесных дисках, а электрические, передающие цифровые сигналы. Разница с обычной аналоговой связью в том, что у исполнительных механизмов появились собственные блоки управления. И к ним подходят уже не толстые жгуты, а лишь один или пара (в зависимости от скорости передачи данных) информационных проводов, не считая питания («минус» традиционно сидит на кузове).

Такая архитектура позволяет избавиться от сотен метров проводов. И масса меньше, и дорогая медь экономится. Легче стало работать компоновщикам: проложить пару тонких проводов проще, чем пучок толщиной с руку.

Не думайте, что электрические шины применяют исключительно на дорогих моделях. У бюджетной Калины цифровой сигнал идет не только к двигателю, ABS и подушкам безопасности, но и к модулю передних дверей, управляющему электростеклоподъемниками, обогревом и регулировкой зеркал. Всякий раз инженеры решают, что выгоднее проложить — обычную проводку или шину.

CAN и все, все, все

Одна из основных в схеме электрооборудования — шина CAN (Controller Area Network). Это последовательная шина: данные и команды передаются по одному каналу один за другим. CAN-шину образуют два провода, заплетенных в косичку, — это так называемая витая пара. Два провода — для страховки от потери данных при передаче, а завивают провода для дополнительной защиты сигнала от электромагнитных помех.

StreetScooter

В современном автомобиле обычно несколько CAN-шин. Архитектурой электропроводка напоминает скорее раскидистый кустарник, нежели дерево. Так надежнее: в экстремальной ситуации сломается не ствол, а лишь одна веточка и «растение» не погибнет. Как и в живой природе, в автомобиле эти электрические ветки разные. И отличаются они друг от друга не только длиной, но и скоростью передачи данных.

Какая шина быстрее — задействованная в системах безопасности или завязанная на комфорт? Безусловно, приоритет отдается спасению человека, а обеспечить ему блага цивилизации — задача не самая первоочередная. Поэтому данные, идущие по CAN-шине к двигателю, трансмиссии, подушкам безопасности и блоку ABS/ESP, придут быстрее, чем адресованные климатической установке или аудиосистеме. Для сравнения: по низкоскоростной магистрали сигналы движутся со скоростью 100 кбит/с, а по СAN-«автобану» — почти на порядок быстрее.

Когда не требуются «скорострельность» и сверхнадежность, используют более дешевую однопроводную шину LIN (Local Interconnect Network). Ее применяют обычно для создания локальных сетей. Если вновь обратиться к примерам из живой природы, то LIN — это маленькие веточки, отходящие от более толстых. Например, блок управления климат-контролем висит на «комфортной» CAN-шине, а LIN-шины идут к находящимся в его подчинении исполнительным механизмам — к вентилятору климатической установки, приводам заслонок, распределяющих воздушные потоки, и обогреву сидений.

StreetScooter

С развитием интернет-доступа в автомобиле растет потребность в быстром обмене данными между мультимедийными приборами. Тут не хватает даже скорости, которую развивает CAN-шина. Поэтому медные провода уступили место оптоволокну: информацию приборам несут не электроны, а импульсы света. Они не только доставляют «посылки» в десятки раз быстрее (скорость передачи данных — до 25 Мбит/с), но и не боятся электромагнитных помех.

Шина MOST (Media Oriented Systems Transport) объединяет в автомобилях аудио- и видеоаппаратуру, телефон, устройства для связи с Интернетом. Тянуть оптоволокно к другим системам и агрегатам не спешат — дорого! Да и электронные проводники пока достойно справляются. Хотя не исключено, что в ходе постепенного превращения автомобиля в компьютер на колесах оптоволокно свяжет и другие приборы.

Компьютер на колесах

Шины передачи данных — это только первый шаг к компьютерной архитектуре электрооборудования. Следующим станет схема с центральным процессором, который обрабатывает стекающуюся к нему информацию и согласовывает работу всех систем. Сегодня в автомобиле среднего класса около 70 блоков управления с собственными алгоритмами и программным обеспечением, которые взаимодействуют друг с другом, но не имеют общего «руководителя». В перспективе его функции возьмет на себя операционная система, а потому необходимость в местных «управленцах» отпадет.

Один из проектов бортовой автомобильной сети с центральным процессором представил концерн Siemens. Его разработчики вместе с производителем электрокаров StreetScooter (недавно поглощен немецкой почтовой службой DHL) оснастили серийный автомобиль системой RАСЕ. В вольном переводе эту аббревиатуру можно расшифровать так: «выносливая и надежная электрическая схема для перспективных электрокаров».

В машине с системой RACE один центральный процессор управляет всеми агрегатами, узлами, системами — от двигателя до звукового сигнала. Из соображений безопасности функции многократно продублированы, так что в надежности подобного электрооборудования можно не сомневаться.

Очевидно, что из-за сокращения числа блоков управления и кабелей бортовая сеть станет компактнее и легче. Это очень понравится автопроизводителям, которые ломают голову над тем, как бы и на чем выгадать заветные граммы. А для будущего владельца машины важно, что такая система работает стабильнее. По крайней мере, теоретически: чем меньше компонентов, тем меньше вероятность сбоев и глюков.

Кроме того, автомобиль, подобно компьютеру, получает доступ к технологии Plug and Play, позволяющей подключать новые устройства и менять параметры уже задействованных. Чтобы наделить какой-нибудь прибор в машине новой функцией, в большинстве случаев достаточно изменить программу и не трогать железо. Многие недочеты, допущенные разработчиками, удастся устранять без массовых отзывов и внеплановых визитов на сервис: загрузил обновление — и ошибка ушла. И даже снятые с производства модели смогут дольше оставаться востребованными на рынке благодаря постоянной подпитке новыми алгоритмами для работы инфотейнмента и других бортовых систем. Правда, о том, как обновлять софт, производители умалчивают. Не исключено, что автомобиль будет сам подкачивать некоторые обновления через Интернет, как это делают стационарные компьютеры и мобильные гаджеты. А доступ к параметрам, влияющим на безопасность, получат исключительно фирменные сервисные центры.

С каждым годом автомобиль обрастает новыми электронными приборами и системами. И они неизбежно тянут за собой электропроводку. А значит, в ближайшее время появится еще множество интересных разработок, которые определят дальнейший путь развития бортовой сети. Куда этот путь будет вести? Сложно сказать. Зато понятно как — по проводам.

Поднять до 48

Не менее десяти лет ведущие производители электронных компонентов совместно с автоконцернами работают над различными схемами с повышенным напряжением. Были идеи перевести бортовую сеть на напряжение 36 В, а самые свежие разработки, очень близкие к серии, рассчитаны на 48 В.

Чем выше напряжение, тем меньше ток, а следовательно, можно проложить более тонкие провода — опять-таки экономия на цветных металлах и выигрыш в массе. Кстати, приборы, рассчитанные под большее напряжение, легче низковольтных аналогов. Так почему не поднимают планку еще выше? Исключительно по соображениям безопасности: возникает риск поражения электричеством.

Для начала сети станут смешанными: некоторые узлы будут питаться 12 вольтами, а «высоковольтными» сделают только приборы, потребляющие большую мощность, — электромоторы гибридных установок, электроусилители руля, элементы шасси с электронным управлением, компрессоры с электроприводами.

Алюминий против меди

Медь на протяжении долгого времени была единственным проводником электрических сигналов в автомобиле. Стопроцентной замены ей пока не нашли, но монополия заканчивается: одним из реальных конкурентов на место в бортовой сети является алюминий. Он легче и дешевле меди, но не лишен недостатков.

Алюминий — металл с низким пределом прочности, и провода из него часто ломаются после нескольких сгибаний. Поэтому основное применение этого материала — в жестко закрепленных кабелях. В основном это толстые силовые проводники: получается значительный выигрыш в массе. Однако прокладывать такой кабель сложнее: электропроводность алюминия ниже, чем у меди, а потому алюминиевый кабель приходится делать толще медного.

Untitled-2

Кроме того, крылатый металл на воздухе быстро окисляется, что опаснее всего для соединений алюминия с другими проводниками. Возникающая на поверхности оксидная пленка имеет высокое сопротивление, в результате провод будет нагреваться, со временем деформируется — и контакт нарушится. Разработчики совершенствуют разъемы, чтобы устранить этот недостаток. А для оптимальной укладки кабеля используют компьютерное моделирование. В общем, возможностей для совершенствования предостаточно.