Вы используете устаревший браузер. Этот и другие сайты могут отображаться в нем неправильно. Необходимо обновить браузер или попробовать использовать другой.
Автомобили с ДВС и гибриды: история, настоящее, будущее
БМВ в своих технических тренингах довольно поверхностно описывает теорию, к слову.
Например по упомянутым выше системам Е70, помимо активных стабилизаторов, а именно регулируемым амортизаторам и задней пневме, упоминается важность высоты центра масс, величины колёсной базы и колеи, и важность поддержания установки колёс перпендикулярно поверхности, но в остальном обтекаемые фразы, и повторение фраз маркетологов о удовольствиях за рулём, машинах для водителей, особенно управляемых машинах. Видимо те считают что это слишком сложно для персонала который продаёт и обслуживает их машины, а вот повторить ещё раз рекламные слоганы будет не лишним.
Touring, а установка дисков разного диаметра на передней и задней оси что даёт? Например на версиях competition, м5 имеет разный диаметр дисков передней и задней оси.
Конкретно у БМВ логика такая, у M5 G60 появилось плюс 400 кг массы из-за гибридизации, машина в итоге весит 2.5 тонны, а максимальная скорость высокая, поэтому им нужно увеличивать по отношению к G30 диаметр тормозных дисков, в первую очередь передних так как при торможении всегда идёт перенос нагрузки вперёд.
При 2.1 тонне на M5 G30 они ставили 395 мм передние тормозные диски, которые с необходимым зазором суппорта помещались внутрь 19-дюйм колёсных, здесь нужны уже 410 мм тормозные, отсюда передние колёсные диски диаметром не менее 20 дюйм.
Из-за этого передние шины на G60, с учётом возросшей массы, в том числе нагрузки на передней оси, стали размерности 285/40 R20, с высотой боковины в 11.4 см (вместо 275/40 R19 на G30, с высотой боковины 11.0 см). Диаметр новой передней 20-дюйм шины, 73.6 см, длина её окружности 231.2 см.
29.5 см ширины задней шины (и колёсного диска) как понимаю предел этого шасси и кузова, поэтому сзади, чтобы полнее реализовать отдачу мотора, должны были стоять 35-е шины данной ширины, на 20 дюйм, 295/35 R20. Однако, при заметно меньшей высоте боковины в 10.3 см, диаметр такой шины заметно меньше передней, 71.5 см, и длина её окружности тоже меньше, 224.5 см. Не подходит.
Если взять из стандартного ряда 40-е задние на 20 дюйм, 295/40 R20, диаметр окажется чуть-чуть больше чем у передних, 74.4 см, длина окружности тоже будет близкой, 233.7 см, высота боковины, 11.8 см.
Если взять 35-е задние, но на 21 дюйм, 295/35 R21, что они и сделали, диаметр будет равен 74.0 см, очень близко к передним, длина окружности, 232.4 см, почти совпадает, высота боковины 10.3 см.
Почему именно выбор этого варианта, а не предыдущего, надо точнее понимать их вводные, как минимум допустимый платформой размер задней колёсной арки, и отсюда, с учётом хода колеса, максимально допустимый диаметр шины. А также требуемый баланс комфорта и отклика на рулевые воздействия, и требуемые настройки характера поворачиваемости, с учётом выбранных характеристик передних шин. Отсюда следуют нужные параметры демпфирования и бокового увода задних, задаваемые высотой и структурой их боковины, а также рабочим давлением.
Конкретно у БМВ логика такая, у M5 G60 появилось плюс 400 кг массы из-за гибридизации, машина в итоге весит 2.5 тонны, а максимальная скорость высокая, поэтому им нужно увеличивать по отношению к G30 диаметр тормозных дисков, в первую очередь передних так как при торможении всегда идёт перенос нагрузки вперёд.
При 2.1 тонне на M5 G30 они ставили 395 мм передние тормозные диски, которые с необходимым зазором суппорта помещались внутрь 19-дюйм колёсных, здесь нужны уже 410 мм тормозные, отсюда передние колёсные диски диаметром не менее 20 дюйм.
Кстати про тормоза. По каким параметрам, кроме стоимости, идет подбор принципиальной схемы, механизмов и материалов?
Почему повсеместно отказались от тормозов внутри кузова? Когда переходят от плавающих скоб на фиксированые и когда переходят от металла на карбонкерамику?
Выше где-то было про это. Тормозные механизмы сравнительно не тяжелые, и их расположение в колесе позволяет не нагружать лишний раз валы и шарниры. Но в случае наличия электропривода он довольно хорошо тормозит и позволяет если не полностью отказаться от тормозных механизмов в колесе, то хотя бы облегчить их, полагаю.
Такая компоновка удобнее для обслуживания и охлаждения, как мне кажется. А по соображениям развесовки и неподрессоренных масс лучше когда механизмы ближе к центру авто.
Кстати про тормоза. По каким параметрам, кроме стоимости, идет подбор принципиальной схемы, механизмов и материалов?
Почему повсеместно отказались от тормозов внутри кузова? Когда переходят от плавающих скоб на фиксированые и когда переходят от металла на карбонкерамику?
Масса машины, нагрузка на конкретную ось с учётом её динамического переноса, требуемая разгонная динамика, отсюда требуемая тормозная, и тормозной момент, с учётом стоимости и массы тормозной системы, требований к величине неподрессоренных масс.
Когда общая масса и нагрузка на ось небольшая и требования к тормозной динамике невысокие, выгоднее применять систему барабанного типа, с чугунными барабанами, она хоть и обеспечивает наименьший тормозной момент, но лучше защищена от попадания загрязнений, и самая недорогая. Поэтому, применяется на задней оси самых лёгких и дешёвых машин. За ней идёт версия с алюминиевыми барабанами, значительно более лёгкая. Но, с их структурой, реально устойчивой к короблению, на композитной матрице, при сохранении низкой массы, она заметно дороже чугунной, поэтому применялась в единичных случаях, на особо лёгких малосерийных машинах (GM EV1, VW Lupo 3L 1.2, Audi A2 1.2).
При средней массе, нагрузке на ось и требованиях к тормозной динамике, наиболее рационально применять т. н. "плавающий" суппорт с крепящейся к кулаку скобой, и направляющими. Ради сохранения простоты изготовления и обеспечения необходимой жёсткости корпус суппорта и скоба выполняются из чугуна. Эта система хуже защищена от грязи, чем барабанная, но ещё не такая сложная и дорогая, как следующие, причём, как правило, она позволяет обойтись одним большим поршнем, который расположен за тормозным диском, что позволяет сделать вынос колёсного диска небольшим. Тормозной диск при невысокой нагрузке на ось, что при большинстве агрегатных компоновок справедливо для задней, делается монометаллическим сплошным, чугунным, а при повышенной, что актуально для передней, монометаллическим с вентиляционными каналами. Умеренная сложность и стоимость предопределила её популярность, и фактическое доминирование на рынке.
При более высокой массе, более высокой нагрузке на ось, или при повышенных требованиях к тормозной динамике, применяют суппорт, целиком крепящийся к кулаку, или же "фиксированный". Ради снижения массы и повышения теплоотдачи его корпус выполняется из алюминия, а ради снижения стоимости делается двухкомпонентным, со сборкой на болтах. Поршней здесь больше, 4-6, они расположены по обеим сторонам тормозного диска, поэтому усилие прижима равномернее, чем у предыдущего варианта, что позволяет применять большие по площади колодки, и таким образом получать более производительную систему. Она очевидно более сложная и дорогая, к тому же, так как поршни расположены по обеим сторонам тормозного диска, это требует делать вынос колёсного диска большим. Важно выдерживать минимальный зазор суппорта как с ободом, так и спицами, см. рисунок ниже. Тормозной диск делается минимум монометаллическим, с вентиляционными каналами, при повышенных требованиях с перфорированием или слотированием для лучшей очистки поверхности колодок. Повышенная сложность и стоимость предопределила применение этих систем на более тяжёлых машинах, либо на машинах с высокой разгонной динамикой, причём доминирующе на передней оси, где нагрузка выше.
При наиболее высоких требованиях к разгонной и тормозной динамике применяют фиксированный суппорт с цельным алюминиевым корпусом, наиболее жёсткий. Поршней здесь 4-8, поэтому усилие прижима ещё равномернее, чем у предыдущего, что позволяет применять ещё большие по площади колодки, и получить наиболее производительную систему. Конечно, ещё более дорогую. Тормозной диск ради снижения массы делается с ней минимум монометаллическим с вентиляционными каналами, и с перфорированием. На деле, ради снижения массы, всё чаще биметаллическим, с чугунным ротором и алюминиевым центром, со сборкой на болтах. Были эксперименты и с монометаллическими алюминиевыми тормозными дисками, со структурой устойчивой к короблению, на композитной матрице, но они заметно дороже, поэтому подобная система применялась только на особо лёгких малосерийных машинах, и очень недолгое время (Lotus Elise S1, в начале производства).
В пределе, ради ещё большего снижения массы тормозной системы, и повышения стойкости к высоким температурам, тормозной диск делается биматериальным, с углеволоконным ротором и алюминиевым центром, тоже со сборкой на болтах. Но, по причине затратности технологии изготовления таких роторов, как в части затрат энергии, так и доли брака, они получаются крайне дорогими, вдобавок у них иная температурная точка начала устойчивой работы, далее, они повышенно чувствительны к попаданию загрязнений. Что предопределило их применение кроме авиации только в настоящем автоспорте, а также на псевдоспортивной экзотике верхнего ценового диапазона. Они предлагаются сейчас как опция и на бытовых машинах, но смысл в ней на них крайне сомнительный.
От тормозных систем у коробок а не в колесе отказались в основном по причине существенных ограничений на диаметр тормозного диска и суппорта, то есть на тормозной момент, превышающих выигрыш от снижения неподрессоренных масс. На переднем приводе вдобавок из-за повышенного нагрева двигателем, и повышенной нагрузки на угловые шарниры.
Ширина задних шин и давление в них кроме работы с характером поворачиваемости заданы загрузкой задней оси, при заднем приводе эта ось вдобавок передаёт тягу. В то же время, всегда выгодно иметь более лёгкое и менее инерционное колесо, его проще контролировать, тем более переднее управляемое. Отсюда, с учётом нагрузки на переднюю ось, рационально применять там колёса минимальной ширины, меньшей чем у задних, работающих с передачей тяги.
Если не сильно менять при этом пропорцию высоты боковины к ширине, это позволит проще настраивать баланс поперечной жёсткости по осям, поворачиваемости, и комфорта. Установка на передней оси не только более узкого колёсного диска, но и меньшего диаметра, чем на задней (при этом достаточного, чтобы в него с должным зазором поместился тормозной диск нужного диаметра, а также суппорт) как я понимаю позволит удержать эту пропорцию в необходимых рамках. Также, этот ход уменьшит требуемую высоту колёсной арки, отсюда высоту линии капота, и улучшит условия обтекания потоком передней части автомобиля, и в конечном итоге, чуть снизит аэро-сопротивление.
Но, есть проблема, в быту это приводит к усложнению владения, а также к необычному внешнему виду. Поэтому, данный подход применялся даже не для массовых машин, типа Lotus, только с середины 90-х.
При дисках одинакового диаметра, но разной ширины, ради снижения массы переднего колеса, и для придания поворачиваемости гарантированной недостаточности, тоже есть неудобства. Но меньшие, поэтому этот подход применяется на приспортивленных машинах, начиная с конца 80-х, и заказных версиях массовых, начиная с 00-х.
Потребителям наиболее удобен вариант шин одинаковой размерности на обеих осях, с одинаковым давлением в них, в ущерб массе переднего колеса и большей свободе выбора параметров стабилизаторов поперечной устойчивости разработчиками, поэтому он и доминирует.
Тонкоспицевые афтермаркет на фоне более закрытых заметно легче, но у них ниже стойкость к ударам и аэро-свойства не те. Технологии литья разные, литой под давлением можно сделать прочнее, при меньшей толщине стенок. Но оно выходит дороже, обычно экономят и для массового рынка и такое литьё и годная ковка дороги.
Да и нет смысла, для танков массой 2-2.5 тонны с их размерными и тяжёлыми 360-400 мм тормозными системами и такими же колесными дисками и шинами на 20-21 дюйм играть массой подобного колёсного диска уменьшая её пару килограмм это профанация. Как и алюминий рычагов.
Если работать с массой то только системно, с каждым элементом, тогда и вся машина станет легче, что позволит сделать часть из них тоньше и ещё легче, и так по циклу. Но это дорого. Также для этого нужно снижать габариты, и набор оборудования, тут уже клиенты запротестуют.
Я считал неподрессоренные массы для альфовских машин с различными подвесочными системами, включая старые. Например, машин разработки конца 60-х, которые они модифицировали в 80-х. Те весили довольно мало, и подвески тоже, несмотря на то что сзади был мост (но не простой), и алюминия в подвесках и тормозной системе не было, одна сталь. Умеренные габариты и масса, небольшая тормозная система, небольшой колёсный диск, толковое проектирование, всё тесно связано.
1. Массовый седан Alfa 75 3.0 V6 RWD '1985 (1,300 kg с водителем):
Передняя двухрычажная подвеска в колесе, на торсионах
---------------
12,720 g амортизатор-рычаги-кулак-ступица
8,780 g тормозная система (в том числе 5,800 g вентилируемый тормозной диск 268x22 мм)
15,960 g колесо в сборе (в том числе 7,880 g колёсный диск для шины 195/60 R14)
--------------- 37,460 g передняя левая/правая неподрессоренная масса
Задний мост Де Дион с направляющим треугольником/механизмом Уатта, на пружинах
---------------
17,010 g амортизатор-пружина-мост-направляющие рычаги-ступица
4,580 g полуось привода
0 g тормозная система (в том числе сплошной тормозной диск 250x10.5 мм)
15,960 g колесо в сборе (в том числе 7,880 g колёсный диск для шины 195/60 R14)
--------------- 37,550 g задняя левая/правая неподрессоренная масса
2. Малосерийное купе на его базе, Alfa SZ 3.0 V6 RWD '1989 (1,360 kg с водителем):
Передняя двухрычажная подвеска в колесе, на пружинных стойках
---------------
14,870 g амортизатор-пружина-рычаги-кулак-ступица
9,800 g тормозная система (в том числе 6,750 g вентилируемый тормозной диск 284x22 мм)
19,080 g колесо в сборе (в том числе 9,500 g колёсный диск для шины 205/55 R16)
--------------- 43,750 g передняя левая/правая неподрессоренная масса
Задний мост Де Дион с направляющим треугольником/механизмом Уатта, на пружинах
---------------
21,290 g амортизатор-пружина-мост-направляющие рычаги-ступица
4,640 g полуось привода
0 g тормозная система (в том числе сплошной тормозной диск 241x11 мм)
19,780 g колесо в сборе (в том числе 9,100 g колёсный диски для шины 220/50 R16)
--------------- 45,710 g задняя левая/правая неподрессоренная масса
Touring, давно хотел спросить. Как работает резервирование в системах brake by wire? В случае нарушения электро связи между педалью тормоза и тормозной системой?
Альфа в 10-х выпускала 4C, в стиле своей 33 Stradale 60-х, только с обыденными рядным турбомотором 1.7 и роботизированной механикой с двумя сцеплениями, от массового хэтча класса С, а не с гоночным 2.0 V8 и механикой, как у той исторической машины, чтобы не тратить много.
Первый компромисс мотор и коробка, по уму им надо было делать лёгкий кастомный 90-градусный 3.0 V6/V8 как для 33 Stradale, и лёгкую коробку под него, но это оказалось слишком дорого. В начале разработки в 2003-м туда закладывали 60-градусный дорожный атмосферный 3.2 V6 и роботизированую механику с одним сцеплением от массового хэтча класса С, 147, но в силу недостатка денег у Фиата выпуск на рынок 4С отложили на более чем пять лет. За это время мотор V6 и коробку массовых машин сняли с производства в пользу малобъёмного рядного турбо с 4-мя цилиндрами, и робота с двумя сцеплениями, всё чтобы снизить выбросы СО2, и не попасть на штрафы от Еврокомиссии, и разработчикам 4С пришлось ждать запуска в серию агрегатов нового массового С-хэтча.
Второй компромисс кроме мотора и коробки, задняя подвеска, в силу применения широких рядного серийного мотора и коробки, установленных поперечно, достаточного поперечного места для крепления верхнего рычага и амортизаторной стойки двухрычажной схемы не нашлось, поэтому в серии это диагональный А-Макферсон с широко расставленными точками крепления его единственного нижнего рычага, и дополнительной тягой контроля схождения, выполненные из трубчатой стали.
В остальном компромиссов меньше, автоклавная углепластиковая ванна, пространственные алюминиевые передняя и задняя силовые структуры из профильтрованных элементов, трубчатый стальной каркас верха и крепления панелей, пластиковые внешние панели, и компактная и лёгкая передняя двухрычажка в колесе из трубчатой стали.
Очень умеренные габариты, в силу всех этих мер очень малая масса, в тонну с водителем, что на 330 кг меньше чем у их бытового купе конца 80-х. Отсюда, сравнительно небольшая и не тяжёлая тормозная система с 4-поршневыми суппортами с цельным алюминиевым корпусом, с биметаллическими тормозными дисками, с чугунным ротором и алюминиевым центром, по массе на уровне тормозной системы того купе 80-х, но гораздо более производительная. Не самые большие колёсные диски, литые, ровно чтобы вместить данные тормозные диски и суппорты, с должными аэро-свойствами и стойкостью к ударам, причём не только разной ширины, но и разного диаметра, чтобы облегчить передние колёса до максимума.
Я посчитал неподрессоренные массы и для него.
3. Малосерийное купе, Alfa 4С 1.7 L4T RWD '2013 (1,030 kg с водителем):
Передняя двухрычажная подвеска в колесе, на пружинных стойках
---------------
8,020 g амортизатор-пружина-рычаги-кулак-ступица
10,220 g тормозная система (в том числе 6,600 g вентилируемый тормозной диск 305x28 мм)
16,450 g колесо в сборе (в том числе 7,990 g колёсный диск для шины 205/45 R17)
--------------- 34,690 g передняя левая/правая неподрессоренная масса
Задний A-Макферсон с тягой контроля схождения, на пружинных стойках
---------------
11,130 g амортизатор-пружина-рычаги-кулак-ступица
2,130 g полуось привода
9,200 g тормозная система (в том числе 5,750 g вентилируемый тормозной диск 292x22 мм)
19,610 g колесо в сборе (в том числе 9,550 g колёсный диск для шины 235/40 R18)
--------------- 42,070 g задняя левая/правая неподрессоренная масса
Концепт того, что потом стало 4С, был разработан в начале 00-х, имел мотор V6 и коробку-робот с одним сухим сцеплением, а также переднюю и заднюю двухрычажки с пушродным принципом привода амортизаторов и пружин, как и открывающимися вверх-вбок двери.
Touring, давно хотел спросить. Как работает резервирование в системах brake by wire? В случае нарушения электро связи между педалью тормоза и тормозной системой?
Резервирование, два актуатора, и контура их питания. Это разработка 2005-2010-го мюнхенской инжиниринговой фирмы LSP Innovations, индустриализированная концернами Bosch, ZF, Conti. Основатель LSP, экс-бошевец Хайнц Либер, он был директором по разработке первой ABS в Боше.
На основе этой концепции фиатовским центром разработки Elasis в начале-середине 00-х была создана "ходовая лаборатория".
В целях маркетинга она была названа Diva и показана в начале 06-го на одном из моторшоу. Задний обтекатель, как видно, здесь открывающийся единый, как у оригинальной 33 Stradale из 60-х, ровно как и концепт посадки и дверей.
Передний обтекатель здесь вообще фиксированный.
Он со встроенным передним антикрылом выполненном в стиле популярном в F1.
Экспериментировали они и с диодным светом.
Двигатель V6 и коробка серийного переднеприводного хэтча, поперечной компоновки, были установлены сзади, с иной выхлопной системой. Видна задняя стальная рама, и элементы задней пушрод-двухрычажки.
Представление его на фестивале в Комо в том же 2006-м.
Разработчики из фиатовского Elasis вместе со стилистом Альфы Мануэлем Диасом, который на этой машине практически реализовал стилистический концепт другого их стилиста, поляка Збигнева Маурера. Который в свою очередь настоящий основной автор стиля серийной 156-й модели (а не пресловутый Вальтер Де Сильва, как это везде написано, тот был менеджером).
Профиль верха кузова машины повторяет историческую дорожную 33-ю, 60-х, стилиста Фрэнко Скальоне, по образованию авиационного инженера, в области аэродинамики, с поправкой на исследования 70-х годов профессора Морелли по обтекаемости, про которые я писал ранее.
Из любопытных деталей, зеркала заднего вида, расположенные сверху, не разбивающие поток боковины кузова и заднего воздухозаборника, и минимально влияющие на форму заднего завихрения, а также функциональные боковые крылышки на переднем "бампере", в стиле исторической гоночной 33-й.
Зеркала.
В передней части, видны боковые заборные апертуры потоков колёсных арок, и центральная, подкапотного пространства, радиатора охлаждения.
Организация выхода потока "подкапотного" пространства вбок, через решётку, боковина, проёмы дверей.
Концепт открывания дверей вверх и назад, чтобы упростить посадку, как на исторической дорожной 33-й, как следствие гнутое боковое стекло. Организация выхода потока моторного пространства вбок и назад, через решётки.
Сзади, внизу "бампера", виден работоспособный а не бутафорский диффузор, таким его сделало экранирование днища и подвесок, а также отсутствие элементов выпускной системы снизу. Они ради этого вынесены вверх, как и её выпускные патрубки. Это привело к возможности применения очень компактного заднего антикрыла.
Колёсные диски не стали делать кастомными, для целей шоу взяли стандартные 19-дюйм из каталога OZ, не с лучшим балансом минимального паразитного аэро-вихря задаваемого формой апертур в нём, наилучшего охлаждения тормозной системы, за счёт тех же апертур, и минимальной массы при максимальной жёсткости и прочности. Баланс этих смещён в сторону наилучшего охлаждения тормозной системы, и минимальной массы.
Тормозная система была взята от переднеприводного бытового хот-хэтча, с 4-поршневыми двухкомпонентыми алюминиевым суппортами со сборкой на болтах, и 305-мм чугунными вентилируемыми и перфорированными тормозными дисками. Она была спроектирована так чтобы помещаться в его 16-дюйм колёсные диски, отсюда же сравнительно большой её зазор с данными колёсными 19-дюйм дисками, неоптимальный с точки зрения минимальной массы колеса.
Двигатель 3.2 V6, как упоминалось, по изначальному заданию тоже был принят полностью серийным, с развалом в 60 градусов, от переднеприводного бытового хот-хэтча, с картером "мокрого" типа, и гидрокомпенсаторами, с не самой оптимальной системой питания воздухом, с одним дросселем и общим коллектором, и компромиссной геометрией впускных каналов.
Видны элементы задней пушрод-двухрычажки, в частности алюминиевый рокер приводимый пушродом, от которого усилия передаются на горизонтально установленную амортизационно-пружинную стойку с амортизаторами от Ohlins с алюминиевыми корпусами, и внешней компенсационной камерой, и в другую сторону через тягу на стабилизатор поперечной устойчивости. Как видно, резины в элементах нет, одни стальные шаровые соединения.
