Грузовик Optifuel Lab 2 от Renault Trucks позволит снизить расход топлива
Компания Renault Trucks — первопроходец в сфере снижения расхода топлива — продолжает свою исследовательскую работу, нацеленную на дальнейшее непрерывное повышение энергоэффективности автопоездов. В экспериментальном автомобиле Optifuel Lab 2 сведены воедино различные технологии, которые призваны снизить расход топлива и подготовить базу для серийного производства будущих моделей. Полномасштабная модель этого экспериментального автомобиля будет представлена на стенде компании Renault Trucks на Международной выставке коммерческих автомобилей в Ганновере (IAA).
Снижение расхода топлива — такова основная цель разработки модели Renault Trucks T, призванной стать источником прибыли для грузоперевозчиков. Теперь специалисты компании Renault Trucks смотрят в будущее, продолжая исследования в этом направлении и изучая 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. Этот проект разрабатывался с привлечением восьми партнерских организаций: Plastic Omnium, Michelin, Sunpower, Renault, IFP Energies Nouvelles, CEP-Armines, CETHIL-INSA (Лион) и LMFA-Ecole Centrale (Лион). Свою поддержку проекту также оказывает Французское агентство по защите окружающей среды и энергоресурсов (ADEMA).
В автомобиле Optifuel Lab 2 реализовано 20 технологий, каждая из которых имеет отношение к одной из четырех основных сфер, связанных с расходом топлива: управление потреблением энергии, аэродинамика, сопротивление качению и системы помощи водителю. Клод Ково (Claude Covo), руководитель проекта, представляет основные технологии, появившиеся благодаря этой мобильной лаборатории.
Оптимизация различных источников энергии при одновременном снижении потребности в них
Целью исследовательской работы, проводимой с использованием автомобиля Optifuel Lab 2, является оптимизация управления различными источниками энергии. «Идея заключается в том, чтобы брать от двигателя внутреннего сгорания как можно меньше энергии, — объясняет Клод Ково. — Поэтому мы 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: мы добавили солнечные панели и установили систему 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».
Отдавая приоритет «бесплатным» источникам энергии, таким как солнечная энергия или тепло отработавших газов, автомобиль Optifuel Lab 2 ограничивает использование энергии, вырабатываемой генератором двигателя внутреннего сгорания. Это, в свою очередь, ведет к равноценному снижению расхода топлива.
Параллельно с работой над передовыми системами управления источниками энергии специалисты компании Renault Trucks уделяют внимание снижению потребности автомобиля в энергии. Для достижения этой цели основные усилия направляются на изоляцию кабины. Для 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.
Кроме того, с целью охлаждения кабины инженеры компании Renault Trucks установили на автомобиль кондиционер, который 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.
Два источника электроэнергии на экспериментальном автомобиле Optifuel Lab 2
Фотоэлектрические панели
На экспериментальный автопоезд Optifuel Lab 2 установили солнечные панели, специально разработанные для этого проекта. При их создании пришлось учесть несколько ограничений. «Солнечные панели должны соответствовать изогнутому профилю прицепа, чтобы не ухудшить аэродинамику автопоезда, — рассказывает Клод Ково. — В то же время они должны выдерживать условия, в которых грузовой автомобиль эксплуатируется на дороге, а также последствия возможных столкновений. Следовательно, мы не могли применить стандартные панели». Солнечные панели, созданные для проекта Optifuel Lab 2, отличаются малой массой и деформируемостью, состоят из 40 модулей, занимают площадь 40 м² и могут выработать на 30 % большее энергии, чем стандартные панели.
Рекуперация тепла отработавших газов
Несмотря на непрекращающееся совершенствование дизельных двигателей часть вырабатываемой ими энергии теряется в виде тепла. Компания Renault Trucks разработала систему рекуперации тепла отработавших газов. Идея очень проста — 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.
Улучшение аэродинамики для получения эффекта капли воды
«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. Благодаря этому он отлично сочетается с аэродинамикой прицепа. 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.
Ограничение сопротивления качению
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 требуются меньшая смазка и охлаждение ведущего моста, количество масла уменьшается. Масло находится в отдельной секции основного бака ведущего моста. В результате предотвращаются потери энергии на перетекание масла.
Экспериментальный автомобиль Optifuel Lab 2 также укомплектован прототипными шинами, специально разработанными компанией Мишлен. Они отличаются низким сопротивлением качению, чтобы вносить существенный вклад в снижение расхода топлива.
Совершенствование экономичного стиля вождения
Однако основная роль в снижении расхода топлива принадлежит водителю. На стиль вождения может приходиться 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.
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.
Экспериментальный грузовик Optifuel Lab 2 — это лаборатория на колесах, созданная компанией Renault Trucks. Она позволяет инженерам продолжать исследования и испытания различных технологий, призванных способствовать дальнейшему снижению расхода топлива. В настоящее время автомобиль работает на дороге, что позволит оценить экономию топлива. Результаты будут опубликованы в Iц квартале 2015 года.
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.
Наконец, стоит вспомнить неизменную цель компании Renault Trucks — разработка и предложение клиентам автомобилей, которые с каждым новым поколением потребляют все меньше и меньше топлива.