Infiniti запускает дизельный двигатель. тихо

Новый шестицилиндровый дизельный двигатель Infiniti, получивший название V9X, был создан в Европе благодаря совместной работе специалистов Infiniti, Renault и Nissan. Производственные мощности расположены на современном заводе во французском Клеоне, примерно в 100 км к западу от Парижа. С самого начала проектирования этого двигателя были установлены строгие требования Infiniti к высокой мощности, плавной работе, а также к низкому уровню шума, чтобы он соответствовал высоким стандартам бензиновых моторов. Данный двигатель также будет устанавливаться на автомобили Renault и Nissan, что позволит этим маркам повысить привлекательность некоторых моделей и увеличить объем производства двигателей. Интересно, что дизель V9X будет использоваться как в автомобилях с передним, так и с задним и полным приводом. Работы над новым двигателем с непосредственным впрыском, объемом 2993 куб. см, начались в 2005 году, чтобы удовлетворить специфические требования Infiniti по компактности, мощности, экологии и виброакустическим характеристикам. Хотя изначально рассматривалась возможность создания V8, было решено, что V6 будет оптимальным вариантом для всех трех брендов Альянса, обеспечивая идеальное сочетание эксплуатационных характеристик, плавности работы и потенциального объема производства. Разработчики стремились достичь мощности в 238 л.с. (175 кВт) и крутящего момента в 500 Нм, а также соответствовать будущим стандартам токсичности Euro 5. Компоновка моторного отсека моделей EX и FX, изначально предназначенная только для бензиновых двигателей, требовала компактного двигателя с углом развала цилиндров, близким к 60 градусам. Это условие было критически важным для возможности установки двигателя как в продольном, так и в поперечном направлении. В результате было принято решение о компоновке с углом развала в 65 градусов, что позволило достичь необходимого баланса между уравновешенностью двигателя и надежностью коленчатого вала и блока цилиндров. Эта схема также позволила разместить один турбокомпрессор в развале цилиндров. Ключевым фактором успеха нового шестицилиндрового двигателя стал выбор материала для блока цилиндров. В то время как конкуренты все чаще использовали алюминиевые сплавы для снижения массы дизельных двигателей, разработчики понимали, что этого недостаточно для обеспечения необходимой жесткости и снижения уровня шума. Кроме того, для улучшения виброакустических характеристик потребовалось бы усложнение конструкции уравновешивающих валов, что негативно сказалось бы на габаритах двигателя и уменьшило бы преимущества легкосплавных блоков. Использование традиционного литейного чугуна могло бы привести к увеличению нагрузки на переднюю ось, что снизило бы удовольствие от вождения, ставшее визитной карточкой автомобилей Infiniti. В итоге инженеры выбрали уплотненный серый чугун (CGI), который сочетает в себе все преимущества обычного чугуна, обеспечивая высокую жесткость и отличные виброакустические характеристики без значительного увеличения массы. Хотя CGI тяжелее чистого алюминиевого сплава, его использование устраняет необходимость в дополнительных ребрах жесткости, что делает увеличение массы незначительным. CGI был запатентован в 1949 году и впервые использовался для производства тормозных механизмов скоростных европейских поездов. Конструкции из CGI на 75% прочнее и жестче, чем из серого литейного чугуна, который является наиболее распространенным материалом для блоков цилиндров. Его характеристики превосходят алюминиевые сплавы при высоких температурах, где CGI демонстрирует почти в пять раз большую усталостную прочность. Однако его главное преимущество заключается в снижении массы: типичный блок цилиндров из CGI более чем на 20% легче аналогичного изделия из традиционного чугуна. Для того чтобы двигатель мог выдерживать высокие нагрузки при значительных значениях мощности и крутящего момента, общая жесткость конструкции была оптимизирована за счет применения ряда оригинальных решений. К ним относятся: широкая и жесткая привалочная поверхность между двигателем и картером гидротрансформатора, блок цилиндров с удлиненной нижней частью из CGI, непосредственное крепление навесных агрегатов к картеру, интегральная опора в верхних крышках ГРМ, специальный масляный поддон и жесткий картер гидротрансформатора с упорным трансмиссионным подшипником со стороны коробки передач. Для снижения вибраций, характерных для дизелей, и предотвращения нежелательного резонанса в рабочем диапазоне частот коленчатого вала на этапе проектирования проводилась многокритериальная оптимизация конструкции двигателя с использованием метода конечных элементов. Это позволило выявить источники вибраций и определить оптимальную конструктивную форму блока. В результате была создана компактная силовая установка с высокой жесткостью и плавной работой. Таким образом, инженеры Infiniti успешно решили две задачи: достижение высоких показателей двигателя и сохранение оптимального распределения массы автомобиля. Сравнительные испытания, проведенные инженерами Альянса, показали, что дизель V9X обладает самым низким уровнем вибраций при частотах 250 Hz и 500 Гц.

Двигатели, устанавливаемые на автомобилях EX и FX, имеют ряд значительных различий, включая особенности компоновки навесных агрегатов. Также были внесены конструктивные изменения в двигатель, предназначенный для переднеприводных моделей, что связано с необходимостью адаптации к различным конфигурациям моторных отсеков. Кроме того, в моторные отсеки моделей EX и FX были внесены изменения. Двигатель Infiniti выделяется уникальным блок-картером, новым коленчатым валом и рядом усовершенствованных узлов, таких как впускной коллектор, система подачи топлива, рециркуляции отработавших газов, турбокомпрессор, масляный поддон и выпускной коллектор с нейтрализатором. Двигатель также был специально «настроен» для повышения отзывчивости, а его дизайн соответствует визуальной идентификации и стилю Infiniti. Дизельные версии EX и FX значительно отличаются от бензиновых, включая новый подрамник и передний бампер, который улучшает приток воздуха в моторный отсек, а также новые панели, позволяющие установить дополнительные радиаторы системы охлаждения. На следующем этапе разработки двигателей акцент был сделан на достижение высоких мощностных характеристик, что особенно ценится владельцами Infiniti. В результате была создана новая схема, которая подняла технологии непосредственного впрыска на новый уровень. Форма камеры сгорания была оптимизирована для улучшения баланса между выбросами вредных веществ и топливной экономичностью. Степень сжатия была снижена до 16, что позволило улучшить экономические и экологические показатели, а также виброакустические характеристики (NVH). Глубина конических выточек под клапаны была уменьшена, и был выбран семиструйный распылитель с малым подыгольным объемом. В то же время, диаметр камеры сгорания увеличился, а угол распыливания топлива был адаптирован для улучшения вихреобразования и снижения тепловых потерь. Внутренние потери на трение были уменьшены за счет использования деталей с низким коэффициентом трения, таких как стальной коленчатый вал, обработанный с применением технологии микрофиниширования. Благодаря использованию сравнительно большого турбокомпрессора, установленного в развале блока цилиндров, промежуточного охладителя наддувочного воздуха и современной аккумуляторной топливной системы Bosch с пьезоэлектрическими форсунками, работающими под давлением до 1800 бар, удалось достичь выдающегося крутящего момента и конкурентоспособной удельной мощности. Разработчики четко достигли запланированного значения в 175 кВт (238 л.с.), а реализованный крутящий момент в 550 Нм (для заднеприводных и полноприводных версий) превысил заданные параметры. Пиковый момент достигается в диапазоне от 1750 до 2500 об/мин, а уровень в 500 Нм достигается уже при 1500 об/мин. Частота холостого хода составляет всего 650 об/мин, и работа двигателя в этом режиме не сопровождается вибрацией, шумом или неравномерностью, что обычно характерно для дизельных двигателей. В результате был создан двигатель с высокими динамическими характеристиками на низких частотах вращения и отличной мягкостью работы. Он демонстрирует образцовую отзывчивость, а специальная настройка выпускной системы придает ему спортивный «голос» при резком разгоне на частоте около 2500 об/мин. Плавная семиступенчатая автоматическая коробка передач Infiniti, стандартная для моделей EX и FX, подчеркивает мягкость и «рафинированность» работы двигателя. Параметры коробки подобраны так, чтобы максимально использовать преимущества высокого крутящего момента. «Мягкость работы нового дизеля ощущается как на холостом ходу, так и при 2000 об/мин. Водитель может понять, какой двигатель установлен под капотом, лишь взглянув на тахометр и определив, где начинается „красная“ зона», — отметил Райт.

После достижения или превышения запланированных мощностных и виброакустических характеристик начался финальный этап разработки, целью которого стало достижение или превышение установленных показателей в области экономичности и экологичности, соответствующих нормам токсичности Euro 5. В дополнение к улучшениям, связанным с конструкцией камеры сгорания, двигатель V9X был оснащен рядом инновационных систем, направленных на улучшение экологических характеристик и надежности. Важной частью является система рециркуляции отработавших газов (EGR) с охладителем, которая снижает выбросы NOx. Она включает специальный канал, позволяющий пропускать отработавшие газы через охладитель перед подачей на впуск, что способствует быстрому достижению оптимальной температуры отработавших газов и максимальному использованию их охлаждающей способности. Характерной особенностью системы является контур подвода «холодной» охлаждающей жидкости к теплообменнику EGR, что дополнительно снижает температуру отработавших газов и уменьшает содержание углекислого газа и углеводородов в продуктах сгорания. Не менее важны системы, снижающие токсичность отработавших газов в выпускной системе. К ним относятся металлический каталитический нейтрализатор окислительного типа, который создает меньшие потери давления по сравнению с керамическими аналогами и обеспечивает протекание экзотермических каталитических реакций, а также каталитический фильтр твердых частиц (DPF). Оба устройства установлены в одном корпусе. Фильтр твердых частиц работает совместно с седьмой топливной форсункой, установленной в выпускной системе, которая активируется во время регенерации фильтра. Этот процесс проходит незаметно для водителя. Использование схемы с седьмой форсункой исключает риск попадания несгоревшего топлива в моторное масло. Впрыск топлива в выпускную систему позволяет проводить регенерацию фильтра твердых частиц при малых нагрузках или на холостом ходу, что обеспечивает высокую топливную экономичность на всех режимах движения и оптимизирует периодичность замены моторного масла. При высоких мощностных характеристиках и отличных виброакустических показателях дизель V9X обеспечивает снижение выбросов CO₂. Для модели EX этот показатель составляет 224 г/км при среднем расходе топлива в комбинированном цикле 8,4 л/100 км. Аналогичные показатели для модели FX составляют 240 г/км и 9,0 л/100 км соответственно. Достижение запланированных показателей надежности и качества во время разработки потребовало более 12 000 часов стендовых испытаний двигателя на отказ, в то время как экспериментальные образцы «продольной» и «поперечной» версий V9X прошли более 1 250 000 км. Кроме того, каждый двигатель перед отправкой на сборочные предприятия проходит цикл испытаний на термостенде. «Выводя Infiniti на европейский рынок, мы понимали, что нашей главной задачей станет позиционирование бренда как непревзойденной люксовой марки с высоким уровнем сервиса и послепродажного обслуживания. Теперь мы можем сделать следующий шаг в развитии Infiniti. Новый дизельный двигатель открывает нам доступ к значительно большему сегменту рынка, не ущемляя наши основные ценности. Более того, это исключительный двигатель с впечатляющим крутящим моментом, начиная с низких частот вращения коленчатого вала. Он обеспечивает плавное и постепенное нарастание скорости без нежелательных шумов и вибраций. Создавая уникальный спортивный дизель, мы смогли сохранить идеальное сочетание отличных эксплуатационных характеристик и роскоши, присущей автомобилям Infiniti. При этом наши клиенты получают преимущество в виде более высокой топливной экономичности и меньших выбросов вредных веществ. Это беспроигрышная сделка для обеих сторон», — подытожил Джим Райт.

Кроме того, стоит отметить, что дизельный двигатель V9X был разработан с учетом современных тенденций в области экологии и устойчивого развития. В условиях растущих требований к снижению выбросов и повышению топливной эффективности, Infiniti активно внедряет новые технологии, которые помогают минимизировать воздействие на окружающую среду. Например, система EGR не только снижает выбросы NOx, но и способствует улучшению общей эффективности работы двигателя, что делает его более конкурентоспособным на рынке. Также стоит упомянуть о том, что Infiniti активно работает над улучшением своих моделей, чтобы они соответствовали самым строгим стандартам безопасности и комфорта, что делает автомобили этой марки привлекательными для широкого круга потребителей.

Технологические инновации в дизельных двигателях Infiniti

Технология турбонаддува также играет важную роль, позволяя увеличить мощность при меньшем объеме. Это позволяет уменьшить вес агрегата и улучшить динамические характеристики транспортного средства. В сочетании с новыми материалами, такими как легкие сплавы и композиты, удается добиться значительного снижения массы, что положительно сказывается на расходе топлива.

Системы управления, основанные на алгоритмах машинного обучения, позволяют оптимизировать работу моторов в реальном времени. Это обеспечивает адаптацию к различным условиям эксплуатации, что в свою очередь повышает надежность и долговечность. Интеграция таких решений позволяет минимизировать технические неисправности и продлить срок службы агрегатов.

Кроме того, внимание уделяется улучшению шумоизоляции и виброизоляции, что создает комфортные условия для водителя и пассажиров. Использование новых технологий в конструкции позволяет значительно снизить уровень шума, что делает поездки более приятными.

Внедрение систем рекуперации энергии также становится актуальным. Эти технологии позволяют использовать энергию, которая обычно теряется, например, при торможении, для подзарядки аккумуляторов или повышения общей эффективности работы силового агрегата.

Таким образом, современные разработки в области моторов на тяжелом топливе открывают новые горизонты для повышения производительности, снижения воздействия на окружающую среду и улучшения комфорта вождения.

Экологические аспекты и эффективность дизельного топлива

Использование топлива на основе углеводородов вызывает значительные экологические последствия. В отличие от бензина, топливо с высоким содержанием углерода выделяет меньше углекислого газа на единицу энергии. Это делает его более привлекательным с точки зрения снижения парниковых газов. Однако, при сгорании образуются оксиды азота и частицы, что негативно сказывается на качестве воздуха.

Современные технологии очистки выхлопных газов, такие как селективная каталитическая редукция, позволяют значительно снизить уровень вредных выбросов. Эти системы используют аммиак для преобразования оксидов азота в безвредный азот и водяные пары. Внедрение таких решений способствует улучшению экологической ситуации в городах.

Энергетическая плотность данного вида топлива также является его преимуществом. На единицу объема оно содержит больше энергии, чем бензин, что позволяет автомобилям проходить большие расстояния без необходимости частой заправки. Это может снизить общее количество транспортных средств на дорогах и, соответственно, уменьшить уровень загрязнения.

Тем не менее, необходимо учитывать и альтернативные источники энергии. Развитие электромобилей и гибридных технологий предлагает более чистые решения для транспортной отрасли. Инвестиции в инфраструктуру для зарядки и развитие возобновляемых источников энергии могут стать ключевыми факторами в переходе на более экологичные виды транспорта.