Автоклую любителей БМВ

Эволюция ДВС: Больше сил при меньшем объеме

Полтора десятка лет - немалый срок в развитиии автомобильных технологий: некоторые изобретения можно назвать революционными. Но и техника, совершенствовавшаяся постепенно, существенно улучшила наш транспорт. Сегодня мы вспомним, как развивались двигатели внутреннего сгорания.

Последние пятнадцать лет для ДВС можно назвать прогрессивными. Борьба за мощность, экономичность и экологичность обеспечила этому типу моторов ранее невиданный прорыв. В конструкции самых массовых силовых агрегатов появились сложнейшие узлы, в конце прошлого века доступные только в премиум-классе. В самых популярных классах авто привычные многолит&shy-ражные двигатели все чаще уступают место малообъемным, но мощным и тяговитым моторам. Сегодня не редкость 1,4-литровая "четверка" под капотом престижного внедорожника или 1,0-литровый "движок" в седане С-класса. Двигатели теряют не только рабочий объем, но и цилиндры - 3- и даже 2-цилиндровые моторчики со своими характерными тарахтением и вибрациями совершенствуются и неторопливо, но уверенно покоряют рынки развитых стран.

В нашей стране не все подобные тенденции получили активное развитие, но сколько мы продержимся при почти европейских ценах на топливо? Кстати, о топливе: его качество в Украине все реже служит причиной отказа в поставках той или иной модели силового агрегата. Мы давно эксплуатируем получающие широкое распространение двигатели с непосредственным впрыском, в последние 5-6 лет большинство импортеров завозят в страну самые современные дизели и обеспечивают их европейской гарантией. Однако не все моторостроительные новации минувшего 15-летия попали на конвейер - часть осталась на конструкторских кульманах и под капотами опытных машин, к примеру, ДВС с изменяемой степенью сжатия. Навсегда или до лучших времен - об этом мы обязательно напишем на страницах "Автоцентра", если не в рубрике "Новости", то в нашем следующем юбилейном обзоре.

Революция в моторостроении позволила создать малообъемные, но мощные и экологичные моторы с уникальными характеристиками.

Система впуска

Уже в своих первых номерах "Автоцентр" писал о двигателях с изменяемыми фазами газораспределения - дорогих и потому малораспространенных. И если тогда моментом и временем открытия клапанов могли управлять только такие продвинутые "мотористы", как Honda, BMW и Mitsubishi, то к 2003 году это умели даже неторопливые в новациях американцы из GM. Сегодня системы изменения фаз газораспределения применяются и на массовых автомобилях ведущих производителей: VTEC, VANOS, AVS, CVVT, VVT-i... Еще дальше пошел BMW - с 2001 года некоторые его моторы обходятся без дроссельной заслонки: ее заменяет система Valvetronic, регулирующая высоту подъема клапанов. Бездроссельный вариант подхватили и другие автопроизводители, например, тот же Fiat с его новым двухцилиндровым мотором AirTwin мощностью 85 л. с.

Правильный впуск улучшает экономичность и увеличивает мощность моторов. Система питания

В 1997 году, в первых номерах "Автоцентра", мы рассказывали о многообещающей серийной новинке - бензиновом двигателе GDI с непосредственным впрыском топлива от Mitsubishi. Послойное смесе&shy-образование и сверхобедненные смеси (40:1) обеспечивали высокие удельную мощность, экономичность и экологичность. К 2000 году и позже такой технологией уже обзавелись Toyota (D-4), Nissan (DI), Peugeot-Citroёn (HPi), BMW (HPi), Mercedes-Benz (CGI), VW (TSI). Однако GDI и его аналоги опередили свое время: в 2007-м даже сама Mitsubishi сократила выпуск этого мотора до одной модели. Но через пару лет двигатели с непосредственным впрыском массово выпускали уже несколько компаний, и сегодня они есть у большинства ведущих производителей. В 2004 г. VW дал новый толчок развитию систем питания и моторных технологий: компания смогла совместить непосредственный впрыск и наддув. Еще более эффективными оказались появившиеся в 2006-м моторы семейства TSI c турбо- и механическим компрессорами, эффективно нагнетающими воздух в цилинд&shy-ры, начиная с холостых оборотов, причем каждый на разных режимах. Совмещение непосредственного впрыска и турбонаддува позволило получать моторы с очень большой удельной мощностью, что послужило точком к созданию малообъемных 3- и 2-цилиндровых моторов. Но не только непосредственный впрыск в паре с турбонаддувом совершили революцию. Параллельно с ними совершенствовались все компоненты системы питания. Росло давление впрыска бензина: если в обычных системах впрыска рабочее давление 3 - 5 бар, то в 2006 г. VW TSI впрыскивал бензин под давлением 150 бар. Еще в 2003 г. Siemens показал форсунку для системы питания с давлением впрыска бензина 200 бар. Для лучшего смесеобразования конструкторы увеличили число отверстий распылителя инжекторов. Сначала у инжекторов было по одному распылительному отверстию, в 2004 году их стало шесть, а в 2005-м появились форсунки с восемью отверстиями.

Быстродействие пьезофорсунок позволило более точно дозировать топливо и подавать несколько порций завремя двухтактов - впуск-сжатие. ! Силы и силенки

Удельная мощность силовых агрегатов за минувшие 15 лет выросла радикально. Благодаря совершенным системам питания и эффективным системам наддува при меньшем рабочем объеме (а значит - массе) силового агрегата мощность повысилась.

VW Golf 1997 г.: 2,3 л VR5 150 л. с. 205 Нм - VW Golf 2012 г.: 1,4 л TSI 160 л. с. 240 Нм.
Ford Escort 1997 г.: 1,8 л 116 л. с. 160 Нм - Ford Focus 2012 г.: 1,0 л 125 л. с. 200 Нм.

Наддув

В "детские" годы "Автоцентра" в любом каталоге можно было найти дюжину моделей с атмосферным дизелем, а наддувный бензиновый агрегат считался прерогативой едва ли не спорткаров. Сегодня наддувные агрегаты стоят во главе прогресса: они творят чудеса, превращая малолитражные моторчики в силовые агрегаты для авто В- и С-класса.
Старую идею объединения двух типов наддува - турбины и приводного компрессора - общедоступной сделал VW в 2006 г. Новый 1,4-литровый бензиновый двигатель с непосредственным впрыском VW TSI получил характеристики на уровне 2,5-литровых "атмосферников", демонстрируя пример экономичности и экологичности. Электронный блок управления, активируя компрессор на "низах" и чуть "выше" и турбину на средних и высоких оборотах, обеспечивает максимальный крутящий момент в широком диапазоне оборотов. В 2009-м BMW усовершенствовал турбину типа Twin Scroll, добавив к разделенной трубе, подводящей выхлопные газы к лопаткам "горячего" колеса, вторую "улитку". Грядет эра электрокомпрессоров. Так, компания Valeo приобрела одного из разработчиков и изготовителей подобных нагнетателей.

В Twin Scroll-е ротор-турбина эффективнее раскручивается во всем диапазоне оборотов, обеспечивая ровную тягу безтурбоямы. Особая архитектура

С точки зрения компоновки силовых агрегатов за последние 15 лет мало что изменилось. Очень интересны своим высоким уровнем технологий и компактностью многолитровые силовые агрегаты необычных схем - VR6, W8, W12 - все так же остаются достоянием малотиражных моделей и версий. Однако в 2011 г. компания BMW, одна из законодательниц моторостроительной моды, объявила о применении нового принципа конструирования своих моторов. Отныне баварские агрегаты будут "собираться" из унифицированных цилиндров и прочих стандартизированных узлов - как из кубиков: так дешевле. Совершенно оригинальные, мощные и компактные роторные "Ванкели" в 1997 году выпускались лишь "ВАЗом" и Mazda. Но даже "японка" RX-8 образца 2003-го (на фото внизу) не дожила до наших дней. Так и не прописались под капотами серийных авто моторы с изменяемой степенью сжатия типа SVC (2000 г.), FEV Motorentechnik и MCE-5 (2008 г.): высокая отдача (1,6 л - 225 л. с. и 305 Нм), бензиновая всеядность и экономичность так и не перевесили сложностей конструкции. В той же копилке интересных идей остались пока двигатели типа DiesOtto и HCCI, разработанные Mercedes и GM, функционирующие одновременно по принципу дизеля и искрового зажигания. Характеристики их хороши (1,8 л - 238 л. с. и 400 Нм), но затраты на доводку пока непозволительно высоки. Одним словом, ни один из двигателей нестандартной компоновки, которые наблюдал "Автоцентр" в течение своих первых пятнадцати лет, не стал массовым.

Чтобы продлить жизнь двигателю Ванкеля, японцы пытались перевести его наводородное топливо. Mazda RX-8 Дизелизация

С начала "Автоцентр" писал о дизелях исключительно в рубрике "Подержанные автомобили" - новые машины с такими моторами в Украину практически не завозились из-за некачественного топлива. Однако с середины 2000-х топливо улучшилось, а дизельные авто превратились в динамичные машины. На наших глазах совершенствовалась систе&shy-ма впрыска топлива. В 1997-м появляется управляемая электроникой система Common Rail, в 1998-м - насос-форсунки. Следом за электромагнитными форсунками с 2003-го начинается внедрение быстродействующих пьезоэлектрических. В 2005 г. они успевают впрыскивать до 5 порций топлива за один цикл, 2010 г. - 6 порций, чем смягчают работу дизеля и повышают его эффективность. Форсунки стали оснащаться распылителями со все большим числом отверстий - шесть, затем восемь. Растет и давление топлива: 1350, 1800, 2000, 2500 бар.

Пьезоэлектрические форсунки совершили революцию в дизелестроении, дав шанс этому типу мотора и дальше служить человечеству. Насос-форсунки "уходят" из-за наличия только однофазного впрыска.