Новое – хорошо исполненное старое

В 1995 году непосредственный впрыск возродила компания Mitsubishi Motors. В конце 1970-х, когда Motronic казался вершиной эволюции, японские инженеры решили разработать наиболее совершенную из всех систем питания бензиновых двигателей. И им это удалось. Во-первых, двигатели GDI (gasoline direct injection, «непосредственный впрыск бензина») потребляют меньше топлива, чем обычные «впрысковые» моторы, в особенности при спокойной езде на невысокой скорости. Во-вторых, при одинаковом рабочем объеме они обеспечивают более интенсивное ускорение автомобиля. В-третьих, у них чище выхлоп. Наконец, в-четвертых, они гарантируют более высокую литровую мощность за счет большей степени сжатия и эффекта охлаждения воздуха при испарении топлива в цилиндрах. Достоинства объясняются принципом работы. На холостом ходу и при малой нагрузке двигатель GDI переходит на режим сверхбедных топливовоздушных смесей, недоступный обычным двигателям. Те могут работать при весовом соотношении бензина к воздуху 1:15–20, в то время как у двигателей GDI возможна пропорция 1:40. Она достигается за счет вихревого движения воздушного заряда, которое обеспечивает смешивание бензина только с частью воздуха, попавшего в камеру сгорания. При разгоне и высоких скоростях двигатель выходит на мощностной режим со стехиометрическим (то есть с идеальным весовым соотношением бензина и кислорода воздуха, при котором сгорает все топливо, – 14,7:1) воздушно-топливным соотношением. А при интенсивном разгоне мотор переходит на двухстадийный впрыск, при котором во время такта впуска впрыскивается небольшое количество топлива, чтобы охладить воздух, а затем уже основная порция. При таком режиме соотношение воздуха и топлива достигает 12:1.

Увы, на сегодняшний день многие из достоинств двигателей с непосредственным впрыском реализованы лишь в Японии. Дело в том, что при сгорании сверхбедной топливовоздушной смеси содержание ядовитых оксидов азота NOx в выхлопе слишком высоко. Японцы побороли этот недостаток, оснастив машины специальным нейтрализатором. Но оказалось, что такой нейтрализатор может долго эффективно работать только при использовании бензина с низким содержанием серы, который не продают пока ни в Европе, ни в России. Поэтому многим автопроизводителям, которые вслед за Mitsubishi Motors стали оснащать свои машины двигателями с непосредственным впрыском, пришлось пренебречь экономичностью ради экологии. Моторы лишились режима работы на сверхбедной смеси, и ныне основное достоинство таких двигателей уже не экономичность, а лучшие мощностные показатели. Впрочем, это временно, скоро низкосернистый бензин начнут продавать в Европе, когда-нибудь он появится и в России, так что перспективы непосредственного впрыска громадные.

По данным специалистов компании Bosch, которая уже давно параллельно с аппаратурой для обычного впрыска выпускает оборудование непосредственного впрыска, через три года каждый пятый бензиновый двигатель будет оснащен непосредственным впрыском. На более протяженный срок эксперты прогнозов не дают, но думается, лет через десять, когда низкосернистый бензин будет продаваться по всему миру и все достоинства непосредственного впрыска будут налицо, двигатели с обычным впрыском останутся только на самых дешевых автомобилях.

Одно из последних достижений в области «дыхания двигателя» – революционный механизм Valvetronic компании BMW. Баварские инженеры решили устранить из двигателя дроссельную заслонку, которая, подобно карбюратору, «душит» двигатель, создавая дополнительное сопротивление на впуске. Вместо нее регулировкой количества подаваемого в цилиндры воздуха заведуют клапаны, высоту подъема которых меняют с помощью специального механизма.

По данным компании BMW, применение этой системы на режиме частичных нагрузок экономит столько же топлива, что и при замене распределенного впрыска непосредственным. При этом система Valvetronic способна изменять наполнение цилиндров в зависимости от детонационной стойкости бензина (то есть автомобиль с таким мотором можно заправлять любым неэтилированным бензином с октановым числом от 91 до 98) и не боится высокосернистого топлива.

Существуют также системы наддува и охлаждения, которые позволяют значительно улучшить наполнение цилиндров воздухом. Именно комбинацию непосредственного впрыска и наддува многие конструкторы считают наиболее перспективной. Впрочем, наддув – это тема для отдельной статьи.

Поиск по сайту: