Новая переменная
Нынешний процесс совершенствования бензиновых двигателей носит эволюционный характер. И лишь одно изобретение действительно может претендовать на звание революционного – это Valvetronic от BMW.
Текст: Карелов Олег.
Экономичность двигателя внутреннего сгорания – вопрос очень тонкий. Чтобы при той же мощности расходовать меньше топлива, нужно, во-первых, гарантировать его полное сгорание, а, во-вторых, уменьшать всевозможные потери энергии на трение в цилиндро-поршневой группе, теплопередачу через стенки цилиндра, гидродинамическое сопротивления при прокачке масла и т.п. С этими издержками и ведут борьбу инженеры: в ход идут масляные насосы переменной производительности, маловязкие масла, непосредственный впрыск, электронные термостаты и многое другое. Но эффект от этих мер – считанные проценты. Специалисты же BMW с помощью системы Valvetronic разом понизили расход бензина на 10%! Причем в отдельных случаях преимущество может оказаться и еще больше. Как же это им удалось?
Секрет в применении иного механизма регулировки количества воздуха, подаваемого в цилиндры. Обычно для этого используется дроссельная заслонка. Расположенная во впускном патрубке, она перекрывает путь потоку воздуха, уменьшая наполнение цилиндров, и, соответственно, снижая развиваемый крутящий момент. Однако это означает, что при малых нагрузках на двигатель, когда заслонка почти закрыта, значительно увеличивается сопротивление впускной системы. Из-за этого, в отличие от тех же дизельных моторов, в которых никаких заслонок нет, бензиновый двигатель при небольшой нагрузке работает крайне неэффективно. Только представьте, сколько энергии тратит на холостом ходу какой-нибудь пятилитровый мотор, всасывая воздух сквозь узкую щель едва приоткрытого дросселя!
Учитывая это, специалисты BMW вообще отказались от заслонки, а ограничение подачи воздуха решили осуществлять с помощью изменяемой продолжительности впуска. Правда, эту регулировку они реализовали опосредованно, то есть через изменение высоты отрытия впусных клапанов, механизм которого и получил название Valvetronic. Так, в режиме холостого хода их подъем соствляется всего 0,5мм, и время, в течение которого они остаются открытыми, получается очень небольшим. Таким образом, вместо мучительного втягивания воздуха на протяжении всего хода поршня, двигатель делает короткий вдох и закрывает впускной клапан!
По мере роста нагрузки на мотор, высота подъема клапанов увеличивается, достигая предельных 12мм. При этом воздух поступает в цилиндры уже в течение всего такта впуска, и двигатель развивает максимальный крутящий момент для данных оборотов.
Правда, у такого механизма есть недостаток: с уменьшением высоты подъема клапанов, увеличивается сопротивление воздушному потому, а значит и опять возрастают потери на всасывание. Поэтому в идеале нужно уметь менять продолжительность открытия впускных клапанов, не изменяя высоту их подъема – она как раз должна быть всегда максимальной, обеспечивая минимальное сопротивление впуска. Однако это уже существенно усложнит механизм газораспределения, потребовав, например, пневматического или электромагнитного привода клапанов. Так что тут еще есть, куда развиваться.
Впрочем, даже в таком виде по сравнению с дроссельной заслонкой Valvetroniс обеспечивает в несколько раз меньшие насосные потери, что позволяет
сэкономить десять процентов топлива. И чем медленнее движение, чем чаще двигатель работает на холостом ходу, тем заметнее преимущества новых моторов BMW.
|
