ДВС еще на коне

Споры об альтернативных видах топлива создают впечатление, что детища Отто и Дизеля пора отправить на свалку истории. Однако инженеры продолжают совершенствовать традиционные ДВС, потенциал которых еще полностью не раскрыт. Свидетельство тому – разработки инженеров GM Powertrain, представленные на Tech Show в Турине.

Споры об альтернативных видах топлива создают впечатление, что детища Отто и Дизеля пора отправить на свалку истории. Однако инженеры продолжают совершенствовать традиционные ДВС, потенциал которых еще полностью не раскрыт. Свидетельство тому – разработки инженеров GM Powertrain, представленные на Tech Show в Турине.

Оседлать дизель

Главная задача для создателей дизельных моторов – снижение токсичности отработавших газов. Одним из путей ее решения стала установка в каждой из камер сгорания датчика давления в цилиндре. Данные от них поступают в блок управления двигателем, и в соответствии с ними рассчитывается процесс топливоподачи. Первым технологию автоматического контроля за процессами сгорания в дизельном двигателе «примерит» турбированный 2,9-литровый V6 (250 л. с./550 Нм), который появится на конвейере в будущем году на модели Cadillac CTS. По утверждению создателей, компактные размеры позволят устанавливать его под капотом как продольно, так и поперечно. Этот 24-клапанный двигатель с четырьмя распредвалами разработан при участии инженеров итальянской моторостроительной компании VW Motori. Система питания Сommon Rail позволяет получить впрыск под давлением до 2000 бар. Пьезофорсунки обеспечивают до 8 подач топлива за один рабочий цикл. Сажевый фильтр и катализатор способствуют снижению вредных выбросов в атмосферу. Давление наддува регулируется благодаря использованию электронно управляемой турбины с изменяемой геометрией. Максимальный крутящий момент доступен уже при 2000 об/мин.

Турбо + впрыск

Как показала практика, малообъемный турбированный мотор обеспечивает те же характеристики, что и большой атмосферный. Примером тому стал новый 1,4-литровый четырехцилиндровый бензиновый двигатель, разработанный инженерами GM. Среди его технических особенностей – интегрированный во впускной коллектор турбонагнетатель, впрыск топлива непосредственно в камеры сгорания, система изменения фаз газораспределения, усиленный блок цилиндров, коленвал и шатуны. Форсунки расположены по центру камеры сгорания и подают топливо под давлением до 200 бар. Каждый из двух распредвалов регулируется независимо от другого. При средней нагрузке впускные клапаны закрываются позже, что позволяет снизить расход топлива. 1,4-литровый турбомотор в зависимости от модификации развивает мощность от 120 до 140 л. с., а крутящий момент составляет от 175 до 200 Нм соответственно. По расчетам инженеров GM, применение передовых конструктивных решений позволит снизить расход топлива на 8% по сравнению с атмосферными моторами той же мощности и обеспечит соответствие эконормам Евро 5. Новые моторы будут выпускаться на заводе GM Powertrain в Австрии и на автомобилях концерна появятся в 2010 году.

Со спиртом по жизни

Постоянно растущие цены на нефть и газ настоятельно требуют внедрения альтернативных видов топлива. Один из популярных и сравнительно экономичных способов решения этой проблемы – использование этилового спирта – биоэтанола, полученного из растительного сырья. В настоящее время большая часть биоэтанола производится из кукурузы (США) и сахарного тростника (Бразилия). Сырьем для его производства также могут служить различные с/х культуры с большим содержанием крахмала или сахара: картофель, сахарная свекла, ячмень и др. Этанол можно производить в больших количествах из целлюлозы. Кроме того, его источник – различные отходы сельского и лесного хозяйства: солома, древесные опилки и т. п. Сегодня в Европе наиболее популярен биоэтанол Е85 (буква «Е» от английского Еthanol) – смесь 85% этанола и 15% бензина. Среди преимуществ использования этого вида горючего – снижение выбросов СО2 на 40–70%, меньшая (25–30%) по сравнению с бензином стоимость, а также возможность увеличить мощность мотора за счет более высокого октанового числа этилового спирта. Для работы на этаноле автомобильные двигатели оснащают другим ЭБУ с иной программой, а также более термостойкими клапанами и седлами клапанов. Кроме того, вся топливная система модернизирована с учетом использования этанола. Среди европейских брендов, входящих в состав GM, наибольшее количество биоэтаноловых версий предлагает компания Saab.

Зажигание под контролем

Как объединить достижения Отто и Дизеля в одном моторе? Технология, разработанная инженерами GM Powertrain, получила название Homogenous Charge Compression Ignition (HCCI), что означает «процесс воспламенения от сжатия однородной рабочей смеси». Но ведь так работает любой дизельный мотор? Так, да не так. Во-первых, в момент воспламенения в камере сгорания горючая смесь не совсем однородная, так как дизтопливо впрыскивается в конце такта сжатия. Во-вторых, в новом моторе в качестве топлива используется… бензин. Для создания перспективной разработки была модернизирована серийная 2,2-литровая «четверка», устанавливаемая на Opel Vectra. При запуске и при повышенной нагрузке бензо-воздушная смесь воспламеняется традиционной свечой зажигания, а на других режимах – самовоспламеняется из-за высокой температуры при сжатии однородной обедненной смеси. В последнем случае в разогреве помогают частично оставшиеся в цилиндре горячие отработавшие газы. Бензин впрыскивается форсунками непосредственно в камеру сгорания на такте впуска. Для контроля этого процесса в камерах сгорания установлены датчики давления. Важным элементом работы мотора является сложная система изменения фаз газораспределения с двухступенчатой регулировкой высоты подъема клапанов. Для снижения токсичности выхлопа применили трехкомпонентный катализатор. Использование подобной технологии позволит уменьшить расход топлива на 15% по сравнению с традиционными аналогами, а главное – существенно снизить выбросы NOx.

Газовая атака

С 2002 года концерн GM предлагает версии легковых автомобилей, снабженных газобаллонным оборудованием. Очередной шаг в этом направлении – новый турбированный мотор объемом 1598 см3, работающий на сжатом природном газе (метане). Он развивает мощность 150 л. с., а его крутящий момент достигает 210 Нм. Использование сжатого газа позволит потребителям существенно снизить эксплуатационные расходы. Кроме того, по сравнению с обычным бензиновым мотором выбросы СО2 снижены на 20–25%. Впервые подобную топливную систему установили на экспериментальную версию минивена Zafira. Четыре стальных баллона со сжатым газом, вмещающие 21 кг метана, расположены под полом в задней части кузова (см. фото). Мотор способен работать на природном газе (метане), биометане или любом их сочетании. Двигатель оснащен специальными поршнями, клапанами и седлами клапанов, изготовленными из более жаростойких сплавов. Кроме того, предусмотрена резервная традиционная бензиновая система питания с 14-литровым топливным баком. Серийный образец Opel Zafira дебютирует в следующем году.

Сергей Иванов
Фото автора и GM

Редакция благодарит компанию «УкрАВТО» за помощь в организации поездки