Перспективы развития автомобильного двигателестроения (zip 1.6 Mb)

Министерство топлива и энергетики РФ

Нефтеюганский индустриальный колледж

Р Е Ф Е Р А Т

по предмету: ВлАвтомобилиВ»

по III разделу ВлТеории автомобиля и двигателяВ»

на тему: ВлПерспективы в развитии

автомобильного двигателестроенияВ»

Выполнил: студент группы 4Т₁ тАУ 96 /Никифоров О.В./

Проверил: /Пасынков В.П./

Нефтеюганск 1999 год

Содержание:

Какими должны быть современные

двигатели внутреннего сгорания.

Разработчикам современных двигателей приходится, подобно античным мореплаваВнтелям, прокладывать курс между Сциллой конкурентных параметров и экологичеВнской Харибдой. Нынешний мотор должен быть, с одной стороны, технически совершенным: мощным, надежным, тяговитым, экономичным и при этом относительно неВндорогим. С другой стороны, ему необходиВнмо соответствовать строгим экологичеВнским требованиям, которые ужесточаются не по дням, а по часам. Только три года назад вступили в силу требованияЕвро II, а нынеЕвро III и уже маячат еще более строгие Евро IV. Они-то диктуют не вполне логичные, с точки зрения простого автомоВнбилиста, технические решения: новый двигатель иной раз оказывается слаВнбее предшественника, обрастает не очень понятными, но весьма дорогими системами, которые не повышают, а порой и снижают его потребительские характеристики. Что поделаешь: конструкторы снова и снова идут на компромиссы тАУ каВнкие уж тут рекордные параметры, когда во главу угла поставлены (законодательно!) экологические критерии - остаться хотя бы "при своих".

Итак, вперед, через воздушный фильтр! Впускные трубопроводы переменной длины, которые три года наВнзад встречались как экзотика только на самых свежих моторах, стали привычным, если не банальным решением: их применяВнют на двигателях ВлАудиВ», ВлФольксвагенВ», БМВ, ВлОпельВ» и даже ВлДэуВ».

Двигатель автомобиля ВлМерседес-Бенц-S500В» (Евро IV) с регулируемым впускным трубопроводом, тремя клапанами на цилиндр, одним распределительным валом в головке, роликовыми толкателями и системой отключения четырёх из восьми цилиндров при работе с неполной нагрузкой: 4966 см³; 220 кВт/299 л.с.; 460 Нм при 3000 об/мин.

Усложнение конструкции? Несомненно! С другой стороны, оптимизация крутящего момента: никаких ВлпроваловВ» и ВлподхватовВ», двигатель тянет ровно во всем диапазоне оборотов.

А
грегатынаддува получили доВнвольно широкое распространение не только на дизелях, но и на бензиновых моторах. А вот приводные нагнетатели так и оста-

Дизельный двигатель ВлОпель-ЭКОТЕКВ» с неразделённой камерой сгорания, четырёхклапанной схемой газораспределения, турбонаддувом, промежуточным охлаждением и балансирными валами.

л
ись редкостью (ВлМерседес-Бенц-CLKВ» и SLK, ВлЯгуар-XJRВ», некотоВнрые модели ВлДженерал моторcВ»). Зато турбокомпрессор выступил в новом качеВнстве: так называемый наддув низкого даВнвления тАУ это не средство повышения мощности, как зачастую рассматривают любой наддув. Иными словами, задача не в том, чтобы сжечь побольше топлива ради дополнительных сил, а чтобы дать меньшему количеству сгореть с максиВнмальной эффективностью (ВлФольксваВнген-1,8 ТВ», ВлВольво-2,О ТВ» (118 кВт/160 л.с.) и 2,5 Т (142 кВт/193 л.с.), ВлСААБ-2,0 ТурбоВ» (113 кВт/154 л.с.). Хотя своей спортивной специальности турбокомпрессор не заВнбыл и у этих моделей существуют ВлзаряВнженныеВ» версии с ВлправильнымВ» наддуВнвом (ВлВольво-Т4В» (147 кВт/200 л.с.) и Т 5 (176 кВт/240 л.с.), ВлСААБ-2,0 ТурбоВ» (136 кВт/185 л.с.).

Регулируемый турбокомпрессор двигателя БМВ с электрическим управлением (справа).

Рядный шестицилиндровый дизель БМВ (Евро III) c четырёхклапанной схемой газораспределения, неразделённой камерой сгорания, системой впрыска Влкоммон рейлВ», роликовыми толкателями, регулируемым турбокомпрессором и промежуточным охлаждением воздуха (слева).

В системах подачи топлива тАУВннебольВншая революция. Впервые серийные моторыс непосредственным впрыском бензина в цилиндр появились в Европе на ВлМицубиси-КаризмаВ» в 1998 году. В этом гоВнду список таких моделей и фирм расширитВнся. Первым из европейцев в нем оказался ВлВольвоВ», следующим, по прогнозам, будет ВлФольксвагенВ». Считается, что именно двиВнгатели с впрыском топлива в цилиндр (его и называют непосредственным) позволят доВнстичь наилучших экономических и экологиВнческих характеристик. Правда, злые языки утвер-

Серийный бензиновый двигатель ВлМицубиси-КаризмаВ» с непосредственным впрыском (Евро III): 1834 см³; 92 кВт/125 л.с.; 174 Нм при 3750 об/мин.

ждают, что мотор ВлМицубиситАУ GDIВ»с трудом уложился в нормативы Евро III по выбросу окислов азота и совсем Влне лезетВ» в перВнспективные Евро IV, но до введения последних еще немало времени. Зато по экономичности ВлМицубиси-КаризмаВ» с таким мотором уже сегодня вплотную приближается к дизельВнным машинам. В трансъевВнропейском пробеге через 12 стран автомобиль (заВнметим, среднего класса) показал средний расход бензина 4,83 л/100 км при средней скорости 90,47 км/ч. Минимальный расход на одном из участков соВнставил 3,69 л/100 км!

тАжНажимая на пеВндаль газа, водитель мехаВннически открывает дроссельную заслонку. Так было. Теперь появились автомобили (ВлМерседес-БенцВ», ВлАудиВ», ВлШевролеВ»), на которых заслонкой управляет электронная система, а педаль превратилась в банальный потенВнциометр, с помощью которого водитель высказывает свои пожелания мотору. И это еще цветочки тАУ в недалеком будущем дроссельную заслонку, как досадную поВнмеху во впускном тракте, ВлотменятВ» вовсе,заменив регулировкой подъема впускных клапанов или (в отдаленной перспективе) их электрическим или электрогидравличеВнским приводом.

Устройство для регулировки фаз в механизме газораспределения из экзотики тоже превратилось в обыденВнность. Моторы ВлАудиВ», БМВ, ВлХондыВ», "Тойоты" уже немыслимы без него. А вот увлеВнчение многоклапанностью проходит. Головки с четырьмя и даже пятью клапанами на цилиндр оказались нужны далеко не всем моторам. Если от двигателя не требуВнется особо высокой литровой мощности, то вполне можно обойтись тремя (ВлМерседес-БенцВ», ВлХендэВ», ВлТойотаВ») или даже двумя клапанами (БМВ, ВлФольксвагенВ», ВлМерседес-БенцВ», ВлФордВ»). Наряду с ними тот же ВлФольксвагенВ» успешно применяет пятиВнклапанные моторы, но повальная Влмода на многоклапанностьВ» прошла. Ведь помимо неоспоримых достоинств (высокое качестВнво продувки и наполнения цилиндров), таВнкая конструкция имеет и Влобратную стороВннуВ»" (сложность, проблемы с охлаждением головки, увеличенные потери на трение). Теперь, похоже, количество клапанов выВнбирают не по принципу Влбольше, чем у конВнкурентаВ», а руководствуясь реальной необВнходимостью для конкретной модели двигаВнтеля. Кстати, даже в многоклапанных головках все клапаны часто приводятся одВнним распределительным валом (ВлХондаВ», ВлМерседес-БенцВ», ВлОпельВ») для снижения потерь на трение. Ради этого и новинка из разряда Влхорошо забытое староеВ» тАУ ролиВнковые толкатели клапанов.

А как развивались в последние три года дизельные двигатели? Повсеместное распространение получили неразделенные камеры сгорания (непосредственный впрыск), многоклапанные головки цилиндров и турбонаддув. Причем все эти

Первый в мире легковой дизель с непосредственным впрыском ВлФольксваген TDIВ».

новшеВнства можно увидеть собранными воВнедино в одном моторе (ВлМерседес-БенцВ», ВлОпельВ», БМВ, ВлПежоВ»). ЛегкоВнвой дизель с ВлнепосредственнымВ» впрыском потребовал серьезной реВнвизии приборов питания. Привычные топливный насос и форсунки сдают позиции новомодной системе Влкоммон рейлВ», где топлиВнво находится в общем ресивере под постоянным давлением, а доступ к форсункам ему открывают клапаны, управляемые электроникой (ВлМерсеВндес-БенцВ», ФИАТ, БМВ, ВлПежоВ», ВлСитроенВ», ВлРеноВ»). Таким образом удаетВнся реализовать сложВнные законы подачи топВнлива, необходимые двигателю с нераздеВнленной камерой сгораВнния, снизить шум и токВнсичность, практически исключить дымление. Хотя аккумуляторная система впрыска, по идее, очень схожая с Влкоммон рейлВ», известВнна давно.

Но Влкоммон рейлВ» позволяет достичь макВнсимум 135 МПа, тогда как топливные насосы высокого давления (ТНВД)-до175 МПа. А ведь чем выше давлеВнние, тем большей тонкоВнсти распыла топлива можно добиться тАУ во благо рабочему процесВнсу и, естественно, мощностным, экономичеВнским и экологическим показателям. Поэтому среди дизелистов наВншлись ВлотщепенцыВ», коВнторые не пошли по ВлобВнщему путиВ» (именно так переводится Влкоммон рейлВ»). Концерн ВлФольксвагенВ» первым наВнчал серийное производство легковых дизеВнлей с насос-форсунками. С ними давление впрыска смогли увеличить до 205 МПа тАУ и возможно, поднимут выше. Насос-форсунки, кроме всего прочего, позВнволят в перспективе реализовать впрыск с учетом особенностей работы каждого циВнлиндра. Такой мотор приходит на смену весьма экономичному 1,9TDI (81 кВт/110 л.с.), который не смог, однако, уложиться в нормы Евро III. Новый мотор еще мощнее и экономичнее: 85 кВт/115 л.с., его крутящий момент больше на 50 Нм. Средний расход топлива у ВлФольксвагена-Пассат 1,9 TDIВ» с таким двигателем 5,3 л/100 км тАУ неплохо для большого и тяжелого автомобиля, споВнсобного развивать скорость 200 км/ч.

Современные дизели оказались наВнстолько совершенными, что сумели завоеВнвать место даже под капотом автомобиВнлей высшего класса. БМВ и ВлАудиВ» уже выВнпускают такие машины с новейшими шесВнтицилиндровыми турбодизелями. Их скоВнростные и динамические характеристики еще десяток лет назад Влне снилисьВ» тогВндашним бензиновым моделям. В этом году на представительские машины немецких фирм установят ВлвосьмеркиВ» тАУ с ними наВнвсегда исчезнет разница в динамике межВнду бензиновыми и дизельными машинами, а почти двукратная разница в расходе тоВнплива останется.

Издавна привыкли, что дизель сильВнно шумит тАУ система Влкоммон рейлВ» снизиВнла уровень шума, а для большего комВнфорта пассажиров легковые дизели ныВнне помещают в капсулу из шумопоглощающих материалов. Кроме того, на некоВнторых двигателях крышки всех коренных подшипников коленчатого вала выполнеВнны как единая деталь, тем самым увелиВнчили жесткость нижней части блока тАУ как результат, снизили шум и вибрацию.

Но и этого мало! Уравновешивающие валы в конструкции моторов не новость, но теперь их стали чаще применять на рядных ВлчетверкахВ» тАУ до сих пор считаВнлось, что здесь без них можно обойтись: неВнуравновешенными сиВнлами инерции второго порядка попросту преВннебрегали.

Первый французский легковой дизель с непосредственным впрыском и Влкоммон рейлВ» (Евро III).

Тех, кто не слишВнком любит проводить досуг в техцентре, поВнрадует, что двигатели стали, по существу, необслуживаемыми тАУ так велики интервалы между сменами масла. Их достигли благодаря применению совреВнменных конструкционВнных материалов и поВнкрытий и, конечно, выВнсококачественных масел.

Самый мощный из выпускаемых легковой дизель БМВ (ЕвроIII): система Влкоммон рейлВ», два регулируемых турбокомпрессора, промежуточное охлаждение, 3901см³; 170 кВт/ 230 л.с.; 500 Нм при 1800 об/мин.

Пробег 25-40 тыс. км без замены масла станоВнвится реальностью, и даже дизельные моторы, традиционно более требовательВнные к смазке, переваливают 20-тысячный рубеж обслуживания. Так что при благоВнприятных условиях наведываться в серВнвис придется не часто.

Каковы дальнейшие перспективы?Двигатели с непосредственным впрыском, как дизельные, так и бензиновые, продолВнжат захват новых территорий. С дизельВнными моторами все более-менее ясно тАУ предкамерные моторы сдают позиции, а вот двигателям с впрыском бензина в циВнлиндр потребуется еще доказать свою ВлсостоятельностьВ», чтобы потеснить под каВнпотом привычные конструкции. Но активВнность ведущих фирм на этом направлении позволяет надеяться, что новое время не за горами.

ОтеВнчественная промышленность тоже сделаВнла пусть запоздалый, но большой шаг впеВнред. Сейчас в России серийно выпускают два двигателя с четырехклапанными головками цилиндров, гидротолкаВнтелями клапанов и расВнпределенным впрыском топлива: ЗМЗ-406 и ВАЗ-2112. Малыми сеВнриями в Барнауле делаВнют первый в стране легВнковой дизель для автоВнмобилей ВАЗ. Правда, по конструкторским решениям он весьма архаВничен. Зато в Нижнем Новгороде пытаются освоить производство, а пока собирают из имВнпортных деталей диВнзельный двигатель ВлШтайрВ» очень оригиВннальной конструкции: с непосредственным впрыском, насос-форсунками и головкой цилиндров, выполненВнной заодно с блоком. Над легковым дизеВнлем работает и заволжский завод. Так что движение есть, пусть и в глубоком арьерВнгарде мировой техники.

А теперь подробнее рассмотрим некоторые новинки, заслуживающие большого внимания и наиболее перспективные разработки инженеров в области развития автомобильных двигателей внутреннего сгораниятАж

Система Влкоммон рейлВ».

Дизельному двигателю уже 100 лет, но именно в наше время развитие его конструкВнции пошло необычайно быстВнрыми темпами. ЗнаменитейВншие фирмы представляют ноВнвинку за новинкой, сулят неВнбывалые ранее результаты. Здесь речь пойдет о новой системе впрыска Влкоммон рейлВ», устанавливаемой на дизельные двигатели.

Нынешние дизельные двигатели гоВнраздо совершеннее тех, что были 10-15 лет назад: большинство из них снабжены турбонаддувом с промежуточным охлаждением воздуха, а литровая мощность многих перевалила за 37 кВт/л (50 л.с./л). В конце 70-х это считалось совсем неплохим покаВнзателем для ВлатмосферныхВ» бензиновых двигателей. Динамические качества автоВнмобилей с такими дизелями, равно как и максимальная их скорость, вполне на выВнсоте. Так что те, кто по-прежнему считает дизель маломощным, трясучим и вонючим, заблуждаются, особенно если учесть, что в начале этого десятилетия грянула новая революция в конструкции моторов с восВнпламенением от сжатия.

Н
епосредственный впрыск топлива пеВнревернул все существовавшие представлеВнния о возможностях дизельных двигателей и сделал реальной их прямо-таки невероВнятную экономичность в сочетании с отличВнной динамикой. Судите сами: большой, соВнлидный ВлАуди-А6В» снаряженной массой около 1,5 т. с механической шестиступенчаВнтой коробкой передач расходовал в средВннем менее 7 л. дизельного топлива на 100 км, разгоняясь до 100 км/ч менее чем за 10 с. и развивая на автобане более 200 км/ч. При движении с умеренной скоростью его ВлаппетитВ» укладывался в 4 л/100 км. Совсем недавно такие показатели казаВнлись просто фантастическими.

Прототип серийного четырёхцилиндрового дизельного двигателя ВлТойотаВ» рабочим объёмом

2 л с двумя верхними распределительными валами и турбокомпрессором.

Путь легковых дизельных двигателей к непосредственному впрыску (по-другому, дизели с неразделенной камерой сгорания) оказался отнюдь не простым. Сам по себе дизель с непосредственным впрыском далеВнко не новинка. Абсолютное большинство ВлбольшихВ» дизелей сделано именно так. Но процесс, легко достижимый в моторах с маВнксимальной частотой вращения коленчатоВнго вала, не превышающей 2500 об/мин, крайне сложно организовать в достигаюВнщих вдвое больших оборотов. И хотя констВнрукторы немало потрудились над этим, реВнзультаты пока оставляют желать лучшего.

Двигатели с неразделенной камерой сгорания действительно экономичнее своих предкамерных и вихрекамерных соВнбратьев примерно на 20%, но шума и вибВнраций у них заметно больше. Для легкоВнвого автомобиля эти показатели могутоказаться более важными. Поэтому не случайно многие фирмы наряду со сверхэкономичными дизелями непосредственВнного впрыска по-прежнему выпускают и предкамерные, и вихрекамерные. Только ВлАудиВ» и ВлРоверВ» (кроме ВлЛенд-РовераВ») полностью перешли на моторы с нераздеВнленной камерой сгорания. ВлМерседесВ», отВндавая им должное, продолжает соверВншенствовать предкамерные дизели с чеВнтырьмя клапанами на цилиндр. ВлПежоВ» и ВлРеноВ» тоже не торопятся снимать с производства свои предкамерные. ФИАТ даВнже выпускает новые, а БМВ попросту деВнлает вид, что лучший легковой дизель всех времен и народов тАУ их рядная вихрекамерная ВлшестеркаВ» с турбонаддувом. Что это тАУ здоровый консерватизм или техническое отставание?

Как же можно улучшить плавность, экономичность, эколоВнгические показатели дизеля без потери мощности? Тем же способом, как в свое время это сделали на бензиновых моторах, когда карбюратор заВнменила управляемая электроникой система впрыска топлива. Одна беда тАУ создать электВнрически управляемую форсунку по образцу той, что используетВнся в бензиновых двигателях, сегодня технологически невозможно: дизельная форВнсунка установлена прямо в цилиндре, где температура газов достигает 2000В°, а давВнление в топливной системе может в сто и более раз превышать атмосферное. СисВнтема Влкоммон рейлВ» (Соттоп Rаi1), что в дословном переводе означает Влобщий путьВ», Влобщая магистральВ», как раз и призвана решить эту задачу.

До сих пор роль управляющей электВнроники в легковых дизельных двигателях сводилась к управлению топливным насоВнсом, давлением наддува, стартовой процедурой и регулированием холостого хода. Давление в системе практически постоянно, топливный насос высокого давления (ТНВД) варьирует лишь количество топлиВнва, что подается в цилиндр за один ход, а бездумная форсунка открывается под дейВнствием ударной волны в топливе (жидкость практически несжимаема) и закрываВнется под действием пружины.

В Влкоммон рейлВ» все обстоит иначе тАУ можно непосредственно регулировать моВнмент впрыска, количество топлива и закон его подачи, даже давление в магистрали. Иными словами, всегда обеспечивать оптиВнмальные условия работы. Принципиальное отличие системы в том, что ТНВД подает топливо не в индивидуальные трубопроводы к форсункам, а в Влобщую магистральВ», обоВнрудованную датчиком давления и обратным клапаном, сливающим лишнее топливо в бак. Форсунки остались прежними, механиВнческими (ничего другого пока не придумаВнли), но вот к каждой добавился пьезоэлектВнрический клапан, открыванием и закрыванием которого управляет электронный блок. Он же управляет ТНВД, обеспечивая разВнличную подачу топлива и давление в Влобщей магистралиВ». Так, давление на холостом хоВнду минимально, что позволяет снизить шум работы форсунок и ТНВД, а при разгоне с низких оборотов тАУ максимально, что обеспеВнчивает наилучшую приемистость.

С
хема компонентов системы Влкоммон рейлВ» фирмы ВлБошВ»: 1 тАУ топливный насос высокого давления;

2 тАУ электронный блок управления; 3 тАУ датчик давления; 4 тАУ собственно Влобщий путьВ» тАУ коллектор;

5 тАУ обратный клапан; 6 тАУ форсунка с электронным управлением; 7 тАУ топливный бак.

Как видим, идея отнюдь не сложна. Иное дело, что технологическое ее исполВннение в условиях массового производства стало возможно лишь в нынешнем году. Сегодня доподлинно известно, что фирмы ВлБошВ» и ВлТойотаВ» располагают готовыми к серийному производству системами впрыВнска Влкоммон рейлВ», причем двигатели с ВлбошевскойВ» системой уже испытаны на сеВнрийных моделях автомобилей. По неофиВнциальным данным, это дизельные моторы для нового ВлОпеля-АстраВ» и "Мерседеса-А". Вн

Так что же дает система Влкоммон рейлВ» по сравнению с обычным дизелем непосредственного впрыска? По предваВнрительным данным, экономия топлива составила около 10-15%, мощность возросла до 40%, существенВнно снизились выбросы окислов азота и углерода, а также снизился шум на 10 дБ. На стенде ВлТойотыВ» в Женеве можно было послушать и сравнить запись звука обычного дизеля с непосредственным впрыском и опытного мотора с Влкоммон рейлВ». Первый, как и полагается, издавал типично ВлтракторныйВ» шум, а второй, скоВнрее, напоминал обычный бензиновый моВнтор со слегка увеличенными зазорами в клапанном механизме.

Насос-форсунка.

То, что вылетает из выВнхлопной трубы дизельного мотора, напрямую зависит от того, что и как поступает в его цилиндры. Точнее говоря, давВнление впрыска имеет здесь реВншающее значение. Именно в этом немецкий концерн еще раз оставил конкурентов далеВнко позади.

П
опулярная ныне схема Влкоммон рейлВ» создает давление поступающего топлива не более 1350 атм. Выше показаВнтель у оптимизированного в каждой своей детали топливного насоса высокого давления (ТНВД) на БМВ-3200D ВнтАУ 1750 атм. Новая же насос-форсунка от ВлФольксвагенаВ» развивает давление 2050 атм!

Новый трехцилиндровый дизель для ВлФольксвагена-ЛупоВ».

Как следует из самого названия, этот узел объединяет в одно целое насос и форсунку. Расположен он непосредственно около каждого цилиндра в головке двигателя. Усиленный кулачковый вал воздействует на поршень насосной части через рычаг, снабженный роликовым подшипником, что исключает трение скольжения.

Почему стремятся увелиВнчивать давление впрыска?Чем оно больше, тем мельче частицы распыленной солярВнки, тем полнее их сгорание, поскольку необходимое колиВнчество кислорода достигает чуть ли не каждой молекулы топлива. А это позволяет окончательно решить проблеВнму дымности выхлопа: новый трехцилиндровый дизель соотВнветствует нормам D3 и, может быть, уложится в требования будущих Евро IV. К тому же благодаря полному использоВнванию энергии топлива расход его составит менее 3 л/100 км!

Но вернемся к насос-форВнсунке. Ее идея известна (и опробована) уже давным-давно тАУ вспомним хотя бы мотор ЯАЗ-206. И все же насос-форсунки первого поколеВнния были почти повсеместВнно вытеснены ТНВД и приВнвычными нам ВлобычнымиВ» форсунками. Этот тандем прекрасно работает тАУ но только не при давлении 2000 атм., когда сжимаютВнся даже ВлнесжимаемыеВ» жидкости. Что уж говорить о трубопроводах: они преВнвратились бы в сложно коВнлеблющиеся упругие резерВнвуары и точное управление моментом впрыска стало бы просто невозможным. Только из-за этого необходимо было свести к минимуму объем сжаВнтого топлива. Другой немалоВнважный аспект: теперь и труВнбопроводы низкого даВнвления спрятаны в головке цилиндров.

Тем не менее, без точно управляемого компьютером электромагнитного клапана почти все труды пропали бы даром, поскольку важно не только ввести нужное количеВнство топлива в нужный моВнмент тАУ так же точно должен быть определен конец фазы впрыска.

Разрез головки блока цилиндров: 1 тАУ кулачковый вал; 2 тАУ рычаг с роликом; 3 тАУ насос-форсунка.

Для мягкой и чистой работы новый двигатель исВнпользует предварительный (ВлпилотныйВ») впрыск небольВншой (1-2 мм³) дозы горючего. Еще одна особенность: насос-форсунка закачивает топливо в зависимости от скорости вращения кулачкового вала, но при этом обладает всегда одним и тем же ничтожным заВнпасом солярки.

Сочетая сверхвысокое давление впрыска с другими параметрами рабочего процесса дизеля, удалось уменьВншить содержание окислов азота в выхлопе.

Ну и, наконец, новый моВнтор обеспечивает отличные ездовые характеристики. Так, трехцилиндровый дизель раВнбочим объемом 1,4 л развиваВнет крутящий момент 195 Нм уже при 2200 об/мин и, как быВнло сказано, удовлетворяет жеВнстким нормам токсичностиD3, обладая высокой экономичноВнстью. Остается подождать ответа конкурентов.

Пьезокерамический инжектор.

Современные системы впрыска отличают быстродействие и даВнвление. За них и идет постоянВнная борьба. Ведь топливо необВнходимо без задержки доставить в нужный цилиндр и при этом распылить его на мельчайшие частицы, чтобы обеспечить полВнное сгорание. С этой же целью в последнее время применяют и дополнительный ВлпилотныйВ» впрыск 1-2 мм³ топлива, для чеВнго требуется в течение нескольВнких миллисекунд выдать команВнду форсунке. И не тольВнко выдать тАУ на то и быстродействуюВнщие мозги тАУ но и исполнить с маВнксимальной точностью.

Напомним, что системы Влкоммон рейлВ» работают при даВнвлении около 1500 атм. и управВнляют началом и длительностью впрыска с помощью суперскоВнростных электромагнитных или комбинированных электрогидВнравлических клапанов. Впрочем, ВлсуперВ» здесь означает заВндержки в пределах 0,5 мс., тогда как для гарантированного выВнполнения новых норм токсичноВнсти и дымности надо бы рабоВнтать быстрее. Но электромагВннит с подвижным сердечником уже исчерпал все, даже теореВнтические, возможности. И тут на помощь пришел концерн ВлСименсВ», запатентовавший.. пьезокерамический инжектор, коВнторый обещает настоящий проВнрыв в быстродействии. Он раВнботает вчетверо быстрее прежВнних и был удостоен в 1999 году премии за ВлИнновационное приВнменение материаловВ» Союза немецких инженеров.

В чем же суть изобретеВнния? Известно, что при подаче электрического напряжения на пьезокерамическую пластинку она несколько изменяет свою толщину.

График процесса двойного впрыска и характер распыления топлива.

НесВнколько тАУ это микроны, и до сих пор эффект использовался в основном лишь для излучения ультразвука. Изобретателям немецкой фирмы удалось созВндать 280 тАУслойный пакет из пьезокерамики, расширяющийся на 80 мкм всего за 0,1 мс тАУ достаточно, чтобы воздействоВнвать на иглу форсунки с усилиВнем 6300 Н! При этом для управВнления используют напряжение бортсети автомобиля. СерийВнное производство новинки плаВннируется на заводе в Лимбах-Оберфроне (Саксония) тАУ ВлСименсВ» инвестирует в него более 60 млн. долларов.

Стартер-генератор.

Трудно представить себе автомоВнбиль без тАжстартера? Однако в этом нет ничего невозможного. Дочерняя фирма шинного концерна ВлКонтиненталь ИСАД СистемсВ» в Кельне разработала принциВнпиально новый узел, который так и называется тАУ ИСАД (Интегрированный СтарВнтер-Альтернатор (Генератор) тАУ ДемпВнфер). За этими сухими словами кроется настоящая революция в автомобилеВнстроении.

Как и в обычных электромоторах, принцип работы нового устройства осноВнван на силовом воздействии электромагВннитного поля. Однако теперь ротором стартера-генератора служит сам махоВнвик (конечно, без привычного зубВнчатого венца), вокруг котоВнрого размещены обмотки статора. Управляющая узлом электроника саВнма решает, в каком реВнжиме - стартера или генератора - должен работать ИСАД в данный момент. Ременный привод геВннератора, никогда не отличавшийВнся надежностью и требовавший периодиВнческой регулировки, больше не нужен.

Н
о не ради этой мелочи создавался ИСАД. Привычный стартер раскручивал коленчатый вал двигателя максимум до 150 об/мин. Новый механизм развивает 800 оборотов всего за 0,2 с! От такого рывка заведется даже самый ВлдохлыйВ» мотор. При этом нет никаких тарахтящих звуков. Следовательно, появляется возможность автоматического выключения и пуска двигателя на любой остановке, например у светофора или в ВлпробкахВ». Экономия топлива в городском цикле моВнжет составить до 35%! Теперь предВнставьте, что у светофора собралась комВнпания машин, оснащенных ИСАДом. МоВнторы молчат, значит, на улице тишина ине идет ядовитый газ из выхлопных труб, но едва зажигается ВлзеленыйВ» тАУ словно по мановению волшебной паВнлочки, поток автомобилей приходит в движение. Причем достаточно резво: ведь ВлреволюционныйВ» стартер может помочь при разгоне, добавив около 50 кВт(!) мощности, правда, всего на неВнсколько секунд. Где взять энергию? Об этом позаботятся установленные на авВнтомобиле конденсаторные накопители большойемкости. Далее: благодаря электронике неумелый водитель не заглушит нечаянВнно двигатель при троганьи с места, не дав достаточно ВлгазаВ». Ему поможет сила электромагнитных полей.

Размещение узлов системы ИСАД: 1 тАУ стартер-генератор; 2 тАУ блок управления; 3 тАУ аккумулятор;

4 тАУ конденсаторный накопитель энергии; 5 тАУ розетка 220 В; 6 тАУ цепь 42 В кондиционера.

Теперь обратимся к генераторной функции ИСАД. Здесь также много приятных сюрпризов. Если обычная бортоВнвая сеть питается от постоянного тока напряжением 12 В, то на автомобиле ВлСитроен-Ксара-ДинальтоВ», оборудованВнном новой системой, целыечетыре раздельные сети. Кроме станВндартных 12 В, вырабатываются еще 42 В для питания кондиционера, 100 В для раВнботы системы впрыска и запуска, а такВнже.. 220 В переменного тока для подВнключения бытовых электроприборов! БоВнлее того, к. п. д. нового генератора досВнтигает 80% во всем диапазоне частот вращения двигателя, что дополВннительно экономит около 0,5 л топлива на 100 км.

Всем этим, одВннако, не исчерпываВнются преимущества системы ИСАД. БлаВнгодаря созданию коВнротких импульсов тормозящего моменВнта система служит демпфером круВнтильных колебаний коВнленчатого вала, что обеспечивает более спокойную и тихую работу мотора без использования балансирных валов. Даже очень неравномерно работающий трехцилиндровый дизель легко укрощаетВнся ИСАДом.

Серийное применение новой систеВнмы ожидается с 2001 года на автомобиВнлях с двигателями рабочим объемом 1,4-1,8 л. Реально достигнутая экономия топлива в городском цикле тАУ от 15 до 20%, а эффеВнктивность помощи при ускорении выраВнжается в добавочных ВлэлектрическихВ» 7кВт, так что, например, разгон на пятой передаче с 80 до 120 км/ч занимает на 2 секунды меньше, чем на стандартной модели ВлСитроен-Ксара-ДинальтоВ». Совсем неплохо для начала!

Восемнадцать цилиндров. Семьдесят два клапана.

Пятьсот пятьдесят пять лошадиных сил.

Свой новый двигатель ВлФольксвагенВ» назвал W18, однако буква лишь маскирует его истинную конфигурацию. Ведь всего пару лет назад ВлФольксвагенВ» показал мотор W12, собранный из двух VR6. Но тут классический лаВнтинский алфавит для инженеров оказался беден: в этих двигателях, несмотря на схоВнжее обозначение, нет ничего общего (кроВнме, понятно, изготовителя)! У W12 цилинВндры собраны в два блока по шесть и расВнполагаются при этом в четыре ряда тАУ здесь подошла бы ВлбукваВ» . А у W18 тАУ три ряда цилиндров по шесть в каждом, то есть . Как видите, азбука двигателестроения пополняется все новыми знаками.

Основной идеей была не конфигурация двигателя и число цилиндров, а отбор мощности этого уникального агрегата: момент передается на трансмиссию с середины коленчатого вала! Это позволило укоротить коробку передач:ее первичный вал перестал быть соосен коВнленчатому, развязав руки проектировщикам силовой передачи. Но и этого мало. Как изВнвестно, суперкар в наши дни просто обязан быть полноприводным. W18 рассчитан как раз на такую машину: картер редуктора переднего моста составляет одно целое с подВндоном картера двигателя. При этом момент передается сюда валиком, расположенным внутри того вала, что связывает двигатель с коробкой передач!

Разрез двигателя W18: 1 тАУ генератор водяного охлаждения; 2 тАУ три шатуна на одной шейке коленчатого вала;

3 тАУ шестерни привода распределительных валов; 4 тАУ вал привода трансмиссии;

5 тАУ валик передачи момента к передним колёсам.

К
ак обычно, один нетрадиционный шаг повлек за собой другие. Так, привод всех шести распределительных валов осуществляется зубчатой передачей от той же шестерни в середине коленчатого вала, что и трансВнмиссия. Естественно тАУ ведь иначе приВншлось бы сделать двигатель длиннее. А вообще-то он по этому параметру весьма скромен тАУ всего на 10 см больше, чем W12, и уж, наверняка, короче многих сеВнрийных рядных ВлшестерокВ». Собственно, сделать агрегат как можно компактней и было основной целью создателей.

Из других неординарных решений хотелось бы назвать бесщеточный генератор, вмонтированный в блок цилиндров и охлаждаемый водой. Естественно, как у любого перспективного мотора, здесь тАУ непосредственВнный впрыск, четыре клапана на цилиндр(то есть всего их - 72) и по катушке зажиВнгания на свечу. Каждый из трех микропроВнцессоров управляет своим рядом цилиндВнров, четвертый тАУ синхронизирует их рабоВнту и осуществляет Влобщий надзорВ».

Ни для кого не секрет, что шестициВнлиндровые рядные двигатели прекрасно уравновешены. W18, в котором ВлупрятаноВ»три ВлшестеркиВ», тАУ тоже, но этого конструкВнторам показалось мало: они смогли уравВнновесить каждую поперечную трехцилиндВнровую секцию. Нетрудно сделать вывод, что семейство ВлтрехрядныхВ» двигателей предполагается расширить. Куда сложнее понять, какие же из чисел пока не войдут в оборот арифметики ВлФольксвагенаВ». Ведь теперь стали возможны такие экзотичеВнские варианты, как W9 и W15. А если учесть опробованную концерном технолоВнгиюВлотъемаВ» одного цилиндра у привычВнных моторов (свежий пример тАУ серийный V5),то в промежутке от 3 до 18 цилиндров ВлФольксвагенВ» без труда заполнит любую ячейку, причем многие тАУ не единственным способом. Скажем, к известным VR6 и V6 может добавиться W6.

И восемнадцать тАУ не предел.

Скоро мотор W18 от ВлФолькВнсвагенаВ», о котором писалось выше, будут считать относительно скромным по его характеВнристикам. Для будущего купе ВлМайбахВ» конструВнкторы ВлДаймлер-КрайслераВ» разрабатывают двигатель стАж двадцаВнтью четырьмя цилиндВнрами! Под капотом шестиВнметрового двухдверного куВнзова как раз хватает места для такого агрегата. А задуВнман он в общем-то бесхитроВнстно ВлпростоВ» взяли и соедиВннили тандемом два известных двигателяV12. На самом же деле технических проблем здесь предостаточно. Прежде всего надо о

Вместе с этим смотрят: