Какво е бъдещето на автомобилните двигатели - Интересно - Списание
Старият добър двигател с вътрешно горене непрекъснато се подобрява. Предвидихме хипотетичен двигател на бъдещето, в който са приложени най-новите автомобилни иновации.
Шведската фирма FreeValve замени традиционния разпределителен вал, дроселната клапа и приставките с пневматична задвижваща система с хидравлично заключване и електронно управление. Технологията се нарича Пневматично-хидравлично-електрическо задвижване (PHEA). Той е разработен с активното участие на производителя на хипер коли Koenigsegg. По-долу ще обясним защо, но двигателят се оказа много сложен и следователно скъп за производство. Следователно автомобилът на масовата израелско-китайска марка Qoros стана носител на първия работещ двигател. Очаква се, че при серийното производство цената на такъв двигател с вътрешно горене значително ще намалее.
Идеята е, че като контролираме затварянето и отварянето на клапаните възможно най-гъвкаво, всъщност можем да направим универсален двигател. Такъв мотор може да работи по напълно различни алгоритми, в зависимост от нашите желания, естеството на товара и марката гориво. И традиционният разпределителен вал с веднъж зададен профил на гърбицата, разбира се, не може да осигури такава гъвкавост по дефиниция.
Задвижващите механизми, заменили разпределителния вал, работят невероятно бързо (сто хиляди пъти в секунда) и точно (до 0,1 мм). Това е първият и най-важен плюс. По-скоро това, което следва от подобни характеристики на изпълнителните механизми на клапаните: увеличение на мощността с около 30% и значително подобрена ефективност. Вторият плюс е компактността поради отхвърлянето на разпределителния вал и необходимите закрепвания за традиционната система. Минус - сложният и скъп дизайн на изпълнителните механизми, както и големи вибрации.
Собствената технология на Infiniti с променливо компресиране с турбокомпресор (VC-T) ви позволява да променяте степента на компресия, буквално изсмуквайки целия сок от двигателя. На теория, колкото повече се компресира сместа въздух-гориво, толкова по-добре. Сместа се разширява възможно най-много, буталата се движат така, сякаш са навити, следователно мощността и ефективността на двигателя са максимални. С други думи, горивото се изгаря изключително ефективно. При големи натоварвания обаче сместа започва да експлодира, а не да изгаря. Това явление се нарича детонация. Стените на горивната камера и самото бутало изпитват силни ударни натоварвания и постепенно, но доста бързо, се срутват. Освен това ефективността на двигателя намалява - нормалното работно налягане върху буталото пада.
По този начин най-изгодният вариант е, когато двигателят във всеки режим работи на ръба на детонация, предотвратявайки самото това явление. Технически това изглежда като въвеждането на допълнителен елемент в конструкцията на коляновия механизъм - кобилица между свързващия прът и коляновия вал. Колелото се задвижва от електрически мотор - лостът може да се движи по такъв начин, че диапазонът на хода на буталото да варира в рамките на 5 mm. Това е достатъчно, за да се промени значително степента на компресия.
Няма предимства без недостатъци. На пръв поглед те са очевидни: увеличаване на сложността на дизайна, някакво наддаване на тегло. Двигателят обаче се оказа много балансиран, поради което балансиращите валове бяха отстранени от конструкцията. Също така е вероятно двигателят да е особено чувствителен към марката и качеството на горивото. Изглежда, че този проблем - поне до голяма степен - се решава чрез софтуерни методи.
На свой ред Mazda не настоява за променливо съотношение на компресия, но систематично увеличава и без това впечатляващия текущ параметър за своите бензинови двигатели. Инженерите казват, че следващото поколение двигатели Skyactiv 3 ще използва 30% по-малко гориво. Както и преди, японците ще постигнат това чрез цялостни мерки, включително намаляване на масата на частите от целия автомобил. Но основното е да се оптимизира инжекционният процес и отново да се увеличи степента на компресия - от сегашните 14: 1 на 18: 1.
Jaguar от своя страна се ангажира с намаляване на триенето. Например, новите двигатели Ingenium, в допълнение към електрохидравличното задвижване в системата за повдигане на клапаните, ще получат лагери с керамично покритие в двойната турбокомпресорна система.
И накрая, BMW и Bosch вече са внедрили впръскване на вода чрез пулверизиране на всмукателната система. Водата се изпарява и въздухът в горивната камера се охлажда. В резултат на това двигателят може да работи при по-високо налягане и по-ранно запалване. Всичко това ви позволява да увеличите мощността и въртящия момент, както и да намалите емисиите.