Техника / История эффективности ДВС
Состояние изменчивости
С появлением системы изменения степени сжатия пал последний барьер, который препятствовал повышению отдачи двигателей. Пройдем этап за этапом длинной дороги эффективности.
В старые времена бензиновые моторы были очень простыми: никакой электроники, систем изменения фаз газораспределения и других ныне привычных нам устройств. Но та простота означала невысокий КПД и много вредных веществ в атмосфере за выхлопным патрубком. Разработчикам приходилось выбирать: при равных технических характеристиках предпочесть мощность на высоких оборотах за счет неровной работы на низких или хороший запас тяги на средних режимах, но снизить максимальную отдачу.
Больше смеси – больше тяги
Крутящий момент мотора и мощность на определенных оборотах определяются количеством воздушно-топливной смеси в цилиндрах за один цикл. Это зависит от формы и длины впускного тракта, фаз системы газораспределения, то есть углов вращения коленчатого вала, на которых открываются и закрываются клапаны, и размеров и высоты подъема последних (то есть размера просвета в головке блока, который образуется, когда они полностью открыты). Все эти параметры в прошлом были постоянными: их определяли на стадии проекта и постройки двигателя раз и навсегда.
Но менять положение вещей стало возможно в 1980 году: инженеры Alfa Romeo придумали фазовращатель на впуске и установили его на моторе модели Spider, предназначенной американскому рынку. Устройство упреждало на 20° фазу впускного распределительного вала классического двухвального мотора объемом 1779 см3, увеличивая пересечение фаз закрывания и открывания клапанов на высоких оборотах, в результате чего повышались наполнение цилиндров и мощность. Система механического типа использовала повышение давления масла при росте оборотов, но уже через три года ее сменила версия с электронным управлением. Nissan оформил у Alfa Romeo лицензию на эту систему в рамках соглашения, которое привело в 1983 году к появлению модели Arna.
Почти десять лет спустя Honda одолела очередную преграду, создав систему VTEC, изменяющую высоту подъема клапанов (и фазы газораспределения) с использованием двух распредвалов разного вида. В то же время увеличилось число систем изменяемого привода газораспределения, в основе которых были различные решения, придуманные инженерами разных фирм ради повышения КПД и мощности двигателей. Но в последние годы возможность менять логику открывания клапанов стали использовать главным образом для снижения вредных выбросов, в том числе в турбодизелях.
Потом добавилась возможность менять длину впускного тракта, чтобы для лучшего наполнения цилиндров на различных режимах оптимально использовать условия, образующиеся в потоке воздуха из-за инерции и резонанса.