шишшпшшздо более высокие обороты. Поэтом; i лучшая разгонная динамика (мааздо легче!) сочетается с худшей Зарубежные испытатели и стабильность львенка на ;6росе газа или торможении: автомобильчик начинает одится приложить умение ь его в узде. И по экономич:г на 0,2 л.КАК ОБОЙТИСЬ БЕЗ ДРОССЕЛЯТеоретик без труда нарисует несколько дюжин принципиально возможных термодинамических циклов. Но лишь немногие из них сыграли хоть какую-то роль в более чем вековой истории ДВСАнатолий ДМИТРИЕВСКИЙ Начать придется с азов, а именно с того известного факта, что дроссельная заслонка - далеко не лучший способ регулирования мощности бензинового двигателя. Представьте себе: воздух проходит фильтр - и упирается в заслонку, которая на режимах частичных нагрузок прикрыта. За заслонкой - разрежение, и как раз на преодоление этой ступеньки давления двигателю приходится расходовать заметную часть мощности. Пониженное давление перед поршнем тормозит его движение на протяжении всего такта всасывания, заставляя тратить лишний бензин. Рассказывая в одном из предыдущих номеров о способах управления клапанами, мы уже касались этой проблемы, однако сейчас посмотрим на нее несколько шире. В обычных двигателях (как сказал бы немец, "моторах Отто") инженеры чего только не делают для улучшения наполнения цилиндров. В арсенале их средств - и настроенный впуск с регулируемой длиной впускного канала, и управляемые фазы газораспределения. Однако, присмотревшись, заметим - и то, и другое действительно эффективно лишь при полностью открытой дроссельной заслонке. На любом частичном режиме воздух опять проходит через узкую щель, теряя энергию. Отчего все эти беды? Если коротко - оттого, что при небольшой нагрузке нам нужно поместить в цилиндр меньше смеси. К слову, в зарубежной научной литературе встречается термин "реальная степень сжатия" то есть отношение объема смеси, попавшей в цилиндр (точнее, объема, которыйБольше тяготеет к спортивному При схожих габаритах "Ауди" заметно тяжелее, а уж о заднем сиденье и говорить не приходится - оно словно рассчитано на перевозку детей, Зато мотор имеет высокую удельную мощность и большой крутящий момент (235 Н-м всего при 1950 об/мин против 160 у "Фокуса"). Под стать этим цифрам "максималка", динамика и эластичность - тут никакому "Фокусу" не угнаться, а топлива "Ауди" расходует всего на 0,4 л больше. Куда значительнее разрыв по цене - вдвое.Разрез двигателя "Мазда-Кседос 9". Обратите внимание на нагнетатель Лисхольма в развале блока цилиндров. На кожухе двигателя значится "Миллер-Мотор".Вероятно, эту машину вообще не стоило ставить в один ряд с предыдущими моделями - она совсем другого класса. Поэтому нет смысла, к примеру, нахваливать вместительный багажник (440 л) - странно было бы ожидать меньших размеров. Двигатель тоже, конечно, несравнимо более мощный, но по динамике и эластичности "Вольво" проигрывает "Ауди", будучи намного тяжелее. Зато и простора в ней хоть отбавляй, что, естественно, нашло отражение в стоимости: среди пятерки призеров "Вольво" - самый дорогой.она имела бы при атмосферном давлении), к объему камеры сгорания. Итак, цель снизить при малой нагрузке реальную степень сжатия. Дроссельная заслонка это вполне позволяет, но в качестве платы за услугу отбирает и некоторую мощность, заставляя тратить горючее на саму возможность регулирования! Понятное дело, проблема попала в поле зрения конструкторов не вчера. И уже несколько десятилетий назад появились первые решения - предлагалось в большом диапазоне нагрузок отказаться от дросселя. Два варианта воплощения этой идеи мы сейчас и рассмотрим. Сразу отметим - оба они предполагают изменение времени закрытия впускного клапана.ЗР 1/9953 Можно, конечно, менять высоту его подъема, но это не только сложно технически, но и переносит проблему с заслонки на клапан: воздушный поток "спотыкался" бы уже здесь. Попробуем поэкспериментировать со временем закрытия. Положим, мы впустили в цилиндр соответствующее нагрузке количество смеси, и - закрыли клапан задолго до НМТ (в отличие от обычных двигателей, где это происходит после нижней мертвой точки). Что произойдет в цилиндре? Поршень продолжит движение вниз, заставляя смесь расширяться и, конечно, испытывая при этом определенное сопротивление. Однако эта энергия не пропадет даром - как вы, вероятно, помните изскую степень сжатия, поддерживать реальную степень сжатия на уровне, при котором опасность детонации минимальна. И в то же время дополнительно охлаждать смесь перед началом такта сжатия. Единственным серийным воплощением цикла Миллера на легковых автомобилях (да и то с оговорками) стал двигатель KJ, который "Мазда" устанавливает на некоторые свои модели ("Кседос", "Юное"). Мотор, кстати, интересный - V6 с механическим нагнетателем Лисхольма, расположенным в развале блока. Других последователей пока не нашлось, и потому перейдем к другому возможному циклу, который получил имя Отто-Аткинсона. В отличие от предыдущего варианта,ваем" смесь, а лишь выталкиваем ее. Но и технически воплотить этот цикл сложнее ни заслонки, ни золотники не помогут, стоит рассчитывать лишь на изменение фаз впускного клапана. Тем не менее сегодня, когда фазы не умеют регулировать только самые отсталые автомобильные фирмы, применение цикла Отто-Аткинсона стало возможным. Первой ласточкой здесь оказалась 'Тойота" - бензиновый двигатель, установленный на гибридный "Приус", работает именно по этому циклу. Оба варианта - Миллера и Аткинсона - роднит то, что в них реальная степень сжатия на частичных режимах меньше степени расширения (которая, кстати, равна геометрической степени сжатия), иМомент закрытия впускного клапана (на рисунке - первые два такта 4-тактного цикла): а - в цикле Отто; б - в цикле Миллера; в - в цикле Отто-Аткинсона.^"4. Момент закрытия V^ «яуекпою K.inntlilll ф Нижняя мертвея точка | Внуск Расширение Ш ВыталкиваниеЩ Сжатиешкольной физики, при расширении темпегде клапан закрывался раньше, чем полоратура газов снижается. Наша смесь - не жено "у Отто", рассмотрим иной принцип. исключение, и потому она охлаждается, Пусть поршень прошел такт впуска и назаодно отбирая тепло у наиболее горячих правился к верхней мертвой точке, гоня печастей камеры сгорания. А это - эффект ред собой попавшую в цилиндр смесь. Вот полезный, он снижает риск детонации и она уже выталкивается обратно в коллеккалильного зажигания. В то же время при тор... а мы все не закрываем впускной клавпуске перед клапаном у нас - давление, пан, ожидая того момента, когда в цилиндблизкое к атмосферному (или давление ре останется ровно столько смеси, сколько наддува, но об этом позже), то есть части необходимо по условиям нагрузки двигатепотерь на газообмен мы счастливо избеля. Наконец, клапан закрыт - и только тут гаем. начинается сжатие оставшегося заряда. Схема этого цикла была разработана Как нетрудно заметить, здесь, в отличие от несколько десятков лет назад, по имени цикла Миллера, поршень испытывает еще одного из создателей он получил имя цикменьшее сопротивление - мы не "растягила Миллера. Однако с воплощением в металле вышла заминка - ведь менять в шиСиловой агрегат "Тойоты-Приус". Бензиновый двигатель работает по циклу Аткинсона. роких пределах время закрытия клапана в ту пору не умели. Тогда появилось множество, как сказал бы врач, паллиативных решений - с разнообразными золотниками, призванными перекрывать впускной тракт до за- ' крытия впускного клапана, фазы которого при этом не менялись. У нас в НАМИ вели эксперименты с "прыгающей" заслонкой, в нужные моменты отсекающей поток смеси. В последнее время все чаще говорят о том, что цикл Миллера особенно подходит для двигателей с наддувом в них можно, не меняя геометричепотому их относят к циклам с продолженным расширением". Вы наверняка вспомните, что имеется и другой путь отказа от дроссельной заслонки - послойное смесеобразование и, как инструмент, непосредственный впрыск бензина в цилиндры. Такие двигатели уже выпустили "Мицубиси" и "Тойота", вот-вот к ним присоединится "Фольксваген". Не повторяя уже сказанного о подобных моторах (см. ЗР, 1998, № 7), заметим: и здесь объем топливно-воздушной смеси оказывается при небольших нагрузках меньше объема камеры сгорания, а остальное место занимает воздух; меняя количество смеси, мы и управляем двигателем. Однако при всех достоинствах подобного метода отметим - чем больше воздуха в цилиндре, тем больше тепла он выносит с собой при такте выпуска. Это вовсе не домысел автора: на судовых дизелях (естественно, с непосредственным впрыском и без всяких дросселей) нередко применяют цикл Миллера, уменьшая объем "паразитного" воздуха, прокачиваемого через цилиндр. Таким образом, не исключено, что, если совершенствование автомобильных двигателей внутреннего сгорания продолжится, инженеры еще не раз обратятся к идеям Миллера и Аткинсона.54ЗР 1/99