штытjamжштШШ - этим неологизмом ФИАТ означил многофазный непосредственный впрыск на дизельном двигателе с системой "коммон рейл". Предшественника, также* кстати, разработанного ФИАТом, звали "Юниджет". и обеспечивал он две фазы впрыска топлива в цилиндры. Успех системы превзошел ожидания - она прижилась на двигателях не только итальянских марок, но начала размножаться в других странах. Теперь ФИАТ сделал следующий шаг: впрыск разбит не на две. а на много стадий. следующих одна за другой в течение всего времени горения смеси. Результат? Повышается КПД двигателя, снижается его шумность, а токсичность выхлопа уменьшается на целых 30-40%! Управляет "Мультиджетом" новый контроллер, выбирающий в зависимости от числа оборотов, нагрузки и температурного режима двигателя оптимальное количество "микровпрысков" и объем подаваемого в цилиндр топлива. Так. скажем, при работе с полной нагрузкой снижается выброс сажи, а крутящий момент возрастает. На режиме же прогрева и на холостом ходу главный акцент - снижение шумности рабо-* ты дизеля.Если открыть капот современного автомобиля, взору уже не предстанет двигатель в своем классическом виде: блок цилиндров, головка, карбюратор, трубопроводы, потеки масла повсюдуСнаружи лишь декоративная пластиковая крышка и - чистота. Попробуем приподнять эту завесу и посмотрим, что же будет скрываться внутри механического сердца в грядущем столетии. Помогут нам в этом разработчики какой-либо известной фирмы, например ФИАТа. Его специалисты, только что отпраздновавшие столетие фирмы, уже начали отсчет следующего века созданием новых симпатичных слов. 50 ЗР 12/99 • это комбинация ДВС и электромотора, тандемно соединенных в единый агрегат. Красиво звучащее слово расшифровывается как Energy Conversion & Driveline Efficient Reengineering (преобразование энергии и экономичный возврат энергии на ходу). Итак, электромотор посажен на вал ДВС перед коробкой передач. Во время разгона автомобиля его "электрическая сила" увеличивает крутящий момент, после чего электродвигатель переходит в режим генератора и подзаряжает мощные аккумуляторы. Особенно большой зарядный ток можно получить при торможении, заодно сберегая колодки от износа. Мы не ошиблись, сказав "аккумуляторы": на автомобиле с "Экодрайвером" их два. Один, традиционный двенадцативольтовый, .питает маломощные потребители, второй выдает 36 и 150 В для самого электромотора и таких прожорливых агрегатов, как кондиционер или сервоуправление. Мотор-генератор здесь настолько мощный, что может обеспечить движение автомобиля самостоятельно. Такой электромобильный режим задается умной управляющей ЭВМ прежде всего при движении в городских пробках, когда вредный выхлоп ДВС достигает максимума. Стоит начать разгон, как электромотор запустит основной двигатель в работу, сыграв рольКамера с маслом Электромагнитный клапанлишь" компьютерная программа, связывающая контроллеры двигателя и автоматической коробки передач. Задача ее - оптимальным образом согласовать режим работы мотора и трансмиссии, что позволяет сэкономить до 20% (!) топлива. Динамические параметры оснащенного "Эргоджетом" "ФИАТ-Пунто" оказались близки к версии "Пунто Спортинг", а расход топлива составил при этом лишь 4,5 л/100 км против 7,3 лу "Спортинга". Vvjl (Variable Valve Actuation) - варьируемое управление клапанами. Речь идет об индивидуальном управлении процессом открытия и закрытия впускных клапанов, что позволяет оптимально дозировать поступающий в каждый цилиндр воздух. Здесь еще остался старый знакомый - кулачковый вал, но он уже не контактирует непосредственноботок ФИАТа, потому что конструкторы "Сименса" пошли дальше и решили в двигателе будущего вообще отказаться от кулачковых валов и управлять клапанами с помощью мощных соленоидов (рис. 2). Тут уже можно задавать любую мыслимую программу, причем на каждый клапан индивидуально - полный простор для двигателистов. Но потребление тока системой из минимум 16 соленоидов столь велико, что без мощного генератора напряжением 42 В не обойтись, и здесь "Экодрайвер" окажется как нельзя кстати. /iZcV (Near Zero Emission Vehicle - автомобиль с близким к нулевому выхлопом). Сия новинка находится в стадии разработки ик 2003 году, возможно, получит более звучное название. Речь идет об устранении главного недостатка дизеля - выброса окислов азота••Исполнительный поршеньКомпенсационная камераВпускной клапан Рис. 1. Этот механизм ФИАТа уже работает и реально приносит выигрыш в экологии ив мощностных характеристиках.со стержнями клапанов. Между кулачком и клапаном расположена заполненная маслом камера (рис. 1). Если она полна, система работает как обычный распредвал, если же масла в камере меньше, открытие клапана задерживается. Электромагнитный механизм управляет золотником и может в любой момент приостановить открытие впускного клапана или даже закрыть его с помощью возвратной пружины. Пределы регулировки позволяют вообще отключить любой из впускных клапанов. В итоге - 10-15% экономии "^ргОЙЖЙП" (Engine & Robotized Gearbox топлива, причем на столько же возрастают • Optimization, то есть оптимизация двигателя и мощность и крутящий момент двигателя. А сейчас немного отвлечемся от разрароботизированной коробки передач) - "всего стартера. Кстати, подобная система фирмы "Континенталь-Тевес" под названием ИСАД уже обкатывается на "Ситроене", только там генератор объединен с маховиком (ЗР, 1998, № 9). Более того, непосредственно сидящий на коленчатом валу стартер-генератор предлагается ныне практически всеми маломальски известными в автомобильном мире поставщиками комплектующих, и потому можно смело утверждать, что век жужжащего по утрам стартера заканчивается.и частиц сажи. Причина образования этих вредных веществ в том, что у камеры сгорания есть области с разным соотношением топлива и воздуха и разными температурами. Вблизи форсунок, например, солярки относительно много, а температура низкая. Отсюда - несгоревшие частицы сажи. В другой части цилиндра, напротив, температура высокая, а топлива мало. Тут в результате "сгорания" избыточного воздуха образуются окислы азота. Как выяснилось, между этими областями находится зона, где состав смеси близок к стехиометрическому, то есть количество воздуха точно соответствует необходимому для полного (и чистого!) сгорания солярки. В технологии NZEV первую скрипку играют "Мультиджет" с его распределенным во времени впрыском и VVA с оптимизированной подачей воздуха. Ожидаемый результат: выброс частиц на уровне 0,01 г/км и NOx ниже 0,1 г/км, что на 60% меньше норм Евросоюза, установленных на 2005 год. Как видим, один только ФИАТ предлагает пять ноу-хау в двигателестроении для наступающего века. А ведь есть еще "Фольксваген" с его неуемным стремлением к крайностям (от "3-литровых" автомобилей до 18-ЗР 12/9951 Рис. 2. "Каждому клапану - по соленоиду и никаких валов" - девиз фирмы "Сименс".цилиндровых монстров) и предлагающий насос-форсунки сверхвысокого давления для дизелей и послойный заряд смесью цилиндров бензиновых моторов. Есть БМВ, упорно совершенствующий систему "коммой рейл", есть "Пежо", разработавший уникальную систему очистки выхлопных газов... Да и японцы с американцами не дремлют - строят гибридные автомобили. Кто-то может спросить: ну хорошо, все это практически уже существует, а что дальше? Можно ли что-то еще изменить, улучшить, усовершенствовать в нашем старом добром двигателе внутреннего сгорания? Оказывается, идей хоть отбавляй и касают-ся они практически всех узлов мотора сверреализовать близкий к адиабатному рабочий цикл, заставляя смесь сгорать при неизменху донизу. Основа основ - цилиндры с поршнями - ном объеме. Можно оставить в цилиндре почти не изменится, разве что днище поршчасть отработавших газов, что благоприятно ня будет изрыто впадинами причудливой скажется на температурном режиме, устраформы. Это конструкторы попытаются обеснит детонацию и улучшит экологические папечить заданное движение заряда горючей раметры. Правда, остается проблема - как смеси для оптимизации процесса сгорания. управлять движением дополнительной тяги Как известно, чем оно полнее, тем экономичв соответствии с заданной программой? ней двигатель, тем меньше вредных веществ Очевидно, эта задача для будущего века, и если не сами авторы, то их последователи вылетает в выпускной коллектор. В поиске нужных форм осталось поле смогут успешно ее разрешить. Закончив с шатуном, обратимся к кодеятельности и для "свободных художников". ленчатому валу. Тут тоже нет-нет да и поНапример, 61-летний преподаватель из Иссинга (Германия) Курт Кёниг умудрился получить за изобретенные им поршни сразу две медали - золотую и бронзовую - на Всемирном Женевском салоне изобретений 1999 года! Эти поршни изображены на рис. 3 и, как отмечается, должны привести к весьма ощутимому выигрышу как в экономичности, так ив "экологичности"ДВС будущего. Шатун тоже пока не потерял своей первозданной формы, хотя подшипники скольжения и уступили место игольчатым, как это сделано в последних моторах австралийской фирмы "Орбитал". Чтобы обеспечить беззазорный стык половинок нижней головки шатуна, ее пришлось предварительно... расколоть, а уже потом вновь свинчивать в одно целое.Еf 'Изобретатели-одиночки rr здесь идутДвигатель 1,4 FSI (Fuel Stratified Injection - последдальше. Преподаватель из МГТУ им. Баумавпрыск топлива) для "Фольксвагена-Лупо". ний на в Москве "сломал" шатун посредине. В двигателе В. Конюхова (рис. 4) шатун состоявляются роликовые подшипники, на кажит из двух частей, соединенных шарниром, к дую шейку приходится до... трех шатунов, которому прикреплена дополнительная поотбор мощности может быть хоть из се • • а перечная тяга от исполнительного механизредины вала. ма. Перемещая эту тягу по определенному Не оставляют в покое коленвал и находзакону, можно добиться удивительных эфчивые российские изобретатели. Например, фектов: например, при вращении коленчатоБолотов из Старого Оскола придумал эксВ. го вала поршень может оставаться на месте центриковое устройство, заменяющее шаРис. 3. "Хитрый" поршень Курта Кёнига изгоили даже двигаться в противоположную стотунный подшипник скольжения четырьмя товить не слишком сложно, так что проверка рону! С помощью ЭВМ работа механизма бышариковыми. Но главная изюминка - в его его эффективности не за горами. ла смоделирована, и перед изоконструкции нет больше верхней мертвой бретателями открылись невероятточки! Благодаря смещению оси коленвала и ные возможности. Плавно измехитрому профилю его шейки сила от расшиняя величину хода всасывания от ряющихся газов в крайнем верхнем положенуля до максимума (а максимум нии поршня направлена мимо оси вращения почти вдвое превышает величину и может совершать полезную работу. нормального хода поршня!), можно Всех авторов этих изобретений объеуправлять двигателем без дросдиняет одно: вера в то, что реализация их Управляющий сельной заслонки, съедающей знаползун идей намного улучшит все параметры 1чительную часть мощности, и поДВС. Будут ли эти идеи востребованы? Не . лучить гораздо больший, чем знаем. Но то, что наш старый знакомый особычно, крутящий момент. Можно тается объектом самой активной конструкторской и изобретательской деятельности, - факт непреложный. И мы с полным Кривошип Рис. 4. Схема работы шатуна В. Конюхова. Плодотворправом можем вспомнить знакомые ело- Ш коленчатого ность идеи подтверждена точными расчетами, но до вала ва: "о сколь еще открытий чудных..." практической реализации путь не близкий.iu^z лгг-СИ52ЗР 12/99