Время непростых решений

НЕПОСРЕДСТВЕННЫЙ ВПРЫСК БЕНЗИНА В 90-Е ГОДЫ ОПЕРЕДИЛ СВОЕ ВРЕМЯ – НЫНЕ МЫ ИМЕЕМ ДЕЛО С ЕГО НОВЫМ ПОКОЛЕНИЕМ.

Слово «моторы» в названии фирмы БМВ неслучайное – в этой области она давно стала законодателем мод. А коли так, всегда есть повод поговорить о них поподробнее. Два года назад мы знакомились с очередной «коллекцией» шедевров из Баварии (ЗР, 2004, № 9). Уникальный «слоеный» блок цилиндров из магниевого и алюминиевого сплавов, регулируются не только фазы, но и подъем клапанов. Теперь, к премьере купе третьей серии, готова новая парочка трехлитровых «шестерок». Обе с непосредственным впрыском бензина, а одна еще и с наддувом. Впрочем, это далеко не все секреты фирмы, которыми она поделилась с журналистами.

ВСЕГДА НЕДОВОЛЬНАЯ

Систему управления подъемом клапанов, которая делает ненужной дроссельную заслонку, БМВ называет Valvetronic. По замыслу создателей, она уменьшает потери на впуске и улучшает топливную экономичность. Таким образом, можно и обычный мотор наделить характеристиками двигателя с непосредственным впрыском – без всяких сложностей с высоким давлением и прецизионной топливной аппаратурой. Это было очевидно еще в 1996 году, и БМВ методично внедряла новинку: в 2001-м на четырехцилиндровых моторах, в 2002-м на восьмицилиндровых, в 2003-м на флагманском 12-цилиндровом (кстати, уже с непосредственным впрыском бензина), а в 2005-м добрались до самых массовых «шестерок». «Вэлвтронизация» прошла успешно, и все же успокаиваться на достигнутом рано – любая технология несет лишь временное решение проблемы.

Непосредственный впрыск бензина в конце 90-х опередил свое время. Проблемы из-за высокого содержания окислов азота в выхлопе едва не поставили крест на технологии, позволяющей сжигать в цилиндрах бедные смеси с коэффициентом избытка воздуха l > 2. К счастью, других плюсов (в виде повышения степени сжатия и сопутствующего увеличения эффективности) оказалось достаточно, чтобы оправдать дорогую систему питания и не дать технологии погибнуть. Однако из-за требований токсичности работой на бедных смесях пришлось пожертвовать. С экологией «договариваются» при помощи накопительных нейтрализаторов, но их губит сгоревшая сера топлива. Впрочем, сегодня в Европе низкосернистое топливо уже освоено – «серный барьер» благополучно ушел в прошлое. Значит, появилась возможность вернуться к бедным смесям, ради которых, напомним, все и затевалось.

Точность и быстродействие систем впрыска тоже выросли, что дало реальную возможность значительно расширить диапазон оборотов и нагрузок, в котором двигатель может работать на бедных смесях. По сути, мы имеем дело с непосредственным впрыском второго поколения. Реальный выигрыш технологии в исполнении БМВ – 12% у «Вэлвтроника» и 20% у непосредственного впрыска второго поколения.

Но двигателю с непосредственным впрыском регулируемый подъем клапанов не нужен – значит, моторы «Вэлвтроник» вскоре уйдут в небытие? Едва ли. Характеристики нынешних моторов достаточно хороши, а 42% всех БМВ продается в странах, где в ходу высокосернистое топливо, нивелирующее экономические преимущества непосредственного впрыска. Впрочем, дело не только в экономии бензина.

ДИНОЗАВРИКИ

Концепция «эффективной динамики», выработанная БМВ, предлагает сохранять баланс в достижении новых показателей. Иными словами, не только повышать мощность, но и снижать массу, уменьшать расход топлива. Если не соблюдать баланс, вместо пропорционально развитых автомобилей получаются «динозавры», чья конструкция деформирована в угоду одному из параметров. С позиций производителя высокотехнологичных машин гармония важнее абсолютного результата.

Совместить незаурядную динамику с умеренным расходом топлива будет способен БМВ-335i, чья трехлитровая рядная «шестерка» с непосредственным впрыском оснащена двумя турбокомпрессорами. Результат – на внешней скоростной характеристике: 400 Н.м от 1300 до 5000 об/мин и возможность раскручивать коленчатый вал до 7000 об/мин. Максимальная мощность 225 кВт/306 л.с. соответствует четырехлитровой «восьмерке», но наддувный мотор на 70 кг легче. Для реального автомобиля это выражается в разгоне за 5,5 с до сотни при скромных 9,5 л/100 км по смешанному циклу. Безнаддувный вариант мотора для БМВ-330i, способный работать на обедненной смеси, развивает 200 кВт/272 л.с., обеспечивает разгон за 6,1 с и средний расход 8,8 л/100 км. Говорить о максимальной скорости не приходится – в обоих случаях она ограничена искусственно на уровне 250 км/ч.

Наддувных бензиновых моторов БМВ не строила больше 20 лет – со времен БМВ-745i, но тогда это был вынужденный шаг, поскольку двигателей больше чем с шестью цилиндрами фирма просто не выпускала. Нынешнее возвращение к наддуву – вполне взвешенное решение. Сегодня наддув в комбинации с непосредственным впрыском сулит преимущества и в мощности, и в экономичности. Хотя работу на обедненной смеси пока наладить нельзя – слишком уж много неизвестных в такой комбинации. Но даже работающий со стехиометрическим соотношением смеси мотор весьма экономичен.

КОРОБОЧКА

Гидромеханические «автоматы» не ругает только ленивый. И «задумчивы», и передачи «втыкают» невпопад, и расход топлива повышают. Но все же пока альтернативы им для мощных моторов пока нет.

Купе третьей серии будут оснащены шестиступенчатой гидромеханической трансмиссией, что для БМВ уже не новость. Главное, как всегда, в деталях: прямой выбор передачи (нужная выбирается сразу, а не последовательным «перебором»), блокировка гидротрансформатора на всех передачах, ускоренное переключение (менее 1 секунды в любой комбинации, включая VI–II, время реакции менее 100 мс). Фактически гидротрансформатор используется только для троганья с места, увеличивая КПД трансмиссии. Для предотвращения нежелательных вибраций агрегатов с бензиновыми моторами служит торсионный демпфер турбинного колеса, а в модификации для дизельных двигателей – двойной демпфер гидротрансформатора. Результатом должно стать чувство прямой связи двигателя с колесами и снижение расхода топлива на 3–6%. Впрочем, для тех, кто не вникает в технические подробности, ценнее возможность переключать передачи, не снимая рук с баранки…

ЧТО ЗАВТРА?

История развития двигателей внутреннего сгорания близится к своему логическому завершению – до серийных наддувных моторов, работающих на сверхбедных бензиновых смесях, остается всего несколько лет. Их экономические показатели практически сравняются с дизелями. Дальше все станет гораздо интереснее – в зависимости от экономической ситуации и цен на топливо верх возьмут или тенденции экономии, или еще большего ужесточения экологических стандартов, что приведет к невероятному разнообразию конструкций. ДВС будет биться до последнего, и альтернативные виды топлива ему не помеха. Впрочем, это всего лишь прогноз автора.

Очевидно одно – время простых решений проходит. Битва за динамику, экономичность и эффективное использование энергии в современном автомобиле будет выиграна не одним изобретением, а сложным комплексом технических решений… БМВ пока лишь приоткрыл занавес. Остается дождаться начала спектакля. Вместо звонка будет купе третьей серии…

ЭЛЕКТРОННАЯ ЧАРКА

Гибридная силовая установка сильно увеличивает массу автомобиля, потому ее концепция для БМВ не подходит. Фирма предлагает свое видение – систему IAC (Intеlligent Alternator Control – интеллектуальное управление генератором), эдакий «гибрид ультра-лайт». Без дополнительных батарей, электромоторов и со штатным аккумулятором!

Только не подумайте, что автомобиль на нем ездит. Все гораздо сложнее. Электроника поддерживает заряд батареи на уровне не ниже 80%, а генератор работает в основном при торможении двигателем. На разгоне он отключается, снимая лишнюю нагрузку с двигателя и улучшая динамику. Впрочем, если баланс потребителей не в пользу аккумулятора, генератор будет работать и при равномерном движении. Вкупе с автоматикой, выключающей двигатель на светофоре, и электроусилителем руля вместо гидравлического это может принести от 3 до 15% экономии, причем не только в городском цикле.

Возможность прокатиться на тестовом автомобиле представилась, а установленная аппаратура и инженер при ней фиксировали все параметры работы двигателя. Результат автора: расход снизился на 0,2 л/100 км, у моего коллеги из Болгарии, более точно следовавшего рекомендациям электронного советчика, около 0,3 л/100 км. Свою чарку умный генератор отработал. «До прилавка» технологии недолго, а любителям искать темную сторону светлой силы по секрету сообщу, что аккумулятор все-таки не совсем стандартный, а специальный, рассчитанный на частые циклы неглубокого заряда и разряда.