Конечно, средства, затраченные, скажем, на повышение работоспособности двигателя внутреннего сгорания и на монтирование электродвижка в привод, не являются сопоставимыми. Создание устройств, имеющих изменяемую степень сжатия движка или регулируемые фазы распределения газа (без использования распредвалов) достаточно давно трутся на начальных ступенях. Ведь занимаются разработками не крупные корпорации, а небольшие инжиниринговые компании.
Итак, в чем особенностей движков, имеющих динамичную степень сжатия? Прежде стоит отметить, что есть два пути модернизации «сердца» мотора – европейский и азиатский. Так, европейцы постоянно работают над улучшением гибридных двигателей, в то время как японцы улучшили и модернизировали традиционный движок. Им удалось то, что ранее не было подвластно иным: азиаты смогли поднять степень сжатия до 14:1. По их мнению, с такой степенью могут работать как инжекторные, так и дизельные аппараты, заправленные при этом маркой бензина А-95.
Казалось бы, как это возможно, если инжекторные моторы с зажиганием от искры имеют степень сжатия 10:1, и даже если ее поднять до 12,5:1, то эффективность использования теплоты сгоревшего материала возрастет максиму на 6%. Но поднимать ее крайне нежелательно, ведь в противном случае возможен взрыв. Чем сильнее степень сжатия воздуха с примесью бензиновых паров, тем больше риск детонации и воспламенения этого микса. Именно поэтому степень сжатия бензиновых транспортных средств редко повышается даже до 11:1.
Но японцы нашли способ выйти из положения. Дело в том, что снижается средняя температура цикла. То есть если горючее в камере сгорания будет иметь более низкую температуру, ее станет возможно сжать сильнее и при этом не заработать риск взрыва. Впрочем, азиаты не занялись охлаждением горючего, а наладили систему выпуска. В принципе, никакого заново изобретенного велосипеда здесь нет. Кое-что взято у гоночных моторов. В последних порции выхлопов из всех цилиндров не смешиваются, а выхлопываются в атмосферу по очереди. Настроенный таким образом выпуск влияет на продув. В цилиндрах уменьшается количество горячих газов, которые примешиваются к воздуху при впуске и поднимают градус в конце сжатия.
Таким образом, по словам экспертов, за счет снижения доли выхлопов с восьми до четырех процентов на три уровня поднимается степень сжатия. Плюс дополнительная единица накидывается за счет того, что воздух при распыле бензина в цилиндр охлаждается.
Для реализации модернизированного газообмена потребовались дополнительные устройства – фазовращатели на впускном и выпускном распредвалах. Кроме того, благодаря компьютерному моделированию, было создано несколько хитростей. Так, для улучшения «термоизоляции» камеры сгорания на четыре миллиметра был уменьшен диаметр цилиндра, до 83,5 мм. Логично, что ход поршня, напротив, расширили.
За счет длинноходности увеличивается крутящий момент «на низах». Кроме того, тягу совершенствует впрыск как таковой и увеличенная степень сжатия. Благодаря этим действиям появляется эффект «даунспидинга», антипод «даунсайзинга». Якобы двигатель настолько качественно работает на нижних оборотах, что обычные обороты при эксплуатации снижаются на 15%. Последний факт, в свою очередь, позволяет снизить расходы бензинового топлива и количество ядовитых выбросов в сравнении с турбодвижками, где рабочий объем уменьшен до 1,4 литра.
Дизельные моторы с динамической степенью сжатия
Еще 120 лет назад ученый Рудольф Дизель изобрел движок, в котором впрыск топлива был непосредственным изначально. Жидкость, распыленная в сжатом воздухе, возгоралась от того, что нагревалась. Поэтому степень сжатия в дизельных транспортных средствах должна быть в 1,5-2 раза выше, нежели у бензиновых собратьев, имеющих искровое зажигание.
Так, у турбонаддувных движков степень сжатия колеблется в пределах от 16:1 до 18:1, а у атмосферных дизельных моторов она превышает 20:1. Поэтому здесь получилась обратная ситуация и потребовалось снижение степени сжатия до 14:1.
Возникает вопрос, для чего это было нужно? По словам японских инженеров, обычные турбодизельные моторы имеют очень высокие показатели давления и температуры в цилиндрах в конце такта сжатия. Поэтому струя топлива, которая туда впрыскивается, не успевает равномерно смешаться с воздухом. В связи с неполным сгоранием возрастает количество ядовитых примесей в выхлопе типа окислов азота и частиц сажи. Они требуют фильтрации.