Двигатель с непосредственным впрыском топлива и турбонаддувом.
Двигатель с непосредственным впрыском топлива и турбонаддувом.
Компания Bosch решила объединить возможности непосредственного впрыска топлива и турбонаддува, хотя эти системы обычно применяются для разных целей. Так, прямой впрыск топлива в цилиндры в первую очередь используется для снижения токсичности отработавших газов и повышения экономичности, а турбонаддув – для увеличения литровой мощности. На первый взгляд, повысить мощность и одновременно сэкономить бензин невозможно.
Тем не менее, по утверждению представителей Bosch, инженеры компании сумели совместить несовместимое и получили выигрыш по многим основным характеристикам. Они заявляют, что в такой комбинации добились снижения расхода топлива как минимум на 5%. Достигли этого применением новой концепции смесеобразования. Суть ее в том, что с помощью турбонаддува двигатель «научили» работать в самом экономичном режиме послойного смесеобразования не только на пониженных, но и на повышенных оборотах (в мощностных режимах). Ранее такой алгоритм работы реализовать не удавалось.
В новой системе турбина активно подает воздух в цилиндры, начиная с самых малых оборотов, хотя обычно усиленная подача воздуха у турбированных моторов начинается приблизительно с 1500 об/мин. Топливо при этом направленно впрыскивается в конце такта сжатия таким образом, чтобы сформировать «облако» обогащенной смеси у электродов свечи зажигания.
«Геометрию» турбулентных потоков в цилиндре, в создании которых участвует и нагнетатель воздуха, рассчитали так, чтобы качество послойного смесеобразования и эффективность сгорания были оптимальными при различных режимах работы двигателя. В комплексе все это позволяет обеспечить автомобилю хорошую разгонную динамику с самых «низов» и не проиграть в экономичности.
Помимо турбины и изменения алгоритма работы системы питания, в моторах нового поколения внедряются еще несколько усовершенствований. Так, для обеспечения высокой точности топливоподачи и качественного распыления горючего за короткий промежуток времени созданы быстродействующие пьезоэлектрические форсунки, подобные тем, которые недавно стали устанавливать на дизели. Увеличили также угол перекрытия впускных и выпускных клапанов, то есть на такте впуска оба клапана дольше остаются открытыми. Это улучшает продувку цилиндров, иными словами, появляется возможность подавать в них больше свежего воздуха, а значит, и кислорода. Соответственно, процесс сгорания проходит более эффективно. Токсичность выхлопа при этом не повышается, так как остаточные газы при более качественном сжигании топлива содержат меньше вредных веществ.
Если же не стремиться к увеличению мощности, то появляется возможность еще сэкономить. Повышая давление в цилиндрах путем нагнетания в них турбокомпрессором воздуха, можно на одну треть уменьшить ход поршня (или диаметр цилиндров) и получить мощностные характеристики, сравнимые с показателями атмосферных двигателей. Такой турбированный мотор потребляет на 15% меньше топлива, кроме того, уменьшаются его габаритные размеры.
В настоящее время инженеры Bosch активно работают над оптимизацией длительности процесса горения топливо-воздушной смеси. Внедрение новой концепции непосредственого впрыска планируется к концу 2005 года.