Экономичность двигателя внутреннего сгорания – вопрос очень тонкий. Чтобы при той же мощности расходовать меньше топлива, нужно, во-первых, гарантировать его полное сгорание, а во-вторых, уменьшать всевозможные потери энергии на трение в цилиндро-поршневой группе, теплопередачу через стенки цилиндра, гидродинамическое сопротивление при прокачке масла и т.п.
С этими издержками и ведут борьбу инженеры: в ход идут масляные насосы переменной производительности, маловязкие масла, непосредственный впрыск, электронные термостаты и многое другое. Но эффект от этих мер минимален. В Баварии же изобрели систему Valvetronic, которая разом понизила расход бензина на 10%! Причем в отдельных случаях преимущество может оказаться еще больше. Как же это удалось?
В ОЧЕРЕДНОЙ РАЗ БАВАРСКИЕ ИНЖЕНЕРЫ ПОДТВЕРДИЛИ СВОЕ ЛИДЕРСТВО В МОТОРОСТРОЕНИИ
НЕТ ЗАСЛОНКЕ!
Секрет – в применении иного механизма регулировки количества воздуха, подаваемого в цилиндры. Обычно для этого используется дроссельная заслонка. Расположенная во впускном патрубке, она перекрывает поток воздуха, уменьшая наполнение цилиндров и снижая развиваемый крутящий момент. Однако это означает, что при малых нагрузках на двигатель, когда заслонка почти закрыта, значительно увеличивается сопротивление впускной системы. Из-за этого в отличие от тех же дизельных моторов, в которых никаких заслонок нет, бензиновый двигатель при небольшой нагрузке работает крайне неэффективно. Только представьте, сколько энергии тратит на холостом ходу какой-нибудь 5-литровый мотор, всасывая воздух сквозь узкую щель едва приоткрытого дросселя!
Поэтому специалисты BMW вообще отказались от заслонки, а ограничение подачи воздуха решили осуществлять с помощью изменяемой продолжительности впуска. Правда, эту регулировку они реализовали опосредованно – через изменение высоты открытия впускных клапанов. Механизм получил название Valvetronic. Так, в режиме холостого хода подъем клапанов составляет всего 0,5 мм, а время, в течение которого они остаются открытыми, крайне мало. Таким образом, вместо мучительного втягивания воздуха на протяжении всего хода поршня двигатель делает короткий вдох и закрывает впускной клапан.
ТОНКОСТИ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ
Для регулировки высоты подъема клапанов между распределительным валом и клапаном установлен промежуточный Г-образный рычаг, один конец которого давит на коромысло клапана, а второй соединен с эксцентриковым валом. Проворачивая этот вал с помощью электромотора, электроника изменяет наклон рычага и его плечо: чем оно больше, тем выше подъем клапана, тем дольше он открыт и тем больше воздуха поступает в цилиндр.
По мере роста нагрузки на мотор высота подъема клапанов увеличивается, достигая предельных 12 мм. При этом воздух поступает в цилиндры уже в течение всего такта впуска, и двигатель развивает максимальный крутящий момент для данных оборотов.
Правда, у такого механизма есть недостаток: с уменьшением высоты подъема клапанов увеличивается сопротивление воздушному потоку, а значит, возрастают потери на всасывание. Поэтому в идеале нужно менять продолжительность открытия впускных клапанов, оставляя неизменной высоту их подъема – она как раз должна быть всегда максимальной, обеспечивая минимальное сопротивление впуска. Однако это уже существенно усложнит механизм газораспределения, потребовав, например, пневматического или электромагнитного привода клапанов. Так что тут еще есть куда развиваться.
Впрочем, даже в таком виде по сравнению с дроссельной заслонкой Valvetroniс обеспечивает в несколько раз меньшие насосные потери, что позволяет экономить до 10% топлива. И чем медленнее движение, чем чаще двигатель работает на холостом ходу, тем заметнее преимущества новых моторов BMW.
КТО ЕЩЕ?
Каждое изобретение вызывает большой интерес у конкурентов. Valvetronic не исключение. Похожие системы уже анонсировали Nissan и немецкая компания Mahle. А производитель гидротолкателей INA представил свой вариант, в котором ход клапана изменяется с помощью гидравлики. Часть этих разработок уже нашла применение в автомобилях. Например, в купе Infiniti G37 как раз применяется разработанный Nissan VVEL (Variable Valve Event and Lift). А Honda еще с 1990 года использует механизм ступенчатой регулировки ширины впускных фаз VTEC. Схожая система недавно появилась и в двигателях Audi – Audi Valve Lift.
