Принцип воспламенения однородной смеси от сжатия двигателей Mazda.
Принцип воспламенения однородной смеси от сжатия (Homogenous Charge Compression Ignition — HCCI) позволит бензиновым моторам Мазды стать на 30% экономичнее, так уверяют представители компании. Принцип действия HCCI напоминает работу дизеля, но, в отличие от последнего, двигатели HCCI потенциально выбрасывают меньше вредных веществ и требуют менее сложный набор нейтрализаторов в системе выхлопа. Правда, заставить нормально функционировать такие агрегаты во всех диапазонах нагрузок — непростая задача. Да и холодный пуск всё равно без электрических свечей там не обходится (во всяком случае в опытных моторах свечи были).
Рисунок 3 – Обычный бензиновый мотор (смесь топлива и воздуха поджигается в конце такта сжатия электрической искрой (слева), а в HCCI (справа) при разогреве самой смеси от сильного сжатия
Принцип действия HCCI напоминает работу дизеля, но, в отличие от последнего, двигатели HCCI потенциально выбрасывают меньше вредных веществ и требуют менее сложный набор нейтрализаторов в системе выхлопа. Правда, заставить нормально функционировать такие агрегаты во всех диапазонах нагрузок — непростая задача. Да и холодный пуск всё равно без электрических свечей там не обходится (во всяком случае в опытных моторах свечи были).
Идея внедрения HCCI — лишь один из возможных путей развития ДВС, которые ещё долгое время будут сосуществовать с электрическими установками или топливными элементами. Скажем, Toyota в новой линейке бензиновых моторов Dynamic Force Engines использовала сочетание давно известных решений (регулируемые фазы, высокая степень сжатия, создание на входе в цилиндр вихря определённой формы, специальные покрытия и обработка поверхностей трущихся пар). Однако тонкости в реализации всех перечисленных мер помогли ей добиться отличного результата — термического КПД в 40%.
Cистема впрыска воды bmw.
Вода имеет высокую теплоемкость, и ее испарение в камере сгорания играет роль своеобразного «интеркулера»: бензовоздушная смесь охлаждается, повышаются ее плотность и стойкость к детонации. За счет этого появляется возможность нарастить производительность турбокомпрессора и сделать зажигание более ранним. Повышается и экономичность, особенно в режимах максимальной мощности. А заодно на 20—25 градусов снижается температура двигателя.
У BMW давние традиции впрыска воды: его практиковали еще на авиационном моторе BMW 801D с непосредственным впрыском бензина, который ставили в 40-х на истребители Focke-Wulf Fw 190. Вернее, тогда немцы применяли водометанольную смесь. В послевоенные годы впрыск воды во впускной коллектор турбомотора использовали Oldsmobile Jetfire и Saab 99 Turbo S. А теперь про старую технологию вновь вспомнили в BMW. Для снижения расхода бензина нынче все средства хороши!
Причем если в экспериментальной 431-сильной «шестерке» автомобиля безопасности BMW M4, который ездит по треку в мотогонках серии MotoGP, конструкторы применили обычный впрыск воды во впускной коллектор, то на трехцилиндровом турбомоторе 1.5 они пошли дальше: с помощью специально разработанного топливного насоса высокого давления Bosch после 4000 об/мин вода подмешивается к бензину, и получившийся «коктейль» через специальные форсунки впрыскивается в камеру сгорания. Это дало 201-сильному мотору дополнительные 14 л.с. А благодаря снижению риска детонации степень сжатия повысили с 9,5:1 до 11,0:1, что заметно подняло отдачу при низких и средних нагрузках.
Расход воды при этом — до 1,5 л на «сотню», объем «аквабака» — 7 л. Значит, при движении с высокой скоростью, когда влага расходуется интенсивно, каждые полтысячи километров придется останавливаться и заливать дистиллят? Ведь обычной водой пользоваться нельзя: мотор зарастет накипью, как чайник.
Однако если при этом включен кондиционер, то система автоматически пополняется конденсатом из климатической системы — летом его образуется до 1,5—2 литров за час. А что делать зимой, сливать воду и сушить весла? Инженеры улыбнулись: нет, после остановки двигателя вся вода перекачивается в специальную емкость, не боящуюся замерзания, и оттаивает после запуска.
Все это затеяно ради снижения расхода топлива: инженеры BMW обещают «до 8%» в смешанном цикле.
Рисунок 4 – Система комбинированного впрыска бензина и воды
Вода подается во впускной коллектор, а после 4000 об/мин — еще и в цилиндры вместе с топливом.