Дальше, эффективнее, экономичнее

Изучая характеристики двигателей внутреннего сгорания современных автомобилей, иногда можно подумать, что моторы достигли совершенства. И дальнейшая эволюция если и возможна, то в принципиально новом направлении. Но конструкторы не перестают нас удивлять: мир постоянно меняется, и вместе с ним меняются и ДВС.

 

Задачи, которые стоят сегодня перед ведущими автопроизводителями, зачастую противоречат друг другу. С одной стороны, от автомобильных марок требуют разработки и выпуска новых автомобилей — все более экологичных и при этом все более мощных. С другой стороны, автомобильная промышленность сталкивается с задачами снижения углеродного следа от работы предприятий, регулируемыми на самом высоком, правительственном уровне, — а этого непросто добиться с учетом цели, упомянутой выше. Необходимость рационального использования природных ресурсов, решение проблемы снижения выбросов СО2 и повышения топливной экономичности автомобилей действительно являются приоритетными направлениями во всем мире. Но как пройтись по лезвию ножа и угодить всем без исключения?

 

 

Немецкая марка Audi, например, в начале этого года объявила о решении прекратить все разработки ДВС новых поколений: это дорого, долго и неэкологично — из-за растущего углеродного следа. В последнем факторе сыграло роль привлечение к исследованиям и испытаниям множества специалистов. Вместо разработки новых моторов инженеры из Ингольштадта будут совершенствовать уже существующие типы двигателей, особое место в ряду которых занимают моторы с непосредственным впрыском топлива.

 

Сегодня мотором с технологией прямого впрыска вряд ли можно кого-то всерьез удивить. Если объяснять «на пальцах», то бензиновый двигатель прямого, или непосредственного, впрыска — это двигатель, где топливо и воздух смешиваются прямо в камере сгорания (в инжекторных моторах распределенного впрыска и более ранних карбюраторных бензиновых моторах в цилиндр поступает уже готовая смесь). При этом конструкторы (и не только в Audi, но и в конструкторских бюро других всемирно известных автомобильных брендов) понимают, что потенциал развития ДВС во многом исчерпан, а новые моторы должны укладываться во все более жесткие нормы по экологии, оставаясь мощными и экономичными.

 

 

Преимущества системы прямого впрыска можно кратко описать тремя словами — экономичность, экологичность и эффективность. При такой схеме подачи бензина или дизеля топливо сгорает максимально эффективно, практически без остатка, высвобождая максимум энергии, — это то, что относится к экономичности и эффективности такого мотора. «Разгон» количества лошадиных сил очевиден.

 

Что касается экологического аспекта, то чем меньше сжигается топлива, тем меньше выбросы углекислого газа в атмосферу. Логика проста. Основная заслуга и суть прямого впрыска — работа в ненагруженных режимах (на холостом ходу) на сверхобедненной смеси с соотношением воздуха и бензина примерно 40:1, за счет чего расход топлива в таком режиме сокращается на 40% по сравнению с обычными двигателями.

 

Но, как и у любого технологического прорыва, у двигателей с прямым впрыском топлива есть другая — можно сказать, «темная» — сторона. Первыми ее познали около 20 лет назад жители Дальнего Востока, Сибири и Урала, тех регионов, куда активно ввозились подержанные японские автомобили. По-настоящему популярным был, например, молодежный Mitsubishi Galant (к слову, пионер современных ДВС непосредственного впрыска). Часто на дорогах за Уральским хребтом можно было встретить и Toyota RAV 4. У Mitsubishi в технической документации мотор обозначался аббревиатурой GDI, у Toyota — D4. И то и другое означало двигатель прямого впрыска. Были ли их владельцы счастливы? На этот вопрос нет однозначного ответа. Но ясно одно: движки были крайне требовательны к качеству топлива и «умирали» из-за загрязненных форсунок, закоксовывания деталей двигателя и капризного ТНВД (топливного насоса высокого давления). Водители со стажем хорошо помнят «дикий» топливный рынок начала 2000-х — неудивительно, что моторы с прямым впрыском действительно выходили из строя чаще инжекторных собратьев с распределенным впрыском. Почему так происходило? В конструкции ДВС с непосредственным впрыском распылители форсунок находятся прямо в камере сгорания, где подвергаются мощнейшему термохимическому воздействию (высоким температуре и давлению). Поэтому на форсунках очень быстро образуются отложения. Поначалу это никак себя не проявляет, разве что двигатель начинает «жестче» работать на холостых оборотах, — управляющая электроника способна корректировать состав воздушно-топливной смеси и угол опережения зажигания, нивелируя негативные эффекты.

 

 

Однако дальнейшее нарастание отложений происходит по принципу «снежного кома»: первый, микроскопический слой грязи нарушает работу форсунок, что приводит к изменению подачи топлива и образованию новых отложений. Начинается потеря мощности и «эластичности», падение динамики и отзывчивости, растут расход топлива и токсичность отработанных газов.

 

Получается, что при создании мотора с прямым впрыском топлива для гражданского автомобилестроения инженерная мысль в очередной раз обогнала реальный прогресс. Ведь единственная заправка некачественным бензином могла вызвать перебои в работе двигателя и сократить ее ресурс. При этом даже самое высококачественное топливо в процессе эксплуатации образует отложения в топливных форсунках. Для сохранения работоспособности двигателя и высокой топливной экономичности важно обеспечить чистоту топливной системы в процессе работы. ДВС с прямым впрыском необходимо топливо, содержащее специальный моющий компонент. Но когда в России появились первые подобные автомобили, такого топлива у нас просто не производили.

 

Японская компания Mitsubishi со своим «Галантом» не была первооткрывателем, ведь такой двигатель был запатентован… почти на сто лет раньше! Патент принадлежал Рудольфу Дизелю, разработавшему похожую систему в 1892 году, — он первым расположил форсунки внутри цилиндров. Именно бензиновый мотор с прямым впрыском стал настоящей революцией в мире авиации. В 1937 году для авиационного мотора Daimler-Benz DB 601 концерн Bosch разработал механическую систему подачи топлива. Вес двигателя увеличился, а требования к качеству топлива стали для того времени заоблачными. Но 12-цилиндровый V-образный двигатель творил чудеса, показывая недюжинную мощь и стабильность работы. Фигуры высшего пилотажа выполнялись на самолетах с таким мотором на ура.

 

Во время Второй мировой технология использовалась в основном в авиации. В гражданское автомобилестроение непосредственный впрыск решили вернуть в 1951 году. Сделали это немцы на машине Goliath 700 Sport. Правда, население Германии, еще не пришедшее в себя после войны, оказалось не готово к обслуживанию нежного и нуждающегося в эксклюзивном тогда топливе автомобиля.

 

А вот для «Формулы-1» в 50-х годах прошлого столетия ДВС прямого впрыска оказался востребованным. И там его по полной программе использовала Mercedes-Benz. Благо гоночные болиды не нуждались в многолетнем ресурсе работы, да и топливо в мире автоспорта применялось особенное, недоступное обычным автовладельцам.

 

Впоследствии внедрять двигатели прямого впрыска пытались еще не раз, в том числе и в Советском Союзе и странах СНГ, но широкого распространения они не получали. Проблема заключалась именно в качестве бензина. К счастью, топливные технологии не стояли на месте: сегодня существует несколько брендов высококачественного топлива, идеально подходящего для моторов с прямым впрыском. Так, на территории России его можно найти в любом из 130 многофункциональных автозаправочных комплексов розничной сети bp. С 2018 года обладатели автомобилей с подобными двигателями спокойно заливают в баки бензин или дизель bp с технологией ACTIVE.

 

1	2
3	4
Весь ассортимент топлива bp с технологией active помогает бороться с отложениями на деталях двигателя. На микроснимках видно, как неравномерно впрыскивается топливо через загрязненные форсунки (1, 3) по сравнению с их штатной работой (2, 4).
5	6
На фото 5 изображен закоксованный клапан мотора, на фото 6 — после применения топлива BP с технологией active.

 

Все виды топлива — неважно, бензин это или дизель, — представленные в розничной сети bp, обладают улучшенными характеристиками за счет применения самой эффективной формулы bp — технологии ACTIVE. Линейка топлива достаточно разнообразная: автовладельцы могут выбрать один из шести видов топлива с этой технологией.

 

 

Топливо bp с технологией ACTIVE прошло стендовые и полевые испытания 110 различными методами общей продолжительностью более 50 тысяч часов, что эквивалентно более чем пяти годам эксплуатации автомобиля. Благодаря этому были получены важные результаты. Например, топливо BP Ultimate 100 с технологией ACTIVE может повысить мощность двигателя на 11%, а также улучшить «отзывчивость» двигателей, которые были специально разработаны для использования высокооктанового топлива. К тому же топливо BP Ultimate 100 с технологией ACTIVE позволяет проехать на 26 километров больше на одном баке. Но и это не рекорд. Так, дизельное топливо BP Ultimate с технологией ACTIVE дает возможность проехать на одном баке топлива на 56 километров больше.

 

За счет чего были достигнуты такие результаты? В первую очередь это топливо борется с отложениями на деталях двигателей, образующимися при сгорании бензина или дизеля. Активные компоненты топлива удаляют даже значительные отложения, постепенно разрушая их молекулярную структуру и обеспечивая их безопасное уничтожение в камерах сгорания двигателя. После ликвидации отложений топливо bp с технологией ACTIVE приступает ко второй фазе, а именно — защите уже очищенных поверхностей силового агрегата.

 

Инновационная разработка эффективно борется с отложениями и в двигателях предыдущих поколений, при условии регулярного использования топлива bp с технологией ACTIVE, продлевая ресурс их работы. Вывод очевиден: моторы становятся все более мощными и экологичными, но и нуждаются в более совершенном топливе. Именно таково топливо bp с технологией ACTIVE. 

 

Фотографии для материала предоставлены ПАО «НК «Роснефть».