Похоже, эра больших, тяговитых и неэкономичных, но при этом вечных американских двигателей подходит к концу. Моторы компании Ford семейства EcoBoost и так были нехарактерно технологичными и «европейскими». Теперь древнейший автопроизводитель получил грант Министерства энергетики США (DoE) на разработку еще более экономичного двигателя. Причем в силовой установке планируется использовать решение, ранее опробованные на гоночных болидах «Формулы 1» — форкамерно-факельное зажигание.
Это очередной пример того, как технологии из автоспорта плавно переходят в массовый сегмент. Тем забавнее, что форкамерно-факельное зажигание — давно известное техническое решение. Например, оно используется на некоторых грузовых двигателях и применялась в ГАЗ-3102 (так называемая директорская «Волга»). Среди современных легковых автомобилей похожая технология появится в Maserati MC20, которая должна выйти на рынок в 2022 году с мотором Nettuno V6.
Суть проекта
Проект по созданию нового двигателя получил финансирование в размере десяти миллионов долларов, причем немалую часть этих денег предоставило Министерство энергетики США. Остальное компания Ford выделила из собственных средств. Ведомство поставило перед автопроизводителем задачу разработать высокоэффективный мотор следующего поколения с наддувом (видимо — турбиной).
Целевые показатели: повышение топливной эффективности на 23% и снижение массы на 15% по сравнению с мотором EcoBoost V6 объемом 3,5 литра, который устанавливался на пикап F-150 2016 года.
Двигатель Maserati Nettuno
Преимущества технологии
Форкамерно-факельное зажигание используется в двигателях болидов F-1 с 2015-2016 годов, когда регламент соревнований жестко ограничил доступный на всю гонку объем топлива. Этот метод воспламенения позволяет экономить горючее за счет обеднения смеси в цилиндрах. Механика процесса примерно следующая. Над камерой сгорания размещается еще одна, намного меньше — форкамера. В нее выведены топливная форсунка и свеча. Поступающее в цилиндр топливо сначала заполняет объем форкамеры, причем за счет особенностей конструкции топливо-воздушная смесь в ней получается богатая.
Когда завершается такт сжатия, срабатывает свеча зажигания и в форкамере вспыхивает топливо. Пламя направляется в камеру сгорания по каналу, формирующему несколько факелов. Основной объем топливо-воздушной смеси в цилиндре поджигается уже этими струями огня, что дает более полное, быстрое и равномерное сгорание. Причем при использовании форкамерно-факельного зажигания можно применять бедную смесь, такую, которая в обычных условиях навряд ли бы загорелась в двигателе.
В обычном двигателе воспламенение осуществляется одной (реже — несколькими) свечами зажигания, которая размещена в своде камеры сгорания. Топливно-воздушная смесь поджигается из одной точки, причем полнота сгорания обеспечивается аккуратным подбором соотношения ее компонентов. Если какой-то из процессов в двигателе (например, смесеобразование, сжатие, отвод тепла) идет не совсем хорошо, топливо может сгорать не полностью. В большинстве случаев электронный блок управления справляется с поддержанием смеси в заданных параметрах, но рано или поздно проблемы начинают накапливаться, как снежный ком. Со временем мощность мотора падает, расход топлива растет, а в цилиндрах появляется нагар и прочие следы эксплуатации.
Применение форкамерно-факельного зажигания обещает устранить, как минимум, часть подобных неурядиц. За счет использования бедной смеси, ее более полного, плавного и быстрого сгорания двигателю станет гораздо проще жить сразу по нескольким критериям.
- Во-первых, снизятся ударные нагрузки на кривошипно-шатунный механизм.
- Во-вторых, что очевидно, при сохранении мощности уменьшится расход топлива.
- Наконец, в-третьих, практически полностью устранятся возможные зоны локального перегрева в цилиндрах, да и общая термонагруженность агрегата изрядно упадет. Ну а массу двигателя планируется снизить упрощением некоторых деталей и заменой материалов на высокотехнологичные и легкие.
Каким будет серийный двигатель
В отличие от максимально зарегулированных «конюшен» на Чемпионате мира «Формулы 1» инженеры Ford ограничены только своей фантазией и здравым смыслом. Пока неизвестно, каков будет финальный облик двигателя нового поколения, но издание Motortrend ознакомилось с предварительными набросками проекта.
Судя по всему, американский автопроизводитель собирается использовать аж по три топливных форсунки на цилиндр, подключенных к магистралям разного давления. Первую установят перед впускным клапаном, вторую — в форкамере, а третью на привычном месте в своде камеры сгорания. Свечей, соответственно, будет по две на «горшок»: одна — где обычно, а вторая — в «зажигательной» камере сгорания. Возможно, в форкамеру подведут еще и дополнительную форсунку сжатого воздуха, чтобы как можно точнее контролировать в ней смесь.
19
Комментарий отправлен
Ваш комментарий опубликован.
Провокационные или оскорбительные комментарии запрещены.