— Системы «японского» непосредственного впрыска (Mitsubishi GDI, Toyota D4 и их европейские последователи) обеспечивают экономию топлива благодаря работе на сверхобедненной смеси в малонагруженных режимах, на холостом ходу или при движении с невысокой скоростью, — рассказывает главный инженер проекта SCC. — Именно эти режимы и доминируют в условиях Японии с ее постоянными пробками и жесткими ограничениями скорости. Но при интенсивных разгонах или при движении по скоростным автострадам, что характерно для Европы, «японские» двигатели переходят на обычный режим, экономия в котором выходит не столь существенной. Кроме того, использование сверхобедненной смеси увеличивает выбросы токсичных окислов азота NOx, для нейтрализации которых приходится применять дорогостоящие «азотные ловушки». А их катализатор очень легко «отравляется» малейшими сернистыми примесями, что требует применения сверхчистого бензина...
Словом, в Тролльхэттане считают, что непосредственный впрыск по-японски хорош для Японии, но не для Европы. И потому решили экономить топливо по-другому. Двигатель SCC работает на смеси бензина, воздуха и... выхлопных газов! Причем доля продуктов сгорания в свежей смеси тем выше, чем меньше нагрузка двигателя. На холостом ходу она может достигать 70%!
Но двигатель SCC отличает не только интенсивное применение рециркуляции выхлопных газов. Чтобы поджечь горючую смесь, «растворенную» в инертном выхлопе, пришлось применить две оригинальные разработки. Во-первых, впрыск топлива происходит не во впускной коллектор, как в обычных моторах, а непосредственно в камеру сгорания — через комбинированную свечу-форсунку, расположенную в центре между четырьмя клапанами. А во-вторых, бензин сюда впрыскивается не чистый, а уже смешанный со сжатым воздухом! Кроме того, в середине такта сжатия в цилиндр дополнительно «вдувается» порция сжатого воздуха — чтобы взвихрить смесь и хорошенько ее перемешать.
 |
|
|
Впрыск бензовоздушной смеси под давлением 6—7 бар происходит во время перекрытия клапанов (конец фазы выпуска и начало такта впуска) |
 |
|
При такте впуска в цилиндр сначала засасываются выхлопные газы, которые попали во впускной коллектор при перекрытии клапанов... |
... и лишь потом — порция свежего воздуха, объем которой напрямую зависит от нагрузки. При работе на холостом ходу смесь в цилиндре содержит до 70% выхлопных газов! |
 |
| В середине такта сжатия через свечу-форсунку впрыскивается порция сжатого воздуха без бензина — это завихряет и перемешивает горючую смесь |
На малых нагрузках, когда смесь сильно разбавлена выхлопными газами, зажигание делают ранним, и искра получается «длинной» (она бьет в боковой электрод) |
С ростом нагрузки зажигание становится «позднее», и искра «переключается» на поршень (в зависимости от момента зажигания зазор уменьшается от 3,5 до 1 мм) |
 |
| Чтобы точно регулировать объем выхлопных газов, остающихся в цилиндрах двигателя SCC, оба распредвала — и впускной, и выпускной — оснащены механизмами поворота. Это позволяет изменять продолжительность фазы перекрытия клапанов. На малых нагрузках, когда выхлопных газов много, смесь поджигается «длинной» искрой через 3,5-миллиметровый промежуток бокового электрода. А на больших нагрузках искра перескакивает на выступ в днище поршня |
 |
| 1 — свеча-форсунка. 2 — топливный и воздушный насосы. 3 — турбокомпрессор |
| Одно из преимуществ «шведского» (на самом деле — австралийского) непосредственного впрыска — относительно низкое давление в 6—7 бар, которое должны развивать топливный и воздушный насосы (давление впрыска в моторах Mitsubishi GDI и им подобных достигает 100 бар). При этом двигатель SCC работает на обычной, а не на сверхобедненной смеси, и для него не нужны специальные нейтрализаторы. Основная экономия достигается за счет сокращения насосных потерь — на малых нагрузках двигатель не тратит энергию на создание разрежения за дроссельной заслонкой, заполняя пустоту в цилиндрах выхлопными газами |
Технология необычного впрыска разработана специалистами австралийской инжиниринговой фирмы Orbital. Помнится, лет пять назад австралийцы уже представляли публике образец двухтактного мотора с непосредственным впрыском бензовоздушной смеси в цилиндры. Наконец-то их идеям нашлось применение в четырехтактном саабовском двигателе...
Но и это еще не все. Помните экспериментальный двигатель, который SAAB показал в 1995 году на Женевском автосалоне? Роль бокового электрода свечи зажигания в нем выполнял поршень — искра проскакивала между центральным электродом свечи и выступом на днище поршня. Теперь на двигателе SCC шведы представили следующую ступень развития идеи — «двухэлектродное» зажигание. В зависимости от нагрузки двигателя искра бьет или в боковой электрод, удаленный от свечи-форсунки на 3,5 мм, или в выступ на поршне — при этом искровой промежуток сокращается вплоть до привычного одного миллиметра. И энергия у искры такова, что и впрямь «слона убьет» — 80 мДж, вчетверо больше, чем обычно!
Технология SCC сулит 10-процентное снижение расхода топлива и значительное очищение выхлопа от токсичных компонентов. Например, выбросы ядовитых окислов азота NOx должны сократиться на 75%. И в сочетании со столь любимым саабовцами турбонаддувом это позволит создавать мощные и вместе с тем экономичные и экологичные двигатели.
Инженеры работают над проектом SCC пять лет и через три года обещают довести технологию до конвейерной готовности. Так что следующее поколение автомобилей Saab уже будет оснащено моторами со «шведским» непосредственным впрыском. А в будущем саабовцы обещают совместить технологии SVC и SCC «в одном флаконе».
Любопытно, что почти все идеи, над воплощением которых работают на Саабе, давным-давно известны. Например, двигателями с изменяемой степенью сжатия занимаются в лабораториях многих автомобилестроительных фирм и даже в московском институте НАМИ. Но Saab с мотором SVC уже ездит!
Так что «отец» саабовского турбонаддува Пер Гилбрандт имеет все основания гордиться своим детищем. Сам Гилбрандт уже на пенсии, но от дел не отходит. Оборудовал в собственном домике настоящую мастерскую, да и на SAAB наведывается регулярно. Дел там сейчас невпроворот. Ведь с недавнего времени лабораториям фирмы SAAB присвоен статус центра экспертизы моторов с наддувом в рамках всего концерна General Motors! И, возможно, бензовоздушный впрыск или изменяемая степень сжатия в будущем появятся не только на саабовских двигателях...
