- 14 августа 2021
Апологеты электропривода предсказывают близкий конец двигателям внутреннего сгорания. Жестоко сомневаясь в этом, «Авто24» вспомнил, как развивались традиционные автомобильные двигатели на протяжении своей длительной истории.
Типичным автомобильным мотором сегодня все еще считается двигатель внутреннего сгорания – то есть тот, что имеет как минимум один цилиндр с поршнем. В этом цилиндре сгорает топливо, а газы сгорания толкают поршень, который через нехитрый кривошипно-шатунный механизм вращает коленчатый вал.
Вокруг этого цилиндра с поршнем, как говорится, все и закрутилось, и крутится по сей день. Между тем, идее с поршнем уже почти три с половиной века. Итак, обо всем по порядку.
Поршень, 1678 – 1680 гг.
Европейские ученые Х. Гюйгенс и Д. Папен изобрели цилиндр с поршнем, в котором сжигали порох, чтобы цилиндр толкал рычаг и выполнял полезную работу. Тогда не все понимали, какое значение будет иметь со временем это изобретение для всего человечества.
Цикл Отто, 1877 г.
Немец Н. Отто собрал вместе несколько изобретений, и, добавив немного своих, “составил” из них четырехтактный двигатель со всеми признаками нынешнего ДВС – с поршнем, шатуном, системами зажигания и подачи топлива. Мотор имел все шансы стать автомобильным, но автомобиля на то время еще не было – не изобрели. Это сделали через 9 лет К. Бенц и Г. Даймлер (независимо друг от друга, между прочим!). Причем именно они превратили мотор Николауса Отто в автомобильный, добавив ему компактности. Бензиновый ДВС зашагал по планете, дальше совершенствовались лишь его отдельные системы, в первую очередь – топливная и зажигание.
Дизель, 1893 г.
Еще один выдающийся немец, Р. Дизель изобрел двигатель, у которого топливо в цилиндре загоралось от сжатия во время движения поршня вверх. С тех пор все ДВС разделились на два типа – бензиновые и дизельные. У дизеля есть собственные преимущества, но в последнее время бензиновый мотор из-за многочисленных усовершенствований приблизился к дизелю по главному показателю – экономичности.
Инжектор, 1916 г.
Двое российских конструкторов, А. Микулин и Б. Стечкин, спроектировали и испытали двигатель с впрыском бензина под давлением (вместо засасывания карбюратором). Это открывало новые широкие возможности для улучшения характеристик бензиновых двигателей. Особенно пригодились эти свойства инжектора после 1980-1990-х годов, когда началась борьба экологов с токсичностью отработанных газов.
Кроме того, отказ от карбюратора повысил надежность автомобиля и удобство пользования им. А еще в 1995 инжектор позволил Mitsubishi создать двигатель с так называемым послойным смесеобразованием – знаменитый GDI. Сегодня двигатели этого типа с индексами FSI, HPi, SIDI, Ecoboost и тому подобное считаются наиболее передовыми.
Наддув, 1921 г.
Вообще-то идея подачи воздуха в цилиндры под давлением была запатентована еще в 1885-м, но использование в автомобиле (между прочим, Mercedes!) началось лишь в 1921-м. Первый наддув был с механическим приводом, позже придумали турбину, которая работала, раскручиваясь в потоке выхлопных газов. Важность этого действенного способа повысить отдачу двигателя мотористы по-настоящему оценили лишь в наши дни, но об этом чуть ниже.
Даунсайзинг
Извините за иностранное слово, но подобрать точный аналог непросто. Даунсайзинг означает уменьшение размера. Уже в 2010-е годы у мировых автопроизводителей появилась тенденция строить двигатели уменьшенного литража при сохранении или даже увеличении мощности. Это достигается за счет уменьшения количества цилиндров до трех и даже двух, применения турбонаддува, уменьшения физического размера деталей и меньшего запаса прочности. Таким образом, двигатель начал превращаться из главного агрегата, вокруг которого строился весь автомобиль, почти в одноразовую деталь, которую полностью заменяют после износа или серьезной поломки – например, как это делают в мастерской рембыттехники с мотором пылесоса. Возможно, это и правильно.
Несмотря на наступление электропривода (целесообразность которого, между прочим, под большим вопросом), конструкторы большинства автопроизводителей не прекращают совершенствование традиционных силовых агрегатов. Это объясняется отчасти тем, что на части крупных рынков электромобилям не будет что делать минимум еще полстолетия. Но привычным ДВС явно есть куда развиваться, и основные тенденции понятны: наддув, оптимизация каждой отдельной системы, новые конструкционные материалы, совершенствование электроники управления. Собственно, большинство из нас этот прогресс сможет увидеть собственными глазами.