5 Января 2017, 19:42
Что ж, такая постановка вопроса вполне логична, ведь эффективность тех же новомодных «розеточных» гибридов (с возможностью подзарядки АКБ от внешнего ключа) в первую очередь зависит именно от ДВС, и лишь во вторую – от характеристик батареи, какая, к слову, и без того постоянно забирает на себя энергию. Если температура опоясывающей среды ниже 22–24 градусов по Цельсию, включается режим обогрева, если рослее – в рубашку поступает хладагент системы кондиционирования…
Для новой линейки моторов, какую представили разработчики из Штутгарта на техническом семинаре в конце октября, добавочной терморегуляции, конечно, не требуется. Наоборот, новые технологии позволяют сжать объем охлаждающей жидкости и уменьшить «размер» рубашки – теперь межцентровое дистанция в 90 мм становится стандартом для всех новых агрегатов – и бензиновых, и дизельных. Само собой, это снижает и массу двигателя, и габариты.
Немцы показали пять новоиспеченных моторов – пока только один из них владельцы Mercedes-Benz успели опробовать. Выговор о 2,0-литровой рядной дизельной «четверке», которая дебютировала совместно с новым поколением E-класса (W213) на автосалоне в Детройте. Однако начнем обозрение с самой технически интересной новинки, которую будут ставить под капот S-класса с весны вытекающего года, имеется в виду рядная бензиновая «шестерка» М 256, пришагавшая на смену V-образному 6-цилиндровому двигателю М 276.
Электрическое «наддувательство»
Как известно, мотор с шестью цилиндрами, введёнными в ряд, разгружен от сил инерции второго порядка и моментов от них, возникающих в кривошипно-шатунном механизме, потому балансирный вал мотору такой архитектуры не требуется. Это безусловное преимущество рядного агрегата: напомним, что на V6 балансир размещают в развале блока, а на 4-цилиндровых моторах необходимо аж два балансира. Однако именно на Mercedes такие рядные «шестерки» распространения не получили, желая Daimler выпускал и 5-ти и 6-цилиндровые дизельные «рядники». До некоторых пор считалось, что V6 дает вяще свободы при компоновке подкапотного отсека, хотя V6 дороже по определению – у него две головки вместо одной, четыре распределительных вала вместо двух, что приводит к удвоению и усложнению иных систем, к примеру, газораспределительной. Сейчас времена другие, в первую очередность нужно уменьшать себестоимость производства моторов, и самый простой способ – приступить выпуск на одной линии 4-х и 6-цилиндровых ДВС. Понятно, что это имеет смысл лишь в том случае, если обе конструкции – рядные.
Вариант системы Camtronic, введённый на 1,6-литровом бензиновом моторе Daimler
1 – исполнительный механизм переключения распредвала с небольшого на большой кулачок;
2 – прорези внешней обоймы распредвала;
3 – внешняя обойма распредвала
4 – распределительный вал
5 – шлицы, по каком внешняя обойма (3) с совершает осевое перемещение
6 – шариковые стопорные механизмы
7 – кулачок с переменным профилем
8 – кулачок с непрерывным профилем
Тут очень кстати пришлись новые возможности по уменьшению межцентрового дистанции: ведь с 90 мм рядная «шестерка» не сильно вылезает за габарит V6, у какого между цилиндрами – 106 мм. Кроме того, у «рядника» традиционно существенно рослее соотношение хода поршня к диаметру цилиндра, а значит, меньше утраты на трение в паре «кольца-зеркало цилиндра».
Двигатель М 256 избавлен от ременных передач, забирающих мощность с коленвала для навесного оборудования: ГРМ приводит цепь, кондиционер – электродвигатель
Базовый вариант стартер-генератора с ременным приводом; позволяет рекуперировать до 80% энергии торможения; в порядке электродвигателя добавляет на коленвал от 14 до 20 л.с.
На моторе М 264 (бензиновый, 4-цилиндровый) мотор-генератор уже ременный (см. картинку рослее); работает со старта до 2500 об./мин.
Мотор-генератор начнут устанавливать с 6-цилиндровым мотором М 256. Узел будет трудиться вкупе с 48-вольтовой электрической системой и добавлять мощность на первичный вал коробки; совместно с турбиной работает и крыльчатка с электроприводом
Итак, на 3 л рабочего объема бензиновый М 256 выдает четыре сотни «коней», однако разработчики, принимая горделивые позы, просят смотреть на киловатты: с 1 л пролетария объема снято 100 кВт. Красивая цифра! К слову, еще 10 лет назад даже серийный мотор Porsche 911 Turbo не дотягивал до «сотни». Частично потому, что у него не было дополнительной крыльчатки, приводимой электромотором. Собственно, основное новшество М 256 – электрическая турбина, которая на серийных машинах Daimler пока распространения не получила. Она может включиться в любой момент за 300 мс, добавив немало десятка «лошадей». В отличие от крыльчатки турбопривода электрической крыльчатке неведома инерция: в этом случае сразу начинается вращение со скоростью 70 000 об./мин.
Почему 48 лучше, чем 12?
Для столы такого компрессора, как показывает опыт других немецких фирм, 12-вольтовая бортовая электрическая система уже не подходит, нужно 48 В. Эксперты уже в ближайшем будущем ожидают массовый переход на 48 В, но, разумеется, не по причине острой и повсеместной нужды в электрической крыльчатке. Именно с немало мощной электрикой появляется возможность применять систему так называемого «мягкого гибрида», или, как ее уже поспели окрестить, «48-вольтового гибрида». На новых «даймлеровских» моторах она присутствует в двух версиях.
На двигателе М 256, назначенном для флагманской модели S-Classe, гибридную функцию выполняет стартер-генератор ISG (Integrated Starter-Alternator), встроенный между ДВС и АКП – его ротор крепится к фланцу суставчатого вала. Схематично ISG мало чем отличается от аналогов, которые устанавливали между ДВС и коробкой передач на кое-каких японских моделях еще более 10 лет назад. Отличия как раз и заключаются в усилье батареи: теперь нет нужды ставить высоковольтную АКБ, достаточно 48 В. Разнятся и алгоритмы труды. Теперь стартер включается при каждом старте автомобиля, чем существенно облегчает нагрузку на ДВС по разгону машины собственно в то самое время, когда и расход горючего, и выбросы вредных веществ – максимальны. Эффект обеспечивается натурой электромотора, который сразу же выдает максимум крутящего момента, чем выгодно выделяется от ДВС, которому для адаптации к дорожным условиям нужна коробка передач.
Электромотор системы ISG может докручивать коленвал при любых порядках двигателя, и добавлять до 200 Нм! После того как ДВС выйдет в средний диапазон витков и перестанет нуждаться в помощнике, стартер переключается в режим генератора и при сбросе газа возрождает заряд 48-вольтовой АКБ. Такая схема позволит и бензиновым моторам, и дизелям с легкостью вписаться в грядущие экологические нормы. Уже с сентября 2017 года для сертификации автомашин в Европе вместо цикла NEDC, который в последние год-два то и дело подвергается критике как не соответственный реальным условиям эксплуатации, начнут применять цикл WLTP. Заключительный дольше по времени на треть, маршрут его длиннее в два раза, и во столько же меньше число времени, проводимого испытуемым автомобилем на остановках. Новые моторы заточены уже под новоиспеченный цикл.
Для двигателей меньшего объема достаточно стартера-генератора, который будет добавлять на коленвал мощность сквозь ременную передачу, как это уже сделано на первом в мире серийном 48-вольтовом дизельном гибриде Renault Scenic четвертого поколения. И собственно в таком виде «мягкий гибрид» будет реализован на моделях, оснащенных 4-цилиндровым бензиновым мотором М 264. Тут систему именуют уже BSA – belt-driven starter-alternator, то есть стартер-генератор с ременным приводом. Этот механизм может добавлять мощности на коленвал со старта до 2500 об./мин. труды ДВС, дальше электрическая машина уже переключается в режим генератора и начинает возрождать заряд АКБ. Двигатель М 264 планируют выпускать в трех вариантах: топовой сделается версия в 272 л.с., где с литра рабочего объема и тут отдача в 100 кВт. Совместно с тем электрической турбины М 264 уже нет – только классическая «улитка» типа twin-scroll, подающая на крыльчатку два потока выхлопных газов – любой от двух цилиндров, чем достигается практически безударное вращение крыльчатки.
Изыски техники
Еще одним дебютным мотором сделался бензиновый V8 (М 176), который, очевидно, не утратит своих лидерских позиций до тех пор, пока инженеры из Штутгарта не начнут мастерить рядные «восьмерки». Он лишь на 10% мощнее предшественника, и «правило ста киловатт» на этом объеме не реализовано, зато максимум его тяги в 700 Нм доступен уже с 2000 об./мин. Кроме того, есть у него и оригинальная конструктивная черта, позволяющая сократить расход горючего, что для большеобъемных агрегатов вечно актуально – система отключения цилиндров, используемая на частичных нагрузках. Механизм, какой применили немцы, прост и отработан – инженеры Daimler внедрили его в 2012 г. на Mercedes A-Classe с 1,6-литровым мотором, и используется он не лишь для отключения цилиндров, но и для 2-ступенчатой регулировки хода клапана, к примеру. В авторской версии Daimler он именуется Camtronic, и на М 176 может использоваться для отключения четырех цилиндров в диапазоне от 900 до 3250 об./мин. С поддержкой Camtronic все четыре распредвала, а точнее, их части, отвечающие за открытия клапанов цилиндров номер 2, 3, 5 и 8, перемещаются в осевом курсе, вследствие чего на клапаны указанных цилиндров не воздействуют кулачки, что исключает их открытие. При этом в показанные цилиндры форсунки не подают бензин, и свечи зажигания не «искрятся».
Camtronic применяют и на дизельной новинке, рядной «шестерке» ОМ 656, какая появится на E-Classe в 2017 г. По сравнению с V-образным ОМ 642 мотор добавил 40 кВт – до 230 кВт, и хотя тоже не выдерживает «правила 100 кВт», но на литр пролетария объема выдает больше ста «лошадей». Дизелей с такой удельной мощностью на Mercedes еще не устанавливали – достигнута она в том числе за счет резкого увеличения максимального давления впрыска – до 2500 бар. Для сравнения: у 4-цилиндрового ОМ 654, дебютировавшего с E-Classe, этот показатель довели лишь до 2050 бар. По расходу горючего новинка на 7% выгоднее в эксплуатации. На обоих дизелях – и 4-х и 6-цилиндровом – применена новоиспеченная технология обработки зеркала цилиндра Nanoslide, уменьшающая на 40% трение в чете «кольца-зеркало». И у этого «рядника» относительно дизеля V6 тоже уменьшилось межцилиндровое дистанция – со 106 до 90 мм. Универсальный «дизельный» цилиндр по объему несколько меньше «бензинового» – 488 «кубиков» против 500, но сейчас и блоки дизелей с любым количеством цилиндров можно обрабатывать на одной черты.
Само собой, я задал конструкторам Daimler вопрос о возможном появлении 3-цилиндрового бензинового мотора с унифицированным цилиндром. Ровного ответа я не получил, но, намеки интерпретировал так: такие агрегаты обязательно покажутся под капотами будущих моделей, спроектированных на платформе MFA, то есть с поперечным благосклонностью силового агрегата – на будущих версиях моделей A, B, CLA, GLA, GLB.
Всего на программу по обновлению новоиспеченных моторов выделено около 3 млрд евро, но в полной мере оценить итоги можно будет в следующем году, когда все новинки начнут серийно устанавливать на конвейерные модели. Отрадно, что инженеры из Штутгарта пока не решились сменять наследие Николауса Отто, Вильгельма Майбаха и Рудольфа Дизеля на электричество. Истина, настораживает один нюанс – все новые агрегаты, представленные журналистам на техническом семинаре, имеют весьма узкий жизненный цикл и рассчитываются всего на 160 тыс. км. Конечно, проходят они и вяще, но… Так ли давно Daimler выпускал дизели-миллионники?…
