Изкуството да се задоволяваш с малко открай време е приоритет на светците и заклетите аскети. За разлика от тях простосмъртният автомобилист винаги е предпочитал да заложи на количеството, а многобройните цилиндри и големият работен обем отдавна се считат за символ на мощ и престиж. Едва напоследък, вследствие на свирепото покачване на цените на горивата и не по-малко разгорещените екологични дискусии, широката общественост научи нещо, което инженерите знаят от десетилетия - има и други източници на мощ, а количеството може да се замени с ново качество.
Малкият
Вълшебната формула вече е известна и на децата и се нарича „даунсайзинг”, което в директен превод от английски означава просто „смаляване на размера” - в случая на работния обем на двигателите. Миниатюризацията автоматично води след себе си намаление на разхода и емисиите, но допълнителните развойни разходи, конструктивните изменения и прилагането на нови технологии тласкат производствената цена на агрегатите нагоре. За сметка на това компактните размери на новите двигатели се отразяват благоприятно на мерките за защита на пешеходците, тъй като освободеното от тях място може да се ползва като пълноценна деформационна зона в невралгичната предна част от каросерията. Дефицитът на работен обем по принцип се отразява пряко на характеристиките на въртящия момент, но днес това лесно може да се компенсира с адекватно управление на газоразпределението и добавяне на системи за принудително пълнене.
Важно е да се отбележи, че даунсайзингът играе по-значима роля при бензиновите двигатели, отколкото при по-икономичните по природа дизели, които за сметка на това имат вродени проблеми с емисиите на азотни окиси. Инженерите на концерна Volkswagen бяха сред първите, които осъзнаха очертаващите се тенденции и създадоха малък четирицилиндров бензинов мотор с комбинирана система за принудително пълнене с турбо- и механичен компресор, чиито динамични показатели са напълно достойни за употреба в пълноразмерни возила от ранга на VW Passat и Skoda Superb.
На този фон не е учудващо обстоятелството, че във VW Golf VI агрегатът 1.4 TSI със 160 к. с. постига забележително нисък разход от 6,3 л/100 км – това е с цели 1,6 литра по-малко, отколкото при бившия вече 2.0 FSI с неговите 150 к. с. Напълно оправдани надежди в тази насока се възлагат и на трицилиндровия 1,2-литров двигател на бъдещия VW Up (или Lupo), който благодарение на по-добрия си коефициент на полезно действие ще изразходва с шест до десет процента по-малко гориво в сравнение със съпоставим четирицилиндров мотор. Новият 2.0 TFSI с мощност 211 к. с. и система за променливо управление на клапаните на свой ред ще бъде достатъчно потентен, за да послужи за основа на хибридната версия на Audi Q5 при появата й на пазара през 2010 година. Предимствата му обаче още отсега проличават прекрасно при сравнението на старото и новото поколение на А4 – средният разход е спаднал с внушителните 23% при едновременно покачване на показателите по отношение на въртящия момент и мощността.
Големите
Вятърът на промените няма да се ограничи при малките и компактните автомобили, а ще заеме достойно място в средния и дори във висшия клас престижни лимузини. BMW залагат на система с турбопълнене дори при моделите от М-серията. Впечатление в гамата на новата баварска „седмица” и Х6 прави 4,4-литровият бензинов V8 с турбокомпресор, който определено не може да се нарече „малък”, но е типичен пример за прилагане на принципите на даунсайзинга – мощностните му характеристики са сравними с тези на класическия V12, но разходът му е значително по-нисък от неговия. Същото важи и за трилитровия бензинов мотор с двойно принудително пълнене в 740i, който идва на мястото на осемцилиндровата машина в тази версия и изразходва с 12% по-малко гориво от нея.
Audi залагат на същата печеливша карта – вместо досегашния атмосферен V8, под предния капак на новата спортна версия S4 ще работи трилитров V6 с механичен компресор, който ще изразходва с до 20% по-малко гориво.
Внедряването на системи за принудително пълнене при серийните мотори може да доведе до удвояване на мощността, но „с цената на недотам балансирано развитие на кривата на въртящия момент, съпроводено с ясно изразена турбодупка”, подчертава шефът на развойната дейност по двигателите в BMW Петер Ланген. В същото време комбинацията от принудително пълнене и директно впръскване с пиезоинжектори при работа със свръхбедни смеси, какъвто е случаят при бензиновите двигатели с двоен VANOS на BMW, може да сведе разходът на гориво с до 20% под досегашните нива. Mercedes и BMW също планират да оптимизират по подобен начин своите четири-, шест- и осемцилиндрови мотори. Разбира се, пиезотехнологията спомага за намаляване на разхода и при дизеловите двигатели, при които специалистите очакват потенциална икономия в рамките на около 5%.
Глътка въздух
Най-ефективна е работата на турбокомпресорите с променлива геометрия. Употребата на този тип агрегати вече не е нещо необичайно при дизелите с тяхната ниска температура на отработилите газове, но при бензиновите мотори ситуацията е доста по-тежка и засега Porsche са единствените, които дръзват да внедряват в серийната си продукция тази сложна и скъпа технология. Ръководителят на отдела за разработка на двигатели в Mercedes Леополд Микулич обаче счита тази тема за извънредно интригуваща и отбелязва, че в Щутгарт се занимават активно с проучването на нови възможности за използване на турбокомпресори с променлива геометрия при бензиновите двигатели на марката. За разлика от традиционните си конкуренти, баварците от BMW отдават предпочитания на двойното принудително пълнене и прилагането на термоустойчиви материали. „По този начин успяваме да постигнем отлична реакция, да заобиколим турбодупката и да избегнем нуждата от охлаждане на потока от отработили газове с подаване на излишък от гориво в режим на пълно натоварване.”
Шеф-двигателистът на Volkswagen Волфганг Хатц счита, че към момента максимално ефективните двигатели с принудително пълнене разполагат с около 175 Нм на литър работен обем и дава за пример използвания при Audi A4 и Q5 агрегат 2.0 ТFSI. Освен това Хатц посочва, че „даунсайзингът и даунспийдингът (снижаването на работните обороти) днес са най-ефективните лостове за намаляване на разхода на гориво при бензиновите двигатели. При една и съща скорост на движение на автомобила двигателят с принудително пълнене работи с по-голямо натоварване и по-ниски обороти от своя атмосферен еквивалент. По този начин се постигат значително по-добри резултати, отколкото при употребата на бедни смеси в режимите на частично натоварване на атмосферните мотори с голяма кубатура.”
При дизеловите двигатели най-последователен в момента изглежда подходът на BMW, чиито инженери са твърдо решени на отказ от използване на V8 в ролята на топагрегат и замяната му с трилитров шестцилиндров мотор с двойно принудително пълнене. По подобен начин възнамеряват да процедират и колегите им от Mercedes, които междувременно имат на разположение изцяло нов четирицилиндров дизелов двигател, способен на покрие мощностния диапазон, за който досега бяха необходими няколко четири-, пет- и шестцилиндрови дизели. Opel също създадоха собствен четирицилиндров битурбодизел, който дебютира в новата Insignia.
Тласъкът в творческите търсения на инженерите едва ли ще отслабне в близко бъдеще, имайки предвид постоянно затягащите се изисквания по отношение на разхода и емисиите на СО2. Следващата стъпка напред ще бъде направена в областта на електификацията на силовия тракт – сфера, в която се очаква люта конкуренция с логично следващите от нея предимства за крайния потребител.
Текст: Еберхард Китлер
Снимки: Ханс-Дитер Зойферт
Снимки: Ханс-Дитер Зойферт
