Будущее двигателей Mazda — окончание доклада

Если только не колебать устои теории ДВС, двигателей внутреннего сгорания. Если только не стремиться к идеальному термодинамическому циклу. А судя по докладу Мицуо Хитоми, именно это и делают его подчиненные.

Практически все нынешние бензиновые моторы работают по циклу имени Николауса Отто — с принудительным зажиганием горючей смеси от свечи зажигания. У дизельных двигателей, принцип работы которых запатентовал Рудольф Дизель, все иначе — там смесь самовоспламеняется, когда факел тяжелого топлива впрыскивается в сильно сжатый и нагретый от этого воздух. В обоих циклах есть один общий недостаток: воспламенение происходит неравномерно.

В бензиновых двигателях фронт пламени расходится по камере сгорания от свечи зажигания, в дизельных — по границе факела топлива, распыленного из форсунки. Из-за этой неравномерности приходится вводить опережение зажигания или впрыска — когда поршень еще не дошел до ВМТ, верхней мертвой точки. А это неэффективно.

Как бы заставить топливо воспламениться сразу, как бы устроить как можно ближе к ВМТ этакий «объемный взрыв»? Если процесс сгорания будет протекать гораздо быстрее, чем в традиционном моторе, то меньше теплоты уйдет впустую — например, через стенку цилиндра в виде потерь — и тем выше будет так называемый термический КПД, коэффициент полезного действия. Причем воспламенение должно быть контролируемым, без так называемой детонации —

когда взрывная волна распространяется слишком быстро, она разрушает мотор. Для этого горючая смесь обязана быть гомогенной, то есть топливо должно быть смешано с воздухом очень равномерно по всей камере сгорания — и воспламеняться ему нужно сразу по всему объему, без какого-либо единого «центра» вроде свечи зажигания. А еще одна задача — заставить такой мотор работать на очень бедной горючей смеси, с большим избытком воздуха. Есть такой цикл! Это HCCI, Homogenious Compression Charge Ignition —

буквально «воспламенение гомогенной смеси от сжатия». Двигателисты ломают голову над реализацией этого цикла десятки лет. Прототипы таких моторов еще в 2007 году показывали журналистам американцы из GM, работают над циклом HCCI Daimler (там его называют DiesOtto), Volkswagen и Nissan. A Honda еще в 1997 году внедрила нечто подобное на двухтактных мотоциклетных моторах серии ARC — с технологией Activated Radical Combustion, когда горючая смесь на некоторых режимах воспламеняется не искрой, а «свободными радикалами», то есть нагретыми частичками не сгоревших во время прошлого такта углеводородов. Для этого на выхлопе ставится заслонка, которая не выпускает из цилиндра часть выхлопных газов. Но хондовские «тарахтелки» работают с невысокой степенью сжатия например, у мотора мотоцикла Honda CRM250 это 12,5:1, и режим ARC лишь позволяет им приблизиться к экономичности обычных четырехтактных моторов А вот Mazda задумала настоящий прорыв — о совмещении принципа HCCI и сверхвысокой степени сжатия больше не сообщает никто!

Уже сегодня в Хиросиме на стендах «крутят» прототипы моторов Skyactiv-2 следующего поколения, которые должны пойти в производство к 2020 году. Правда, даже японцам пока не удается достичь работы по циклу HCCI во всем диапазоне оборотов и нагрузок — поэтому в двигателях Skyactiv-2 все же сохранится система зажигания. В мощностных режимах воспламенение останется принудительным, от искры, а при частичных нагрузках и на холостом ходу моторы будут переходить на «идеальный» цикл HCCI. Но Skyactiv третьего поколения, возможно, обойдется вообще без свечей зажигания. А почему бы не пойти проторенной дорогой «даунсайзинга» — заменить, к примеру, тот же двухлитровый атмосферный Skyactiv турбомоторчиком 1.4?

— Downsizing показывает заявленное сокращение расхода топлива только при замерах по стандартным ездовым циклам, — качает головой Мицуо Хитоми. — В реальной жизни Skyactiv экономичнее маленького турбомоторчика. Переход на HCCI позволит нам улучшить экономичность на 30%, причем не на бумаге.

Но не делают ли японцы хорошую мину при плохой игре: может, дело лишь в том, что маленькая по мировым меркам компания Mazda просто не может позволить себе разработку нового семейства «уменьшенных» турбомоторов? Однако ведь верно говорит Хитомисан о ездовых циклах: не зря нам пришлось разработать собственный ARDC, Autoreview driving cycle, более реалистичный, чем европейский NEDC или японский JC08. И оказалось, что все эти малолитражные турбомоторчики часто не показывают заявленной экономичности! А ведь именно из-за «сладких» цифр по NEDC или JC08 взял курс на downsizing весь мировой автопром.

Причем кто придумал все эти чрезмерно мягкие циклы, кто ввел их в сертификационный обиход ради «красивых» показателей? Сами автопроизводители и придумали, включая Мицуо Хитоми.