FIAT Powertrain Technologies. Половинка

За последние годы конструкторы Fiat внесли серьезный вклад в развитие современного двигателестроения. Очередное тому подтверждение — новый мотор «малыша» Fiat 500

За последние годы конструкторы Fiat внесли серьезный вклад в развитие современного двигателестроения. Очередное тому подтверждение — новый мотор «малыша» Fiat 500

Новое семейство двухцилиндровых двигателей мощностью от 65 до 105 л.с., созданное и производимое компанией FPT (Fiat Powertrain Technologies), носит название TwinAir. Не будем спешить с переводом (точнее — с расшифровкой), постепенно разберемся. Отличительная особенность семейства — использование технологий следующего поколения, таких, как революционная система MultiAir и турбонаддув последнего поколения. «Выжав максимум» из концепции даунсайзинга и доведя до совершенства механическую основу, инженеры FPT смогли снизить на треть выбросы СО2 всеми моторами нового семейства.

Так, Fiat 500, продажи которого начинаются в сентябре, оснащенный 900-кубовым двигателем мощностью 85 л.с., имеет самый низкий показатель выбросов СО2 среди автомобилей с бензиновыми ДВС: 92 г/км с роботизированной коробкой передач Dualogic, 95 г/км с ручной коробкой. Причем динамика автомобилей от этого не по­страдала. Такой результат достигается во многом благодаря турбине малых размеров, которая совместно с особой стратегией управления клапанами до минимума снижает время реакции двигателя на нажатие педали акселератора и одновременно обеспечивает высокую отдачу мощности на любых оборотах. Таким образом, несмотря на скромные размеры, новый турбированный двигатель при 85 л.с. имеет лучшие характеристики, чем 1,2-литровый 8-клапанный атмосферный. Его мощность выше на 23%, КПД — на 30%. По своим характеристикам он эквивалентен 16-клапанному двигателю рабочим объемом 1,4 л, но расходует на 30% меньше топлива. Fiat 500 c таким силовым агрегатом разгоняется от 0 до 100 км/ч за 11 секунд и развивает максимальную скорость 173 км/ч. Расход топлива с ручной коробкой не превышает 4,1 л/100 км, а эмиссия СО2 — 95 г/км. Роботизированная КП Dualogic снижает аппетит машины до 4,0 л/100км, а выбросы — до 92 г/км.

На панели приборов 85-сильного Fiat 500 разместили «хитрую» кнопку «Есо», воспользовавшись которой можно при езде в городе добиться еще большей экономии топлива и дальнейшего снижения уровня выбросов, гарантируя минимальное воздействие на окружающую среду. Можно выбрать один из двух режимов — Normal или Есо. В первом двигатель развивает свой полный крутящий момент (145 Нм), резво разгоняется и в целом ведет себя «по-спортивному». Под нормальный режим подстраиваются характеристики усилителя рулевого управления. Никакой индикации режима на панели приборов не предусмотрено. Рекомендуется он для активной, агрессивной езды. В режиме Есо упор делается на экологичность и экономичность. Крутящий момент ограничивается на уровне 100 Нм при 1750 мин-1. Его вполне хватает для движения в городских условиях. Рулевое управление становится более легким: автоматически включается режим City (из другого меню). При нажатии на кнопку на панели приборов загорается надпись «Есо» (или одна буква «Е» в машине с КП Dualogic). Сама роботизированная коробка начинает переключать передачи в собственном «экорежиме», обеспечивая еще большую экономию топлива.

По сравнению с традиционным четырехцилиндровым двигателем среднего литража с аналогичными характеристиками новый агрегат значительно (на 23%) короче и легче (на 10%), что дает отличную возможность использовать его в дальнейших дружелюбных к природе разработках, будь то работа на сжатом природном газе или гибридная силовая установка. Кстати, газовая версия нового мотора должна появиться уже в ближайшее время. В двигателе, оказывающем еще меньшее воздействие на окружающую среду, добавлена пара специальных газовых форсунок, «подменяющая» штатные бензиновые при переходе на метан. Дальнейшее повышение топливной экономичности ДВС без новых, альтернативных технологий вряд ли возможно.

В связи с этим многообещающей выглядит комбинация из двигателя внутреннего сгорания и электромотора. Небольшие размеры позволяют без труда «состыковать» двигатель семейства TwinAir c электрической машиной, совмещающей функции тягового двигателя и генератора, рекуперирующего энергию торможения.

Для двигателя TwinAir 85 HP система «старт-стоп» предусмотрена в стандартной комплектации. Она глушит и вновь запускает двигатель при кратковременных остановках. Экономится топливо, в салоне меньше шума. С ней соединен «индикатор переключения передач», который не просто указывает включенную передачу, но и подсказывает момент желательного перехода с одной ступени на другую. Опять же в целях экономии топлива. Например, система может посоветовать перейти на более высокую передачу, чтобы двигатель работал на более бедной (т.е. содержащей меньше бензина) топливной смеси. Или, наоборот, переключиться «вниз» для эффективного использования развиваемого крутящего момента.

Все описанное ранее — всего лишь следование современным мировым тенденциям. Но есть у итальянцев и свои козыри. Это прежде всего разработанная и запатентованная FPT технология MultiAir, в корне меняющая устоявшееся представление о работе газораспределительного механизма ДВС. Впервые эта революционная электро-гидравлическая система была использована лишь год назад в фиатовских двигателях семейства FIRE. В отличие от конструкции, используемой Audi, которая допускает два фиксированных, заранее заданных режима (закона) подъема впускного клапана, итальянская система позволяет по команде электронного блока управления двигателем изменять фазы газораспределения гибко, быстро и в широких пределах. Ее устройство мы детально рассматривали в прошлом году. Напомним лишь, что за счет внедрения в традиционный механический привод гидравлического цилиндра с поршнем и регулировочным клапаном удалось разорвать жесткую зависимость подъема клапана от профиля кулачка распределительного вала. Кулачок сделан максимально «высоким» и «широким». «Излишки» профиля убираются за счет стравливания лишнего масла из цилиндра с помощью клапана, схожего по устройству с форсункой дизельного двигателя. (А в дизелях итальянцы толк знают.) Меньше масла (по­стоянно подкачиваемого) — меньше подъем клапана. Хоть совсем не открывай, хоть поднимай и опускай несколько раз за цикл. Открываются ранее неведомые и еще не до конца изученные возможности регулирования рабочего процесса двигателя. В частности, дозирование подаваемого воздуха осуществляется без использования дроссельной заслонки, тормозящей воздушный поток.

Технология MultiAir гарантирует 10-процентный прирост максимальной мощности по сравнению с традиционным двигателем такого же размера. За счет более раннего закрытия впускного клапана можно на 15% повысить крутящий момент на малых оборотах, т. е. в режимах наиболее критичных по этому параметру. Снижение расхода топлива и выброса СО2 может доходить до 10% за счет уменьшения насосных потерь и оптимизации процесса горения. Более полное и качественное сгорание рабочей смеси дает минимальное количество токсичных веществ в выхлопе, что облегчает их нейтрализацию. Двигатель быстрее и точнее реагирует на нажатие на педаль акселератора благодаря постоянству давления подаваемого в цилиндры воздуха и чрезвычайно быстрому управлению впускными клапанами.

Двигатели TwinAir — пример доведенной до экстрима концепции даунсайзинга: двигатель малого объема, оснащенный мощным турбонагнетателем нового поколения, по своим характеристикам не уступает атмосферным двигателям большего рабочего объема, а по топливной экономичности и экологичности превосходит их. К тому же наддув значительно повышает крутящий момент даже на малых оборотах, что делает двигатель более эластичным и динамичным. При этом конструкция двигателя остается достаточно простой, следовательно, прочной и надежной. Огромное внимание инженеры FPT уделили доводке механической части. По их утверждению, внутренние потери на трение в двигателе снижены настолько, что по этому параметру среди аналогов ему нет равных в мире. Методом компьютерного моделирования был определен наилучший с точки термодинамической эффективности рабочий объем.

Осталось разобраться с названиями. Twin (близнецы, двойняшки) говорит о том, что цилиндров всего два. Air намекает на прямую родственную связь с MultiAir. Как все это вместе перевести? Да никак.