Мы уже говорили ранее о том, что начиная с моделей Пежо 207 и Ситроен С4 на автомобили концерна PSA стали ставить новое семейство бензиновых двигателей серии EP, разработанных совместно с концерном BMW Group. Это инновационное сотрудничество позволило создать семейство самых современных двигателей, в которых используются технологии XXI-го века.
Этими двигателями, которые производятся на заводе PSA Peugeot-Citroen в Дуврине (Douvrine) на севере Франции, комплектуются также автомобили марки Mini Cooper и Cooper S, выпускающиеся BMW Group в Великобритании.
Естественно многого узнать об этих моторах мы не можем, производители держат своих новичков под завесом тайны, но, тем не менее, информация, пусть малыми порциями, но все же просачивается.
Итак, какие же новые технологические решения при производстве этих двигателей, доказывают их совершенство и надёжность?
Во-первых, процесс отливки головок блока цилиндров теперь осуществляется без использования форм. Во-вторых, в качестве материала блока цилиндров используются легкие сплавы, при этом рубашка охлаждения запрессовывается в данный блок. В-третьих, при балансировке коленчатых валов не используются дополнительные противовесы. В-четвертых, используется двухсторонняя ковка шатунов. В-пятых, на предприятии внедрён «сверхкоординированный» контроль качества производства и закупок, а также принцип полной прозрачности контроля качества на всех заводах-смежниках.
Приведем краткую сравнительную характеристику данных двигателей.
|
       |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ну а теперь немного о тех технических новшествах, которые применены в данных двигателях.
Система изменения фаз газораспределения VTi - «Variable Valve and Timing injection»
Появление в современных двигателях системы изменения фаз газораспределения связано с тем, что характер поведения газов в самом цилиндре, во впускном и выпускном трактах, меняется в зависимости от режимов работы двигателя. При работе двигателя, постоянно изменяется скорость течения, возникают различные колебания и завихрения упругой газовой среды, которые приводят как к полезным резонансным так и к паразитным явлениям. По этим причинам скорость и эффективность наполнения цилиндров при различных режимах работы двигателя неодинаковы. Например, для работы на низких оборотах необходимы узкие фазы газораспределения с поздним открытием и ранним закрытием клапанов, а фаза одновременного открытия впускного и выпускного клапана должна быть как можно короче. Однако, во время работы на оборотах, соответствующих максимальной мощности длительность открытия клапанов необходимо максимально сократить, открывать клапаны чуть раньше, иными словами, сделать фазы максимально широкими, в то же время, прогнать намного больший объём газов через цилиндры, чем на низких оборотах, для обеспечения высоких крутящего момента и мощности. Как видим, требования, которые необходимо учесть и увязать между собой конструкторам - взаимоисключающи: с одними и теми же фиксированными фазами двигатель не может, но должен обладать высокой тягой на низких и средних оборотах, и при этом, высокой мощностью на высоких. При этом не стоит забывать о все более ужесточающихся экологических нормах и о необходимости экономии топлива в современных условиях.
Для того, что бы разрешить этот парадокс и была изобретена система изменения фаз газораспределения, которая подстраивает работу газораспределительного механизма под различные режимы работы двигателя, не только сдвигая фазы по времени, но и сужая или расширяя их!
Система VTi - это система, не только сдвигающая по времени, расширяющая или сужающая фазы газораспределения, но и изменяющая положения впускных клапанов (в пределах 0.2 - 9,5 мм). Она имеет много общего с «фирменной» технологией BMW - Valvetronic.
Двигатели EP6, оснащённые системой VTi, в отличие от других двигателей, используют комплекс механических и электронных элементов с целью минимизации использования для управления дроссельной заслонки, устаревшего и очень несовершенного узла регулирования подачи поступающей в цилиндры рабочей смеси. При неполном открытии привычная заслонка создаёт слишком большое сопротивление потоку воздуха, что приводит к увеличению расхода топлива и повышению токсичности выхлопных газов. Однако, «старую» дроссельную заслонку не убрали из двигателя совсем. На большинстве режимов работы двигателя заслонка остаётся полностью открытой и лишь на некоторых режимах «просыпается».
|
Общий принцип функционирования. В двигателях EP6 привычная цепочка «впускной распределительный вал (1) - коромысло - клапан» была дополнена эксцентриковым валом (2) и промежуточным рычагом (3). Поворот эксцентрикового вала (2) осуществляется электроприводом. Шаговый электродвигатель, управляемый компьютером, поворачивая эксцентриковый вал (2), увеличивает или уменьшает плечо промежуточного рычага (3), задавая необходимую свободу перемещения коромыслу (4), с одной стороны опирающемуся на гидроопору (5), а с другой, воздействующему на впускной клапан (6). Меняется плечо промежуточного рычага (3) - меняется высота подъема клапанов, от 0.2 мм до 9.5 мм (7) в соответствии с нагрузкой на двигатель. Ну а теперь поговорим о преимуществах использования системы VTi с точки зрения владельца автомобиля с данным двигателем. Использование системы VTi благотворно сказалось на динамике автомобиля. Ведь никаких электронных ограничителей теперь нет. Двигатель EP6 практически мгновенно реагирует на нажатие педали "газа". Это приводит к тем цифрам, которые характеризуют тяго-динамические возможности двигателя: у 120-сильного двигателя уже при 2000 об/мин крутящий момент достигает 88% своего максимального значения. Для сравнения - у турбоверсий максимум крутящего момента развивается на 1400 об/мин. |
  |
|
Применение системы VTi обеспечивает весьма серьезную экономию топлива, которая, по расчетам, на холостом ходу достигает 15 - 18%, а при наиболее часто используемом диапазоне оборотов - до 8 - 10%. В этом случае клапан поднимается всего на 0.5-2.3 мм, и проходящий через этот зазор воздух, благодаря большей скорости потока, полнее смешивается с бензином. Образуется смесь с заранее заданными и оптимальными свойствами. Само собой разумеется, что двигатели семейства EP6 удовлетворяют требованиям экологических норм не только EURO IV, но и после символической модернизации, даже EURO V (данные нормы в следующем, 2009 году станут в Европе основными). |
|
Теоретически, двигатель с системой VTi должен быть непривередлив к качеству бензина и легко «переваривать» даже обычный 92-й бензин. Однако, специалисты Peugeot, после исследования отечественного, в частности российского бензина, рекомендуютприменять бензин с октановым числом никак не ниже 95. Тут мы заметим, что при проведении недавнего тест-драйва Пежо 308 с двигателем ЕР6 1,6 VTi? 120 л.с., мы отметили некотрую его заторможенность и недостаточную (на наш взгляд) откликаемость. Так вот оказалось, что этот автомобиль, был заправлен как раз 92-м бензином.
|
Турбокомпрессор BorgWarner "Twin-Scroll" (Двигатели EP6DT 140 л.с. и 150 л.с.)
Все мы знаем, что мощность двигателя напрямую зависит от количества сжигаемого топлива за один рабочий цикл. Чем больше топлива сгорает, тем больше крутящий момент и мощность. В то же время, для горения топлива необходим кислород, содержащийся в воздухе. Поэтому в цилиндрах сгорает не топливо, а топливно-воздушная смесь. Смешивать топливо с воздухом необходимо в определённом соотношении. Для бензиновых двигателей на одну часть топлива полагается 14-15 частей воздуха, в зависимости от режима работы, химического состава топлива и множества других факторов. Обычные «атмосферные» двигатели засасывают воздух самостоятельно из-за разницы давлений в цилиндре и в атмосфере. Зависимость получается прямая - чем больше объём цилиндра, тем больше воздуха, а значит, и кислорода в него попадёт на каждом цикле. Для того, чтобы увеличить объем подаваемого воздуха в 1905 году было запатентовано первое устройство нагнетания, которое использовало в качестве движителя энергию выхлопных газов, иначе говоря, был придуман турбонаддув. Теперь чем больше выхлопных газов попадает в турбину, тем быстрее она вращается и тем больше дополнительного воздуха поступает в цилиндры, тем выше мощность. |
  |
|
Эффективность работы турбины сильно зависит от оборотов двигателя. На малых оборотах количество выхлопных газов невелико, а скорость их мала, поэтому турбина раскручивается до небольших оборотов, и компрессор почти не подаёт в цилиндры дополнительный воздух. В результате этого эффекта бывает, что до трёх тысяч об/мин двигатель не тянет, и только потом, после четырёх-пяти тысяч об/мин, "выстреливает". Этот эффект называют" турбоямой". Причём, чем больше размеры и масса комплекта турбина / компрессор, тем дольше он будет раскручиваться, не успевая за резко нажатой педалью газа. По этой причине двигатели с очень высокой литровой мощностью и турбинами высокого давления, страдают "турбоямой" в первую очередь. У турбин низкого давления "турбояма" почти не наблюдается, однако, высокой мощности на них достичь невозможно. |
|
Один из вариантов решения проблемы турбоямы - турбины с двумя "улитками", называемые Twin-Scroll. Одна из "улиток" (чуть большего размера) принимает выхлопные газы от одной половины цилиндров двигателя, вторая (чуть меньшего размера) - от второй половины цилиндров. Обе подают газы на одну и ту же турбину, эффективно раскручивая её, как на низких, так и на высоких оборотах.
Такие турбины на современных автомобилях уже не редкость. Но совместная работа BMW и PSA Peugeot-Citroen привела к появлению бензинового двигателя с прямым впрыском и турбокомпрессором BorgWarner "Twin-Scroll" в сочетании с системой изменения фаз газораспределения VVT. Турбокомпрессор двигателя EP6DT имеет важную особенность: впервые на турбокомпрессоре для двигателя такого литража применили схему наддува Twin-Scroll с раздельным выпускным коллектором, подающим отработавшие газы от каждой пары цилиндров по отдельности, а не от всех четырех сразу. В результате этого полностью отсутствует эффект турбоямы, а эффективная работа двигателя начинается уже с 1400 об/мин.
Ещё одной очень важной особенностью турбокомпрессора этого двигателя является наличие системы автономного охлаждения. Управление контуром охлаждения турбокомпрессора осуществляется отдельным компьютером.
Время осуществления циркуляции охлаждающей жидкости в контуре после выключения двигателя может достигать 10 минут. Благодаря наличию этого контура, использование так называемых турботаймеров не требуется, а долговечность и безотказность работы турбокомпрессора увеличивается в несколько раз.
|
Система непосредственного (прямого) впрыска топлива (двигатели EP6DT 140 и 150 л.с.)
Наиболее заметным отличием системы непосредственного (прямого) впрыска топлива от "классической" многоточечной является расположение форсунки. Если у обычных впрысковых моторов она "смотрит" из впускного коллектора на клапан, то в системах непосредственного (прямого) впрыска распылитель форсунки находится непосредственно в камере сгорания. Отсюда и название системы впрыска. Смесеобразование происходит прямо в цилиндре и камере сгорания, что позволяет избежать излишних потерь и оптимизировать процесс сгорания топлива. Двигатель с непосредственным (прямым) впрыском бензина работает на топливо-воздушной смеси, по своему составу сильно отличающейся от используемой на двигателях с "классической" многоточечной системой впрыска. Эта смесь является "суперобедненной", так как на некоторых режимах работы двигателя достигает соотношения воздуха и топлива в пропорции 30 - 40 / 1. Это и является причиной достижения топливной экономичности особенно в момент работы двигателя в режиме наименьших нагрузок. Непосредственный (прямой) впрыск топлива более перспективен и эффективен с точки зрения сгорания топлива. Он позволяет двигателю работать на более высоких степенях сжатия по сравнению с двигателями, оснащёнными классической многоточечной системой впрыска топлива. У обычных бензиновых двигателей невозможно поднять степень сжатия выше 12 - 13. Причина этому - детонация (слишком раннее, взрывоподобное воспламенение топливо-воздушной смеси в процессе сжатия). Непосредственный (прямой) впрыск топлива устраняет это препятствие, так как в цилиндре сжимается только воздух. Детонация невозможна. Топливо впрыскивается в камеру сгорания под давлением до 120 Бар. Воспламенение происходит в строго заданный момент вне зависимости от степени сжатия топливо-воздушной смеси. В результате двигатель развивает большую мощность, потребляет меньше топлива и выделяет меньше вредных газов, особенно в сочетании с использованием системы изменения фаз газораспределения VVT. |
  |
|
Общий принцип функционирования.
a - Свеча зажигания b - Выпускной клапан c - Поршень d - Шатун e - Коленчатый вал f - Цилиндр g - Впускной клапан h - Форсунка системы впрыска |
 |
|
Маслонасос и насос охлаждающей жидкости с изменяемой производительностью.
Система управления производительностью масляного насоса уже несколько лет применяется на знаменитых рядных «шестёрках» BMW, успела отлично себя зарекомендовать, и, с небольшими изменениями, используется в двигателях семейства EP6. Система подаёт к узлам трения ровно такое количество масла и именно под тем давлением, которое требуется в данный момент. По расчётам, это позволяет экономить до 1.25 кВт затрачиваемой мощности и до 1% топлива. По такому же принципу работает насос охлаждающей жидкости. Принудительная циркуляция антифриза начинается в двигателе не сразу после холодного пуска, а в зависимости от скорости достижения рабочей температуры. Управляется насос фрикционной передачей путём «замыкания» шкивов насоса и коленчатого вала. |
 |
|
Интеркулер (Двигатели EP6DT 140 л.с. и 150 л.с.)
Немного выше мы говорили с Вами о турбонаддуве и об устройстве, его реализующем - турбокомпрессоре. Так вот, давление, создаваемое турбокомпрессором, согласно законам физики, приводит к нагреву воздуха. Если перед подачей в коллектор нагретый воздух не охладить, то можно столкнуться с рядом неприятных проблем. Во-первых, горячий воздух имеет меньшую плотность - это означает, что в нем содержится меньше молекул кислорода, который необходим для процесса горения. Результат - ощутимая потеря мощности. Во-вторых, горячий воздух может стать причиной слишком раннего воспламенения топлива, что приведет к детонации. Результат - работа с повышенными нагрузками, возможное разрушение двигателя. |
 |
|
Охлаждение наддуваемого воздуха при помощи одного лишь интеркулера дает возможность прибавить двигателю Вашего автомобиля дополнительную мощность порядка 15-20 л.с., а также улучшить его экономичность и исключить возможность перегрева. На двигателях EP6DT применяется интеркулер системы воздух/воздух. Интеркулер внешне напоминает обычный радиатор, внутри которого вместо охлаждающей жидкости циркулирует наддуваемый турбокомпрессором воздух. Иначе говоря, интеркулер - система охлаждения воздуха, подаваемого турбокомпрессором в цилиндры. Эта система позволяет увеличить мощность и крутящий момент двигателя, снабжённого турбокомпрессором, особенно при максимальных нагрузках. Вместе с этим, он обладает абсолютной надёжностью, т.к. представляет собою теплообменник, не производящий никакой механической работы. |
|
Таким образом, семейство двигателей, разработанных в сотрудничестве двух концернов, представляет собой динамичное, надежное, экономичное средство для придания состояния полета Вашему автомобилю, произведенному концерном PSA Peugeot-Citroen. Надеемся, что Вы умеете управлять подобной ракетой и сможете справиться с той мощью, которая Вам предоставляется.
При подготовке статьи использованы материалы с сайта Авес-Пежо.Ру
