Почему в ближайшем будущем 0,5-литровые цилиндры будут доминировать в дизайне автомобильного двигателя

Почему 500-кубовый цилиндр становиться стандартом для двигателей внутреннего сгорания?

Десять лет тому назад, или около того, команда ученых немецкого университета установила, что 500 кубических сантиметров являются идеальным объемом для цилиндров двигателя внутреннего сгорания. 500-кубовый цилиндр с длиной хода больше, чем диаметр ствола, показывает преимущества в процессе горения путем минимизации отношения величины внутренней поверхности к объему, когда поршень приближается к верхней мертвой точке. Стремясь оптимизировать мощность и экономию топлива при одновременном снижении выбросов, три местных гиганта автомобильной промышленности – BMW Group, Mercedes-Benz и Volkswagen Group – немедленно присоединились к «клубу 500» со своими усиленными, длинноходными двигателями с прямым впрыском. Fiat Chrysler, Jaguar Land Rover и Volvo также подали заявки на членство в этом клубе. Со временем и другие бренды непременно вступят в игру, в частности потому, что объем цилиндров в 500 кубических сантиметров прекрасно соответствует существующим глобальным уставам налогообложения. В то время как гибридные и электрические двигатели будут продолжать свое правое дело в увеличении пробега и уменьшении вредных выбросов в окружающую среду, обновленные версии 139-летнего двигателя Николауса Отто с 500-кубовыми цилиндрами будут продолжать выполнять тяжелую работу.

На данный момент компания BMW является наиболее восторженным сторонником 500-сантиметровых цилиндров в своих трех-, четырех- и шестицилиндровых бензиновых и дизельных двигателях, как в тех, которые уже в производстве, так и в тех, которые находятся только на стадии разработки. Новейшая серия бензиновых двигателей BMW TwinPower Turbo, которая была запущена в Mini Cooper Hardtop модели 2015 года, объединяет в себе 82-миллиметровый ствол и 94,6-милимитровую длину хода, а также прямой впрыск топлива (подробнее о системе прямого впрыска топлива, читайте здесь), переменный хронометраж роботы впускных и выпускных клапанов, и переменную систему подъема впускного клапана. Такой модельный подход позволяет 60-процентную общность составляющих частей трех бензиновых двигателей и от 30 до 40 процентов общности с соответствующими двумя дизельными двигателями.

Следует отметить, что во всем этом имеет значение не только 500-кубовый объем цилиндра, но и размеры, которые приводят к такому объему. Ствол малого диаметра сокращает путь пламени, необходимый для потребления топливно-воздушной смеси и уменьшает гашение пламени в периферии ствола. При меньших поршнях и более компактной камере сгорания меньше потери тепла в системе охлаждения. Небольшой ствол влечет за собой общее сокращение блока цилиндра и скромное увеличение его высоты, что делает удобным установку мощных двигателей в ограниченное пространство.

Одна сложность, с которой нужно справиться энтузиастом, это более низкая предельно допустимая частота оборотов двигателя. Зато в обмен на это мы получаем лучший пробег и повышенную гибкость, приходящуюся на более широкий разброс между крутящим моментом и пиками мощности.

Сравнительная таблица цилиндров двигателя разной величины

Давайте взглянем на два разных подхода к получению мощности. 6,2-литровый двигатель AMG V-8 от компании Mercedes-Benz использует старый подход, который вряд ли доживет до 2025 года. На замену ему придет двигатель новой волны, – 4,0-литровый V-8 – который вскоре распространится во все AMG.