Американская компания Scuderi Group полагает, что придумала способ радикального повышения КПД бензиновых двигателей внутреннего сгорания — она развела четыре такта в пространстве, но сблизила их во времени.
Лучше всего принцип её разделённого четырёхтактного цикла понятен из этой анимации. Смотрите, рядом с рабочим цилиндром появился дополнительный (на рисунке он — слева). Его поршень движется почти синхронно с главным, но отстаёт от него примерно на 30 градусов поворота коленвала.
Этот дополнительный цилиндр выполняет всасывание воздуха и сжатие рабочей смеси. Происходит это фактически параллельно с рабочим ходом и выхлопом, идущими в основном цилиндре.
Когда сжатие закончено, а в главном цилиндре завершён выхлоп от предыдущего цикла, свежая смесь быстро перебрасывается из вспомогательного цилиндра в основной (пока оба поршня движутся вблизи своих верхних мёртвых точек). Для этого в перепускном канале предусмотрены специальные клапаны. Тут же смесь поджигается и происходит рабочий ход.
Собственно, длина хода основного поршня может быть больше длины ходя поршня, бегающего во «всасывающе-сжимающем» цилиндре (а одно это уже предполагает более высокую степень использования энергии расширяющихся газов). А диаметр, напротив, может быть больше у вспомогательного цилиндра. Чтобы затолкнуть в главный больше воздуха и повысить отдачу мотора.
Не вполне ясно, чем такая схема лучше, скажем, давно известного турбокомпаунда, когда энергия выхлопных газов утилизируется не только в обычном турбонаддуве, но и в дополнительной турбине, связанной с коленвалом двигателя (такое решение можно встретить на некоторых серийных грузовиках), или — лучше турбогенератора, вырабатывающего за счёт недоиспользованной энергии выхлопа электричество для бортовой сети машины, снижая тем самым нагрузку на обычный генератор.
Так или иначе, но Scuderi Group пишет, что бензиновые ДВС, выполненные с её новым четырёхтактным циклом, покажут КПД до 40%, против 25-33% у сегодняшних образцов искровых моторов. Тут надо вспомнить, что рекордсмены по КПД среди двигателй внутреннего сгорания — дизели — достигают эффективности в 40% (у автомобилей) и 50% (у лучших судовых дизелей).
Также обещано и снижение эмиссии вредных веществ.
Компания пишет, что ранее были придуманы другие сходные проекты с разделением четырёх тактов в пространстве, но, при очевидном усложнении конструкции они, мол, не давали заметного преимущества в КПД перед классической четырёхтактной схемой.
В прежних вариантах, после того, как смесь передавалась через канал в рабочий цилиндр, газу позволяли расшириться и затем его подвергали повторному сжатию перед собственно рабочим ходом, когда воспламенялось топливо.
Больше подробностей компания представит на Международном конгрессе общества автомобильных инженеров (SAE World Congress), который состоится в Детройте в апреле нынешнего года.
Читайте также о других способах создания экономичных автомобилей: добавке небольшого количества водорода в цилиндры дизеля, предельном облегчении конструкции вкупе с радикальным улучшением аэродинамики, о дизельных гибридах и о гибридных силовых установках с дополнительной «заправкой» от розетки.
Из другой двигательной экзотики стоит вспомнить квазитурбину и бензопаровой гибрид.
