Недавний герой тест-драйва GAC S9 заинтриговал меня своим ДВС со степенью сжатия 14,4. И да, он бензиновый. Тем, кто колхозил с прокладками под ГБЦ, чтобы не детонировала «восьмерка», от таких значений колики в почках начинаются. Но у китайцев есть секрет — двигатели такого типа работают по циклу Миллера, который обеспечивает им дизельную эффективность.
Цикл Миллера известен уже лет восемьдесят. В годы моей учебы в универе больше на слуху был похожий цикл Аткинсона, термодинамически они идентичны, но реализуются по-разному. Цикл Аткинсона предполагает двигатель с очень сложным кривошипно-шатунным механизмом, а цикл Миллера реализуется предельно просто. Суть такая: на такте сжатия впускные клапаны остаются открытыми дольше обычного, поэтому часть смеси вытесняется обратно во впускной коллектор. Зачем? В первую очередь, чтобы повысить степень сжатия, а точнее — расширения.
Вообще для бензиновых ДВС характерны степени сжатия 8-11 единиц, для дизелей — 14-21, и это одна из причин их экономичность (вторая — отсутствие дроссельной заслонки). Но в бензиновом моторе при слишком высокой степени сжатия возникает детонация, а китайцы еще и разрешают бензин АИ-92, так что показатели в 13-15 единиц выглядят дико. Но тут на помощь и приходит цикл Миллера с его «несимметричным» циклом.
Ведь эффективность ДВС определяется не только степенью сжатия, но и степенью расширения, что понятно интуитивно: чем больше рабочий ход поршня, тем больше энергии отдадут разогретые газы, тем ниже будет температура выхлопа. И у цикла Миллера реальные степени сжатия и расширения разные: первая оказывается урезанной за счет позднего закрытия клапанов, а вторая — полноценной, примерно равной геометрической. Грубо, от момент закрытия впускного клапана до верхней мертвой точки степень сжатия составляет 9 единиц, а в обратном направлении — все 14. Гениально.
Китайские компании, чьи моторы работают по циклу Миллера, заявляются КПД 40-45%, что для бензинового ДВС — показатель невероятный.
Вы спросите, почему же этот чудесный цикл не использовался раньше, тем более Ральф Миллер запатентовал его в 1947 году. Но минус очевиден: вытесняя заряд из цилиндра, вы снижаете форсировку мотора, а именно она была краеугольным камнем в последние годы — все стремились выжать с заданного объема как можно больше «лошадей», оптимизируя впуск и выпуск, внедряя наддув, форсируя мотор по оборотам. То есть 1,6-литровый атмосферник по циклу Миллера будет развивать, условно, 90 л.с. вместо 120 л.с. — кто на такое согласится? Впрочем, турбонаддув позволяет частично нивелировать эти нюансы, так что обычные машины с циклом Миллера есть.
Но куда лучше цикл подходит последовательным гибридам, где предельная мощность ДВС не играет решающей роли, поскольку бензиновый мотор не связан с колесами и работает исключительно на пополнение энергии в батарее. В этом случае отдача мотора усредняется: в момент пиковых ускорений все 300-500 л.с. выдают электромоторы, а задача ДВС — работать на электрический генератор мощностью 80-120 кВт, чтобы заряд батареи не просаживался на длинных отрезках времени.
В случае гибридов форсировка мотора уже не играет существенной роли, тем более обычно есть турбонаддув, частично нивелирующий дефорсировку за счет цикла Миллера. При этом поскольку наддув в любом случае увеличивает риски детонации, у турбомоторов степени сжатия чуть ниже, чем у атмосферников, например, лидер в этой области, BYD, использует степени сжатия 15,5 и 12,5 в зависимости от наличия «турбы». Степень сжатия 15,5 использует и Dongfeng (бренд Voyah), причем даже на моторах с наддувом. У Changan и Geely степени сжатия 13, у Chery — 14,5.
Все эти чудеса стали возможны благодаря электрификации машин, что освободило ДВС от необходимости выдавать высокие показатели в моменте. Двигатель гибрида может молотить потихоньку на оптимальных оборотах, «думая» больше об экономичности, а не мгновенной отдаче.
Минусом такого подхода остается нестабильная динамика последовательных гибридов. Поскольку мощность ДВС значительно ниже, чем пиковые способности электромоторов, при езде газ в пол батарея рано или поздно разрядится. Есть и ограничения по максимальной скорости, например, 150 л.с. для крупного кроссовера соответствуют скорости в районе 150-160 км/час. Гибрид позволит ехать быстрее, но недолго, пока жива батарея. У большинства гибридов динамика в принципе снижается по мере разрядки батареи, например, разгон до 100 км/час у Lixiang L7 ухудшается с 5,7 до 9,4 секунды при падении зарядки до 30%. То есть из конкурента BMW X6 он превращается в аналог Toyota RAV4 .
Но я бы не назвал это существенным недостатком в мире, нашпигованным камерами видеофиксации. Времена, когда можно было ездить на 200 км/час или ускоряться с каждого светофора, давно ушли. И полная динамика даже от гибридов нужна редко, разве что на обгонах и встраивании в плотный поток, а это — считанные секунды. И в этом смысле китайский подход кажется вполне разумным. По моему опыту, трехтонные кроссоверы даже в режиме сохранения батареи на трассе тратят в районе 6-8 л/100 км бензина, что выглядит «дизельной» величиной для таких махин. Отчасти — благодаря циклу Миллера.
А еще говорят, китайцы ничего не понимают в автопроме. Все они понимают, просто гаражные Кузьмичи не способны это оценить 😂