Американские СМИ обратили внимание на патентную заявку от компании Porsche на регистрацию новой конструкции двигателя внутреннего сгорания. У него шесть тактов вместо привычных двух или четырех. Предполагается, что изобретение позволит существенно повысить эффективность двигателя внутреннего сгорания и как минимум отложить переход фирмы на производство исключительно электромобилей.
Зачем это Porsche
В настоящий момент в Европе продолжается жаркая дискуссия о запрете двигателей, работающих на ископаемом топливе — бензиновых, дизельных или газовых. Даже если их не запретят полностью, сохранится тенденция по ужесточению уровня выбросов в атмосферу. Эти выбросы рассчитываются от пройденного автомобилем расстояния. То есть чем ниже будет расход топлива, тем больше машина сможет проехать на одном литре и тем легче ей будет соответствовать нормам.
Другим решением, над которым активно работает как раз Porsche, является использование синтетического топлива. Оно безвредно, потому его, скорее всего, не запретят. Но оно очень дорого, а значит, его расход также очень важен.
При этом у современных бензиновых моторов коэффициент полезного действия достиг примерно 30%, и уже много десятилетий этот показатель почти не растет. Добиться большей эффективности можно в гибридных силовых установках, но и здесь есть ограничения. Например, современная Формула 1 гордится тем, что гибридные моторы их гоночных машин обладают лучшей эффективностью в мире, но их КПД едва превышает 50%.
Иными словами, компания, которая желает сохранить двигатели внутреннего сгорания, должна повысить их эффективность. И в Porsche, возможно, нашли способ сделать это.
Сколько нужно тактов
Для начала вспомним принцип работы современных двигателей внутреннего сгорания. Простейшим из них является двухтактный. В нем за первый такт происходит сжатие воздушно-топливной смеси, а за второй одновременно ее сгорание, выхлоп отработанных газов и наполнение цилиндра новой порцией топливной смеси.
Нетрудно догадаться, что совмещение выхлопа и впуска в одном процессе делает его не самым оптимальным. Такие двигатели компактны и дешевы, но не эффективны. Потому в современных автомобилях применяются четырехтактные двигатели, где впуск, сжатие, воспламенение и выпуск разделены на четыре разных такта, каждый из которых проще оптимизировать.
Однако и в этом случае сгорание топлива может происходить не полностью. Чтобы не догоревшие токсичные вещества не загрязняли атмосферу, в системе выхлопа устанавливают катализаторы, где происходит догорание горючего. Энергия этого горения, увы, расходуется впустую.
Что придумали в Porsche
Новый патент предлагает усовершенствованную конструкцию кривошипно-шатунного механизма двигателя, при которой поступательное движение поршня через шатун не напрямую передается вращающемуся коленвалу, а через две шестерни, расположенные одна в другой. Они синхронизированы таким образом, чтобы в разные такты работы двигателя у поршня было две нижние и две верхние точки. В обычных ДВС эти точки фиксированы в единственном положении, а здесь — в двух возможных вариантах.
Тогда можно сделать мотор с шестью тактами. Первый такой же как всегда — впуск. Далее идет стандартное сжатие. Третьим тактом выступает опять же стандартное воспламенение. Но далее наступает четвертый такт — повторное сжатие, но уже с другим верхним положением поршня и, соответственно, с другой степенью сжатия. Пятый такт — повторное воспламенение. И только шестым тактом становится выпуск.
Зачем это нужно? Напрямую в патенте об этом не говорится. Но исходя из контента можем предположить, что таким образом топливо более полно сгорает непосредственно в цилиндрах, а значит, больше его энергии преобразуется в механическое движение и расход топлива при той же мощности оказывается выше.
Когда мотор запустят в серию?
Это неизвестно, и не исключено, что этого не произойдет вовсе. Вскоре после обнаружения патента в Америке выяснилось, что еще в феврале 2024 года такую же конструкцию Porsche запатентовал в Германии, причем не в одиночку, в совместно с Техническим Университетом румынского города Клуж-Напока, который известен как неофициальная столица Трансильвании.
Подобные патенты ежегодно регистрируются автомобильными компаниями с целью стать первыми, кто заявит свои права на изобретение. Как правило, только после получения патента начинаются работы по изучению перспективной конструкции. Затем проходят испытания, и только по их результатам принимается решение о запуске производства. Иными словами, пока в Porsche лишь поспешили получить патент на тот случай, чтобы конкуренты не реализовали подобную идею раньше них.
К слову, моторы с необычными кривошипно-шатунными механизмами и изменяемой степенью сжатия известны давно, хотя и достаточно редки. Например, именно такой мотор ставится на Infiniti QX50, некогда официально продававшийся в России. Правда, у него всего четыре такта, а изменение степени сжатия нужно ему для более эффективной работы в разных режимах.
