Нынешнее поколение 1,6-литрового турбированного V6, которым оснащены болиды Формулы 1, без сомнения является самым передовым двигателем внутреннего сгорания на сегодняшний день. Лишь четыре производителя участвовали в его разработке, вложив в неё огромные средства, и хотя Honda после 21 года выходит из гонок, её инженеры уже ищут способы применить имеющиеся гоночные наработки в серийных автомобилях.
И мотоциклах, разумеется. Не стоит забывать, что при внешней схожести автомобилей и болидов F1, двигатели на последних по режимам работы скорее напоминают мотоциклетные - это высокофорсированные, высокооборотистые агрегаты, с каждого кубического сантиметра рабочего объёма которых снимается максимально возможная мощность. И по крайней мере одна из технологий, использованных в новейшем поколении двигателей F1, найдёт применение и в серийных мотоциклах, притом в самое ближайшее время.
Двигатель автомобиля Волга как близкий родственник
Речь идёт о технологии так называемого предкамерного зажигания, или струйного воспламенения, но нашим соотечественникам она известна в первую очередь по необычной серии двигателей для автомобиля Волга, которые по невероятному совпадению очень сильно напоминали двигатели Honda. История эта поросла мхом, поскольку происходила в 70-х годах, и в советской технической терминологии вся эта прелесть называлась "форкамерно-факельное зажигание". Правда, полвека назад наши предки не сумели сладить с вопросами качества серийного изделия, и двигатели для Волги с форкамерно-факельным зажиганием в народе имели дурную славу, и при первом же удобном случае их меняли на более традиционный. Но смысл этой технологии состоит в том, что такой двигатель работает на невероятно бедной смеси и на высоких степенях сжатия, обладает крайней экономичностью и эффективностью сжигания топлива, и сейчас, когда регламент Formula 1 ограничивает расход топлива, технологию вновь воплотили, уже на современной технологической базе.
В чём суть? В том, что теоретическая максимальная эффективность сжигания достигается при использовании стехиометрической смеси - 14,7 частей воздуха к 1 части бензина. Однако, большинство двигателей питаются намного более богатой смесью (то есть, содержащей больше топлива), при которой температура ЦПГ остаётся ниже по целому ряду причин, а вероятность детонации значительно понижается. Детонация же - один из главных врагов двигателя, поскольку буквально разрушает его мощными ударами по поршням, кольцам, клапанам, порой вышибая свечи или ломая перегородки между кольцевыми канавками, не говоря уж о прогоревших или пробитых поршнях.
Детонация возникает не столько от бедности смеси, сколько от высокой степени сжатия, а вот сжимать более бедную смесь для её эффективного воспламенения приходится сильнее. То есть, чем беднее (и эффективнее) смесь, тем хуже она воспламеняется от искры, тем выше степень сжатия, необходимая для её эффективного сжигания, но тем выше и вероятность её детонации. Решением является как раз технология струйного воспламенения: в современных двигателях Формулы 1 свеча зажигания установлена не в цилиндре, а в небольшой камере, отделённой от камеры сгорания. Эта предварительная камера наполняется небольшим количеством очень богатой смеси, которая легко поджигается без особого сжатия, а затем медленно горящая смесь впрыскивается в основную камеру сгорания, в которой находится намного более бедная смесь, и поджигает её. Происходит это при такой степени сжатия, при которой вероятность детонации невысока, и в результате двигатель работает на наиболее энергоэффективной смеси и максимально продуктивно сжигает топливо, выдавая при этом максимальную мощность.
Honda
В случае с F1 реализация форкамерно-факельного зажигания осложняется тем, что в конструкции двигателя регламент допускает только одну форсунку на цилиндр, что приводит к сложностям с наполнением цилиндра бедной смесью, а форкамеры - богатой. Однако, на серийных мотоциклах такой проблемы не стоит, и Honda создала систему, описанную в новых патентных заявках, в которой используется две форсунки на цилиндр.
Первая форсунка совершенно обычная, подающая топливо во впускной тракт прямо под дроссельной заслонкой, далее оно попадает через впускной клапан как на любом современном бензиновом двигателе. А вот вторая форсунка установлена в небольшой предварительной камере (форкамере) над основной камерой сгорания. Там же установлена и свеча зажигания, а между камерами находится вращающаяся заслонка, приводимая цепью ГРМ, отделяющая предкамеру от основной камеры.
Вот в этой части конструкция Honda отличается от технологий F1. Вращающаяся заслонка по сути представляет собой трубку с тщательно просчитанным расположением отверстий в ней, так что она выполняет целый ряд различных функций в разных фазах вращения.
Основная её часть, одновременно являющаяся верхом центральной части основной камеры сгорания, имеет большое окно на одной стороне. Оно открывается в камеру сгорания во время тактов выпуска и впуска, позволяя очистить предкамеру от продуктов сгорания и наполнить её свежей порцией бедной смеси.
На такте сжатия трубчатая заслонка перекрывает окно в камеру сгорания сплошной частью и поворачивается к предкамере окном, а к форсунке (которую, разумеется, нельзя располагать непосредственно в форкамере) - небольшим отверстием. Форсунка через него впрыскивает в заслонку топливо, которое попадает в предкамеру через большое окно.
В момент вспышки большое окно трубчатой заслонки находится наверху, сама трубка заслонки вместе с предкамерой наполнена богатой смесью, а группа небольших отверстий на противоположной от основного окна стороне заслонки смотрит прямо в камеру сгорания. Искра поджигает богатую смесь в предкамере, и фронт пламени, расширяясь, распространяется в виде струй (факелов) через небольшие отверстия и поджигая бедную смесь в основной камере сгорания.
Такая схема работы, как мы уже упомянули, нашла современное воплощение в болидах Formula 1. Однако, ещё сам Соитиро Хонда курировал разработку системы CVCC (составное вихревое зажигание) в начале 70-х годов прошлого века, и она была воплощена в автомобиле Honda Civic образца 70-х годов. Впрочем, там использовался карбюратор и небольшой дополнительный клапан, контролирующий поступление богатой смеси в предкамеру. Тогда CVCC позволила обойти ограничения по чистоте выхлопа 1975-го года без использования каталитического конвертера, к которому пришлось прибегнуть конкурентам.
Новая патентная заявка не раскрывает перечень моделей, на которых может быть установлена эта система, но на иллюстрациях изображён совершенно узнаваемый FireBlade нового поколения, что говорит о том, что основным применением данной технологии будут высокопроизводительные гоночные мотоциклы.
Что ж, вполне логично и понятно, тем более, что не за горами и ещё более жёсткие эконормы, которые могут потребовать работы на стехиометрической смеси любых новых мотоциклов.