Отлага ли се пълната електрификация? Mercedes измисли нова технология за двигатели с вътрешно горене

Въпреки глобалния устрем към пълна електрификация, традиционният двигател с вътрешно горене продължава да получава мащабни инженерни подобрения. Германският премиум производител Mercedes-Benz подаде патентна заявка за новаторска архитектура на изпускателните канали, чиято основна цел е да реши един от най-големите проблеми при високоефективните турбомотори – термодинамичното прегряване на отработените газове при високо натоварване.

При съвременните бензинови двигатели с принудително пълнене увеличаването на налягането от турбокомпресора води до критично покачване на температурата в изпускателния колектор. За да предпазят чувствителни компоненти като изпускателните клапани, турбината и каталитичните неутрализатори от топлинно разрушаване, конструкторите традиционно прибягват до изкуствено обогатяване на горивно-въздушната смес. Впръскването на допълнително гориво охлажда горивната камера, но за сметка на драстично скачащ разход и увеличаване на вредните емисии от въглероден оксид и неизгорели въглеводороди.

Иновацията на базираната в Щутгарт компания залага на абсолютно различно вътрешно разпределение на газовите потоци. Вградената директно в цилиндровата глава мрежа от вътрешни канали разделя и насочва отработените газове в различни посоки, преди те да се слеят обратно в изпускателния колектор. Това специфично геометрично оформление спомага за частичното разсейване на топлинната енергия и значително намалява пиковите температури, без да се налага монтирането на допълнителни тежки системи за течностно охлаждане или обемисти топлообменници.

Особено голямо значение за тази технология играе запазването на така наречения режим "ламбда-1", при който съотношението между въздух и гориво е строго стехиометрично – точно 14.7 грама въздух за всеки грам бензин. Предстоящите екологични стандарти в Европа, включително нормативите Евро 7, налагат абсолютна забрана за използване на обогатени смеси при висока скорост и пълна газ. Новата конфигурация на каналите позволява на двигателя да работи в оптимални екологични параметри в целия си работен диапазон, предпазвайки катализаторите от прегряване над критичните 1000 градуса по Целзий и запазвайки пълния капацитет на филтрите за твърди частици.

Технологията се очертава като изключително приложима за високоефективни задвижващи агрегати като 4.0-литровия V8 с два турбокомпресора на Mercedes-AMG. При него се използва специфичната архитектура "Hot Inside V", при която турбините са разположени в самия развал между цилиндровите глави за по-бърз отклик на педала на газта. В подобна изключително компактна конфигурация термичното натоварване е много високо и възможността за контролирано отвеждане на топлината през вътрешните канали отваря път за повишаване на мощността, без да се застрашава надеждността на компонентите при продължително шофиране по европейските магистрали.

Въпреки че патентната заявка все още не гарантира моменталното появяване на технологията в серийните автомобили от Щутгарт, тя изпраща ясен сигнал към автомобилната общност. Mercedes-Benz продължава да търси баланс между бруталната динамика и стриктните европейски екологични изисквани, показвайки, че класическото вътрешно горене все още разполага със скрит инженерен потенциал.