Новий двигун Hurricane 4 демонструє, як далеко просунулася сучасна інженерія двигунів внутрішнього згоряння. Чотирициліндровий двигун Jeep поєднує рішення, відомі з Формули-1, з високою ефективністю та характеристиками, які ще недавно були притаманні лише великим двигунам. Хоча концепція цього двигуна є суто європейською, автомобілі, оснащені ним, продаються виключно в Північній Америці.

Новітній двигун Jeep об'ємом 2,0 літра доводить, що невеликий агрегат може генерувати вражаючу потужність і водночас зберігати високу ефективність. Hurricane 4 оснащений передовими технологіями, де ключову роль відіграють згоряння та точний контроль процесів, що відбуваються в циліндрі.

Turbulent Jet Ignition - як працює передкамерне згоряння
Серцем всієї концепції є попередня камера згоряння. Це невелика мідна порожниста циліндрична вставка, запресована в головці блоці циліндрів по центру верхньої частини кожної камери згоряння, куди під час стиснення потрапляє частина паливо-повітряної суміші. Запалювання ініціюється саме там, а потім через систему точно підібраних отворів утворюються струмені полум'я, спрямовані до основної камери згоряння.

У даній конструкції використано дев'ять отворів — вісім радіальних та один центральний. Їхній діаметр і розташування не є випадковими. Більші бічні отвори відповідають за подачу енергії горіння до віддалених ділянок циліндра, тоді як менший центральний отвір обмежує безпосередній вплив полум'я на поршень, захищаючи його від надмірного термічного навантаження.

Таке рішення забезпечує дуже швидке та рівномірне згоряння. На практиці це означає можливість роботи при високому ступені стиснення (близько 12:1) та обмеження детонації навіть при високому наддуві.

Подвійне запалювання та подвійне впорскування
Двигун використовує дві незалежні свічки запалювання для кожного циліндра. Одна свічка працює в передкамері, інша — в основній камері згоряння. Ключовим є те, що їхня робота не є одночасною — запалювання ініціюється однією з них, залежно від навантаження та частоти обертання.

При низькому навантаженні згоряння може розпочатися в головній камері, що покращує стабільність роботи та чистоту вихлопних газів. У середньому діапазоні більшу роль відіграє передкамера, а при максимальному навантаженні згоряння здійснюється практично виключно за рахунок турбулентних струменів полум'я.

Не менш досконалою є система подачі палива. Поєднання прямого та непрямого впорскування дозволяє оптимізувати роботу в різних умовах. Непряме впорскування покращує плавність роботи та зменшує шум при низьких навантаженнях, тоді як пряме впорскування підвищує стійкість до детонації та дозволяє досягти більшої потужності.

Наддув, цикл Міллера та екстремальна продуктивність
Подача повітря в цьому двигуні здійснюється турбокомпресором зі змінною геометрією. Це рішення все ще рідко зустрічається в бензинових двигунах. Завдяки регулюванню кута лопаток можна швидко нарощувати тиск наддуву на низьких обертах та підтримувати високу продуктивність при великому потоці вихлопних газів.

Технологія турбокомпресора VTG (Variable Turbine Geometry – змінна геометрія турбіни) від компанії BorgWarner поєднує високопродуктивний турбокомпресор із вдосконаленим перепускним клапаном, що сприяє як поліпшенню викидів вихлопних газів, так і підвищення продуктивності двигуна. Це єдине рішення такого типу, яке інтегрує технологію VTG з перепускним клапаном. Сам перепускний клапан прискорює нагрівання каталізатора під час холодного запуску, тоді як турбокомпресор зі змінною геометрією забезпечує точне регулювання наддуву та кращий контроль роботи двигуна. – йдеться у прес-релізі компанії BorgWarner – Крім того, технологія змінної геометрії турбіни підтримує роботу в циклі Міллера з високим ступенем стиснення. Це дозволяє оптимізувати продуктивність в широкому діапазоні обертів двигуна. На низьких обертах система забезпечує повний цикл стиснення при нижчому наддуві, що покращує паливну ефективність та обмежує втрати, тоді як на вищих обертах збільшує наддув, забезпечуючи більшу вихідну потужність.

Максимальний тиск наддуву досягає приблизно 2,4 бара, що є дуже високим значенням для бензинового двигуна. На практиці він досягається переважно в умовах, що вимагають компенсації, наприклад, при високій температурі навколишнього середовища або на великій висоті.

Двигун працює за циклом Міллера, що означає більш раннє закриття впускного клапана. Це дозволяє зменшити втрати та збільшити ефективний коефіцієнт розширення відносно стиснення. У поєднанні з швидким згорянням це дозволяє досягти високого теплового ККД – аж до 41%!

Матеріали та довговічність – розроблені для високих навантажень
Високий тиск і температура вимагають відповідних конструктивних рішень. У Hurricane 4 використовуються циліндри, покриті методом плазмового напилення. Таке рішення зменшує тертя, покращує відведення тепла та підвищує зносостійкість.

Газорозподільний механізм оснащений електрично керованою системою зміни фаз газорозподілу, що дозволяє точно контролювати відкриття та закриття клапанів залежно від умов експлуатації.

Ключовим елементом концепції є відсутність клапана EGR. Замість рециркуляції вихлопних газів застосовано настільки ефективний і чистий процес згоряння, що повернення вихлопних газів у камеру згоряння не потрібне. Це спрощує конструкцію та усуває одну з потенційних точок відмови.

Новий двигун Jeep демонструє напрямок розвитку двигунів внутрішнього згоряння. Замість того, щоб відмовлятися від цієї технології, виробники розвивають її, використовуючи рішення, запозичені з автоспорту. Hurricane 4 є прикладом того, що навіть у сегменті популярних автомобілів можна знайти рішення, які ще недавно були зарезервовані для найсучасніших автомобілів у світі.