Mis on lühend?

Viimastel aastatel on Euroopa basseinist saanud kõige vähem kõike, millega tavainimene kokku puutub. See kehtib eriti reaalpalkade, mobiiltelefonide, sülearvutite, ettevõtte kulude või mootori suuruse ja heitkoguste kohta. Kahjuks ei ole töötajate kärpimine veel nii lagunenud avalikku ega riigiasutust mõjutanud. Sõna "vähendamine" tähendus autotööstuses pole aga nii uus, kui esmapilgul võib tunduda. Eelmise sajandi lõpus vähendasid oma kärpeid ka diiselmootorid, mis tänu ülelaadimisele ja kaasaegsele otsepritsele säilitasid või vähendasid oma mahtu, kuid mootori dünaamiliste parameetrite olulise suurenemisega.

Bensiinimootorite "koitmise" moodne ajastu algas 1,4 TSi üksuse tulekuga. Esmapilgul ei tundu see iseenesest kärpimisena, mida kinnitas ka selle kuulumine Golfi, Leoni või Octavia pakkumisse. Perspektiivimuutus ei toimunud enne, kui Škoda hakkas 1,4 kW 90 TSi mootorit oma suurimaks Superb-mudeliks kokku panema. Tõeline läbimurre oli aga 1,2 kW 77 TSi mootori paigaldamine suhteliselt suurtele autodele nagu Octavia, Leon ja isegi VW Caddy. Alles siis algasid tõelised ja nagu ikka kõige targemad pubiesinemised. Sellised väljendid nagu: "ei veni, ei pea kaua vastu, helitugevust ei saa asendada, kaheksanurgal on kangast mootor, kas olete seda kuulnud?" Need olid enam kui tavalised mitte ainult seadmete neljandas hinnas, vaid ka veebiaruteludes. Vähenemine nõuab sõidukitootjatelt loogilist pingutust, et tulla toime pideva survega vähendada tarbimist ja palju vihatud heitmeid. Muidugi pole midagi tasuta ja isegi vähendamine ei too ainult kasu. Seetõttu käsitleme järgmistes ridades üksikasjalikumalt, mida nimetatakse vähendamiseks, kuidas see toimib ja millised on selle eelised või puudused.

Mis on lühend ja põhjused

Vähendamine tähendab sisepõlemismootori töömahu vähendamist, säilitades samal ajal sama või isegi suurema väljundvõimsuse. Paralleelselt mahu vähendamisega toimub ülelaadimine turboülelaaduri või mehaanilise kompressori või mõlema meetodi kombinatsiooni abil (VW 1,4 TSi - 125 kW). Nagu ka kütuse otsesissepritse, muudetav klapiajastus, klapitõste jne. Nende lisatehnoloogiate abil siseneb silindritesse rohkem põlemiseks vajalikku õhku (hapnikku) ja tarnitava kütuse kogust saab proportsionaalselt suurendada. Loomulikult sisaldab selline kokkusurutud õhu ja kütuse segu rohkem energiat. Otsesissepritse koos muutuva ajastuse ja ventiili tõstega optimeerib omakorda kütuse sissepritse ja keerise, mis suurendab veelgi põlemisprotsessi efektiivsust. Üldiselt piisab väiksemast silindrimahust, et vabastada suuremate ja võrreldavate mootoritega sama energiat ilma mõõtmeid vähendamata.

Nagu juba artikli alguses märgitud, on vähendamiste tekkimine peamiselt tingitud Euroopa õigusaktide karmistamisest. Enamasti on see seotud heitkoguste vähendamisega, samas kui kõige nähtavam on soov vähendada süsinikdioksiidi heitkoguseid.₂... Kogu maailmas on aga heitkoguste piiranguid järk -järgult karmistatud. Vastavalt Euroopa Komisjoni määrusele on Euroopa autotootjad võtnud endale kohustuse saavutada 2015. aastaks 130 g CO₂ km kohta arvutatakse see väärtus ühe aasta jooksul turule lastud autopargi keskmise väärtusena. Bensiinimootoritel on otsene roll kärpimisel, kuigi tõhususe mõttes vähendavad nad tõenäolisemalt tarbimist (st ka süsinikdioksiidi₂) kui diiselmootoriga. See muudab aga keeruliseks mitte ainult kõrgema hinna, vaid ka suhteliselt problemaatilise ja kuluka heitgaasides leiduvate kahjulike emissioonide, näiteks lämmastikoksiidide likvideerimise – NO_x, vingugaas - CO, süsivesinikud - HC ehk tahm, mille eemaldamiseks kasutatakse kallist ja veel suhteliselt probleemset DPF filtrit (FAP). Nii muutuvad väikesed diislid tasapisi keerulisemaks ja väikeautodel mängitakse väiksemate viiulitega. Hübriid- ja elektrisõidukid konkureerivad ka arvu vähendamisega. Kuigi see tehnoloogia on paljulubav, on see palju keerulisem kui suhteliselt lihtne vähendamine ja samas tavakodaniku jaoks liiga kallis.

Natuke teooriat

Vähendamise edukus sõltub mootori dünaamikast, kütusekulust ja üldisest sõidumugavusest. Võimsus ja pöördemoment on esikohal. Tootlikkus on aja jooksul tehtud töö. Sädesüütega sisepõlemismootori ühe tsükli jooksul esitatava töö määrab nn Otto tsükkel.

Vertikaalne telg on rõhk kolvi kohal ja horisontaaltelg on silindri maht. Töö annab kõveratega piiratud ala. See diagramm on idealiseeritud, kuna me ei võta arvesse soojusvahetust keskkonnaga, silindrisse siseneva õhu inertsust ja sisselaskest (väike alarõhk võrreldes atmosfäärirõhuga) või väljalaskest (kerge ülerõhk) põhjustatud kadusid. Ja nüüd loo enda kirjeldus, mis on näidatud (V) diagrammil. Punktide 1-2 vahel täidetakse õhupall seguga - maht suureneb. Punktide 2-3 vahel toimub kokkusurumine, kolb töötab ja surub kütuse-õhu segu kokku. Punktide 3-4 vahel toimub põlemine, maht on konstantne (kolb on ülemises surnud punktis) ja kütusesegu põleb. Kütuse keemiline energia muundatakse soojuseks. Punktide 4-5 vahel töötab põlenud kütuse ja õhu segu – paisub ja avaldab kolvile survet. Lõigetes 5-6-1 toimub vastupidine vool, st heitgaas.

Mida rohkem me kütuse-õhu segu sisse imeme, seda rohkem eraldub keemilist energiat ja kõvera alune pindala suureneb. Seda efekti saab saavutada mitmel viisil. Esimene võimalus on vastavalt silindri mahtu suurendada. kogu mootor, mille samadel tingimustel saavutame rohkem võimsust - kõver tõuseb paremale. Teised viisid kõvera tõusu ülespoole nihutamiseks on näiteks surveastme suurendamine või töövõimsuse suurendamine aja jooksul ja mitme väiksema tsükli korraga tegemine ehk mootori pöörete suurendamine. Mõlemal kirjeldatud meetodil on palju puudusi (isesüttimine, silindripea ja selle tihendite suurem tugevus, suurem hõõrdumine suurematel pööretel – kirjeldame hiljem, suuremad heitgaasid, jõud kolvile on ikka umbes sama), samas kui autol on paberil suht suur võimsuse tõus, aga pöördemoment eriti ei muutu. Kuigi hiljuti õnnestus Jaapani Mazdal toota seeriaviisiliselt ebatavaliselt kõrge surveastmega (14,0:1) bensiinimootorit nimega Skyactive-G, millel on väga head dünaamilised parameetrid soodsa kütusekuluga, kasutab enamik tootjaid siiski üht võimalust. kõveraaluse ala mahu suurendamiseks. Ja see on õhu kokkusurumine enne silindrisse sisenemist, säilitades samal ajal mahu - ülevoolu.

Siis näeb Otto tsükli p (V) diagramm välja selline:

Kuna 7-1 laeng toimub erineval (kõrgemal) rõhul kui 5-6 väljalaskeava, luuakse teistsugune suletud kõver, mis tähendab, et mittetöötava kolvikäigu korral tehakse lisatööd. Seda saab kasutada, kui seadet, mis surub õhku kokku, toidab mõni liigne energia, mis meie puhul on heitgaaside kineetiline energia. Selline seade on turbolaadur. Kasutatakse ka mehaanilist kompressorit, kuid tuleb arvestada teatud protsendiga (15-20%), mis kulub selle tööks (enamasti juhib seda väntvõll), seetõttu nihkub osa ülemisest kõverast madalamale üks ilma mõjuta.

Me tuleme mõneks ajaks, samal ajal kui oleme ülekoormatud. Bensiinimootori aspireerimine on olnud juba pikka aega, kuid peamine eesmärk oli jõudluse suurendamine, samas kui tarbimist eriti ei otsustatud. Nii vedasid gaasiturbiinid neid eluaeg kaasa, kuid nad sõid tee ääres ka rohtu, vajutades gaasi. Sellel oli mitu põhjust. Esiteks vähendage nende mootorite kokkusurumissuhet, et vältida põrkumist. Samuti tekkis probleem turbo jahutamisega. Suurte koormuste korral tuli segu rikastada kütusega, et jahutada heitgaase ja seega kaitsta turbolaadurit suitsugaaside kõrge temperatuuri eest. Asja teeb veelgi hullemaks, et turbokompressori poolt laadimisõhule tarnitud energia kaob osalise koormuse korral osaliselt, kuna õhuvoolu pidurdamine toimub drosselklapi juures. Õnneks aitab praegune tehnoloogia juba kütusekulu vähendada ka siis, kui mootor on turbolaaduriga, mis on üks peamisi kärpimise põhjuseid.

Kaasaegsete bensiinimootorite disainerid püüavad inspireerida neid diiselmootoreid, mis töötavad suurema surveastmega ja osalise koormusega, õhuvoolu läbi sisselaskekollektori ei piira gaasihoob. Kõrgest surveastmest tingitud koputamise-koputamise ohu, mis võib mootori väga kiiresti ära lõhkuda, välistab tänapäevane elektroonika, mis kontrollib süüteajastust palju täpsemalt, kui seda tehti hiljuti. Suureks eeliseks on ka kütuse otsesissepritse kasutamine, mille puhul bensiin aurustub otse silindris. Seega jahutatakse kütusesegu tõhusalt ja suurendatakse ka isesüttimispiiri. Mainida tuleb ka praegu laialt levinud muutuva klapiajastuse süsteemi, mis võimaldab tegelikku surveastet teatud määral mõjutada. Nn Milleri tsükkel (ebaühtlaselt pikk kokkutõmbumis- ja paisutuskäik). Lisaks muudetavale klapiajastusele aitab tarbimist vähendada ka muudetav klapitõste, mis võib asendada gaasipedaali juhtimist ja seega vähendada imemiskadusid – aeglustades õhuvoolu läbi gaasihoova (nt BMW Valvetronic).

Ülelaadimine, klapiajastuse muutmine, klapitõste või survesuhe ei ole imerohi, seega peavad disainerid arvestama muude teguritega, mis mõjutavad eelkõige lõppvoolu. Nende hulka kuuluvad eelkõige hõõrdumise vähendamine, aga ka süüte segu enda ettevalmistamine ja põletamine.

Disainerid on aastakümneid töötanud mootori liikuvate osade hõõrdumise vähendamise nimel. Tuleb tunnistada, et praegu on parimate hõõrdeomadustega materjalide ja katete vallas tehtud suuri edusamme. Sama võib öelda ka õlide ja määrdeainete kohta. Tähelepanuta ei jäänud ka mootori konstruktsioon ise, kus on optimeeritud liikuvate osade, laagrite mõõtmed, kolvirõngaste kuju ja loomulikult silindrite arv pole muutunud. Ilmselt tuntuimad "madalama" silindrite arvuga mootorid on praegu Fordi kolmesilindrilised EcoBoost mootorid Fordilt või TwinAir kahesilindrilised Fiatilt. Vähem silindreid tähendab vähem kolbe, ühendusvardaid, laagreid või klappe ning seega loogiliselt ka täielikku hõõrdumist. Selles valdkonnas on kindlasti teatud piirangud. Esimene on hõõrdumine, mis salvestatakse puuduvale silindrile, kuid mida kompenseerib teatud määral lisahõõrdumine tasakaalustusvõlli laagrites. Teine piirang on seotud silindrite arvu või töökultuuriga, mis mõjutavad oluliselt mootoriga sõitma hakkava sõidukikategooria valikut. Praegu mõeldamatu, näiteks modernsete mootorite poolest tuntud BMW varustati sumiseva kahesilindrilise mootoriga. Aga kes teab, mis saab mõne aasta pärast. Kuna hõõrdumine suureneb koos kiiruse ruuduga, ei vähenda tootjad mitte ainult hõõrdumist ennast, vaid püüavad konstrueerida mootoreid nii, et need tagaksid piisava dünaamika võimalikult madalatel pööretel. Kuna väikese mootori atmosfääriline tankimine selle ülesandega toime ei tule, tuleb appi turbolaadur või turbolaadur koos mehaanilise kompressoriga. Kuid ainult turbolaaduriga ülelaadimise puhul pole see lihtne ülesanne. Tuleb märkida, et turboülelaaduril on märkimisväärne turbiini pöörlemisinerts, mis tekitab nn turbodiera. Turboülelaaduri turbiini käitavad heitgaasid, mida mootor peab esmalt tootma, nii et gaasipedaali vajutamise hetkest kuni mootori tõukejõu eeldatava käivitamiseni oleks teatav viivitus. Muidugi püüavad erinevad kaasaegsed turboülelaadurisüsteemid seda vaevust enam-vähem edukalt kompenseerida ning appi tulevad turboülelaadurite uued disainitäiustused. Seega on turbolaadurid väiksemad ja kergemad, suurematel kiirustel reageerivad nad aina kiiremini. Spordile orienteeritud juhid, keda kasvatati suure kiirusega mootorite juures, süüdistavad sellist "aeglase kiirusega" turbomootorit halvas reageerimises. kiiruse suurenedes ei toimu võimsuse gradatsiooni. Nii et mootor tõmbab emotsionaalselt madalatel, keskmistel ja kõrgetel pööretel, kahjuks ilma tippvõimsuseta.

Põlevsegu koostis ise ei jäänud kõrvale. Nagu teate, põletab bensiinimootor nn homogeenset stöhhiomeetrilist õhu ja kütuse segu. See tähendab, et 14,7 kg kütuse - bensiini kohta on 1 kg õhku. Seda suhet nimetatakse ka lambda = 1. Nimetatud bensiini ja õhu segu võib põletada ka muudes vahekordades. Kui kasutate õhuhulka 14,5 kuni 22: 1, siis on õhku suur ülejääk - me räägime nn lahjast segust. Kui suhe on vastupidine, õhuhulk on stöhhiomeetrilisest väiksem ja bensiini hulk suurem (õhu ja bensiini suhe jääb vahemikku 14 kuni 7:1), nimetatakse seda segu nn. rikkalik segu. Teisi väljaspool seda vahemikku jäävaid suhteid on raske süttida, kuna need on liiga lahjendatud või sisaldavad liiga vähe õhku. Igal juhul on mõlemal piiril vastupidine mõju jõudlusele, tarbimisele ja heitkogustele. Emissioonide osas tekib rikkaliku segu korral märkimisväärne CO ja HC moodustumine._x, tootmine nr_x suhteliselt madal tänu madalamale temperatuurile rikkaliku segu põletamisel. Teisest küljest on NO -tootmine eriti kõrge lahja põletamise korral._xkõrgema põlemistemperatuuri tõttu. Ei tohi unustada põlemiskiirust, mis on iga segu koostise puhul erinev. Põlemiskiirus on väga oluline tegur, kuid seda on raske kontrollida. Segu põlemiskiirust mõjutavad ka temperatuur, keerise aste (saadab mootori pöörlemiskiirus), niiskus ja kütuse koostis. Kõik need tegurid on seotud erineval viisil, kusjuures kõige suurem mõju on keeristel ja segu küllastumisel. Rikas segu põleb kiiremini kui lahja, kuid kui segu on liiga rikkalik, väheneb põlemiskiirus oluliselt. Segu süütamisel on põlemine algul aeglane, rõhu ja temperatuuri tõustes põlemiskiirus suureneb, mida soodustab ka segu suurenenud keerisemine. Lahja põlemine aitab kaasa põlemise efektiivsuse suurenemisele kuni 20%, samas kui praeguste võimaluste kohaselt on see maksimaalne vahekorras umbes 16,7 kuni 17,3: 1. Kuna segu homogeniseerimine halveneb jätkuva lahja põlemise ajal, mille tulemusena väheneb oluliselt põlemiskiirus, vähendades tõhusust ja tootlikkust, on tootjad tulnud välja nn kihilise seguga. Teisisõnu, põlev segu kihistub põlemisruumis nii, et küünla ümber on suhe stöhhiomeetriline, see tähendab kergesti süttiv, ja ülejäänud keskkonnas, vastupidi, segu koostis on palju kõrgem. See tehnoloogia on juba praktikas kasutusel (TSi, JTS, BMW), kahjuks seni vaid teatud kiirusteni või. kerge koormuse režiimis. Areng on aga kiire samm edasi.

Vähendamise eelised

• Selline mootor ei ole mitte ainult mahult väiksem, vaid ka mõõtmetelt väiksem, seega saab seda toota väiksema tooraine ja väiksema energiatarbimisega.
• Kuna mootorid kasutavad sarnaseid, kui mitte samu tooraineid, on mootor väiksema suuruse tõttu kergem. Kogu sõiduki struktuur võib olla vähem vastupidav ning seetõttu kergem ja odavam. olemasoleva kergema mootoriga, vähem teljekoormust. Sel juhul paraneb ka sõiduomadus, kuna raske mootor ei mõjuta neid nii tugevalt.
• Selline mootor on väiksem ja võimsam ning seetõttu ei ole raske ehitada väikest ja võimsat autot, mis mõnikord mootori piiratud suuruse tõttu ei töötanud.
• Väiksemal mootoril on ka väiksem inertsmass, seega ei tarbi see võimsuse muutumise ajal liikumiseks nii palju energiat kui suurem mootor.

Vähendamise puudused

• Selline mootor on tunduvalt suurema termilise ja mehaanilise koormusega.
• Kuigi mootor on mahu ja kaalu poolest kergem, suureneb mootori kogumass, lisakomponentide, näiteks turbolaaduri, vahejahuti või kõrgsurvega bensiini sissepritse tõttu, mootori kogumass, mootori maksumus ja kogu komplekt nõuab suurenenud hooldus. ja rikete oht on suurem, eriti turbolaaduri puhul, mis on suure termilise ja mehaanilise koormuse all.
• Mõned abisüsteemid tarbivad mootoris energiat (nt KSI mootorite otsese sissepritsega kolbpump).
• Sellise mootori projekteerimine ja tootmine on palju keerulisem ja keerulisem kui atmosfääriga täidetud mootori puhul.
• Lõpptarbimine sõltub endiselt suhteliselt suuresti sõidustiilist.
• Sisemine hõõrdumine. Pidage meeles, et mootori hõõrdumine sõltub kiirusest. See on suhteliselt tühine veepumba või generaatori puhul, kus hõõrdumine suureneb lineaarselt kiirusega. Kuid nukkide või kolvirõngaste hõõrdumine suureneb proportsionaalselt ruutjuurega, mis võib põhjustada kiirel väikesel mootoril suuremat sisehõõrdumist kui suurem maht, mis töötab väiksematel kiirustel. Kuid nagu juba mainitud, sõltub palju mootori konstruktsioonist ja jõudlusest.

Kas personali kärpimisel on siis tulevikku? Vaatamata mõningatele puudustele arvan ma seda. Loomuliku õhuga mootorid ei kao aga kohe, lihtsalt tootmise kokkuhoiu, tehnoloogia arengu (Mazda Skyactive-G), nostalgia või harjumuse tõttu. Mitteparteilistel, kes väikese mootori jõudu ei usalda, soovitan laadida selline auto nelja hästi toidetud inimesega, seejärel mäest üles vaadata, möödasõite teha ja katsetada. Usaldusväärsus on endiselt palju keerulisem küsimus. Piletiostjatele on lahendus olemas, isegi kui see võtab kauem aega kui proovisõit. Oodake mõni aasta, kuni mootor ilmub, ja siis otsustage. Üldiselt võib aga riskid kokku võtta järgmiselt. Võrreldes sama võimsusega võimsama õhkkattega mootoriga on väiksem turbolaaduriga mootor palju rohkem koormatud nii silindri rõhu kui ka temperatuuriga. Seetõttu on sellistel mootoritel oluliselt rohkem koormatud laagreid, väntvõlli, silindripea, lülitusseadmeid jne. Siiski on ebaõnnestumise oht enne kavandatud kasutusiga suhteliselt väike, kuna tootjad kavandavad selle koormuse jaoks mootoreid. Siiski tuleb ette vigu, märgin näiteks probleeme TSi mootorite ajaketi vahelejätmisega. Üldiselt võib aga öelda, et nende mootorite eluiga ei ole ilmselt nii pikk kui vabakäiguga mootorite puhul. See kehtib peamiselt suure läbisõiduga autode kohta. Suuremat tähelepanu tuleks pöörata ka tarbimisele. Võrreldes vanemate turbolaaduriga bensiinimootoritega võivad kaasaegsed turbolaadurid töötada oluliselt ökonoomsemalt, samas kui parimad neist vastavad suhteliselt võimsa turbodiisli tarbimisele ökonoomses töös. Negatiivne külg on üha suurenev sõltuvus juhi sõidustiilist, nii et kui soovite sõita säästlikult, peate olema gaasipedaaliga ettevaatlik. Võrreldes diiselmootoritega kompenseerivad turbolaaduriga bensiinimootorid selle puuduse parema täiustamise, madalama mürataseme, laiema kasutatava kiirusevahemiku või palju kritiseeritud DPF-i puudumise tõttu.