Što je kratica?

Posljednjih godina Europski bazen postao je najmanje od svega s čime prosječna osoba dolazi u kontakt. To se posebno odnosi na stvarne plaće, mobilne telefone, prijenosna računala, troškove tvrtke ili veličinu motora i emisije. Nažalost, smanjenje osoblja još nije utjecalo na tako trošnu javnu ili državnu upravu. Međutim, značenje riječi "smanjenje" u automobilskoj industriji nije tako novo kako bi se moglo učiniti na prvi pogled. Krajem prošlog stoljeća i dizelski motori su u prvoj fazi smanjili svoje uštede, koje su zahvaljujući superpunjenju i suvremenom izravnom ubrizgavanju zadržale ili smanjile volumen, ali uz značajno povećanje dinamičkih parametara motora.

Moderna era "svitanja" benzinskih motora započela je dolaskom 1,4 TSi jedinice. Na prvi pogled to samo po sebi ne izgleda kao downsizing, što je potvrdilo i njegovo uvrštavanje u ponudu Golfa, Leona ili Octavije. Promjena perspektive nije se dogodila sve dok Škoda nije počela montirati 1,4kW 90 TSi motor u svoj najveći model Superb. Međutim, pravi proboj bila je ugradnja motora 1,2 TSi od 77 kW u relativno velike automobile kao što su Octavia, Leon pa čak i VW Caddy. Tek tada su krenuli pravi i kao uvijek najmudriji kafanski nastupi. Izrazi poput: “ne razvlači se, neće dugo trajati, nema zamjene za volumen, oktogon ima motor od tkanine, jeste li čuli to?” Bilo je više nego uobičajeno ne samo u četvrtoj cijeni uređaja, već iu internetskim raspravama. Smanjenje zahtijeva logičan napor proizvođača vozila da se nose sa stalnim pritiskom da se smanji potrošnja i toliko omražene emisije. Naravno, ništa nije besplatno, pa ni smanjenje broja zaposlenih ne donosi samo prednosti. Stoga ćemo u narednim redovima detaljnije govoriti o tome što se zove downsizing, kako funkcionira te koje su mu prednosti ili mane.

Što je kratica i razlozi

Smanjivanje znači smanjenje obujma motora s unutarnjim izgaranjem uz zadržavanje iste ili čak veće izlazne snage. Paralelno sa smanjenjem obujma, vrši se kompresorsko punjenje pomoću turbopunjača ili mehaničkog kompresora ili kombinacijom oba načina (VW 1,4 TSi - 125 kW). Kao i izravno ubrizgavanje goriva, promjenjivo vrijeme ventila, podizanje ventila, itd. S ovim dodatnim tehnologijama, više zraka (kisika) za izgaranje ulazi u cilindre, a količina isporučenog goriva može se proporcionalno povećati. Naravno, takva komprimirana smjesa zraka i goriva sadrži više energije. Izravno ubrizgavanje, u kombinaciji s promjenjivim vremenom i podizanjem ventila, zauzvrat optimizira ubrizgavanje goriva i vrtlog, što dodatno povećava učinkovitost procesa izgaranja. Općenito, manji volumen cilindra dovoljan je za oslobađanje iste energije kao veći i usporedivi motori bez smanjenja.

Kao što je već naznačeno na početku članka, pojava smanjenja uglavnom je posljedica pooštravanja europskog zakonodavstva. Uglavnom se radi o smanjenju emisija, dok je najvidljiviji nagon za smanjenjem emisija CO -a.₂... Međutim, diljem svijeta granice emisije postupno se pooštravaju. U skladu s uredbom Europske komisije, europski proizvođači automobila obvezali su se da će do 2015. godine postići granicu emisije CO 130 g.₂ po km, ta se vrijednost izračunava kao prosječna vrijednost flote automobila stavljenih na tržište tijekom jedne godine. Benzinski motori imaju izravnu ulogu u smanjenju veličine iako je, u smislu učinkovitosti, veća vjerojatnost da će smanjiti potrošnju (tj. I CO₂) od dizelskih. No, to otežava ne samo veću cijenu, već i relativno problematično i skupo uklanjanje štetnih emisija u ispušnim plinovima, poput dušikovih oksida - NE_x, ugljični monoksid - CO, ugljikovodici - HC ili čađa za čije se uklanjanje koristi skupi i još uvijek relativno problematični DPF filter (FAP). Tako mali dizelaši postupno postaju sve složeniji, a automobilčići sviraju s manjim violinama. Hibridna i električna vozila također se natječu sa smanjivanjem. Iako ova tehnologija obećava, mnogo je složenija od relativno jednostavnog smanjivanja broja zaposlenih, a opet preskupa za prosječnog građanina.

Malo teorije

Uspjeh smanjenja veličine ovisi o dinamici motora, potrošnji goriva i ukupnoj udobnosti vožnje. Snaga i okretni moment su na prvom mjestu. Produktivnost je rad koji se obavlja tijekom vremena. Rad prikazan tijekom jednog ciklusa motora s unutarnjim izgaranjem na paljenje svjećicom određen je takozvanim Ottovim ciklusom.

Na okomitoj osi je tlak iznad klipa, a na vodoravnoj osi volumen cilindra. Rad je zadan površinom omeđenom krivuljama. Ovaj dijagram je idealiziran jer ne uzimamo u obzir izmjenu topline s okolinom, tromost zraka koji ulazi u cilindar i gubitke uzrokovane usisavanjem (blagi podtlak u odnosu na atmosferski tlak) ili ispuhom (blagi nadtlak). A sada opis same priče, prikazan na (V) dijagramu. Između točaka 1-2 balon se puni smjesom - volumen se povećava. Između točaka 2-3 dolazi do kompresije, klip radi i komprimira smjesu goriva i zraka. Između točaka 3-4 dolazi do izgaranja, volumen je konstantan (klip je u gornjoj mrtvoj točki), a smjesa goriva izgara. Kemijska energija goriva pretvara se u toplinu. Između točaka 4-5, izgorjela smjesa goriva i zraka radi - širi se i vrši pritisak na klip. U paragrafima 5-6-1 javlja se obrnuti tok, odnosno ispuh.

Što više usisavamo smjesu goriva i zraka, oslobađa se više kemijske energije, a površina ispod krivulje se povećava. Ovaj učinak se može postići na nekoliko načina. Prva opcija je adekvatno povećati volumen cilindra, odnosno. cijeli motor, kojim pod istim uvjetima postižemo veću snagu – krivulja će se povećavati udesno. Drugi načini za pomicanje porasta krivulje prema gore su, na primjer, povećanje omjera kompresije ili povećanje snage za rad tijekom vremena i odrađivanje nekoliko manjih ciklusa u isto vrijeme, odnosno povećanje brzine motora. Obje opisane metode imaju mnoge nedostatke (samozapaljenje, veća čvrstoća glave cilindra i njezinih brtvi, povećano trenje pri većim brzinama - opisat ćemo kasnije, veće emisije, sila na klipu je i dalje otprilike ista), dok automobil ima relativno velik dobitak snage na papiru, ali moment se ne mijenja puno. Iako je nedavno japanska Mazda uspjela masovno proizvesti benzinski motor s neuobičajeno visokim omjerom kompresije (14,0:1) pod nazivom Skyactive-G, koji se može pohvaliti vrlo dobrim dinamičkim parametrima uz povoljnu potrošnju goriva, ipak većina proizvođača još uvijek koristi jednu mogućnost je za povećanje volumena površine ispod krivulje. A to je kompresirati zrak prije ulaska u cilindar uz zadržavanje volumena - preljev.

Tada p (V) dijagram Ottovog ciklusa izgleda ovako:

Budući da se naboj 7-1 događa pod različitim (većim) tlakom od izlaza 5-6, stvara se drugačija zatvorena krivulja, što znači da se dodatni rad izvodi u hodu klipa koji ne radi. To se može koristiti ako uređaj koji komprimira zrak pokreće neka višak energije, što je u našem slučaju kinetička energija ispušnih plinova. Takav uređaj je turbopunjač. Koristi se i mehanički kompresor, no potrebno je uzeti u obzir određeni postotak (15-20%) potrošen na njegov rad (najčešće ga pokreće radilica), stoga se dio gornje krivulje pomiče prema donjoj jedan bez ikakvog efekta.

Doći ćemo na neko vrijeme, dok smo preopterećeni. Aspiracijski benzinski motor postoji već duže vrijeme, ali glavni cilj je bio povećati performanse, dok se o potrošnji nije osobito odlučivalo. Tako su ih plinske turbine vukle za sobom, ali su i jeli travu uz cestu, pritiskajući gas. Za to je bilo nekoliko razloga. Prvo, smanjite omjer kompresije ovih motora kako biste uklonili izgaranje kuc-kuc. Također je došlo do problema s turbo hlađenjem. Pri velikim opterećenjima smjesa je morala biti obogaćena gorivom za hlađenje ispušnih plinova i na taj način zaštitila turbopunjač od visokih temperatura dimnih plinova. Da stvar bude gora, energija koju turbopunjač dovodi do zraka za punjenje djelomično se gubi pri djelomičnom opterećenju zbog kočenja protoka zraka na prigušnom ventilu. Srećom, trenutna tehnologija već pomaže u smanjenju potrošnje goriva čak i kad je motor s turbopunjačem, što je jedan od glavnih razloga smanjenja broja zaposlenih.

Konstruktori modernih benzinskih motora pokušavaju nadahnuti one dizel motore koji rade na većem omjeru kompresije i pri djelomičnom opterećenju, protok zraka kroz usisnu granu nije ograničen leptirom za gas. Opasnost od kucanja-kucanja uzrokovanog velikim kompresijskim omjerom, koji vrlo brzo može uništiti motor, otklonjena je suvremenom elektronikom koja puno preciznije kontrolira vrijeme paljenja nego što je to donedavno bio slučaj. Velika prednost je i korištenje izravnog ubrizgavanja goriva, kod kojeg benzin isparava izravno u cilindru. Tako se mješavina goriva učinkovito hladi, a povećava se i granica samozapaljenja. Treba spomenuti i trenutno rašireni sustav promjenjivog vremena ventila, koji vam omogućuje da u određenoj mjeri utječete na stvarni omjer kompresije. Takozvani Millerov ciklus (neravnomjerno dugi hod kontrakcije i ekspanzije). Osim varijabilnog otvaranja ventila, smanjenju potrošnje pomaže i varijabilno podizanje ventila, koje može zamijeniti kontrolu gasa i tako smanjiti gubitke na usisu – usporavanjem protoka zraka kroz leptir (npr. Valvetronic iz BMW-a).

Prekomjerno punjenje, promjena razmaka ventila, podizanje ventila ili omjer kompresije nisu lijek pa dizajneri moraju uzeti u obzir druge čimbenike koji, osobito, utječu na konačni protok. To uključuje, osobito, smanjenje trenja, kao i pripremu i izgaranje same zapaljive smjese.

Dizajneri već desetljećima rade na smanjenju trenja pokretnih dijelova motora. Mora se priznati da su jako napredovali na području materijala i premaza koji trenutno imaju najbolja svojstva trenja. Isto se može reći i za ulja i maziva. Sam dizajn motora nije ostao bez pozornosti, gdje su optimizirane dimenzije pokretnih dijelova, ležajevi, oblik klipnih prstenova i, naravno, broj cilindara nije promijenjen. Trenutačno vjerojatno najpoznatiji motori s "manjim" brojem cilindara su Fordovi trocilindrični EcoBoost motori iz Forda ili TwinAir dvocilindrični iz Fiata. Manje cilindara znači manje klipova, klipnjača, ležajeva ili ventila, a time i logično ukupno trenje. Svakako postoje neka ograničenja u ovom području. Prvi je trenje koje je pohranjeno na cilindru koji nedostaje, ali je u određenoj mjeri kompenzirano dodatnim trenjem u ležajevima osovine za ravnotežu. Drugo ograničenje odnosi se na broj cilindara ili kulturu rada, što bitno utječe na izbor kategorije vozila koje će motor pokretati. Trenutno nezamislivo, primjerice, BMW, poznat po svojim modernim motorima, bio je opremljen brundajućim dvocilindričnim motorom. Ali tko zna što će biti za nekoliko godina. Budući da trenje raste s kvadratom brzine, proizvođači ne samo da smanjuju samo trenje, već također pokušavaju konstruirati motore tako da daju dovoljnu dinamiku pri najnižim mogućim brzinama. Budući da se atmosfersko punjenje malog motora ne može nositi s ovim zadatkom, ponovno dolazi u pomoć turbopunjač ili turbopunjač u kombinaciji s mehaničkim kompresorom. Međutim, u slučaju superpunjenja samo s turbo punjačem, to nije lak zadatak. Treba napomenuti da turbopunjač ima značajnu rotacijsku inerciju turbine, što stvara tzv. turbodijeru. Turbinu turbopunjača pokreću ispušni plinovi koje najprije mora proizvesti motor, tako da postoji određeno kašnjenje od trenutka pritiskanja papučice gasa do očekivanog početka potiska motora. Naravno, razni moderni sustavi turbopunjača pokušavaju više ili manje uspješno nadoknaditi ovu boljku, a nova poboljšanja dizajna turbopunjača dolaze u pomoć. Dakle, turbo punjači su manji i lakši, reagiraju brže i brže pri većim brzinama. Sportski orijentirani vozači, odgajani na brzohodnim motorima, krive tako “sporohodni” turbo motor za slab odziv. nema gradacije snage kako se brzina povećava. Dakle, motor emotivno vuče na niskim, srednjim i visokim okretajima, nažalost bez vršne snage.

Sastav same zapaljive smjese nije ostao po strani. Kao što znate, benzinski motor sagorijeva takozvanu homogenu stehiometrijsku smjesu zraka i goriva. To znači da na 14,7 kg goriva – benzina ide 1 kg zraka. Ovaj omjer se također naziva lambda = 1. Navedena smjesa benzina i zraka može se sagorjeti i u drugim omjerima. Ako koristite količinu zraka od 14,5 do 22:1, tada postoji veliki višak zraka - govorimo o takozvanoj siromašnoj smjesi. Ako je omjer obrnut, količina zraka manja od stehiometrijske, a količina benzina veća (omjer zraka i benzina je u rasponu od 14 do 7:1), ova smjesa se naziva tzv. bogata smjesa. Druge omjere izvan ovog raspona teško je zapaliti jer su previše razrijeđeni ili sadrže premalo zraka. U svakom slučaju, oba ograničenja imaju suprotne učinke na performanse, potrošnju i emisije. Što se tiče emisija, u slučaju bogate smjese dolazi do značajnog stvaranja CO i HC._x, proizvodnja BR_x relativno niska zbog nižih temperatura pri sagorijevanju bogate smjese. S druge strane, proizvodnja NO -a posebno je veća pri mršavom izgaranju._xzbog više temperature izgaranja. Ne smijemo zaboraviti na brzinu gorenja, koja je različita za svaki sastav smjese. Brzina gorenja vrlo je važan faktor, ali ga je teško kontrolirati. Na brzinu izgaranja smjese također utječu temperatura, stupanj vrtloženja (održava se brzinom motora), vlažnost i sastav goriva. Svaki od ovih čimbenika uključen je na različite načine, a vrtlog i zasićenost smjese imaju najveći utjecaj. Bogata smjesa gori brže od siromašne, ali ako je smjesa prebogata, brzina gorenja se znatno smanjuje. Kad se smjesa zapali, izgaranje je u početku sporo, s povećanjem tlaka i temperature povećava se i brzina gorenja, čemu pogoduje i pojačano vrtloženje smjese. Siromašno izgaranje pridonosi povećanju učinkovitosti izgaranja do 20%, dok je, prema trenutnim mogućnostima, maksimalno pri omjeru od oko 16,7 do 17,3:1. Budući da se homogenizacija smjese pogoršava tijekom kontinuiranog siromašnog, što rezultira značajnim smanjenjem brzine gorenja, smanjujući učinkovitost i produktivnost, proizvođači su smislili takozvanu smjesu za nanošenje slojeva. Drugim riječima, zapaljiva smjesa je u prostoru za izgaranje slojevita, tako da je odnos oko svijeće stehiometrijski, odnosno lako se zapali, au ostatku okoline, naprotiv, sastav smjese je mnogo više. Ova tehnologija se već koristi u praksi (TSi, JTS, BMW), nažalost, za sada samo do određenih brzina odn. u režimu malog opterećenja. Međutim, razvoj je brz korak naprijed.

Prednosti smanjenja

• Takav motor nije samo manjeg obujma već i veličine, pa se može proizvesti s manje sirovina i manjom potrošnjom energije.
• Budući da motori koriste slične, ako ne i iste sirovine, motor će biti lakši zbog svoje manje veličine. Cijela struktura vozila može biti manje robusna, pa stoga lakša i jeftinija. uz postojeći lakši motor, manje osovinsko opterećenje. U ovom slučaju poboljšavaju se i vozne performanse budući da na njih ne utječe tako snažan motor.
• Takav je motor manji i snažniji, pa stoga neće biti teško izgraditi mali i snažan automobil, koji ponekad nije radio zbog ograničene veličine motora.
• Manji motor također ima manju inercijsku masu, pa ne troši toliko energije za pomicanje tijekom promjene snage kao veći motor.

Nedostaci smanjenja

• Takav motor je izložen znatno većem toplinskom i mehaničkom naprezanju.
• Iako je motor lakši po volumenu i težini, zbog prisutnosti raznih dodatnih dijelova, poput turbopunjača, međuhladnjaka ili ubrizgavanja benzina pod visokim tlakom, ukupna težina motora raste, troškovi motora se povećavaju, a cijeli komplet zahtijeva povećano održavanje. a rizik od kvara je veći, osobito za turbopunjač koji je izložen visokim toplinskim i mehaničkim naprezanjima.
• Neki pomoćni sustavi troše energiju u motoru (npr. Klipna pumpa s izravnim ubrizgavanjem za motore TSI).
• Dizajn i proizvodnja takvog motora mnogo su teži i složeniji nego u slučaju motora ispunjenog atmosferom.
• Konačna potrošnja još uvijek relativno uvelike ovisi o stilu vožnje.
• Unutarnje trenje. Imajte na umu da trenje motora ovisi o brzini. To je relativno zanemarivo za pumpu za vodu ili alternator gdje se trenje linearno povećava s brzinom. Međutim, trenje brega ili klipnih prstenova raste proporcionalno kvadratnom korijenu, što može uzrokovati da mali motor velike brzine pokazuje veće unutarnje trenje od većeg volumena koji radi pri nižim brzinama. Međutim, kao što je već spomenuto, mnogo ovisi o dizajnu i performansama motora.

Postoji li, dakle, budućnost za smanjenje broja zaposlenih? Unatoč nekim nedostacima, mislim da jesam. Motori s prirodnim usisavanjem ne nestaju odmah, jednostavno zbog uštede u proizvodnji, napretka tehnologije (Mazda Skyactive-G), nostalgije ili navike. Nepartizanima koji ne vjeruju u snagu malog motora, preporučujem da takav automobil natovare četiri uhranjena čovjeka, zatim pogledaju u brdo, pretječu i testiraju. Pouzdanost ostaje mnogo složenije pitanje. Za kupce karata postoji rješenje, čak i ako potraje dulje od probne vožnje. Pričekajte nekoliko godina da se motor pojavi pa odlučite. Sveukupno, međutim, rizici se mogu sažeti na sljedeći način. U usporedbi s snažnijim motorom s atmosferskim tlakom iste snage, manji motor s turbopunjačem znatno je opterećeniji tlakom cilindra i temperaturom. Stoga takvi motori imaju znatno više opterećenih ležajeva, radilicu, glavu cilindra, rasklopne uređaje itd. Međutim, rizik od kvara prije isteka planiranog vijeka trajanja relativno je nizak jer proizvođači projektiraju motore za ovo opterećenje. Međutim, bit će pogrešaka, napominjem, na primjer, probleme s preskakanjem razvodnog lanca u TSi motorima. Sveukupno, međutim, može se reći da vijek trajanja ovih motora vjerojatno neće biti tako dug kao u slučaju motora s atmosferskim usisavanjem. To se uglavnom odnosi na automobile s velikom kilometražom. Povećanu pozornost treba posvetiti i potrošnji. U usporedbi sa starijim benzinskim motorima s turbopunjačem, moderni turbopunjači mogu raditi znatno ekonomičnije, dok najbolji od njih odgovaraju potrošnji relativno snažnog turbo dizela u ekonomičnom radu. Nedostatak je sve veća ovisnost o vozačevom stilu vožnje, pa ako želite voziti ekonomično, morate biti oprezni s papučicom gasa. Međutim, u usporedbi s dizelskim motorima, benzinski motori s turbopunjačem nadoknađuju ovaj nedostatak boljom doradom, nižom razinom buke, širim rasponom korisnih brzina ili nedostatkom toliko kritiziranog DPF-a.