Mi a rövidítés?

Az elmúlt években az európai medence lett a legkevesebb mindenből, amellyel az átlagember kapcsolatba kerül. Ez különösen vonatkozik a reálbérekre, mobiltelefonokra, laptopokra, a vállalati költségekre vagy a motor méretére és kibocsátására. Sajnos a létszámleépítések még nem érintették az ilyen romos állami vagy államigazgatást. A "csökkentés" szó jelentése azonban az autóiparban nem olyan új, mint amilyennek első pillantásra tűnhet. A múlt század végén a dízelmotorok is csökkentették az első lépést, amelyek a feltöltésnek és a modern közvetlen befecskendezésnek köszönhetően megőrizték vagy csökkentették térfogatukat, de jelentősen megnövelték a motor dinamikus paramétereit.

Az 1,4 TSi egység megjelenésével kezdődött a benzinmotorok „hajnalodó” korszaka. Ez első ránézésre önmagában nem tűnik leépítésnek, amit a Golf, Leon vagy Octavia kínálatába való bekerülése is megerősített. A szemléletváltás csak akkor következett be, amikor a Škoda elkezdte a 1,4 kW-os 90 TSi motor összeszerelését legnagyobb Superb modelljébe. Az igazi áttörést azonban a 1,2 kW-os 77 TSi motor beépítése jelentette olyan viszonylag nagy autókba, mint az Octavia, a Leon, sőt a VW Caddy. Csak ezután kezdődtek az igazi, és mint mindig, a legbölcsebb kocsmai előadások. Az olyan kifejezések, mint: „nem húzódik, nem tart sokáig, a hangerőt semmi sem helyettesítheti, a nyolcszögnek szövetmotorja van, hallottad ezt?” Nemcsak az eszközök negyedik árában, hanem az online megbeszélésekben is gyakoribbak voltak. A méretcsökkentés logikus erőfeszítést követel meg a járműgyártóktól, hogy megbirkózzanak a fogyasztás és a sokak által gyűlölt károsanyag-kibocsátás csökkentésére irányuló állandó nyomással. Természetesen semmi sincs ingyen, sőt a létszámleépítés sem csak hasznot hoz. Ezért a következő sorokban részletesebben kitérünk arra, hogy mit nevezünk leépítésnek, hogyan működik és mik az előnyei vagy hátrányai.

Mi a rövidítés és az okok

A leépítés azt jelenti, hogy csökkentjük a belső égésű motor lökettérfogatát, miközben megtartjuk az azonos vagy még nagyobb teljesítményt. A térfogatcsökkentéssel párhuzamosan a feltöltést turbófeltöltővel vagy mechanikus kompresszorral, vagy a két módszer kombinációjával hajtják végre (VW 1,4 TSi - 125 kW). Valamint közvetlen üzemanyag-befecskendezés, változtatható szelepvezérlés, szelepemelés stb. Ezekkel a kiegészítő technológiákkal több égéshez szükséges levegő (oxigén) jut a hengerekbe, és ezzel arányosan növelhető a betáplált üzemanyag mennyisége. Természetesen egy ilyen sűrített levegő és üzemanyag keverék több energiát tartalmaz. A közvetlen befecskendezés a változtatható időzítéssel és szelepemeléssel kombinálva optimalizálja az üzemanyag-befecskendezést és az örvénylést, ami tovább növeli az égési folyamat hatékonyságát. Általában egy kisebb hengertérfogat elegendő ahhoz, hogy méretcsökkentés nélkül ugyanazt az energiát bocsássa ki, mint a nagyobb és hasonló motoroknál.

Amint azt a cikk elején már jeleztük, a csökkentések megjelenése elsősorban az európai jogszabályok szigorításának köszönhető. Többnyire a kibocsátás csökkentéséről van szó, míg a leglátványosabb a CO -kibocsátás csökkentésére irányuló törekvés.₂... Világszerte azonban fokozatosan szigorítják a kibocsátási határértékeket. Az Európai Bizottság rendeletének megfelelően az európai autógyártók elkötelezték magukat, hogy 2015 -ig elérik a 130 g CO -kibocsátási határértéket.₂ km -enként ezt az értéket az egy év alatt forgalomba hozott gépjárműpark átlagos értékeként kell kiszámítani. A benzinmotorok közvetlen szerepet játszanak a leépítésben, annak ellenére, hogy a hatékonyság szempontjából nagyobb valószínűséggel csökkentik a fogyasztást (azaz a CO₂), mint a dízelek. Ez azonban nemcsak a magasabb ár, hanem a kipufogógázok káros kibocsátásának, például a nitrogén-oxidok viszonylag problémás és költséges megszüntetését is megnehezíti._x, szén-monoxid - CO, szénhidrogének - HC vagy korom, melynek eltávolítására drága és még mindig viszonylag problémás DPF szűrőt (FAP) használnak. Így a kis dízelek fokozatosan bonyolultabbá válnak, a kisautókat pedig kisebb hegedűkkel játsszák. A hibrid és elektromos járművek is versenyeznek a méretcsökkentéssel. Bár ez a technológia ígéretes, sokkal összetettebb, mint a viszonylag egyszerű leépítés, és mégis túl drága az átlagpolgár számára.

Egy kis elmélet

A méretcsökkentés sikere a motor dinamikájától, az üzemanyag-fogyasztástól és az általános vezetési kényelemtől függ. Az erő és a nyomaték az első. A termelékenység idővel végzett munka. A szikragyújtású belső égésű motor egy ciklusa során bemutatott munkát az úgynevezett Otto-ciklus határozza meg.

A függőleges tengely a dugattyú feletti nyomás, a vízszintes tengely pedig a henger térfogata. A munkát a görbék által határolt terület adja. Ez a diagram idealizált, mert nem vesszük figyelembe a környezettel való hőcserét, a hengerbe belépő levegő tehetetlenségét és a beszívás (a légköri nyomáshoz képest enyhe negatív nyomás) vagy a kipufogógáz (enyhe túlnyomás) okozta veszteségeket. És most magának a történetnek a leírása, a (V) diagramon látható. Az 1-2 pont között a léggömböt keverékkel töltik meg - a térfogat növekszik. A 2-3 pont között kompresszió lép fel, a dugattyú működik és összenyomja az üzemanyag-levegő keveréket. A 3-4 pont között égés megy végbe, a térfogat állandó (a dugattyú a felső holtpontban van), és az üzemanyag-keverék ég. Az üzemanyag kémiai energiája hővé alakul. A 4-5. pont között az üzemanyag és levegő elégetett keveréke működik - tágul és nyomást gyakorol a dugattyúra. Az 5-6-1 bekezdésekben a fordított áramlás történik, vagyis a kipufogógáz.

Minél többet szívjuk be az üzemanyag-levegő keveréket, annál több kémiai energia szabadul fel, és nő a görbe alatti terület. Ezt a hatást többféleképpen lehet elérni. Az első lehetőség a henger térfogatának megfelelő növelése, ill. az egész motort, amivel azonos feltételek mellett nagyobb teljesítményt érünk el - a görbe jobbra nő. A görbe emelkedése felfelé tolásának egyéb módjai például a sűrítési arány növelése vagy a munkateljesítmény időbeli növelése és több kisebb ciklus egyidejű elvégzése, vagyis a motor fordulatszámának növelése. Mindkét leírt módszernek számos hátránya van (öngyulladás, nagyobb hengerfej és tömítéseinek szilárdsága, nagyobb sebességnél megnövekedett súrlódás – később leírjuk, nagyobb károsanyag-kibocsátás, a dugattyúra ható erő továbbra is kb.), míg az autó papíron viszonylag nagy teljesítménynövekedés, de a nyomaték nem sokat változik. Noha a japán Mazdának a közelmúltban sikerült sorozatban gyártania egy szokatlanul magas sűrítési arányú (14,0:1) benzinmotort Skyactive-G néven, amely nagyon jó dinamikus paraméterekkel és kedvező üzemanyag-fogyasztással büszkélkedhet, ennek ellenére a legtöbb gyártó továbbra is él egy lehetőséggel: a görbe alatti terület térfogatának növelésére. És ez a levegő összenyomása a hengerbe való belépés előtt, miközben fenntartja a térfogatot - túlfolyást.

Ekkor az Otto -ciklus p (V) diagramja így néz ki:

Mivel a 7-1 töltés más (nagyobb) nyomáson történik, mint az 5-6 kimenet, más zárt görbe jön létre, ami azt jelenti, hogy a nem működő dugattyú löketben további munkákat végeznek. Ezt akkor lehet használni, ha a levegőt összenyomó készüléket valamilyen felesleges energia táplálja, ami esetünkben a kipufogógázok kinetikus energiája. Egy ilyen eszköz egy turbófeltöltő. Mechanikus kompresszort is használnak, de figyelembe kell venni a működésére fordított bizonyos százalékot (15-20%) (leggyakrabban a főtengely hajtja), ezért a felső görbe egy része az alsóba tolódik egyet minden hatás nélkül.

Jövünk egy darabig, miközben túlterheltek vagyunk. A benzinmotor beszívása már régóta létezik, de a fő cél a teljesítmény növelése volt, miközben a fogyasztás nem különösebben eldöntött. Így a gázturbinák életükre rángatták őket, de füvet is ettek az út mellett, nyomva a gázt. Ennek több oka is volt. Először is csökkentse ezeknek a motoroknak a tömörítési arányát, hogy elkerülje a kopogtató égést. Volt egy turbó hűtési probléma is. Nagy terhelésnél a keveréket üzemanyaggal kellett dúsítani, hogy lehűtse a kipufogógázokat, és így megvédje a turbófeltöltőt a magas füstgázhőmérséklettől. Rosszabbá teszi a helyzetet, hogy a turbófeltöltő által a töltőlevegőhöz szolgáltatott energia részleges terhelés mellett részben elveszik a fojtószelep légáramának fékezése miatt. Szerencsére a jelenlegi technológia már akkor is segít csökkenteni az üzemanyag -fogyasztást, ha a motor felturbózott, ami a leépítés egyik fő oka.

A modern benzinmotorok tervezői igyekeznek inspirálni azokat a dízelmotorokat, amelyek nagyobb kompressziós aránnyal és részterheléssel működnek, a szívócsonkon áthaladó levegő áramlását nem korlátozza a fojtószelep. A magas sűrítési arány okozta kopogás-kopogás veszélyét, amely nagyon gyorsan tönkreteheti a motort, kiküszöböli a modern elektronika, amely sokkal pontosabban szabályozza a gyújtás időzítését, mint a közelmúltig. Nagy előnye még a közvetlen üzemanyag-befecskendezés alkalmazása, amelyben a benzin közvetlenül a hengerben párolog el. Így az üzemanyag-keverék hatékonyan hűthető, és az öngyulladási határ is megemelkedik. Megemlítendő még a jelenleg széles körben elterjedt változó szelepvezérlési rendszer, amely lehetővé teszi a tényleges kompressziós arány bizonyos mértékig történő befolyásolását. Az úgynevezett Miller-ciklus (egyenetlenül hosszú összehúzódás és tágulási löket). A változtatható szelepvezérlés mellett a változtatható szelepemelés is segít a fogyasztás csökkentésében, ami helyettesítheti a fojtószelep-szabályozást és így csökkentheti a szívási veszteségeket – a fojtószelepen keresztüli levegőáramlás lassításával (pl. Valvetronic a BMW-től).

A túltöltés, a szelep időzítésének megváltoztatása, a szelep emelése vagy a kompressziós arány nem csodaszer, ezért a tervezőknek figyelembe kell venniük más tényezőket is, amelyek különösen befolyásolják a végső áramlást. Ezek közé tartozik különösen a súrlódás csökkentése, valamint maga a gyújtókeverék előkészítése és elégetése.

A tervezők évtizedek óta dolgoznak azon, hogy csökkentsék a mozgó motoralkatrészek súrlódását. El kell ismerni, hogy nagyot léptek előre a jelenleg a legjobb súrlódási tulajdonságokkal rendelkező anyagok és bevonatok terén. Ugyanez mondható el az olajokról és a kenőanyagokról. Maga a motorkonstrukció sem maradt figyelmen kívül, ahol a mozgó alkatrészek, csapágyak méretei optimalizálva vannak, a dugattyúgyűrűk formája és természetesen a hengerek száma sem változott. Valószínűleg jelenleg a legismertebb "alacsonyabb" hengerszámú motorok a Ford háromhengeres EcoBoost motorjai a Fordtól vagy a Fiat kéthengeres TwinAir motorjai. A kevesebb henger kevesebb dugattyút, hajtórudat, csapágyat vagy szelepet jelent, és ezért logikusan teljes súrlódást jelent. Ezen a területen minden bizonnyal vannak korlátok. Az első a súrlódás, amely a hiányzó hengeren tárolódik, de bizonyos mértékig ellensúlyozza a kiegyenlítő tengely csapágyainak további súrlódását. Egy másik korlátozás a hengerek számához vagy a működési kultúrához kapcsolódik, ami jelentősen befolyásolja a motor által meghajtott járműkategória kiválasztását. Jelenleg elképzelhetetlen például, hogy a modern motorjairól ismert BMW-t búgó kéthengeres motorral szerelték fel. De ki tudja, mi lesz pár év múlva. Mivel a súrlódás a fordulatszám négyzetével növekszik, a gyártók nemcsak magát a súrlódást csökkentik, hanem igyekeznek a motorokat úgy tervezni, hogy a lehető legalacsonyabb fordulatszámon megfelelő dinamikát biztosítsanak. Mivel egy kis motor atmoszférikus tankolása nem tud megbirkózni ezzel a feladattal, ismét egy turbófeltöltő vagy egy mechanikus kompresszorral kombinált turbófeltöltő jön a segítségre. Csak turbófeltöltővel történő feltöltés esetén azonban ez nem egyszerű feladat. Meg kell jegyezni, hogy a turbófeltöltő jelentős turbina forgási tehetetlenséggel rendelkezik, ami létrehozza az úgynevezett turbodierát. A turbófeltöltő turbinát kipufogógázok hajtják, amelyeket először a motornak kell előállítania, hogy a gázpedál lenyomásától a motor tolóerejének várható indításáig bizonyos késleltetés legyen. Természetesen a különféle modern turbófeltöltő rendszerek többé-kevésbé sikeresen próbálják kompenzálni ezt a betegséget, és a turbófeltöltők új tervezési fejlesztései segítenek. A turbófeltöltők tehát kisebbek és könnyebbek, nagyobb sebességnél egyre gyorsabban reagálnak. A nagy fordulatszámú motorokon nevelkedett sportorientált sofőrök egy ilyen „lassú” turbómotort hibáztatnak a rossz reakcióért. nincs teljesítményfokozódás a sebesség növekedésével. A motor tehát érzelmileg húz alacsony, közép és magas fordulaton, sajnos csúcsteljesítmény nélkül.

Maga az éghető keverék összetétele sem maradt el. Mint ismeretes, a benzinmotor a levegő és az üzemanyag úgynevezett homogén sztöchiometrikus keverékét égeti el. Ez azt jelenti, hogy 14,7 kg üzemanyaghoz - benzinhez - 1 kg levegő van. Ezt az arányt lambda = 1-nek is nevezik. Az említett benzin és levegő keverék más arányban is elégethető. Ha a levegő mennyiségét 14,5 és 22: 1 között használja, akkor nagy a levegőfelesleg - az úgynevezett sovány keverékről beszélünk. Ha az arány fordított, a levegő mennyisége kisebb a sztöchiometrikusnál és a benzin mennyisége nagyobb (a levegő és a benzin aránya 14-7:1 tartományban van), ezt a keveréket ún. gazdag keverék. Más, ezen a tartományon kívül eső arányokat nehéz meggyújtani, mert túl hígak vagy túl kevés levegőt tartalmaznak. Mindenesetre mindkét határérték ellentétes hatással van a teljesítményre, a fogyasztásra és a károsanyag-kibocsátásra. A kibocsátás szempontjából gazdag keverék esetén jelentős CO és HC képződés lép fel._x, gyártás NEM_x viszonylag alacsony az alacsonyabb hőmérséklet miatt gazdag keverék égetésekor. Másrészről a NO -termelés különösen magasabb sovány égés esetén._xa magasabb égési hőmérséklet miatt. Nem szabad megfeledkeznünk az égési sebességről, amely a keverék összetételénél eltérő. Az égési sebesség nagyon fontos tényező, de nehéz szabályozni. A keverék égési sebességét a hőmérséklet, az örvénylés mértéke (a motor fordulatszámától függően), a páratartalom és az üzemanyag-összetétel is befolyásolja. Ezen tényezők mindegyike különböző módon vesz részt, és a keverék örvénylésének és telítettségének van a legnagyobb hatása. A gazdag keverék gyorsabban ég, mint a sovány, de ha a keverék túl dús, az égési sebesség jelentősen csökken. A keverék meggyújtásakor az égés eleinte lassú, a nyomás és a hőmérséklet növekedésével az égési sebesség növekszik, amit a keverék fokozott örvénylése is elősegít. A szegény égés akár 20%-kal is növeli az égési hatásfokot, miközben a jelenlegi adottságok szerint körülbelül 16,7-17,3:1 arányban maximális. Mivel a keverék homogenizálása a folyamatos soványság során romlik, ami jelentősen csökkenti az égési hatásfokot. égési sebesség, csökkenti a hatékonyságot és a termelékenységet, a gyártók az úgynevezett rétegkeverékkel rukkoltak elő. Vagyis az éghető keverék az égéstérben rétegződik, így a gyertya körüli arány sztöchiometrikus, azaz könnyen meggyullad, a környezet többi részében pedig éppen ellenkezőleg, a keverék összetétele sokkal magasabb. Ezt a technológiát már a gyakorlatban is alkalmazzák (TSi, JTS, BMW), sajnos egyelőre csak bizonyos sebességig ill. kis terhelésű üzemmódban. A fejlődés azonban gyors előrelépés.

A csökkentés előnyei

• Egy ilyen motor nemcsak térfogatában, hanem méretében is kisebb, így kevesebb nyersanyaggal és kevesebb energiafogyasztással is előállítható.
• Mivel a motorok hasonló, ha nem azonos alapanyagokat használnak, a motor könnyebb lesz kisebb mérete miatt. A teljes járműszerkezet lehet kevésbé robusztus, ezért könnyebb és olcsóbb. a meglévő könnyebb motorral, kisebb tengelyterheléssel. Ebben az esetben a vezetési teljesítmény is javul, mivel a nehéz motor nem befolyásolja őket annyira.
• Egy ilyen motor kisebb és erősebb, ezért nem lesz nehéz egy kicsi és nagy teljesítményű autót építeni, amely néha nem működött a korlátozott motorméret miatt.
• A kisebb motor tehetetlenségi tömege is kisebb, így nem fogyaszt annyi energiát a teljesítményváltozások során, mint a nagyobb motor.

A csökkentés hátrányai

• Egy ilyen motor lényegesen nagyobb hő- és mechanikai igénybevételnek van kitéve.
• Bár a motor térfogata és súlya könnyebb, a különféle kiegészítő alkatrészek, például a turbófeltöltő, a közbenső hűtő vagy a nagynyomású benzinbefecskendezés miatt a motor össztömege nő, a motor költsége nő, és a teljes készlet megköveteli fokozott karbantartás. és a meghibásodás kockázata nagyobb, különösen egy turbófeltöltő esetén, amely nagy hő- és mechanikai igénybevételnek van kitéve.
• Egyes segédrendszerek energiát fogyasztanak a motorban (pl. Közvetlen befecskendezésű dugattyús szivattyú TSI motorokhoz).
• Egy ilyen motor tervezése és gyártása sokkal nehezebb és összetettebb, mint egy légköri töltésű motor esetében.
• A végső fogyasztás még mindig viszonylag erősen függ a vezetési stílustól.
• Belső súrlódás. Ne feledje, hogy a motor súrlódása fordulatszámfüggő. Ez viszonylag elhanyagolható egy vízszivattyú vagy generátor esetében, ahol a súrlódás lineárisan növekszik a sebességgel. Azonban a bütykök vagy a dugattyúgyűrűk súrlódása a négyzetgyök arányában növekszik, ami miatt egy nagy sebességű kismotor nagyobb belső súrlódást okozhat, mint az alacsonyabb fordulatszámon futó nagyobb térfogat. Azonban, mint már említettük, sok múlik a motor kialakításán és teljesítményén.

Van tehát jövője a létszámleépítésnek? Néhány hiányosság ellenére azt hiszem. A szívó motorok azonban nem tűnnek el azonnal, egyszerűen a termelési megtakarítások, a technológia fejlődése (Mazda Skyactive-G), a nosztalgia vagy a szokás miatt. Azoknak a pártonkívülieknek, akik nem bíznak egy kis motor erejében, azt javaslom, hogy töltsenek fel egy ilyen autót négy jóllakott emberrel, majd nézzenek fel a dombra, előzzenek és teszteljenek. A megbízhatóság továbbra is sokkal összetettebb kérdés. Van megoldás a jegyvásárlók számára, még akkor is, ha hosszabb ideig tart, mint egy próbaút. Várjon néhány évet, amíg megjelenik a motor, majd döntsön. Összességében azonban a kockázatokat a következőképpen lehet összefoglalni. Egy nagyobb teljesítményű, azonos teljesítményű szívómotorhoz képest a kisebb turbófeltöltős motor sokkal nehezebben terheli a hengernyomást és a hőmérsékletet. Ezért az ilyen motorok lényegesen több terhelt csapágyat, főtengelyt, hengerfejet, kapcsolóberendezést tartalmaznak. A meghibásodás kockázata azonban a tervezett élettartam lejárta előtt viszonylag alacsony, mivel a gyártók erre a terhelésre terveznek motorokat. Lesznek azonban hibák, megjegyzem például, hogy a TSi motorokban az időzítő lánc kihagyásával kapcsolatos problémák merülnek fel. Összességében azonban elmondható, hogy ezeknek a motoroknak az élettartama valószínűleg nem lesz olyan hosszú, mint a szívó motorok esetében. Ez elsősorban a nagy futásteljesítményű autókra vonatkozik. Fokozott figyelmet kell fordítani a fogyasztásra is. A régebbi turbófeltöltős benzinmotorokhoz képest a modern turbófeltöltők lényegesen gazdaságosabban tudnak működni, míg a legjobbak megfelelnek egy viszonylag nagy teljesítményű turbódízel fogyasztásának gazdaságos üzemben. Hátránya a növekvő függőség a vezető vezetési stílusától, ezért ha gazdaságosan szeretne vezetni, óvatosnak kell lennie a gázpedállal. A dízelmotorokhoz képest azonban a turbófeltöltős benzinmotorok javítják ezt a hátrányt a jobb finomítással, alacsonyabb zajszinttel, szélesebb használható sebességtartománnyal vagy a sokat kritizált DPF hiányával.