Chì hè l'abbreviazione?

In l'ultimi anni, u bacinu europeu hè diventatu u menu di tuttu ciò chì a persona media entre in cuntattu. Questu vale in particulare per i salarii veri, i telefuni cellulari, l'urdinatori portatili, i costi di l'impresa o a dimensione di u mutore è e emissioni. Sfurtunatamente, e riduzzione di u persunale ùn anu ancu influenzatu una amministrazione publica o statale cusì dilicata. Tuttavia, u significatu di a parolla "riduzzione" in l'industria automobilistica ùn hè micca novu cumu puderia sembrà à prima vista. À a fine di u seculu scorsu, i motori diesel anu ancu presentatu i so tagli in u primu stadiu, chì, grazia à a sovralimentazione è à l'iniezione diretta moderna, anu mantenutu o riduttu u so vulume, ma cù un significativu aumentu di i parametri dinamichi di u mutore.

L'era muderna di i motori di benzina "alba" cuminciò cù l'avventu di l'unità 1,4 TSi. À u primu sguardu, questu in sè stessu ùn pare micca un downsizing, chì era ancu cunfirmatu da a so inclusi in l'offerta Golf, Leon o Octavia. U cambiamentu di perspettiva ùn hè micca accadutu finu à chì Škoda hà cuminciatu à assemblà u mutore 1,4kW 90 TSi in u so mudellu Superb più grande. In ogni casu, u veru avanzu hè stata a stallazione di u mutore 1,2 kW 77 TSi in vitture relativamente grandi cum'è Octavia, Leon è ancu VW Caddy. Solu allora accuminciavanu i veri è, cum'è sempre, i spettaculi di pub più sapienti. Espressioni cum'è: "ùn trascina micca, ùn durà micca longu, ùn ci hè micca sustitutu per u voluminu, l'ottugonu hà un mutore di tela, avete intesu questu?" Eranu più chè cumuni micca solu in u quartu prezzu di i dispositi, ma ancu in discussioni in linea. A riduzzione richiede un sforzu logicu da i fabricatori di veiculi per affruntà a pressione constante per riduce u cunsumu è l'emissioni assai odiate. Di sicuru, nunda hè liberu, è ancu a riduzzione ùn porta micca solu benefici. Dunque, in e seguenti linee, discuteremu in più dettagliu ciò chì hè chjamatu downsizing, cumu si travaglia è quali sò i so vantaghji o svantaghji.

Cosa hè l'abbreviazione è i motivi

Downsizing significa riducendu u spustamentu di un mutore di combustione interna mantenendu u listessu o ancu più altu putenza. Parallelamente à a riduzzione di u voluminu, a supercharge hè realizata cù un turbocompressore o un compressore meccanicu, o una cumminazione di i dui metudi (VW 1,4 TSi - 125 kW). In quantu à l'iniezione diretta di carburante, u timing variabile di a valvula, l'elevazione di a valvula, etc. Cù sti tecnulugii supplementari, più aria (ossigenu) per a combustione entra in i cilindri, è a quantità di carburante furnita pò esse aumentata proporzionalmente. Di sicuru, una tale mistura cumpressa di aria è carburante cuntene più energia. L'iniezione diretta, cumminata cù u timing variabile è l'elevazione di valvola, à u turnu ottimisimu l'iniezione di carburante è a turbina, chì aumenta ancu l'efficienza di u prucessu di combustione. In generale, un voluminu di cilindru più chjucu hè abbastanza per liberà a stessa energia cum'è i motori più grande è paragunabili senza riduzzione.

Cum'è digià indicatu à u principiu di l'articulu, l'emergenza di riduzioni hè principalmente per u strettu di a legislazione europea. Soprattuttu si tratta di riduce e emissioni, mentre u più visibile hè l'azzione per riduce l'emissioni di CO in tuttu u pianu.₂... Tuttavia, in u mondu sanu, i limiti di emissione sò gradualmente strinti. In cunfurmità cù un regulamentu da a Cummissione Europea, i pruduttori di l'automobile europei si sò impegnati à ghjunghje à un limite di emissioni di CO 2015 g da 130.₂ per km, questu valore hè calculatu cum'è u valore mediu per a flotta di vitture messe nantu à u mercatu in un annu. I motori à benzina ghjucanu un rolu direttu in a riduzzione ancu se, in termini di efficienza, sò più propensi à riduce u cunsumu (vale à dì ancu CO₂) chè quelli diesel. In ogni casu, questu hè difficiule micca solu per un prezzu più altu, ma ancu per l'eliminazione relativamente problematica è caru di emissioni dannusu in gasi di scarico, cum'è l'ossidi di nitrogenu - NO_x, monossidu di carbonu - CO, idrocarburi - HC o carbon black, per a rimuzione di quale un filtru DPF caru è sempre relativamente problematicu (FAP) hè utilizatu. Cusì, i picculi diesel sò gradualmente diventati più cumplessi, è e vitture chjuche sò ghjucate cù violini più chjuchi. I veiculi ibridi è elettrici sò ancu in cuncurrenza cù u downsizing. Ancu s'ellu hè prumessu di sta tecnulugia, hè assai più cumplessu chè un ridimensionamentu relativamente simplice, è ancu troppu caru per u citadinu mediu.

Un pocu di tiurìa

U successu di riduzzione dipende da a dinamica di u mutore, u cunsumu di carburante è u cunfortu generale di guida. A putenza è u torque sò prima. A produtividade hè u travagliu fattu cù u tempu. U travagliu prisentatu durante un ciculu di un mutore di combustione interna à ignizione di scintilla hè determinatu da u chjamatu Ciclu Otto.

L'assi verticale hè a pressione sopra u pistone, è l'assi horizontale hè u voluminu di u cilindru. U travagliu hè datu da l'area delimitata da e curve. Stu diagramma hè idealizatu perchè ùn avemu micca cunsideratu u scambiu di calore cù l'ambienti, l'inerzia di l'aria chì entra in u cilindru, è e perdite causate da intake (ligera pressione negativa paragunata à a pressione atmosferica) o di scarpa (ligera sovrapressione). È avà una descrizzione di a storia stessa, mostrata in u diagrama (V). Trà i punti 1-2, u globu hè pienu di una mistura - u voluminu aumenta. Trà i punti 2-3, a cumpressione si trova, u pistone travaglia è cumpressa a mistura carburante-aria. Trà i punti 3-4, a combustione accade, u voluminu hè custanti (u pistone hè in u centru mortu superiore), è a mistura di carburante brusgia. L'energia chimica di u carburante hè cunvertita in calore. Trà i punti 4-5, a mistura brusgiata di carburante è aria funziona - espansione è esercite pressione nantu à u pistone. In i paragrafi 5-6-1, si trova u flussu inversu, vale à dì l'exhaust.

Più succhiamu in a mistura di carburante-aria, più energia chimica hè liberata, è l'area sottu a curva aumenta. Stu effettu pò esse rializatu in parechje manere. A prima opzione hè di aumentà bè u voluminu di u cilindru, rispettivamente. tuttu u mutore, chì in i stessi cundizioni ghjunghjemu più putere - a curva cresce à a diritta. Altre manere di trasfurmà a crescita di a curva sò, per esempiu, aumentendu u rapportu di compressione o aumentendu u putere di travaglià cù u tempu è fà parechji ciclichi più chjuchi à u stessu tempu, vale à dì, aumentendu a velocità di u mutore. I dui metudi descritti anu parechji svantaghji (auto-ignizione, forza più altu di a testa di cilindru è i so sigilli, attritu aumentatu à velocità più altu - avemu da discriverà più tardi, emissioni più altu, forza nantu à u pistone hè sempre quasi u listessu), mentre chì a vittura hà. un guadagnu di putenza relativamente grande nantu à a carta, ma u torque ùn cambia assai. Ricertamenti, ancu s'è u Mazda giapponese hà sappiutu di pruduce in massa un mutore di benzina cù un rapportu di compressione inusualmente altu (14,0: 1) chjamatu Skyactive-G, chì vanta assai boni parametri dinamichi cù un cunsumu di carburante favurevule, ma a maiò parte di i fabricatori anu sempre aduprà una pussibilità hè. per aumentà u voluminu di l'area sottu a curva. È questu hè di cumpressà l'aria prima di entre in u cilindru mentre mantene u voluminu - overflow.

Allora u diagrama p (V) di u ciclu Otto pare cusì:

Siccomu a carica 7-1 si verifica à una pressione diversa (più alta) di l'outlet 5-6, una curva chjusa diversa hè creata, chì significa chì un travagliu supplementu hè realizatu in u colpu di pistone inoperativu. Questu pò esse adupratu se u dispositivu chì comprime l'aria hè alimentatu da una certa energia in eccessu, chì in u nostru casu hè l'energia cinetica di i gasi di scaricu. Un tali dispositivu hè un turbocompressore. Un cumpressore meccanicu hè ancu adupratu, ma hè necessariu piglià in contu una certa percentuale (15-20%) spesa per u so funziunamentu (u più spessu hè guidatu da u vilebrequin), dunque, una parte di a curva superiore si sposta versu a bassa unu senza alcunu effettu.

Vinaremu per un pezzu, mentre simu sbanditi. Aspirà un mutore à benzina esiste dapoi un bellu pezzu, ma u scopu principale era di aumentà e prestazioni, mentre u cunsumu ùn era micca particularmente decisu. Cusì e turbine à gas li anu trascinatu per a so vita, ma anu manghjatu ancu erba nantu à a strada, appughjendu nantu à u gasu. Ci era parechje ragioni per questu. Prima, riduce u raportu di cumpressione di questi mutori per eliminà a combustione knock-knock. Ci era ancu un prublema cù u turbo cooling. À carichi elevati, u mischju duvia esse arricchitu di carburante per raffreddà i gasi di scaricu è prutege cusì u turbocompressore da alte temperature di i fumi. Per peghju, l'energia furnita da u turbocompressore à l'aria di carica hè parzialmente persa à carica parziale per via di a frenata di u flussu d'aria à a valvula di farfalla. Fortunatamente, a tecnulugia attuale aiuta digià à riduce u cunsumu di carburante ancu quandu u mutore hè turboalimentatu, chì hè unu di i motivi principali per ridimensionà.

I diseggiani di i mutori di gasoline muderni cercanu d'inspirà quelli motori diesel chì operanu à un rapportu di compressione più altu è à carica parziale, u flussu di l'aria attraversu u collettore di ingressu ùn hè micca limitatu da l'acceleratore. U periculu di chjappà-coccu causatu da un altu rapportu di compressione, chì pò distrughje un mutore assai rapidamente, hè eliminatu da l'elettronica muderna, chì cuntrolanu u timing di ignizione assai più precisamente di ciò chì era u casu finu à pocu tempu. Un grande vantaghju hè ancu l'usu di l'iniezione diretta di carburante, in quale a gasoline s'evapora direttamente in u cilindru. Cusì, a mistura di carburante hè effittivamenti rinfriscata, è u limitu d'autoignizione hè ancu aumentatu. A menzione deve ancu esse fatta di u sistemu diffusatu oghje di timing di valvula variabile, chì vi permette di influenzà u rapportu di cumpressione attuale in una certa misura. U ciculu chjamatu Miller (corsa di cuntrazione è di espansione inegualmente longa). In più di u timing variabile di a valvula, l'elevazione di a valvula variabile aiuta ancu à riduce u cunsumu, chì pò rimpiazzà u cuntrollu di l'acceleratore è cusì riduce e perdite di aspirazione - rallentendu u flussu d'aria attraversu u throttle (per esempiu, Valvetronic da BMW).

A sovraccarica, cambià u tempu di a valvula, u rilievu di a valvula o u rapportu di compressione ùn hè micca una panacea, dunque i cuncettori devenu cunsiderà altri fattori chì, in particulare, influenzanu u flussu finale. Questi includenu, in particulare, a riduzione di attriti, è ancu a preparazione è a combustione di u mischju incendiariu stessu.

I disegnatori anu travagliatu da decennii per riduce l'attrito di e parti di u mutore in muvimentu. Ci vole à ricunnosce chì anu fattu grandi passi in u campu di i materiali è i rivestimenti, chì attualmente anu e migliori proprietà di attritu. U listessu pò esse dettu di olii è lubricanti. U disignu di u mutore stessu ùn hè micca lasciatu senza attenzione, induve e dimensioni di e parti in muvimentu, i cuscinetti sò ottimizzati, a forma di l'anelli di pistone è, sicuru, u nùmeru di cilindri ùn anu cambiatu. Probabilmente i motori più cunnisciuti cù un numeru "bassu" di cilindri in u mumentu sò i motori EcoBoost di Ford à trè cilindri da Ford o i dui cilindri TwinAir di Fiat. Meno cilindri significa menu pistoni, bielle, cuscinetti, o valvole, è dunque logicu attritu tutali. Ci hè certamente alcune limitazioni in questa zona. U primu hè u attritu chì hè almacenatu nantu à u cilindru mancante, ma cumpensu in una certa misura da un attritu supplementu in i cuscinetti di l'arburu di bilanciu. Una altra limitazione hè ligata à u numeru di cilindri o di a cultura di u funziunamentu, chì affettanu significativamente l'scelta di a categuria di veiculi chì u mutore hà da guidà. Attualmente impensable, per esempiu, BMW, cunnisciuta per i so mutori muderni, hè stata equipata di un mutore bicilindrico humming. Ma quale sà ciò chì succede in pochi anni. Siccomu l'attrito aumenta cù u quadru di a velocità, i pruduttori ùn solu riducenu l'attrito stessu, ma ancu pruvate à cuncepisce i mutori per furnisce una dinamica abbastanza à a più bassa velocità pussibule. Siccomu u rifornimentu atmosfericu di un picculu mutore ùn pò micca affruntà stu compitu, un turbocompressore o un turbocompressore cumminatu cù un compressore meccanicu torna in salvezza. Tuttavia, in u casu di supercharger solu cù un turbocompressore, questu hè micca un compitu faciule. Semu devi esse nutatu chì u turbocharger hà una inerzia rotazionale di turbina significativa, chì crea a chjamata turbodiera. A turbina turbocharger hè guidata da i gasi di scarico, chì deve esse prima pruduciutu da u mutore, perchè ci hè un certu ritardu da u mumentu chì u pedale di l'acceleratore hè depressu à l'iniziu previstu di spinta di u mutore. Di sicuru, diversi sistemi di turbocompressori muderni pruvate à cumpensà più o menu successu per sta malatia, è i novi miglioramenti di u disignu in i turbocompressori venenu in salvezza. Allora i turbocompressori sò più chjuchi è più ligeri, rispundenu più veloce è più veloce à velocità più altu. I cunduttori orientati à u sportu, criatu nantu à i mutori d'alta velocità, culpiscenu un tali mutore turbocharged "a bassa velocità" per una risposta povera. nisuna gradazione di putenza cum'è a velocità aumenta. Allora u mutore tira emotivamente à bassi, medii è alti giri, sfurtunatamenti senza putenza di punta.

A cumpusizioni di a mistura combustibile stessu ùn hè micca stata da parte. Cum'è sapete, un mutore di benzina brusgia a mistura stechiometrica di l'aria è di u carburante, chjamata omogenea. Questu significa chì per 14,7 kg di carburante - gasoline ci hè 1 kg d'aria. Stu rapportu hè ancu chjamatu lambda = 1. Said mistura di gasoline è aria pò ancu esse brusgiatu in altri rapporti. Sè aduprate a quantità di l'aria da 14,5 à 22: 1, allora ci hè un grande eccessu di aria - parlemu di a chjamata mistura magra. Se u rapportu hè invertitu, a quantità di l'aria hè menu di l'estechiometrica è a quantità di gasoline hè più grande (a ratio di l'aria à a gasoline hè in u range di 14 à 7: 1), sta mistura hè chjamata cusì chjamata. mistura ricca. L'altri ratios fora di questa gamma sò difficiuli di ignite perchè sò troppu diluiti o cuntenenu troppu pocu aria. In ogni casu, i dui limiti anu effetti opposti nantu à u rendiment, u cunsumu è l'emissioni. In quantu à l'emissioni, in u casu di una mistura ricca, si trova una furmazione significativa di CO è HC._x, pruduzzione NO_x relativamente bassu per via di e temperature più basse quandu si brucia un mischju riccu. D'altra parte, NESSUNA produzzione hè soprattuttu più alta cù una combustione magra._xper via di a temperatura di combustione più alta. Ùn ci vole à scurdà di u ritmu ardente, chì hè diversu per ogni cumpusizioni di a mistura. U ritmu di ardenti hè un fattore assai impurtante, ma hè difficiule di cuntrullà. A velocità di combustione di a mistura hè ancu affettata da a temperatura, u gradu di turbulenza (mantenu da a velocità di u mutore), l'umidità è a cumpusizioni di carburante. Ognunu di sti fattori hè implicatu in modu diffirenti, cù u turbulente è a saturazione di a mistura chì anu a maiò influenza. Una mistura ricca brusgia più veloce di una magra, ma se u mischju hè troppu riccu, u ritmu di ardente hè assai ridutta. Quandu u mischju hè ignitu, a combustione hè lenta in prima, cù l'aumentu di a pressione è di a temperatura, u ritmu di ardente aumenta, chì hè ancu facilitatu da a rotazione aumentata di a mistura. A combustione di combustione magra cuntribuisce à un aumentu di l'efficienza di combustione finu à u 20%, mentre chì, secondu a capacità attuale, hè massimu à un rapportu di circa 16,7 à 17,3: 1. Siccomu l'homogenizazione di a mistura si deteriora durante a magra continuata, risultatu in una riduzione significativa di u ritmu di brucia, riducendu l'efficienza è a produtividade, i pruduttori sò ghjunti cù u mischju chjamatu strati. In altri palori, a mistura di combustibile hè stratificata in u spaziu di combustione, cusì chì u rapportu intornu à a candela hè stechiometricu, vale à dì, hè facilmente ignitu, è in u restu di l'ambiente, à u cuntrariu, a cumpusizioni di a mistura hè. assai più altu. Sta tecnulugia hè digià aduprata in a pratica (TSi, JTS, BMW), sfurtunatamenti, finu à avà solu finu à certi vitezza o. in modu di carica ligera. Tuttavia, u sviluppu hè un passu veloce in avanti.

Avvanzi di riduzzione

• Un tali mutore ùn hè micca solu più chjucu in volumu ma ancu in taglia, cusì pò esse pruduttu cù menu materie prime è menu cunsumu d'energia.
• Postu chì i mutori utilizanu materie simili, sì micca listesse, u mutore serà più liggeru per via di a so dimensione più chjuca. Tutta a struttura di u veiculu pò esse menu robusta è dunque più ligera è più economica. cù u mutore più liggeru esistenti, menu caricu per assu. In questu casu, e prestazioni di guida sò ancu migliorate, postu chì ùn sò micca cusì forti influenzati da un mutore pesante.
• Un tali mutore hè più chjucu è più putente, è dunque ùn serà micca difficiule di custruisce una vittura chjuca è putente, chì certe volte ùn hà micca travagliatu per via di a dimensione limitata di u mutore.
• U mutore più chjucu hà ancu menu massa inerziale, dunque ùn cunsuma micca tanta putenza per spustassi durante i cambiamenti di putenza quant'è u mutore più grande.

Svantaghji di riduzzione

• Un tali mutore hè sottumessu à stress termichi è meccanichi significativamente più alti.
• Ancu se u mutore hè più leggeru in volumu è pesu, per via di a presenza di varie parti addiziunali cume un turbocompressore, intercooler o iniezione di benzina ad alta pressione, u pesu totale di u mutore aumenta, u costu di u mutore aumenta, è u kit interu richiede mantenimentu aumentatu. è u risicu di fallimentu hè più altu, in particulare per un turbocompressore chì hè sottumessu à un elevatu stress termicu è meccanicu.
• Alcuni sistemi ausiliari cunsumanu energia in u mutore (per esempiu, pompa à pistone à iniezione diretta per i motori TSI).
• A cuncezzione è a fabricazione di un tale mutore hè assai più difficiule è cumplessa ch'è in u casu di un mutore pienu atmosfericu.
• U cunsumu finale hè sempre relativamente assai dipendente da u stilu di guida.
• Attritu internu. Tenite à mente chì a frizione di u mutore dipende da a velocità. Questu hè relativamente trascurabile per una pompa d'acqua o alternatore induve a frizione aumenta linearmente cù a velocità. Tuttavia, a frizione di e camme o di l'anelli di pistoni aumenta in proporzione à a radice quadrata, chì pò causà un picculu mutore à grande velocità per esibisce un attritu internu più altu ch'è un volume più grande chì funziona à velocità inferiori. Tuttavia, cum'è digià citatu, assai dipende da u cuncepimentu è e prestazioni di u mutore.

Ci hè dunque un avvene per e riduzzione di u persunale? Malgradu alcune carenze, pensu di sì. I motori à aspirazione naturale ùn si ne vanu subitu, tuttavia, solu per via di risparmi di pruduzzione, di prugressi in tecnulugia (Mazda Skyactive-G), di nustalgia o d'abitudine. Per i non-partigiani chì ùn anu micca fiducia in a putenza di un picculu mutore, vi ricumandemu di caricà una tale vittura cù quattru persone ben alimentate, dopu à guardà a cullina, a superazione è a prova. A fiducia ferma un prublema assai più cumplessu. Ci hè una soluzione per i cumpratori di biglietti, ancu s'ella dura più di un test drive. Aspettate uni pochi d'anni per chì u mutore apparisca è dopu decide. In generale, tuttavia, i rischi ponu esse riassunti cusì. Comparatu à un mutore aspiratu naturale più putente di a stessa putenza, u mutore turbo più chjucu hè assai più carcu di pressione di cilindru è di temperatura. Dunque, tali mutori anu significativamente più cuscinetti carichi, un albero a gomiti, una testa di cilindru, apparecchiature di commutazione, ecc. Tuttavia, u risicu di fallimentu prima chì a vita di serviziu pianificata sia scaduta hè relativamente bassu, postu chì i fabbricanti progettanu motori per sta carica. Tuttavia, ci saranu errori, notu, per esempiu, prublemi cù a catena di distribuzione saltendu in i motori TSi. In generale, però, si pò dì chì a durata di vita di sti motori ùn serà probabilmente micca tantu longa cum'è in u casu di i motori à aspirazione naturale. Questu si applica principalmente à e vitture cù un chilometraggio elevatu. A più attenzione deve esse ancu pagata à u cunsumu. Rispuntendu à i vechji motori à benzina turbocompressi, i turbocompressori moderni ponu funzionà significativamente più economicamente, mentre u megliu di elli currisponde à u cunsumu di un turbo diesel relativamente putente in operazione economica. U peghju hè a dipendenza sempre più crescente di u stilu di guida di u cunduttore, allora se vulete guidà economicamente, duvete fà attenzione cù u pedale di gas. Tuttavia, paragunatu à i motori diesel, i motori à benzina turbocompressi cumpensanu stu svantaghju cun un raffinamentu megliu, livelli di rumore inferiori, una gamma di velocità utilizzabile più larga o a mancanza di u DPF tantu criticatu.