Hvad er forkortelse?

I de senere år er det europæiske bassin blevet det mindste af alt, hvad en gennemsnitlig person kommer i kontakt med. Dette gælder især reallønninger, mobiltelefoner, bærbare computere, virksomhedsomkostninger eller motorstørrelse og emissioner. Desværre har personalebesparelser endnu ikke påvirket en sådan forfalden offentlig eller statslig administration. Betydningen af ​​ordet "reduktion" i bilindustrien er imidlertid ikke så ny, som det umiddelbart kan synes. I slutningen af ​​forrige århundrede øgede dieselmotorer også deres nedskæringer på første trin, som takket være overladning og moderne direkte indsprøjtning bevarede eller reducerede deres volumen, men med en betydelig stigning i motorens dynamiske parametre.

Den moderne æra med "dawnsizing" benzinmotorer begyndte med fremkomsten af ​​1,4 TSi-enheden. Umiddelbart ligner dette ikke i sig selv en nedtrapning, hvilket også blev bekræftet af dets optagelse i Golf-, Leon- eller Octavia-udbuddet. Perspektivskiftet skete ikke, før Škoda begyndte at samle 1,4kW 90 TSi-motoren til sin største Superb-model. Det egentlige gennembrud var dog installationen af ​​1,2 kW 77 TSi-motoren i relativt store biler som Octavia, Leon og endda VW Caddy. Først da begyndte de rigtige og som altid de mest kloge værtshusforestillinger. Udtryk som: "trækker ikke ud, holder ikke længe, ​​der er ingen erstatning for volumen, ottekanten har en stofmotor, har du hørt det?" Var mere end almindelige ikke kun i den fjerde pris på enheder, men også i online diskussioner. Nedskæringer kræver en logisk indsats fra bilfabrikanterne for at klare det konstante pres for at reducere forbruget og meget forhadte emissioner. Intet er selvfølgelig gratis, og selv nedskæringer giver ikke kun fordele. Derfor vil vi i de følgende linjer diskutere mere detaljeret, hvad der kaldes downsizing, hvordan det fungerer, og hvad er dets fordele eller ulemper.

Hvad er forkortelse og årsager

Nedskæring betyder, at forbrændingsmotorens forskydning reduceres, mens den samme eller endnu højere effekt bibeholdes. Parallelt med reduktionen i volumen udføres overladning ved hjælp af en turbolader eller en mekanisk kompressor eller en kombination af begge metoder (VW 1,4 TSi - 125 kW). Samt direkte brændstofindsprøjtning, variabel ventiltiming, ventilløft osv. Med disse ekstra teknologier kommer mere luft (ilt) til forbrændingen ind i cylindrene, og mængden af ​​tilført brændstof kan øges proportionalt. En sådan komprimeret blanding af luft og brændstof indeholder naturligvis mere energi. Direkte indsprøjtning, kombineret med variabel timing og ventilløft, optimerer til gengæld brændstofindsprøjtning og hvirvel, hvilket yderligere øger effektiviteten af ​​forbrændingsprocessen. Generelt er et mindre cylindervolumen nok til at frigive den samme energi som større og sammenlignelige motorer uden at reducere størrelsen.

Som allerede angivet i begyndelsen af ​​artiklen skyldes fremkomsten af ​​reduktioner hovedsageligt en stramning af europæisk lovgivning. For det meste handler det om at reducere emissioner, mens det mest synlige er drevet til at reducere CO -emissioner over hele linjen.₂... Men over hele verden strammes emissionsgrænserne gradvist. I overensstemmelse med en forordning fra Europa -Kommissionen har europæiske bilproducenter forpligtet sig til at nå en CO2015 -emissionsgrænse på 130 g inden XNUMX.₂ pr. km, beregnes denne værdi som gennemsnitsværdien for flåden af ​​biler, der er markedsført i løbet af et år. Benzinmotorer spiller en direkte rolle i nedskæringen, selvom de med hensyn til effektivitet er mere tilbøjelige til at reducere forbruget (dvs. også CO₂) end diesel. Dette gør det dog vanskeligt ikke kun for en højere pris, men også for den relativt problematiske og dyre eliminering af skadelige emissioner i udstødningsgasser, såsom nitrogenoxider - NEJ_x, carbonmonoxid - CO, carbonhydrider - HC eller carbon black, til fjernelse af disse anvendes et dyrt og stadig relativt problematisk DPF-filter (FAP). Små dieselmotorer bliver således gradvist mere komplekse, og små biler spilles med mindre violiner. Hybrid- og elbiler konkurrerer også med nedskæringer. Selvom denne teknologi er lovende, er den meget mere kompleks end relativt simpel nedskæring, og alligevel for dyr for den almindelige borger.

Lidt teori

Succesen med downsizing afhænger af motordynamik, brændstofforbrug og generel kørekomfort. Kraft og drejningsmoment kommer først. Produktivitet er arbejde udført over tid. Det arbejde, der præsenteres under en cyklus af en forbrændingsmotor med gnisttænding, er bestemt af den såkaldte Otto-cyklus.

Den lodrette akse er trykket over stemplet, og den vandrette akse er cylinderens volumen. Værket er givet af området afgrænset af kurverne. Dette diagram er idealiseret, fordi vi ikke tager højde for varmeudvekslingen med omgivelserne, inertien af ​​luften, der kommer ind i cylinderen, og tabene forårsaget af indtag (let undertryk sammenlignet med atmosfærisk tryk) eller udstødning (let overtryk). Og nu en beskrivelse af selve historien, vist i (V) diagrammet. Mellem punkt 1-2 fyldes ballonen med en blanding - volumen øges. Mellem punkterne 2-3 opstår der kompression, stemplet virker og komprimerer brændstof-luftblandingen. Mellem punkt 3-4 sker der forbrænding, volumen er konstant (stemplet er i øverste dødpunkt), og brændstofblandingen brænder. Brændstoffets kemiske energi omdannes til varme. Mellem punkt 4-5 virker den brændte blanding af brændstof og luft - udvider sig og udøver tryk på stemplet. I afsnit 5-6-1 forekommer det omvendte flow, det vil sige udstødningen.

Jo mere vi suger brændstof-luftblandingen ind, jo mere kemisk energi frigives, og arealet under kurven øges. Denne effekt kan opnås på flere måder. Den første mulighed er at øge volumen af ​​cylinderen tilstrækkeligt. hele motoren, som vi under samme forhold opnår mere effekt - kurven vil stige til højre. Andre måder at flytte stigningen af ​​kurven op på er for eksempel at øge kompressionsforholdet eller øge kraften til at arbejde over tid og lave flere mindre cyklusser på samme tid, det vil sige at øge motorhastigheden. Begge beskrevne metoder har mange ulemper (selvantændelse, højere styrke af topstykket og dets tætninger, øget friktion ved højere hastigheder - vi vil beskrive senere, højere emissioner, kraften på stemplet er stadig nogenlunde den samme), mens bilen har en forholdsvis stor effektgevinst på papiret, men drejningsmomentet ændrer sig ikke meget. For nylig, selvom den japanske Mazda formåede at masseproducere en benzinmotor med et usædvanligt højt kompressionsforhold (14,0: 1) kaldet Skyactive-G, som kan prale af meget gode dynamiske parametre med et gunstigt brændstofforbrug, bruger de fleste producenter stadig én mulighed er. for at øge volumen af ​​området under kurven. Og dette er for at komprimere luften, før den kommer ind i cylinderen, mens volumen opretholdes - overløb.

Så ser p (V) -diagrammet for Otto -cyklussen sådan ud:

Da 7-1-ladningen sker ved et andet (højere) tryk end 5-6-udløbet, skabes en anden lukket kurve, hvilket betyder, at der udføres yderligere arbejde i det inoperative stempelslag. Dette kan bruges, hvis enheden, der komprimerer luften, drives af noget overskydende energi, hvilket i vores tilfælde er udstødningsgassernes kinetiske energi. Sådan en enhed er en turbolader. En mekanisk kompressor bruges også, men det er nødvendigt at tage højde for en vis procentdel (15-20%) brugt på dens drift (oftest drives den af ​​krumtapakslen), derfor skifter en del af den øvre kurve til den nederste en uden nogen effekt.

Vi kommer et stykke tid, mens vi er overvældede. Turboladning af en benzinmotor har eksisteret i lang tid, men hovedmålet var at øge ydelsen, mens forbruget ikke var særlig bestemt. Så gasturbiner slæbte dem med livet ud, men de spiste også græs ved vejen og pressede på gassen. Det var der flere grunde til. Først reduceres kompressionsforholdet mellem disse motorer for at eliminere knock-knock forbrænding. Der var også et problem med turbokøling. Ved høje belastninger skulle blandingen beriges med brændstof for at afkøle udstødningsgasserne og dermed beskytte turboladeren mod høje røggastemperaturer. For at gøre det endnu værre, går energien fra turboladeren til ladeluften delvist tabt ved delvis belastning på grund af bremsning af luftstrømmen ved gasventilen. Heldigvis er den nuværende teknologi allerede med til at reducere brændstofforbruget, selv når motoren er turboladet, hvilket er en af ​​hovedårsagerne til at reducere.

Designere af moderne benzinmotorer forsøger at inspirere de dieselmotorer, der arbejder med et højere kompressionsforhold og ved delbelastning, luftstrømmen gennem indsugningsmanifolden er ikke begrænset af gashåndtaget. Faren for banke-banke forårsaget af et højt kompressionsforhold, som kan ødelægge en motor meget hurtigt, elimineres af moderne elektronik, som styrer tændingstidspunktet meget mere præcist, end det var tilfældet indtil for nylig. En stor fordel er også brugen af ​​direkte brændstofindsprøjtning, hvor benzin fordamper direkte i cylinderen. Således afkøles brændstofblandingen effektivt, og selvantændelsesgrænsen øges også. Det skal også nævnes det i øjeblikket udbredte system med variabel ventiltiming, som giver dig mulighed for til en vis grad at påvirke det faktiske kompressionsforhold. Den såkaldte Miller-cyklus (ujævnt lang kontraktion og ekspansionsslag). Udover variabel ventiltiming er variabel ventilløft også med til at reducere forbruget, hvilket kan erstatte gasregulering og dermed reducere sugetab – ved at bremse luftstrømmen gennem gashåndtaget (f.eks. Valvetronic fra BMW).

Overopladning, ændring af ventiltiming, ventilløft eller kompressionsforhold er ikke et universalmiddel, så designere skal overveje andre faktorer, der især påvirker det endelige flow. Disse omfatter især reduktion af friktion samt fremstilling og forbrænding af selve den brændende blanding.

Designere har arbejdet i årtier for at reducere friktionen af ​​bevægelige motordele. Det må indrømmes, at de har gjort store fremskridt inden for materialer og belægninger, som i øjeblikket har de bedste friktionsegenskaber. Det samme kan siges om olier og smøremidler. Selve motordesignet blev ikke efterladt uden opmærksomhed, hvor dimensionerne af bevægelige dele, lejer er optimeret, formen på stempelringene og selvfølgelig antallet af cylindre er ikke ændret. De nok mest kendte motorer med "lavere" antal cylindre på nuværende tidspunkt er Fords tre-cylindrede EcoBoost-motorer fra Ford eller TwinAir to-cylindre fra Fiat. Færre cylindre betyder færre stempler, plejlstænger, lejer eller ventiler, og derfor logisk set total friktion. Der er bestemt nogle begrænsninger på dette område. Den første er friktionen, der er lagret på den manglende cylinder, men til en vis grad udlignet af yderligere friktion i balanceaksellejerne. En anden begrænsning er relateret til antallet af cylindre eller driftskultur, som i væsentlig grad påvirker valget af den kategori af køretøj, som motoren vil køre. For øjeblikket utænkeligt var BMW, kendt for sine moderne motorer, for eksempel udstyret med en brummende tocylindret motor. Men hvem ved, hvad der sker om nogle år. Da friktionen stiger med kvadratet af hastigheden, reducerer producenterne ikke kun selve friktionen, men forsøger også at designe motorer til at give tilstrækkelig dynamik ved de lavest mulige hastigheder. Da atmosfærisk tankning af en lille motor ikke kan klare denne opgave, kommer en turbolader eller en turbolader kombineret med en mekanisk kompressor igen til undsætning. Men i tilfælde af superladning kun med en turbolader, er dette ikke en let opgave. Det skal bemærkes, at turboladeren har en betydelig turbine-rotationsinerti, som skaber den såkaldte turbodiera. Turboladerens turbine drives af udstødningsgasser, som først skal produceres af motoren, så der er en vis forsinkelse fra det øjeblik, speederen trædes ned til den forventede start af motorkraft. Selvfølgelig forsøger forskellige moderne turboladere mere eller mindre succesfuldt at kompensere for denne lidelse, og nye designforbedringer i turboladere kommer til undsætning. Så turboladere er mindre og lettere, de reagerer hurtigere og hurtigere ved højere hastigheder. Sportsorienterede chauffører, opdraget til højhastighedsmotorer, beskylder sådan en "langsom" turboladet motor for dårlig respons. ingen effektgradation, når hastigheden stiger. Så motoren trækker følelsesmæssigt ved lave, mellem og høje omdrejninger, desværre uden spidseffekt.

Sammensætningen af ​​selve den brændbare blanding stod ikke til side. Som du ved, brænder en benzinmotor den såkaldte homogene støkiometriske blanding af luft og brændstof. Det betyder, at for 14,7 kg brændstof - benzin er der 1 kg luft. Dette forhold omtales også som lambda = 1. Blandingen af ​​benzin og luft kan også brændes i andre forhold. Hvis du bruger mængden af ​​luft fra 14,5 til 22: 1, så er der et stort overskud af luft - vi taler om den såkaldte magre blanding. Hvis forholdet vendes om, er mængden af ​​luft mindre end støkiometrisk og mængden af ​​benzin er større (forholdet mellem luft og benzin er i området 14 til 7:1), denne blanding kaldes såkaldt. rig blanding. Andre forhold uden for dette område er vanskelige at antænde, fordi de er for fortyndede eller indeholder for lidt luft. Under alle omstændigheder har begge grænser modsatrettede effekter på ydeevne, forbrug og emissioner. Med hensyn til emissioner sker der ved en rig blanding en betydelig dannelse af CO og HC._x, produktion NR_x relativt lav på grund af de lavere temperaturer ved forbrænding af en rig blanding. På den anden side er NO -produktionen især højere ved forbrænding af magert forbrænding._xpå grund af den højere forbrændingstemperatur. Vi må ikke glemme forbrændingshastigheden, som er forskellig for hver sammensætning af blandingen. Forbrændingshastigheden er en meget vigtig faktor, men det er svært at kontrollere den. Blandingens forbrændingshastighed påvirkes også af temperatur, hvirvelgrad (vedligeholdt af motorhastighed), fugtighed og brændstofsammensætning. Hver af disse faktorer er involveret på forskellige måder, hvor hvirvel og mætning af blandingen har den største indflydelse. En fed blanding brænder hurtigere end en mager, men hvis blandingen er for fed, reduceres forbrændingshastigheden kraftigt. Når blandingen antændes, er forbrændingen først langsom, med stigende tryk og temperatur øges forbrændingshastigheden, hvilket også lettes af øget hvirvling af blandingen. Mager forbrænding bidrager til en stigning i forbrændingseffektiviteten på op til 20 %, mens den ifølge de nuværende muligheder er maksimal ved et forhold på omkring 16,7 til 17,3:1. Da blandingshomogenisering forringes under fortsat mager, hvilket resulterer i en betydelig reduktion af forbrændingshastighed, reduktion af effektivitet og produktivitet, er producenterne kommet med den såkaldte lagdelingsblanding. Den brændbare blanding er med andre ord lagdelt i forbrændingsrummet, så forholdet omkring stearinlyset er støkiometrisk, det vil sige let antændes, og i resten af ​​miljøet er blandingens sammensætning tværtimod. meget højere. Denne teknologi bliver allerede brugt i praksis (TSi, JTS, BMW), desværre indtil videre kun op til bestemte hastigheder eller. i let belastningstilstand. Udvikling er dog et hurtigt skridt fremad.

Fordele ved reduktion

• En sådan motor er ikke kun mindre i volumen, men også i størrelse, så den kan produceres med færre råvarer og mindre energiforbrug.
• Da motorer bruger lignende, hvis ikke de samme råvarer, bliver motoren lettere på grund af dens mindre størrelse. Hele køretøjets struktur kan være mindre robust og derfor lettere og billigere. med den eksisterende lettere motor, mindre akseltryk. I dette tilfælde forbedres køreegenskaberne også, da de ikke er så stærkt påvirket af en tung motor.
• Sådan en motor er mindre og mere kraftfuld, og derfor vil det ikke være svært at bygge en lille og kraftfuld bil, som nogle gange ikke fungerede på grund af den begrænsede motorstørrelse.
• En mindre motor har også mindre inertial masse, så den bruger ikke så meget strøm til at bevæge sig under effektændringer som en stor motor.

Ulemper ved reduktion

• En sådan motor udsættes for betydeligt højere termisk og mekanisk belastning.
• Selvom motoren er lettere i volumen og vægt, på grund af tilstedeværelsen af ​​forskellige ekstra dele såsom en turbolader, intercooler eller højtryks benzinindsprøjtning, stiger motorens samlede vægt, motorens omkostninger stiger, og hele sættet kræver øget vedligeholdelse. og risikoen for fejl er højere, især for en turbolader, der udsættes for høj termisk og mekanisk belastning.
• Nogle hjælpesystemer bruger energi i motoren (f.eks. Stempelpumpe med direkte indsprøjtning til TSI -motorer).
• Design og fremstilling af en sådan motor er meget vanskeligere og mere kompleks end i tilfælde af en atmosfærisk fyldt motor.
• Det endelige forbrug er stadig relativt stærkt afhængigt af kørestilen.
• Intern friktion. Husk, at motorfriktion er afhængig af hastighed. Dette er relativt ubetydeligt for en vandpumpe eller generator, hvor friktion stiger lineært med hastigheden. Friktionen af ​​knasterne eller stempelringene stiger imidlertid i forhold til kvadratroden, hvilket kan få en lille motor med høj hastighed til at udvise større indre friktion end et større volumen, der kører ved lavere hastigheder. Men som allerede nævnt afhænger meget af motorens design og ydeevne.

Så er der en fremtid for personalenedskæringer? På trods af nogle mangler synes jeg det. Naturligt aspirerede motorer forsvinder dog ikke med det samme, simpelthen på grund af produktionsbesparelser, teknologiske fremskridt (Mazda Skyactive-G), nostalgi eller vane. For ikke-partisaner, der ikke stoler på kraften i en lille motor, anbefaler jeg at læsse en sådan bil med fire godt fodrede mennesker, så kigge op ad bakken, overhale og teste. Pålidelighed er stadig et meget mere komplekst problem. Der er en løsning for billetkøbere, selvom det tager længere tid end et prøvekørsel. Vent et par år, før motoren vises, og beslut dig derefter. Samlet set kan risiciene dog opsummeres som følger. Sammenlignet med en mere kraftfuld naturligt aspireret motor med samme effekt, er den mindre turboladede motor meget tungere belastet med cylindertryk samt temperatur. Derfor har sådanne motorer betydeligt flere belastede lejer, en krumtapaksel, et topstykke, koblingsudstyr osv. Risikoen for fejl, før den planlagte levetid er udløbet, er imidlertid relativt lav, fordi producenterne designer motorer til denne belastning. Der vil dog være fejl, jeg noterer mig for eksempel problemer med at timingkæden springer over i TSi -motorer. Samlet set kan det dog siges, at disse motorers levetid sandsynligvis ikke vil være så lang som for naturligt aspirerede motorer. Dette gælder hovedsageligt biler med høj kilometertal. Der bør også lægges større vægt på forbruget. I forhold til ældre turboladede benzinmotorer kan moderne turboladere fungere betydeligt mere økonomisk, mens de bedste af dem svarer til forbruget af en relativt kraftig turbodiesel i økonomisk drift. Bagsiden er den stadigt voksende afhængighed af førerens kørestil, så hvis du vil køre økonomisk, skal du være forsigtig med gaspedalen. Men sammenlignet med dieselmotorer udgør turboladede benzinmotorer denne ulempe med bedre forfining, lavere støjniveau, bredere brugbart hastighedsområde eller mangel på den meget kritiserede DPF.