UREĐAJI
trendovi
BUDUĆE ICE
DUGO DO DEČKE TOČKE
MAXIM MREŽE
Motor s unutarnjim izgaranjem više od jednog stoljeća. Skeptici su već prije dvadeset godina vjerovali da su kreacije Nikolausa Otta i Rudolfa Diesela dostigle vrhunac u razvoju. No, prerano je da benzinske i dizel jedinice daju ostavke. Uostalom, klipni motor se puno promijenio: dosad su razrađene neviđene tehnologije, pojavili su se trajniji i lakši materijali. Ventili i rotori keramičkih turbopunjača više nikoga ne iznenađuju. Prerano je govoriti o široj distribuciji ovog materijala. Glavna djelatnost dizajnera motora je poboljšanje stvaranja smjese i smanjenje neizbježnih gubitaka.
Pokušajmo na temelju modernih serijskih i obećavajućih razvoja pogledati u budućnost ICE-a.
INJEKCIJA GORIVA
Doba rasplinjača odavno je prošla, a elektroničko ubrizgavanje tradicionalnog dizajna ne treba dugo živjeti. Primamljivo je dovoditi benzin ne u usisni razvodnik, već izravno u komoru za izgaranje, kao u dizel motorima.
Prvi su uspjeli Japanci koji su testirali GDI motore (Benzin Direct ubrizgavanje - izravno ubrizgavanje benzina) na modelu Mitsubishi Karisma. Pri malim opterećenjima, motor radi na vrlo lošim mješavinama. Teško je zapaliti, pa se na kraju kompresije ubrizgava gorivo, a lukavi klipovi smještaju smjesu izravno na elektrode svjećice. Takozvana slojevita smjesa nastaje u komori za izgaranje. Pri srednjim i velikim opterećenjima gorivo se dovodi dva puta: za vrijeme klipa prema dolje i na kraju kompresijskog hoda.
Ušteda od deset do petnaest posto benzina u GDI motorima u usporedbi s konvencionalnim motorima s ubrizgavanjem posebno je uočljiva u režimima kada jedinica radi na trećini sile. Obogaćena smjesa dovodi se izravno do elektroda svjećice, a čisti zrak se nalazi blizu zidova cilindra. Ali nema slobodnih kolača - tijekom izgaranja temperatura se naglo povećava, a s njom i količina dušičnih oksida (NOx) u ispušnim plinovima. U ispušni sustav moramo staviti skuplji neutralizator, koji štetne okside pretvara u bezopasni dušik i kisik. Osim toga, motor s izravnim ubrizgavanjem zahtijeva gorivo s minimalnom količinom sumpora - obični benzin brzo će onemogućiti sustav neutralizacije.
Neke su tvrtke već razvile motore s izravnim ubrizgavanjem, sposobne probavljati obični benzin. Upravljački sustavi osiguravaju da je smjesa u svim načinima homogena. Stoga se trokomponentni pretvarač može sam nositi s dušikovim oksidima. Međutim, za to morate platiti s nešto većom potrošnjom goriva u usporedbi s GDI motorima. No vlasnici BMW-a serije 7 ili novog Porschea Carrera, koji bi se trebao pojaviti za godinu dana, mogu se pomiriti s tim.
Poboljšanje opreme za gorivo jedno je od perspektivnih područja za dizajnere dizel motora. U skoroj budućnosti visokotlačne pumpe, čak i elektronički kontrolirane, sve će više ustupiti mjesto crpnim mlaznicama. Uostalom, radni tlak pumpe za ubrizgavanje je mnogo niži. No, mlaznice crpki također imaju nedostatke. Čak i pod elektronskim nadzorom, ne mogu u svakom trenutku unositi gorivo, za razliku od zajedničkog željezničkog sustava zajedničkog željezničkog prometa. Ali tlak u rampi je niži nego u mlaznici pumpe. Stoga će se u skoroj budućnosti koristiti oba dizajna.
PAŽNJA, ZRAK!
Jedan od načina za povećanje momenta i snage je promjena tlaka zraka na ulazu. Mnoge tvrtke već izrađuju razvodne razvodne geometrije. Pri minimalnim brzinama zrak odlazi u komoru za sagorijevanje dugom stazom, pri većim brzinama otvara se kratki cjevovod.
U kratkom roku duljina usisnih kanala mijenjat će se ne postupno, već glatko. Na primjer, ovaj dizajn već radi na BMW-ovim motorima. Električni rotirajući bubanj u sekundi može povećati putanju zraka sa 231 na 673 mm. Dugi kanal radi do 3500 o / min, a s povećanjem brzine skraćuje se.
Osim toga, bavarski stručnjaci predlažu promjenu visine ventila ovisno o načinu rada motora. "Valvtronic" (Valvetronic) se već registrirao na motorima za proizvodnju. Dodatna ekscentrična osovina upravlja polugama koje ograničavaju hod usisnih ventila. Leptir za gas koji stvara dodatni otpor zraka više nije potreban. Istina, još ga nisu potpuno napustili - djeluje tijekom grijanja i u nuždi. Proizvođači tvrde da pri niskim i srednjim opterećenjima Velvtronic štedi oko 10% goriva. Druge tvrtke već pokreću slične dizajne.
Drugi način za kontrolu zraka koji ulazi u cilindre je pomicanje vremena ventila. Okretanjem bregastog vratila možete promijeniti trenutak otvaranja i zatvaranja ventila. To poboljšava punjenje cilindara, a samim tim se povećava snaga i obrtni moment, smanjuje se potrošnja goriva i smanjuje se količina štetnih tvari u ispušnim plinovima.
Mnoge tvrtke nude opcije takvih dizajna, neke su već ukorijenile u proizvodnim motorima. Usput, izvorni domaći dizajn testiran je za VAZ motore (ZR, 1999, br. 2) i, vjerojatno, pojavit će se na obećavajućim modelima.
OTTO I DIZEL U VOLTANU DRUŠTVU
U motornim ormarićima BMW-a već se ispituje motor s elektromagnetskim pogonom ventila. Umjesto bregastog vratila, solenoidi će otvarati i zatvarati ventile, naravno, pod budnom kontrolom elektronike. Upravljački program, ovisno o brzini, opterećenju, temperaturi, u pravom trenutku otvorit će i zatvoriti ventil.
U ovom se motoru krije i još jedna novost, koja uskoro obećava da će postati masovna. Stručnjaci su kombinirali starter i alternator i uređaj postavili izravno na zamašnjak. Novi dizajn (usput, slična rješenja korištena su i prije rata, posebice na njemačkom DKV-u) štede vrijedan prostor ispod haube, osim toga, pogonski remeni i zupčanici nisu potrebni.
U budućnosti će dizajneri motor osloboditi od nekih montiranih jedinica. Prije svega, mehaničke crpke će nestati, oduzimajući dragocjene sile od motora. Prvorođeni - pumpe s električnim servo upravljačem koje već rade na mnogim automobilima. Nije daleko dan kada će zauzeti električna pumpa rashladnog sustava s promjenjivim radnim svojstvima, što mu omogućava da preciznije podnese postavljenu temperaturu.
Razvoj elektroničkih sustava zadržava sadašnji standard od 12 volti. Za pokretanje brojnih električnih pogona i električnih crpki potrebno je puno snage, pa je potrebno tri puta podići napon na vozilu. U skoroj budućnosti započet će prijelaz na novi standard, a početkom sljedećeg desetljeća većina automobila već će biti "visokog napona".
PROMENJIVASTI
Kroz povijest izrade motora, tako važan parametar kao što je stupanj kompresije, dan je motoru pri rođenju, i to cijeli život. No prije nekoliko godina SAAB je svijetu predstavio motor s pomičnom blok glavom i, kao rezultat, promjenjivim omjerom kompresije (ZR, 2000, br. 5). Da bi se povećala učinkovitost, povećana je pri maksimalnoj snazi i snižena u uvjetima djelomičnog opterećenja. Dizajn još nije dobio široku distribuciju, prije svega zbog tehnoloških problema i visokih troškova. Međutim, ideja i dalje uzbuđuje misli inženjera.
Originalnu shemu testira Mercedes. Glava i blok su nepomični, a omjer kompresije se mijenja zbog "pomaka" mrtvih točaka (ZR, 2002, br. 3). Stručnjaci se pripremaju za promjenu još jedne konstante - radnog volumena. Ovdje se ne radi o isključivanju cilindara, već o promjeni geometrije. Ali, još je rano govoriti o tome.
GASNI NAPAD
Radi ekologije i ekonomije proizvođači eksperimentiraju s plinskim gorivom. Propan-butan, koji je dobro poznat mnogim vozačima, ima malo izgleda, jer se dobiva destilacijom nafte, čije rezerve nisu neograničene. Alternativa su metan i vodik.
No, za razliku od propan-butana, lakši plinovi ne pružaju velik domet. Spremnik goriva dovoljan je samo nekoliko stotina kilometara. Kako bi se povećala kilometraža, predlažu upotrebu ne stlačenog, već ukapljenog plina. Glavni problem je što se dugo ne pohranjuje. U roku od tjedan dana sadržaj spremnika smanjit će se za pola.
Proizvođači nude kompromis u obliku vozila s dvojnim gorivom, koje osim benzina, djeluju i na komprimirani metan ili vodik. Ubrizgači plina instalirani su na usisnom razvodniku u blizini benzinskih, a upravljački sustav je upućen da nadzire dovod plina. Mnoge tvrtke, uključujući i domaće, bave se ovom tematikom (ZR, 2001, br. 2). Međutim, s obzirom na probleme koji nastaju, metan ili vodik u skoroj budućnosti vjerojatno neće potpuno zamijeniti benzin i dizelsko gorivo. Dakle, ideja o Ottu i Dieselu, poboljšavajući se, zadržavajući svoj položaj.
Istina, prema predviđanjima, zalihe nafte trajat će još pedeset godina, osim ako, naravno, ne pronađu nova ležišta negdje na Mjesecu ili Marsu. U motorima s unutarnjim sagorijevanjem još bi se trebali pojaviti vrijedni konkurenti. Za početak - hibridne elektrane koje već ulaze u život, ekonomičnije. Vjerojatno će upravo oni istisnuti "usamljeni" klipni motor. Međutim, hibridi su tema za drugu raspravu, na što ćemo se vratiti u sljedećim brojevima.
Benzinski motor 1, 4 FSI 16V (ubrizgavanje goriva) s izravnom snagom ubrizgavanja od 63 kW / 86 litara. a. ubrzava Volkswagen Polo do 178 km / h, gori u prosjeku oko 5 l / 100 km.
Sustav neutralizacije štetnih plinova za suvremene dizel motore: 1 - oksidirajući pretvarač; 2 - lambda sonda; 3 - upravljačka jedinica; 4 - senzori temperature; 5 - osjetnik promjene tlaka; 6 - senzor čađe; 7 - filter čvrstih čestica; 8 - lambda sonda ili NOx senzor; 9 - pretvarač dušikovih oksida.
Radni procesi u komori za izgaranje s izravnim ubrizgavanjem: a i b su već provedeni na serijskim motorima; c - obećavajući razvoj s drugačijim rasporedom mlaznica i svijeća.
