Naon singgetan?

Dina taun-taun ayeuna, Cekungan Éropa parantos janten sahenteuna tina sagala hal anu biasa dihubungi ku jalma biasa. Ieu lumaku khusus pikeun gajih asli, telepon sélulér, laptop, biaya perusahaan atanapi ukuran mesin sareng emisi. Hanjakalna, pamotongan staf henteu acan mangaruhan administrasi publik atanapi nagara sapertos anu rusak. Nanging, hartos kecap "réduksi" dina industri otomotif henteu énggal-énggal sabab sigana dina pandangan heula. Dina akhir abad ka tukang, mesin solar ogé ningkatna potonganna dina tahap kahiji, anu, berkat supercharging sareng suntikan langsung modéren, nahan atanapi ngirangan volume na, tapi ku paningkatan anu signifikan dina parameter dinamis mesin.

Jaman modéren mesin béngsin "dawnsizing" dimimitian ku mecenghulna unit 1,4 TSi. Dina glance kahiji, ieu sorangan teu kasampak kawas downsizing a, nu ogé dikonfirmasi ku citakan na di Golf, Leon atanapi Octavia kurban. Parobihan sudut pandang henteu kajantenan dugi ka Škoda ngamimitian ngarakit mesin 1,4kW 90 TSi kana modél Superb panggedéna. Nanging, terobosan nyata nyaéta pamasangan mesin 1,2 kW 77 TSi dina mobil anu kawilang ageung sapertos Octavia, Leon sareng VW Caddy. Ngan lajeng dimimitian nyata jeung, sakumaha salawasna, pintonan pub paling wijaksana. Ungkapan sapertos: "henteu nyeret, moal lami, teu aya gaganti volume, octagon gaduh mesin lawon, naha anjeun nguping éta?" Éta leuwih ti umum teu ukur dina harga kaopat alat, tapi ogé dina diskusi online. Downsizing merlukeun usaha logis ti pabrik kandaraan Cope jeung tekanan konstan pikeun ngurangan konsumsi sarta loba-hated émisi. Tangtosna, teu aya anu gratis, bahkan ngirangan henteu ngan ukur kéngingkeun kauntungan. Ku alatan éta, dina garis handap, urang bakal ngabahas leuwih jéntré naon nu disebut downsizing, kumaha gawéna sarta naon kaunggulan atawa kalemahan na.

Naon singgetan sareng alesan

Downsizing hartina ngurangan kapindahan hiji mesin durukan internal bari ngajaga kaluaran kakuatan sarua atawa malah leuwih luhur. Paralel sareng pangurangan volume, supercharging dilaksanakeun nganggo turbocharger atanapi compressor mékanis, atanapi kombinasi duanana metode (VW 1,4 TSi - 125 kW). Kitu ogé suntikan bahan bakar langsung, timing klep variabel, angkat klep, jsb. Kalayan téknologi tambahan ieu, langkung seueur hawa (oksigén) pikeun durukan asup kana silinder, sareng jumlah bahan bakar anu disayogikeun tiasa ningkat sacara proporsional. Tangtosna, campuran dikomprés sapertos hawa sareng suluh ngandung langkung énergi. Suntik langsung, digabungkeun sareng waktos variabel sareng angkat klep, giliran ngaoptimalkeun suntikan bahan bakar sareng swirl, anu salajengna ningkatkeun efisiensi prosés durukan. Sacara umum, volume silinder anu langkung alit cekap pikeun ngaleupaskeun énergi anu sami sareng mesin anu langkung ageung sareng sabanding tanpa ngirangan.

Sakumaha anu parantos dituduhkeun dina awal tulisan, mecenghulna pangirangan utamina kusabab ketatna panerapan Éropa. Seuseueurna perkawis ngirangan émisi, sedengkeun anu paling katingali nyaéta drive pikeun ngirangan émisi CO di saluareun papan.₂... Nanging, di sakumna dunya, watesan émisi sakedik-sakedik diseukeutan. Luyu sareng pangaturan ku Komisi Éropa, pembuat mobil Éropa parantos komitmen pikeun ngahontal wates émisi 2015 g CO dina 130.₂ per 1 km, nilai ieu diitung salaku nilai rata-rata pikeun tempat parkir mobil anu disimpen di pasar langkung ti sataun. Mesin bénsin ngagaduhan peran langsung dina ngirangan padahal, dina hal épisiénsi, aranjeunna langkung gampang ngirangan konsumsi (nyaéta ogé CO₂) batan solar. Sanajan kitu, ieu ngajadikeun hésé henteu ngan pikeun harga nu leuwih luhur, tapi ogé pikeun rélatif masalah jeung mahal ngaleungitkeun émisi ngabahayakeun dina gas haseup, kayaning oksida nitrogén - NO._x, karbon monoksida - CO, hidrokarbon - HC atanapi karbon hideung, pikeun ngaleungitkeun anu digunakeun saringan DPF (FAP) anu mahal sareng masih bermasalah. Ku kituna, diesels leutik laun jadi leuwih kompleks, sarta mobil leutik dicoo ku biola leutik. Kendaraan hibrida sareng listrik ogé bersaing sareng ngirangan. Sanajan téhnologi ieu ngajangjikeun, éta leuwih kompleks tinimbang downsizing kawilang basajan, sarta acan teuing mahal pikeun warga rata.

Bit téori

Kasuksésan downsizing gumantung kana dinamika mesin, konsumsi bahan bakar jeung kanyamanan nyetir sakabéh. Kakuatan sareng torsi mimitina. Produktivitas mangrupikeun padamelan anu dilakukeun dina waktosna. Karya dibere salila hiji siklus mesin durukan internal spark ignition ditangtukeun ku disebut siklus Otto.

Sumbu nangtung nyaéta tekanan di luhur piston, sareng sumbu horizontal nyaéta volume silinder. Karya dirumuskeun ku wewengkon nu diwatesan ku kurva. Diagram ieu idealized sabab urang teu tumut kana akun bursa panas jeung lingkungan, inersia hawa asup kana silinder, sarta karugian disababkeun ku asupan (tekanan négatip saeutik dibandingkeun tekanan atmosfir) atanapi knalpot (slight overpressure). Tur ayeuna pedaran carita sorangan, ditémbongkeun dina diagram (V). Antara titik 1-2, balon ngeusi campuran - volume naek. Antara titik 2-3, komprési lumangsung, piston jalan jeung compresses campuran suluh-hawa. Antara titik 3-4, durukan lumangsung, polumeu konstan (piston aya di puseur paéh luhur), sarta campuran suluh kaduruk. Énergi kimia bahan bakar dirobah jadi panas. Antara titik 4-5, campuran kaduruk suluh jeung hawa berpungsi - ngembangna sarta exerting tekanan dina piston nu. Dina paragraf 5-6-1, aliran sabalikna lumangsung, nyaéta, knalpot.

Beuki urang nyedot dina campuran suluh-hawa, beuki énergi kimiawi dileupaskeun, sarta aréa handapeun kurva naek. Pangaruh ieu tiasa dihontal ku sababaraha cara. Pilihan kahiji nyaéta pikeun ningkatkeun volume silinder masing-masing. sakabeh mesin, nu dina kaayaan anu sarua urang ngahontal kakuatan leuwih - kurva bakal ningkat ka katuhu. Cara séjén pikeun mindahkeun naékna kurva ka luhur nyaéta, contona, ningkatkeun rasio komprési atanapi ningkatkeun kakuatan pikeun dianggo kana waktos sareng ngalakukeun sababaraha siklus anu langkung alit dina waktos anu sami, nyaéta, ningkatkeun kagancangan mesin. Duanana métode digambarkeun boga loba kalemahan (self-ignition, kakuatan luhur tina sirah silinder jeung anjing laut na, ngaronjat gesekan dina speeds luhur - urang bakal ngajelaskeun engké, émisi luhur, gaya dina piston masih ngeunaan sarua), bari mobil boga. gain kakuatan rélatif badag dina kertas, tapi torsi teu robah teuing. Anyar, sanajan Mazda Jepang junun ngahasilkeun masal mesin béngsin kalawan rasio komprési unusually tinggi (14,0: 1) disebut Skyactive-G, nu boasts parameter dinamis pohara alus kalawan konsumsi bahan bakar nguntungkeun, tapi lolobana pabrik masih ngagunakeun hiji kamungkinan nyaeta. pikeun ngaronjatkeun volume wewengkon handapeun kurva. Sareng ieu pikeun niiskeun hawa sateuacan asup kana silinder bari ngajaga volume - ngabahekeun.

Maka diagram p (V) siklus Otto sapertos kieu:

Kusabab muatan 7-1 lumangsung dina tekanan anu langkung béda (langkung luhur) dibanding outlet 5-6, diciptakeun kurva anu ditutup anu béda, anu hartosna yén pagawéan tambahan dilakukeun dina stroke piston anu teu operasi. Ieu tiasa dianggo upami alat anu neken hawa didukung ku sababaraha énergi kaleuleuwihan, anu dina hal kami mangrupikeun énergi kinétik tina gas buang. Alat sapertos kitu mangrupikeun turbocharger. Kompresor mékanis ogé dianggo, tapi perlu diperhatoskeun perséntase anu tangtu (15-20%) anu dianggo dina operasina (paling sering didorong ku crankshaft), janten bagian tina kurva luhur ngageser ka handap hiji tanpa pangaruh nanaon.

Urang bakal sumping bari, bari urang kabebeng. Turbocharging mesin béngsin parantos lami, tapi tujuan utami nyaéta pikeun ningkatkeun kinerja, sedengkeun konsumsi henteu sacara khusus diputuskeun. Janten turbin gas nyeret aranjeunna sapanjang kahirupan, tapi aranjeunna ogé tuang jukut di sisi jalan, mencétan kana bénsin. Aya sababaraha alesan pikeun ieu. Mimiti, ngirangan babandingan komprési mesin ieu pikeun ngaleungitkeun pembakaran sambel-sambel. Aya ogé masalah pendinginan turbo. Dina beban anu saé, campuran kedah dikayaankeun suluh pikeun niiskeun gas knalpot sahingga ngajaga turbocharger tina suhu gas flue anu luhur. Janten parah, énergi anu disayogikeun ku turbocharger kana hawa muatan sawaréh leungit dina beban parsial kusabab marake aliran hawa dina klep throttle. Untungna, téknologi ayeuna parantos ngabantosan pikeun ngirangan konsumsi BBM sanaos mesinna turbocharged, anu mangrupikeun salah sahiji alesan utami pikeun downsizing.

Désainer mesin béngsin modern narékahan pikeun mere ilham mesin solar nu beroperasi dina rasio komprési luhur sarta dina beban bagian, aliran hawa ngaliwatan intake manifold teu diwatesan ku throttle nu. Bahaya knocking-knocking disababkeun ku rasio komprési tinggi, nu bisa ngancurkeun mesin pisan gancang, dileungitkeun ku éléktronika modéren, nu ngadalikeun timing ignition leuwih tepat ti ieu kasus nepi ka ayeuna. Kauntungannana badag ogé pamakéan suntik suluh langsung, nu béngsin evaporates langsung dina silinder nu. Ku kituna, campuran suluh éféktif leuwih tiis, sarta wates timer ignition ogé ngaronjat. Nyebutkeun ogé kedah dilakukeun tina sistem ayeuna nyebar tina timing klep variabel, nu ngidinan Anjeun pikeun pangaruh rasio komprési sabenerna ka extent tangtu. Nu disebut siklus Miller (kontraksi panjang teu rata jeung stroke ékspansi). Salian waktos klep variabel, angkat klep variabel ogé ngabantosan ngirangan konsumsi, anu tiasa ngagentos kontrol throttle sahingga ngirangan karugian nyeuseup - ku ngalambatkeun aliran hawa ngaliwatan throttle (misalna Valvetronic ti BMW).

Ngaganti teuing, ngarobih waktos klep, angkat klep atanapi babandingan komprési sanés panacea, janten désainer kedah ngémutan faktor-faktor sanés anu khususna mangaruhan aliran akhir. Ieu kalebet, khususna, pangirangan gesekan, ogé persiapan sareng pembakaran tina campuran anu ngaduruk éta nyalira.

Désainer parantos damel mangtaun-taun pikeun ngirangan gesekan bagian-bagian mesin anu gerak. Eta kudu ngaku yén maranéhna geus nyieun strides hébat dina widang bahan jeung coatings, nu ayeuna boga sipat gesekan pangalusna. Hal anu sami tiasa nyarios ngeunaan minyak sareng pelumas. Desain mesin sorangan teu ditinggalkeun tanpa perhatian, dimana dimensi bagian pindah, bantalan dioptimalkeun, bentuk cingcin piston sarta, tangtosna, jumlah silinder teu robah. Panginten mesin anu paling terkenal kalayan jumlah silinder "handap" ayeuna nyaéta mesin EcoBoost tilu-silinder Ford ti Ford atanapi TwinAir dua-silinder ti Fiat. Pangsaeutikna silinder hartina pangsaeutikna piston, panyambung rod, bantalan, atawa valves, sahingga logis total gesekan. Pasti aya sababaraha watesan di daérah ieu. Kahiji nyaeta gesekan nu disimpen dina silinder leungit, tapi offset ka extent sababaraha ku gesekan tambahan dina bantalan aci kasaimbangan. Watesan anu sanés aya hubunganana sareng jumlah silinder atanapi budaya operasi, anu sacara signifikan mangaruhan pilihan kategori kendaraan anu bakal dijalankeun ku mesin. Ayeuna unthinkable, contona, BMW, dipikawanoh pikeun mesin modern na, ieu dilengkepan mesin kembar-silinder humming. Tapi saha anu terang naon anu bakal kajadian dina sababaraha taun. Kusabab gesekan naek kalawan kuadrat speed, pabrik teu ukur ngurangan gesekan sorangan, tapi ogé nyobian ngarancang mesin pikeun nyadiakeun dinamika cukup dina speeds panghandapna. Kusabab ngeusian atmosfir mesin leutik teu bisa Cope jeung tugas ieu, turbocharger atawa turbocharger digabungkeun jeung compressor mékanis deui datang ka nyalametkeun teh. Nanging, dina kasus supercharger ngan ukur nganggo turbocharger, ieu sanés tugas anu gampang. Ieu kudu dicatet yén turbocharger ngabogaan inersia rotational turbin signifikan, nu nyiptakeun disebut turbodiera. Turbin turbocharger didorong ku gas haseup, nu mimitina kudu dihasilkeun ku mesin, ku kituna aya reureuh tangtu ti momen pedal akselerator diteken ka mimiti ekspektasi tina dorong mesin. Tangtosna, rupa-rupa sistem turbocharging modéren ngusahakeun langkung atanapi kirang suksés ngimbangan panyakit ieu, sareng perbaikan desain anyar dina turbocharger sumping ka nyalametkeun. Janten turbocharger langkung alit sareng langkung hampang, aranjeunna ngabales langkung gancang sareng langkung gancang dina kecepatan anu langkung luhur. Supir berorientasi olahraga, digedékeun dina mesin-speed tinggi, nyalahkeun mesin turbocharged "slow-speed" pikeun réspon anu goréng. euweuh gradasi kakuatan sakumaha speed naek. Jadi mesin narik emotionally di low, pertengahan jeung revs luhur, hanjakalna tanpa kakuatan puncak.

Komposisi campuran anu tiasa kaduruk sorangan henteu tinggaleun. Sakumaha anjeun terang, mesin béngsin ngaduruk anu disebut campuran stoichiometric homogen tina hawa sareng bahan bakar. Ieu ngandung harti yén pikeun 14,7 kg suluh - béngsin aya 1 kg hawa. Rasio ieu disebut ogé lambda = 1. Said campuran béngsin jeung hawa ogé bisa dibeuleum dina babandingan séjén. Upami anjeun nganggo jumlah hawa tina 14,5 dugi ka 22: 1, maka aya kaleuwihan hawa anu ageung - urang ngobrol ngeunaan anu disebut campuran ramping. Lamun rasio dibalikkeun, jumlah hawa kirang ti stoichiometric jeung jumlah béngsin leuwih gede (babandingan hawa jeung béngsin aya dina rentang 14 nepi ka 7:1), campuran ieu disebut disebut. campuran euyeub. Babandingan séjén di luar rentang ieu hésé hurung sabab éncér teuing atawa ngandung teuing saeutik hawa. Dina sagala hal, duanana wates boga épék sabalikna dina kinerja, konsumsi jeung émisi. Dina hal émisi, dina kasus campuran anu beunghar, formasi CO sareng HC anu signifikan lumangsung._x, produksi NO_x relatif handap kusabab hawa anu handap nalika ngaduruk campuran anu euyeub. Di sisi anu sanésna, NO produksi khususna langkung luhur kalayan durukan ngabeuleum langsing._xalatan suhu durukan nu leuwih luhur. Urang teu kudu poho ngeunaan laju ngaduruk, nu béda pikeun tiap komposisi campuran. Laju ngaduruk mangrupikeun faktor anu penting pisan, tapi sesah ngontrolana. Laju durukan campuran ogé dipangaruhan ku suhu, darajat swirl (dijaga ku laju mesin), kalembaban sareng komposisi bahan bakar. Unggal faktor ieu aub dina cara béda, kalawan swirl na jenuh tina campuran boga pangaruh greatest. Campuran anu beunghar kaduruk langkung gancang tibatan anu ramping, tapi upami campuranna beunghar teuing, laju ngadurukna dikirangan pisan. Nalika campuran dihurungkeun, durukan mimiti laun, kalayan tekanan sareng suhu ningkat, laju ngaduruk ningkat, anu ogé difasilitasi ku ningkatna swirling campuran. Lean ngaduruk durukan nyumbang kana kanaékan efisiensi durukan nepi ka 20%, bari, nurutkeun kamampuhan ayeuna, éta maksimum dina babandingan ngeunaan 16,7 nepi ka 17,3: 1. Kusabab homogenisasi campuran deteriorates salila lean terus, hasilna signifikan ngurangan. laju ngaduruk, ngurangan efisiensi, sarta produktivitas, pabrik geus datang nepi ka nu disebut campuran layering. Dina basa sejen, campuran combustible ieu stratified dina spasi durukan, ku kituna babandingan sabudeureun lilin nyaeta stoichiometric, nyaeta, eta gampang ignited, sarta di lingkungan sésana, sabalikna, komposisi campuran téh. leuwih luhur. Téknologi ieu parantos dianggo dina prakték (TSi, JTS, BMW), hanjakalna, sajauh ieu ngan ukur dugi ka laju anu tangtu atanapi. dina modeu beban hampang. Nanging, pamekaran mangrupikeun léngkah anu gancang.

Mangpaat pangirangan

• Mesin sapertos kitu henteu ngan ukur langkung alit dina volume, tapi ogé ukuranana, janten tiasa dihasilkeun kalayan kirang bahan baku sareng kirang konsumsi énergi.
• Kusabab mesinna nganggo anu sami, upami henteu sami bahan baku, mesinna bakal langkung énggal kusabab ukuranana langkung alit. Sakabéh struktur kendaraan tiasa kirang mantap sahingga langkung enteng sareng langkung mirah. kalayan mesin anu langkung enteng, kirang beban as. Dina hal ieu, kinerja nyetir ogé ningkat, sabab éta henteu pati dipangaruhan ku mesin beurat.
• Mesin sapertos kitu langkung alit sareng langkung kuat, sahingga moal hésé ngawangun mobil alit sareng kuat, anu kadang henteu tiasa dianggo kusabab ukuran mesinna kawates.
• Motor anu langkung alit ogé ngagaduhan massa anu kirang inersia, janten henteu nyéépkeun seueur kakuatan pikeun ngalih nalika perobihan listrik salaku motor ageung.

Kalemahan réduksi

• Motor sapertos kitu katekanan setrés termal sareng mékanis anu langkung luhur.
• Sanaos mesinna langkung énténg dina volume sareng beurat, kusabab ayana sababaraha bagian tambahan sapertos turbocharger, intercooler atanapi suntikan bénsin tekanan tinggi, beurat total mesin naék, biaya mesin naék, sareng sadaya alat peryogi ningkat pangropéa. sareng résiko kagagalan langkung ageung, khususna pikeun turbocharger anu tunduk kana setrés termal sareng mékanis anu luhur.
• Sababaraha sistem bantu nyéépkeun énergi dina mesin (mis. Pompa piston suntikan langsung pikeun mesin TSI).
• Désain sareng ngadamel mesin sapertos kitu langkung sesah sareng rumit tibatan dina mesin anu dieusi atmosfir.
• Konsumsi akhir masih gumantung pisan kana gaya nyetir.
• Gesekan internal. Émut yén gesekan mesin gumantung kana kagancangan. Ieu kawilang gampang pikeun pompa cai atanapi alternator dimana gesekan ningkat sacara liniér kalayan gancang. Nanging, gesekan kaméra atanapi cincin piston ningkat saimbang sareng akar kuadrat, anu tiasa nyababkeun motor alit-gancang nunjukkeun gesekan internal anu langkung luhur tibatan volume anu langkung ageung anu ngalir dina kagancangan anu langkung handap. Nanging, sapertos anu parantos disebatkeun, seueur pisan gumantung kana desain sareng kinerja mesin.

Janten aya masa depan pikeun motong staf? Sanaos aya kakirangan, saur kuring mah. Mesin anu diarepkeun sacara alami henteu langsung ngaleungit, tapi, ngan saukur kusabab tabungan produksi, kamajuan téknologi (Mazda Skyactive-G), nostalgia, atanapi kabiasaan. Pikeun anu sanés partisans anu henteu percanten kana kakuatan mesin alit, kuring nyarankeun pikeun ngamuat mobil sapertos kitu sareng opat jalmi anu saé, teras milarian bukit, nyusul sareng uji coba. Réliabilitas tetep janten masalah anu langkung rumit. Aya solusi pikeun pembeli tikét, sanaos langkung lami tibatan test drive. Antosan sababaraha taun kanggo mesinna némbongan teras mutuskeun. Nanging, sacara umum, résiko tiasa diringkeskeun sapertos kieu. Dibandingkeun sareng mesin anu diarepkeun alami anu langkung kuat tina kakuatan anu sami, mesin turbocharged anu langkung alit langkung seueur dieusian ku tekanan silinder ogé suhu. Ku alatan éta, mesin sapertos kitu langkung gaduh bantalan anu dimuat, poros, sirah silinder, switchgear, sareng sajabana. Nanging, résiko kagagalan sateuacan umur jasa anu direncanakeun parantos kadaluwarsa relatif handap, sabab pabrikan mendesain motor pikeun beban ieu. Nanging, bakal aya kasalahan, kuring nyatet, contona, masalah sareng ranté waktos ponténg dina mesin TSi. Nanging, sacara umum, tiasa didugikeun yén umur hirup tina mesin ieu sigana moal salami dina kasus mesin anu diarepkeun sacara alami. Ieu biasana dilarapkeun ka mobil kalayan jarak tempuh anu luhur. Ngaronjat perhatian ogé kedah dibayar kanggo konsumsi. Dibandingkeun sareng mesin bénsin turbocharged anu langkung lami, turbocharger modéren tiasa beroperasi sacara ékonomis sacara signifikan, sedengkeun anu pangsaéna pakait sareng konsumsi solar turbo anu kawilang kuat dina operasi ékonomi. Kelemahanana nyaéta katergantungan anu teras-terasan dina gaya nyetir supir, janten upami anjeun hoyong nyetir sacara ékonomis, anjeun kedah ati-ati sareng pedal gas. Nanging, dibandingkeun sareng mesin solar, mesin bénsin turbocharged ngarobih karugian ieu kalayan perbaikan anu langkung saé, tingkat noise anu handap, kisaran kecepatan anu tiasa dianggo anu langkung ageung atanapi henteuna DPF anu seueur anu dikritik.