Šta je kratica?

Posljednjih godina Evropski bazen postao je najmanje od svega sa čime prosječan čovjek dolazi u kontakt. Ovo se posebno odnosi na stvarne plate, mobilne telefone, laptopove, troškove kompanije ili veličinu motora i emisije. Nažalost, smanjenje broja zaposlenih još nije uticalo na tako oronulu javnu ili državnu upravu. Međutim, značenje riječi "smanjenje" u automobilskoj industriji nije tako novo kako se može činiti na prvi pogled. Krajem prošlog stoljeća i dizelski motori su u prvoj fazi smanjili svoje uštede, koje su zahvaljujući superpunjenju i modernom izravnom ubrizgavanju zadržale ili smanjile volumen, ali uz značajno povećanje dinamičkih parametara motora.

Moderna era benzinskih motora "svitanja" započela je pojavom 1,4 TSi jedinice. Na prvi pogled to samo po sebi ne liči na smanjenje, što je potvrdilo i njegovo uključivanje u ponudu Golfa, Leona ili Octavie. Promjena perspektive se nije dogodila sve dok Škoda nije počela sastavljati 1,4kW 90 TSi motor u svoj najveći Superb model. Međutim, pravi proboj bila je ugradnja 1,2 TSi motora od 77 kW u relativno velike automobile kao što su Octavia, Leon, pa čak i VW Caddy. Tek tada su počele prave i kao i uvek najmudrije kafanske predstave. Izrazi poput: „ne vuče se, neće dugo trajati, nema zamjene za volumen, oktagon ima motor od tkanine, jeste li to čuli?“ Bili su više nego uobičajeni ne samo u četvrtoj cijeni uređaja, već iu online diskusijama. Smanjenje veličine zahtijeva logičan napor proizvođača vozila kako bi se izborili sa stalnim pritiskom smanjenja potrošnje i toliko omraženih emisija. Naravno, ništa nije besplatno, pa čak ni smanjenje broja zaposlenih ne donosi samo koristi. Stoga ćemo u narednim redovima detaljnije razgovarati o tome šta se naziva smanjenjem broja zaposlenih, kako funkcionira i koje su njegove prednosti ili mane.

Šta je kratica i razlozi

Smanjenje veličine znači smanjenje zapremine motora sa unutrašnjim sagorevanjem uz održavanje iste ili čak veće izlazne snage. Paralelno sa smanjenjem zapremine, vrši se i kompresor pomoću turbo punjača ili mehaničkog kompresora, ili kombinacijom obe metode (VW 1,4 TSi - 125 kW). Kao i direktno ubrizgavanje goriva, promjenjivo vrijeme ventila, podizanje ventila itd. Sa ovim dodatnim tehnologijama, više zraka (kiseonika) za sagorevanje ulazi u cilindre, a količina isporučenog goriva može se proporcionalno povećati. Naravno, takva komprimirana mješavina zraka i goriva sadrži više energije. Direktno ubrizgavanje, u kombinaciji s promjenjivim tempom i podizanjem ventila, zauzvrat optimizira ubrizgavanje goriva i vrtlog, što dodatno povećava efikasnost procesa sagorijevanja. Općenito, manja zapremina cilindra je dovoljna da oslobodi istu energiju kao veći i uporedivi motori bez smanjenja.

Kao što je već naznačeno na početku članka, pojava smanjenja uglavnom je posljedica pooštravanja europskog zakonodavstva. Uglavnom se radi o smanjenju emisija, dok je najvidljiviji pokušaj da se smanje emisije CO -a.₂... Međutim, diljem svijeta se granice emisija postupno pooštravaju. U skladu s uredbom Evropske komisije, evropski proizvođači automobila obavezali su se da će do 2015. godine postići granicu emisije CO 130 g.₂ po 1 km, ova vrijednost se izračunava kao prosječna vrijednost parkirališta stavljenog na tržište tokom jedne godine. Benzinski motori imaju izravnu ulogu u smanjenju broja iako je u pogledu učinkovitosti vjerojatnije da će smanjiti potrošnju (tj. I CO₂) nego dizel. Međutim, to otežava ne samo veću cijenu, već i relativno problematično i skupo uklanjanje štetnih emisija u izduvnim plinovima, kao što su dušikovi oksidi - NE_x, ugljični monoksid - CO, ugljovodonici - HC ili čađa, za čije se uklanjanje koristi skup i još uvijek relativno problematičan DPF filter (FAP). Tako mali dizelaši postupno postaju složeniji, a mali automobili sviraju manjim violinama. Hibridna i električna vozila se također takmiče sa smanjenjem broja. Iako ova tehnologija obećava, mnogo je složenija od relativno jednostavnog smanjenja, a opet preskupa za prosječnog građanina.

Malo teorije

Uspjeh smanjenja ovisi o dinamici motora, potrošnji goriva i cjelokupnoj udobnosti vožnje. Snaga i obrtni moment su na prvom mestu. Produktivnost je rad koji se obavlja tokom vremena. Rad prikazan tokom jednog ciklusa motora sa unutrašnjim sagorevanjem sa paljenjem svećicom određen je takozvanim Ottovim ciklusom.

Vertikalna os je pritisak iznad klipa, a horizontalna os je zapremina cilindra. Rad je dat površinom ograničenom krivuljama. Ovaj dijagram je idealiziran jer ne uzimamo u obzir razmjenu topline sa okolinom, inerciju zraka koji ulazi u cilindar i gubitke uzrokovane usisom (mali negativni tlak u odnosu na atmosferski) ili ispuhom (mali nadpritisak). A sada opis same priče, prikazane na (V) dijagramu. Između tačaka 1-2, balon se puni mješavinom - volumen se povećava. Između tačaka 2-3 dolazi do kompresije, klip radi i komprimira smjesu goriva i zraka. Između tačaka 3-4 dolazi do sagorevanja, zapremina je konstantna (klip je u gornjoj mrtvoj tački), a mešavina goriva sagoreva. Hemijska energija goriva se pretvara u toplotu. Između tačaka 4-5, sagorela mešavina goriva i vazduha radi - širi se i vrši pritisak na klip. U paragrafima 5-6-1 javlja se obrnuti tok, odnosno izduv.

Što više usisavamo mješavinu goriva i zraka, oslobađa se više kemijske energije, a površina ispod krivulje se povećava. Ovaj efekat se može postići na nekoliko načina. Prva opcija je adekvatno povećanje volumena cilindra, odnosno. cijeli motor, kojim pod istim uvjetima postižemo veću snagu - kriva će se povećati udesno. Drugi načini za pomicanje uspona krivulje prema gore su, na primjer, povećanje omjera kompresije ili povećanje snage za rad tokom vremena i izvođenje nekoliko manjih ciklusa u isto vrijeme, odnosno povećanje brzine motora. Obje opisane metode imaju mnoge nedostatke (samozapaljenje, veća čvrstoća glave cilindra i njenih zaptivki, povećano trenje pri većim brzinama - opisat ćemo kasnije, veća emisija, sila na klip je i dalje otprilike ista), dok automobil ima relativno veliko povećanje snage na papiru, ali obrtni moment se ne menja mnogo. Nedavno, iako je japanska Mazda uspjela masovno proizvesti benzinski motor neuobičajeno visokog omjera kompresije (14,0:1) nazvan Skyactive-G, koji se može pohvaliti vrlo dobrim dinamičkim parametrima uz povoljnu potrošnju goriva, ipak većina proizvođača i dalje koristi jednu mogućnost je za povećanje volumena površine ispod krive. A to je komprimiranje zraka prije ulaska u cilindar uz održavanje volumena - prelivanje.

Tada p (V) dijagram Ottovog ciklusa izgleda ovako:

Budući da se naboj 7-1 događa pod različitim (većim) tlakom od izlaza 5-6, stvara se druga zatvorena krivulja, što znači da se dodatni rad izvodi u hodu klipa koji ne radi. To se može koristiti ako uređaj koji komprimira zrak napaja nešto viška energije, što je u našem slučaju kinetička energija ispušnih plinova. Takav uređaj je turbopunjač. Koristi se i mehanički kompresor, no potrebno je uzeti u obzir određeni postotak (15-20%) potrošen na njegov rad (najčešće ga pokreće radilica), pa se dio gornje krivulje pomiče prema donjoj jedan bez ikakvog efekta.

Doći ćemo na neko vrijeme, dok smo preopterećeni. Benzinski motor s turbopunjačem postoji već duže vrijeme, ali glavni cilj je bio povećati performanse, dok se o potrošnji nije posebno odlučivalo. Tako su ih plinske turbine vukle za sobom, ali su jeli i travu pored puta, pritiskajući gas. Za to je bilo nekoliko razloga. Prvo, smanjite omjer kompresije ovih motora kako biste uklonili izgaranje. Bilo je i problema sa turbo hlađenjem. Pri velikim opterećenjima mješavina je morala biti obogaćena gorivom za hlađenje ispušnih plinova i na taj način zaštitila turbopunjač od visokih temperatura dimnih plinova. Da stvar bude gora, energija koju turbopunjač dovodi do usisnog zraka djelomično se gubi pri djelomičnom opterećenju zbog kočenja protoka zraka na prigušnom ventilu. Srećom, trenutna tehnologija već omogućava smanjenje potrošnje goriva čak i kada je motor s turbopunjačem, što je jedan od glavnih razloga smanjenja broja zaposlenih.

Dizajneri modernih benzinskih motora pokušavaju da inspirišu one dizel motore koji rade na većem omjeru kompresije i pri djelomičnom opterećenju, protok zraka kroz usisnu granu nije ograničen gasom. Opasnost od kucanja-kucanja uzrokovanog visokim omjerom kompresije, koji može vrlo brzo uništiti motor, eliminira moderna elektronika, koja kontrolira vrijeme paljenja mnogo preciznije nego što je to bio slučaj do nedavno. Velika prednost je i upotreba direktnog ubrizgavanja goriva, pri čemu benzin isparava direktno u cilindru. Tako se mješavina goriva efikasno hladi, a povećava se i granica samozapaljenja. Treba spomenuti i trenutno rasprostranjen sistem varijabilnog vremena ventila, koji vam omogućava da u određenoj mjeri utičete na stvarni omjer kompresije. Takozvani Millerov ciklus (neravnomjerno dugi hod kontrakcije i ekspanzije). Osim promjenjivog vremena ventila, varijabilno podizanje ventila također pomaže u smanjenju potrošnje, što može zamijeniti kontrolu gasa i na taj način smanjiti gubitke usisavanja – usporavanjem protoka zraka kroz klapnu (npr. Valvetronic iz BMW-a).

Prekomjerno punjenje, mijenjanje vremena ventila, podizanje ventila ili omjer kompresije nisu lijek, pa dizajneri moraju uzeti u obzir druge faktore koji posebno utječu na konačni protok. To uključuje, naročito, smanjenje trenja, kao i pripremu i sagorijevanje same zapaljive smjese.

Dizajneri su desetljećima radili na smanjenju trenja pokretnih dijelova motora. Mora se priznati da su napravili veliki napredak u oblasti materijala i premaza, koji trenutno imaju najbolja svojstva trenja. Isto se može reći i za ulja i maziva. Sam dizajn motora nije ostao bez pažnje, gdje su optimizirane dimenzije pokretnih dijelova, ležajevi, oblik klipnih prstenova i, naravno, broj cilindara. Verovatno najpoznatiji motori sa "manjim" brojem cilindara trenutno su Fordovi trocilindrični EcoBoost motori od Forda ili TwinAir dvocilindrični iz Fiata. Manje cilindara znači manje klipova, klipnjača, ležajeva ili ventila, i stoga logično potpuno trenje. Svakako postoje neka ograničenja u ovoj oblasti. Prvi je trenje koje je pohranjeno na cilindru koji nedostaje, ali je u određenoj mjeri nadoknađeno dodatnim trenjem u ležajevima balansnog vratila. Drugo ograničenje se odnosi na broj cilindara ili radnu kulturu, što značajno utiče na izbor kategorije vozila koje će motor voziti. Trenutno nezamislivo, na primjer, BMW, poznat po svojim modernim motorima, bio je opremljen dvocilindričnim motorom koji bruji. Ali ko zna šta će se dogoditi za nekoliko godina. Budući da se trenje povećava s kvadratom brzine, proizvođači ne samo da smanjuju samo trenje, već i pokušavaju dizajnirati motore da obezbijede dovoljnu dinamiku pri najnižim mogućim brzinama. Budući da se atmosfersko punjenje malog motora ne može nositi s ovim zadatkom, u pomoć ponovno dolazi turbopunjač ili turbopunjač u kombinaciji s mehaničkim kompresorom. Međutim, u slučaju kompresora samo s turbo punjačem, to nije lak zadatak. Treba napomenuti da turbopunjač ima značajnu inerciju rotacije turbine, što stvara tzv. turbodijeru. Turbinu turbo punjača pokreću izduvni gasovi, koje motor prvo mora proizvesti, tako da postoji određeno kašnjenje od trenutka pritiska na papučicu gasa do očekivanog početka potiska motora. Naravno, različiti moderni sistemi turbopunjača pokušavaju manje-više uspješno kompenzirati ovu bolest, a nova poboljšanja dizajna turbopunjača dolaze u pomoć. Dakle, turbo punjači su manji i lakši, brže i brže reagiraju pri većim brzinama. Sportski orijentisani vozači, odgajani na motorima velikih brzina, krive tako „spori“ turbo motor za lošu reakciju. nema gradacije snage kako se brzina povećava. Dakle, motor emotivno vuče pri niskim, srednjim i visokim obrtajima, nažalost bez vršne snage.

Sam sastav zapaljive smjese nije stajao po strani. Kao što znate, benzinski motor sagorijeva takozvanu homogenu stehiometrijsku mješavinu zraka i goriva. To znači da na 14,7 kg goriva - benzina dolazi 1 kg vazduha. Ovaj odnos se takođe naziva lambda = 1. Navedena mešavina benzina i vazduha može se sagorevati iu drugim omjerima. Ako koristite količinu zraka od 14,5 do 22: 1, tada dolazi do velikog viška zraka - govorimo o takozvanoj mršavoj smjesi. Ako je odnos obrnut, količina vazduha je manja od stehiometrijske, a količina benzina veća (odnos vazduha i benzina je u rasponu od 14 do 7:1), ova mešavina se naziva tzv. bogata mešavina. Ostale omjere izvan ovog raspona je teško zapaliti jer su previše razrijeđeni ili sadrže premalo zraka. U svakom slučaju, obje granice imaju suprotan učinak na performanse, potrošnju i emisije. Što se tiče emisije, u slučaju bogate mješavine dolazi do značajnog stvaranja CO i HC._x, proizvodnja BR_x relativno niska zbog nižih temperatura pri sagorijevanju bogate smjese. S druge strane, proizvodnja NO -a je posebno veća pri sagorijevanju sa mršavim izgaranjem._xzbog više temperature sagorevanja. Ne smijemo zaboraviti na brzinu gorenja, koja je različita za svaki sastav smjese. Brzina sagorevanja je veoma važan faktor, ali ga je teško kontrolisati. Na brzinu sagorevanja smeše utiču i temperatura, stepen vrtloga (održavan brzinom motora), vlažnost i sastav goriva. Svaki od ovih faktora je uključen na različite načine, pri čemu je najveći uticaj vrtlog i zasićenje smeše. Bogata smjesa gori brže od posne, ali ako je mješavina previše bogata, brzina gorenja je znatno smanjena. Kada se smjesa zapali, sagorijevanje je u početku sporo, s povećanjem tlaka i temperature, brzina gorenja se povećava, što je također olakšano pojačanim vrtloženjem smjese. Sagorevanje pri slabom sagorevanju doprinosi povećanju efikasnosti sagorevanja i do 20%, dok je, prema trenutnim mogućnostima, ono maksimalno u odnosu od oko 16,7 do 17,3:1. brzina sagorevanja, smanjenje efikasnosti i produktivnosti, proizvođači su smislili takozvanu mešavinu slojeva. Drugim riječima, zapaljiva smjesa se raslojava u prostoru za sagorijevanje, tako da je odnos oko svijeće stehiometrijski, odnosno lako se zapaljuje, au ostatku okoline, naprotiv, sastav smjese je mnogo više. Ova tehnologija se već koristi u praksi (TSi, JTS, BMW), nažalost, za sada samo do određenih brzina odn. u režimu laganog opterećenja. Međutim, razvoj je brz korak naprijed.

Prednosti smanjenja

• Takav motor nije samo manje zapremine, već i veličine, pa se može proizvesti s manje sirovina i manjom potrošnjom energije.
• Budući da motori koriste slične, ako ne i iste sirovine, motor će biti lakši zbog svoje manje veličine. Cijela struktura vozila može biti manje robusna, pa stoga lakša i jeftinija. uz postojeći lakši motor, manje osovinsko opterećenje. U ovom slučaju poboljšavaju se i vozne performanse, budući da na njih ne utiče tako snažan motor.
• Takav motor je manji i snažniji, pa stoga neće biti teško izgraditi mali i snažan automobil, koji ponekad nije radio zbog ograničene veličine motora.
• Manji motor također ima manju inercijsku masu, pa ne troši toliko energije za kretanje tijekom promjene snage kao veći motor.

Nedostaci smanjenja

• Takav motor je izložen znatno većem toplinskom i mehaničkom naprezanju.
• Iako je motor lakši po volumenu i težini, zbog prisutnosti raznih dodatnih dijelova, poput turbopunjača, međuhladnjaka ili ubrizgavanja benzina pod visokim tlakom, ukupna težina motora raste, troškovi motora se povećavaju, a cijeli komplet zahtijeva povećano održavanje. i rizik od kvara je veći, posebno za turbopunjač koji je izložen visokim toplinskim i mehaničkim naprezanjima.
• Neki pomoćni sistemi troše energiju u motoru (npr. Klipna pumpa s direktnim ubrizgavanjem za motore TSI).
• Dizajn i proizvodnja takvog motora mnogo su teži i složeniji nego u slučaju motora ispunjenog atmosferom.
• Konačna potrošnja još uvijek relativno uvelike ovisi o stilu vožnje.
• Unutrašnje trenje. Imajte na umu da trenje motora ovisi o brzini. To je relativno zanemarivo za pumpu za vodu ili alternator gdje se trenje linearno povećava s brzinom. Međutim, trenje brega ili klipnih prstenova raste proporcionalno kvadratnom korijenu, što može uzrokovati da mali motor velike brzine pokazuje veće unutarnje trenje od veće zapremine koja radi pri manjim brzinama. Međutim, kao što je već spomenuto, mnogo ovisi o dizajnu i performansama motora.

Postoji li, dakle, budućnost za smanjenje broja zaposlenih? Uprkos nekim nedostacima, mislim da jeste. Motori s prirodnim usisavanjem ne nestaju odmah, jednostavno, zbog uštede u proizvodnji, napretka tehnologije (Mazda Skyactive-G), nostalgije ili navike. Nepartizanima koji ne vjeruju u snagu malog motora, preporučujem da takav automobil natovare četiri uhranjena čovjeka, a zatim pogledaju uzbrdo, pretječu i testiraju. Pouzdanost ostaje mnogo složenije pitanje. Za kupce karata postoji rješenje, čak i ako traje duže od probne vožnje. Pričekajte nekoliko godina da se motor pojavi pa odlučite. Sveukupno, međutim, rizici se mogu sažeti na sljedeći način. U usporedbi sa snažnijim motorom s atmosferskim tlakom iste snage, manji motor s turbopunjačem znatno je opterećeniji tlakom cilindra i temperaturom. Stoga takvi motori imaju znatno više opterećenih ležajeva, radilicu, glavu cilindra, rasklopne uređaje itd. Međutim, rizik od kvara prije isteka planiranog vijeka trajanja relativno je nizak jer proizvođači dizajniraju motore za ovo opterećenje. Međutim, bit će grešaka, primjećujem, na primjer, probleme sa preskakanjem razvodnog lanca u TSi motorima. Sve u svemu, međutim, može se reći da vijek trajanja ovih motora vjerojatno neće biti tako dug kao u slučaju motora s atmosferskim usisavanjem. To se uglavnom odnosi na automobile s velikom kilometražom. Povećanu pažnju treba posvetiti i potrošnji. U usporedbi sa starijim benzinskim motorima s turbopunjačem, moderni turbopunjači mogu raditi znatno ekonomičnije, dok najbolji od njih odgovaraju potrošnji relativno snažnog turbo dizela u ekonomičnom radu. Nedostatak je sve veća ovisnost o stilu vožnje vozača, pa ako želite voziti ekonomično, morate biti oprezni s papučicom gasa. Međutim, u usporedbi s dizelskim motorima, benzinski motori s turbopunjačem nadoknađuju ovaj nedostatak boljom doradom, nižom razinom buke, širim rasponom korisnih brzina ili nedostatkom toliko kritiziranog DPF-a.