Vad är förkortning?

Under de senaste åren har European Basin blivit det minsta av allt som en genomsnittlig person kommer i kontakt med. Detta gäller särskilt reallöner, mobiltelefoner, bärbara datorer, företagskostnader eller motorstorlek och utsläpp. Tyvärr har personalnedskärningar ännu inte påverkat en så förfallna offentlig eller statsförvaltning. Men betydelsen av ordet "minskning" i bilindustrin är inte så ny som det kan tyckas vid första anblicken. I slutet av förra seklet ökade även dieselmotorerna i det första steget, vilket tack vare överladdning och modern direktinsprutning bibehöll eller minskade volymen, men med en betydande ökning av motorns dynamiska parametrar.

Den moderna eran av "gryning" bensinmotorer började med tillkomsten av 1,4 TSi-enheten. Vid en första anblick ser detta i sig inte ut som en neddragning, vilket också bekräftades av att det ingick i Golf, Leon eller Octavias utbud. Perspektivbytet skedde inte förrän Škoda började montera 1,4kW 90 TSi-motorn till sin största Superb-modell. Det verkliga genombrottet var dock installationen av 1,2 kW 77 TSi-motorn i relativt stora bilar som Octavia, Leon och till och med VW Caddy. Först då började de riktiga och som alltid de mest kloka krogföreställningarna. Uttryck som: "drar inte ut, håller inte länge, det finns ingen ersättning för volym, oktagonen har en tygmotor, har du hört det?" Var mer än vanligt inte bara i det fjärde priset på enheter, utan också i onlinediskussioner. Neddragningar kräver en logisk ansträngning från fordonstillverkarna för att klara av det ständiga trycket att minska förbrukningen och mycket hatade utsläpp. Naturligtvis är ingenting gratis, och även neddragningar ger inte bara fördelar. Därför kommer vi i de följande raderna att diskutera mer i detalj vad som kallas neddragning, hur det fungerar och vilka är dess fördelar eller nackdelar.

Vad är förkortning och orsaker

Neddragning innebär att minska slagvolymen hos en förbränningsmotor samtidigt som man bibehåller samma eller till och med högre effekt. Parallellt med volymminskningen utförs överladdning med en turboladdare eller en mekanisk kompressor, eller en kombination av båda metoderna (VW 1,4 TSi - 125 kW). Samt direkt bränsleinsprutning, variabel ventiltid, ventillyft etc. Med dessa ytterligare teknologier kommer mer luft (syre) för förbränning in i cylindrarna och mängden bränsle som tillförs kan ökas proportionellt. Naturligtvis innehåller en sådan komprimerad blandning av luft och bränsle mer energi. Direktinsprutning, kombinerat med variabel tidtagning och ventillyft, optimerar i sin tur bränsleinsprutningen och virveln, vilket ytterligare ökar effektiviteten i förbränningsprocessen. Generellt sett räcker det med en mindre cylindervolym för att frigöra samma energi som större och jämförbara motorer utan att minska.

Som redan anges i början av artikeln beror uppkomsten av minskningar främst på skärpningen av europeisk lagstiftning. Mestadels handlar det om att minska utsläppen, medan den mest synliga är drivkraften för att minska koldioxidutsläppen över hela linjen.₂... Emellertid skärps utsläppsgränserna gradvis över hela världen. I enlighet med en förordning från Europeiska kommissionen har europeiska biltillverkare åtagit sig att uppnå en utsläppsgräns på 2015 g år 130.₂ per km, beräknas detta värde som medelvärdet för bilparken som släppts ut på marknaden under ett år. Bensinmotorer spelar en direkt roll för att minska, även om de, när det gäller effektivitet, är mer benägna att minska förbrukningen (dvs. även CO₂) än diesel. Detta gör det dock svårt inte bara för ett högre pris, utan också för den relativt problematiska och dyra elimineringen av skadliga utsläpp i avgaser, såsom kväveoxider - NO_x, kolmonoxid - CO, kolväten - HC eller kolsvart, för att avlägsna ett dyrt och fortfarande relativt problematiskt DPF-filter (FAP) används. Således blir små dieslar gradvis mer komplexa, och små bilar spelas med mindre fioler. Hybrid- och elfordon konkurrerar också med neddragningar. Även om denna teknik är lovande, är den mycket mer komplex än relativt enkel nedskärning, och ändå för dyr för den genomsnittlige medborgaren.

Lite teori

Framgången med nedtrappning beror på motordynamik, bränsleförbrukning och total körkomfort. Kraft och vridmoment kommer först. Produktivitet är arbete som utförs över tid. Arbetet som presenteras under en cykel av en förbränningsmotor med gnisttändning bestäms av den så kallade Otto-cykeln.

Den vertikala axeln är trycket ovanför kolven och den horisontella axeln är cylinderns volym. Arbetet ges av det område som begränsas av kurvorna. Detta diagram är idealiserat eftersom vi inte tar hänsyn till värmeväxlingen med omgivningen, trögheten hos luften som kommer in i cylindern och de förluster som orsakas av insug (lätt undertryck jämfört med atmosfärstryck) eller avgaser (lätt övertryck). Och nu en beskrivning av själva berättelsen, som visas i (V)-diagrammet. Mellan punkterna 1-2 fylls ballongen med en blandning - volymen ökar. Mellan punkterna 2-3 sker kompression, kolven arbetar och komprimerar bränsle-luftblandningen. Mellan punkterna 3-4 sker förbränning, volymen är konstant (kolven är i övre dödpunkten), och bränsleblandningen brinner. Bränslets kemiska energi omvandlas till värme. Mellan punkterna 4-5 fungerar den brända blandningen av bränsle och luft - expanderar och utövar tryck på kolven. I styckena 5-6-1 sker det omvända flödet, det vill säga avgaserna.

Ju mer vi suger in bränsle-luftblandningen, desto mer kemisk energi frigörs, och arean under kurvan ökar. Denna effekt kan uppnås på flera sätt. Det första alternativet är att adekvat öka cylindervolymen, respektive. hela motorn, som under samma förhållanden uppnår mer effekt - kurvan kommer att öka åt höger. Andra sätt att förskjuta kurvans stigning uppåt är till exempel att öka kompressionsförhållandet eller öka kraften att arbeta över tid och göra flera mindre cykler samtidigt, det vill säga att öka motorvarvtalet. Båda metoderna som beskrivs har många nackdelar (självantändning, högre hållfasthet hos cylinderhuvudet och dess tätningar, ökad friktion vid högre hastigheter - vi kommer att beskriva senare, högre emissioner, kraften på kolven är fortfarande ungefär densamma), medan bilen har en relativt stor effektvinst på pappret, men vridmomentet förändras inte mycket. Nyligen, även om den japanska Mazda lyckades masstillverka en bensinmotor med ett ovanligt högt kompressionsförhållande (14,0: 1) kallat Skyactive-G, som har mycket bra dynamiska parametrar med gynnsam bränsleförbrukning, använder de flesta tillverkare fortfarande en möjlighet är för att öka volymen av området under kurvan. Och detta är att komprimera luften innan den går in i cylindern samtidigt som volymen bibehålls - överflöde.

Då ser p (V) -diagrammet för Otto -cykeln ut så här:

Eftersom 7-1-laddningen sker vid ett annat (högre) tryck än 5-6-utloppet skapas en annan sluten kurva, vilket innebär att ytterligare arbete utförs i den inoperativa kolvslaget. Detta kan användas om enheten som komprimerar luften drivs av viss överskottsenergi, vilket i vårt fall är avgasernas rörelseenergi. En sådan anordning är en turboladdare. En mekanisk kompressor används också, men det är nödvändigt att ta hänsyn till en viss procentandel (15-20%) som spenderats på dess drift (oftast drivs den av vevaxeln), därför övergår en del av den övre kurvan till den nedre en utan någon effekt.

Vi kommer ett tag, medan vi är överväldigade. Aspirering av en bensinmotor har funnits länge, men huvudmålet var att öka prestandan, medan förbrukningen inte var särskilt bestämd. Så gasturbiner släpade med dem för livet, men de åt också gräs vid vägen och pressade på gasen. Det fanns flera anledningar till detta. Minska först kompressionsförhållandet för dessa motorer för att eliminera knock-knock-förbränning. Det var också en turbokylning. Vid höga belastningar måste blandningen berikas med bränsle för att kyla avgaserna och på så sätt skydda turboladdaren från höga rökgastemperaturer. För att göra saken värre förloras energin från turboladdaren till laddluften delvis förlorad vid delbelastning på grund av bromsning av luftflödet vid strypventilen. Lyckligtvis hjälper nuvarande teknik redan till att minska bränsleförbrukningen även när motorn är turboladdad, vilket är en av de främsta orsakerna till minskning.

Designers av moderna bensinmotorer försöker inspirera de dieselmotorer som arbetar med ett högre kompressionsförhållande och vid dellast, luftflödet genom insugningsröret begränsas inte av gasreglaget. Faran för knackning-knack orsakad av ett högt kompressionsförhållande, som kan förstöra en motor mycket snabbt, elimineras av modern elektronik, som styr tändningen mycket mer exakt än vad som var fallet tills nyligen. En stor fördel är också användningen av direkt bränsleinsprutning, där bensin avdunstar direkt i cylindern. Således kyls bränsleblandningen effektivt, och självantändningsgränsen ökas också. Nämnas bör också det för närvarande utbredda systemet med variabel ventiltid, som gör att man i viss mån kan påverka det faktiska kompressionsförhållandet. Den så kallade Miller-cykeln (ojämnt lång kontraktion och expansionsslag). Förutom variabel ventiltid hjälper variabel ventillyft även till att minska förbrukningen, vilket kan ersätta gasreglaget och därmed minska sugförlusterna – genom att bromsa luftflödet genom gasreglaget (t.ex. Valvetronic från BMW).

Överladdning, ändring av ventiltid, ventillyft eller kompressionsförhållande är inget universalmedel, så konstruktörer måste tänka på andra faktorer som i synnerhet påverkar slutflödet. Dessa inkluderar i synnerhet minskningen av friktion, såväl som beredningen och förbränningen av själva eldningsblandningen.

Designers har arbetat i årtionden för att minska friktionen hos rörliga motordelar. Det ska erkännas att de har gjort stora framsteg inom området material och beläggningar, som för närvarande har de bästa friktionsegenskaperna. Detsamma kan sägas om oljor och smörjmedel. Själva motordesignen lämnades inte utan uppmärksamhet, där dimensionerna på rörliga delar, lager är optimerade, formen på kolvringar och, naturligtvis, antalet cylindrar har inte förändrats. De förmodligen mest kända motorerna med "lägre" antal cylindrar i dagsläget är Fords trecylindriga EcoBoost-motorer från Ford eller TwinAir tvåcylindrar från Fiat. Färre cylindrar betyder färre kolvar, vevstakar, lager eller ventiler, och därför logiskt sett total friktion. Det finns säkert vissa begränsningar på detta område. Den första är friktionen som lagras på den saknade cylindern, men som till viss del kompenseras av ytterligare friktion i balansaxellagren. En annan begränsning är relaterad till antalet cylindrar eller driftkultur, vilket avsevärt påverkar valet av fordonskategori som motorn ska köra. För närvarande otänkbart, till exempel var BMW, känd för sina moderna motorer, utrustad med en brummande tvåcylindrig motor. Men vem vet vad som händer om några år. Eftersom friktionen ökar med kvadraten av hastighet, minskar tillverkarna inte bara själva friktionen, utan försöker också designa motorer för att ge tillräcklig dynamik vid lägsta möjliga hastigheter. Eftersom atmosfärisk tankning av en liten motor inte klarar av denna uppgift, kommer en turboladdare eller en turboladdare i kombination med en mekanisk kompressor igen till undsättning. Men när det gäller överladdning endast med en turboladdare är detta ingen lätt uppgift. Det bör noteras att turboladdaren har en betydande turbinrotationströghet, vilket skapar den så kallade turbodieran. Turboladdarturbinen drivs av avgaser, som först måste produceras av motorn, så att det blir en viss fördröjning från det att gaspedalen trampas ned till förväntad start av motorkraften. Naturligtvis försöker olika moderna turboladdare mer eller mindre framgångsrikt kompensera för denna åkomma, och nya designförbättringar av turboladdare kommer till undsättning. Så turboladdare är mindre och lättare, de reagerar snabbare och snabbare vid högre hastigheter. Sportorienterade förare, uppfostrade i höghastighetsmotorer, skyller på en sådan "låghastighets" turboladdad motor för dålig respons. ingen effektgradering när hastigheten ökar. Så motorn drar känslomässigt på låga, mellan och höga varv, tyvärr utan toppeffekt.

Sammansättningen av själva den brännbara blandningen stod inte åt sidan. Som ni vet förbränner en bensinmotor den så kallade homogena stökiometriska blandningen av luft och bränsle. Det betyder att för 14,7 kg bränsle - bensin finns det 1 kg luft. Detta förhållande kallas även lambda = 1. Blandningen av bensin och luft kan även brännas i andra förhållanden. Om du använder mängden luft från 14,5 till 22: 1, så finns det ett stort överskott av luft - vi pratar om den så kallade magra blandningen. Om förhållandet vänds, är luftmängden mindre än stökiometrisk och mängden bensin är större (förhållandet mellan luft och bensin ligger i intervallet 14 till 7:1), denna blandning kallas sk. rik blandning. Andra förhållanden utanför detta område är svåra att antända eftersom de är för utspädda eller innehåller för lite luft. Båda gränserna har i alla fall motsatta effekter på prestanda, förbrukning och utsläpp. När det gäller utsläpp, vid en rik blandning, sker en betydande bildning av CO och HC._x, produktion NO_x relativt låg på grund av de lägre temperaturerna vid bränning av en rik blandning. Å andra sidan är NO -produktionen speciellt högre vid förbränning av magert brännskador._xpå grund av den högre förbränningstemperaturen. Vi får inte glömma förbränningshastigheten, som är olika för varje sammansättning av blandningen. Brännhastigheten är en mycket viktig faktor, men det är svårt att kontrollera den. Blandningens förbränningshastighet påverkas också av temperatur, virvlingsgrad (upprätthålls av motorvarvtal), fuktighet och bränslesammansättning. Var och en av dessa faktorer är involverade på olika sätt, med virvling och mättnad av blandningen som har störst inflytande. En rik blandning brinner snabbare än en mager, men om blandningen är för rik minskar förbränningshastigheten kraftigt. När blandningen antänds går förbränningen långsamt till en början, med ökande tryck och temperatur ökar förbränningshastigheten, vilket också underlättas av ökad virvling av blandningen. Mager förbränning bidrar till en ökning av förbränningseffektiviteten med upp till 20 %, medan den, enligt nuvarande kapacitet, är maximal vid ett förhållande på cirka 16,7 till 17,3:1. Eftersom homogeniseringen av blandningen försämras under fortsatt mager, vilket resulterar i en betydande minskning av brinnhastighet, minskad effektivitet och produktivitet har tillverkare kommit med den så kallade skiktningsblandningen. Med andra ord är den brännbara blandningen stratifierad i förbränningsutrymmet, så att förhållandet runt ljuset är stökiometriskt, det vill säga det är lättantändligt, och i resten av miljön är blandningens sammansättning tvärtom. mycket högre. Denna teknik används redan i praktiken (TSi, JTS, BMW), tyvärr, än så länge bara upp till vissa hastigheter eller. i lätt belastningsläge. Utvecklingen är dock ett snabbt steg framåt.

Fördelar med minskning

• En sådan motor är inte bara mindre i volym utan också i storlek, så den kan produceras med mindre råvaror och mindre energiförbrukning.
• Eftersom motorer använder liknande, om inte samma råvaror, blir motorn lättare på grund av sin mindre storlek. Hela fordonsstrukturen kan vara mindre robust och därför lättare och billigare. med den befintliga lättare motorn, mindre axellast. I detta fall förbättras också körprestandan, eftersom de inte påverkas så starkt av en tung motor.
• En sådan motor är mindre och kraftfullare, och därför kommer det inte att vara svårt att bygga en liten och kraftfull bil, som ibland inte fungerade på grund av den begränsade motorstorleken.
• Den mindre motorn har också mindre tröghetsmassa, så den förbrukar inte lika mycket kraft att röra sig under effektförändringar som den större motorn.

Nackdelar med minskning

• En sådan motor utsätts för betydligt högre termisk och mekanisk spänning.
• Även om motorn är lättare i volym och vikt, på grund av närvaron av olika ytterligare delar som en turboladdare, intercooler eller högtrycksbensininsprutning, ökar motorns totala vikt, motorns kostnad ökar och hela satsen kräver ökat underhåll. och risken för fel är högre, särskilt för en turboladdare som utsätts för hög termisk och mekanisk belastning.
• Vissa hjälpsystem förbrukar energi i motorn (t.ex. kolvpump med direktinsprutning för TSI -motorer).
• Konstruktionen och tillverkningen av en sådan motor är mycket svårare och mer komplex än för en atmosfäriskt fylld motor.
• Den slutliga förbrukningen är fortfarande relativt starkt beroende av körstilen.
• Inre friktion. Tänk på att motorfriktionen är beroende av varvtal. Detta är relativt försumbar för en vattenpump eller generator där friktionen ökar linjärt med hastigheten. Friktionen hos kammarna eller kolvringarna ökar emellertid i proportion till kvadratroten, vilket kan få en liten motor med hög hastighet att uppvisa högre inre friktion än en större volym som körs vid lägre hastigheter. Men som redan nämnts beror mycket på motorns konstruktion och prestanda.

Så finns det en framtid för personalnedskärningar? Trots vissa brister tror jag det. Naturligt aspirerade motorer försvinner dock inte direkt, bara på grund av produktionsbesparingar, tekniska framsteg (Mazda Skyactive-G), nostalgi eller vana. För icke-partisaner som inte litar på kraften hos en liten motor, rekommenderar jag att ladda en sådan bil med fyra välmatade personer, sedan titta uppför backen, ta omkörningar och testa. Tillförlitlighet är fortfarande en mycket mer komplex fråga. Det finns en lösning för biljettköpare, även om det tar längre tid än en provkörning. Vänta några år på att motorn ska visas och bestäm sedan. Sammantaget kan dock riskerna sammanfattas enligt följande. Jämfört med en mer kraftfull naturligt aspirerad motor med samma effekt är den mindre turboladdade motorn mycket tyngre belastad med såväl cylindertryck som temperatur. Därför har sådana motorer betydligt fler belastade lager, en vevaxel, ett topplock, ställverk, etc. Risken för fel innan den planerade livslängden har löpt ut är dock relativt låg, eftersom tillverkare konstruerar motorer för denna last. Det blir dock fel, jag noterar till exempel problem med att tidkedjan hoppar över i TSi -motorer. Sammantaget kan man dock säga att livslängden för dessa motorer sannolikt inte kommer att vara så lång som för naturligt aspirerade motorer. Detta gäller främst bilar med hög körsträcka. Ökad uppmärksamhet bör också ägnas åt konsumtion. Jämfört med äldre turboladdade bensinmotorer kan moderna turboladdare fungera betydligt mer ekonomiskt, medan de bästa av dem motsvarar förbrukningen av en relativt kraftfull turbodiesel i ekonomisk drift. Nackdelen är det ständigt växande beroendet av förarens körstil, så om du vill köra ekonomiskt måste du vara försiktig med gaspedalen. Men jämfört med dieselmotorer kompenserar turboladdade bensinmotorer för denna nackdel med bättre förfining, lägre ljudnivåer, bredare användbart hastighetsintervall eller brist på den mycket kritiserade DPF.