УРЕДИ
тенденции
БЪДЕЩЕ ЛЕД
ДЪЛГО ДО ТЪРГОВАТА ТОЧКА
МАКСИМНИ МРЕЖИ
Двигател с вътрешно горене повече от век. Скептиците вече преди двадесет години вярваха, че творенията на Николаус Ото и Рудолф Дизел достигат връх в развитието си. Но още е рано бензиновите и дизеловите агрегати да подадат оставка. В крайна сметка, въртящият се двигател се е променил много: разработени са безпрецедентни технологии, появяват се по-трайни и по-леки материали. Вентилите и роторите на керамичните турбокомпресори вече не изненадват никого. Рано е да се говори за по-широко разпространение на този материал. Основната дейност на дизайнерите на двигатели е подобряване на образуването на смес и намаляване на неизбежните загуби.
Нека се опитаме, въз основа на съвременните серийни и перспективни разработки, да разгледаме бъдещето на ДВГ.
ИНЖЕКЦИЯ НА ГОРИВОТО
Ерата на карбуратора отдавна отмина и електронното впръскване на традиционен дизайн не трябва дълго да живее. Примамливо е да се доставя бензин не във всмукателния колектор, а директно в горивната камера, както при дизеловите двигатели.
Първите успяха японците, които тестваха двигатели на GDI (Gasoline Direct Injection - директно впръскване на бензин) по модела на Mitsubishi Karisma. При леки натоварвания двигателят работи на много лоши смеси. Трудно е да се запали, затова в края на хода на компресиране се впръсква гориво, а буталата с хитра форма оформят сместа директно към електродите на свещта. Така нареченото образуване на смес слой по слой се извършва в горивната камера. При средни и големи натоварвания горивото се подава два пъти: по време на хода на буталото надолу и в края на хода на компресията.
Десет до петнадесет процента икономия на бензин при GDI двигатели в сравнение с конвенционалните инжекционни двигатели са особено забележими в режимите, когато агрегатът работи на една трета от силата. Обогатената смес се подава директно към електродите на свещта, а чистият въздух е близо до стените на цилиндъра. Но няма свободни пити - по време на горенето температурата рязко се повишава, а с нея и количеството азотни оксиди (NOx) в отработените газове. Трябва да поставим скъп неутрализатор в изпускателната система, който превръща вредните оксиди в безвреден азот и кислород. В допълнение, двигателят с директно впръскване изисква гориво с минимално количество сяра - обикновеният бензин бързо ще деактивира системата за неутрализация.
Някои фирми вече са разработили двигатели с директно впръскване, способни да усвояват обикновения бензин. Системите за контрол гарантират, че във всички режими сместа е хомогенна. Следователно трикомпонентният конвертор може сам да се справи с азотните оксиди. Трябва обаче да го платите с малко по-голям разход на гориво в сравнение с GDI двигателите. Но собствениците на BMW Серия 7 или новия Porsche Carrera, който предстои да се появи след година, могат да се справят с това.
Подобряването на горивното оборудване е една от перспективните области за дизайнерите на дизелови двигатели. В близко бъдеще помпите с високо налягане, дори електронно контролирани, все повече ще отстъпват на помпата на дюзите. В крайна сметка работното налягане на инжекционната помпа е много по-ниско. Но дюзите на помпата също имат недостатъци. Дори и под електронен контрол, те не могат да впръскват гориво по всяко време, за разлика от общата железопътна система за общо железопътно движение. Но налягането в рампата е по-ниско, отколкото в дюзата на помпата. Следователно в близко бъдеще ще бъдат използвани и двата дизайна.
ВНИМАНИЕ, ВЪЗДУХ!
Един от начините за увеличаване на въртящия момент и мощността е промяна на налягането на въздуха на входа. Много фирми вече правят колектори за променлива геометрия. При минимални скорости въздухът отива в горивната камера по дълъг път, при по-високи скорости се отваря кратък тръбопровод.
В краткосрочен план дължината на входящите канали ще се променя не стъпаловидно, а плавно. Например, този дизайн вече работи на двигатели на BMW. Електрически въртящ се барабан в секунда е в състояние да увеличи въздушния път от 231 до 673 мм. Дългият канал работи до 3500 об / мин, а с увеличаване на скоростта се скъсява.
Освен това баварските мислители предлагат промяна на височината на клапана в зависимост от режима на работа на мотора. "Valvtronic" (Valvetronic) вече се е регистрирал на двигатели за производство. Допълнителен ексцентричен вал управлява лостовете, които ограничават хода на всмукателните клапани. Дроселът, който създава допълнително съпротивление на въздуха, вече не е необходим. Вярно, че все още не са го изоставили напълно - той работи по време на отопление и в авариен режим. Производителите твърдят, че при ниски и средни товари Velvtronic спестява около 10% от горивото. Други компании вече работят с подобен дизайн.
Друг начин за контрол на въздуха, постъпващ в цилиндрите, е изместване на времето на вентила. Като завъртите разпределителния вал, можете да промените момента на отваряне и затваряне на клапаните. Това подобрява пълненето на цилиндрите и следователно, мощността и въртящият момент се увеличават, намалява се разходът на гориво и се намалява количеството на вредните вещества в отработените газове.
Много компании предлагат опции за такива дизайни, някои вече са се вкоренили в производствените двигатели. Между другото, оригиналният вътрешен дизайн е тестван за двигатели VAZ (ЗР, 1999, № 2) и, вероятно, ще се появи на обещаващи модели.
OTTO И DIESEL във ВОЛТАНСКА КОМПАНИЯ
В моторните шкафове на BMW вече се тества двигател с електромагнитен клапан. Вместо гърбиците на разпределителния вал, соленоидите ще отварят и затварят клапани, естествено, под бдителния контрол на електрониката. Програмата за управление, в зависимост от скоростта, натоварването, температурата, в точното време ще отвори и затвори клапана.
В този мотор е скрита и друга новост, която скоро обещава да стане масова. Специалистите комбинираха стартера и алтернатора и поставиха устройството директно върху маховика. Новият дизайн (между другото, подобни решения са били използвани дори преди войната, по-специално, на немски DKV) спестява ценно пространство под капака, в допълнение, задвижващите колани и предавките не са необходими.
В бъдеще дизайнерите ще освободят двигателя от някои монтирани агрегати. На първо място, механичните помпи ще изчезнат, отнемайки ценни сили от двигателя. Първороден - електрически помпи за управление на волана, които вече работят върху много автомобили. Денят не е далеч, когато електрическата помпа на охладителната система с променлива производителност ще заеме своето място, което й позволява по-точно да издържа на зададената температура.
Развитието на електронните системи задържа сегашния 12-волтов стандарт. За да се пуснат в движение многобройни електрически задвижвания и електрически помпи, е необходима много мощност, следователно е необходимо да се повиши три пъти бордовото напрежение. В близко бъдеще ще започне преходът към нов стандарт и до началото на следващото десетилетие повечето автомобили вече ще са с "високо напрежение".
РАЗЛИЧНИ КОНСТАНТИ
През цялата история на изграждането на двигателя, такъв важен параметър като степента на сгъстяване се даваше на двигателя при раждането му цял живот. Но преди няколко години SAAB представи света на двигател с подвижна блокова глава и в резултат на това с променлив коефициент на компресия (ЗР, 2000, № 5). За да се увеличи ефективността, тя се увеличава при максимална мощност и се понижава при условия на частично натоварване. Дизайнът все още не е получил широко разпространение, на първо място, поради технологичните проблеми и високата цена. Идеята обаче продължава да вълнува умовете на инженерите.
Оригиналната схема е тествана от Mercedes. Главата и блокът са неподвижни, а съотношението на сгъстяване се променя поради „изместване” на мъртвите точки (ZR, 2002, № 3). Специалистите се подготвят за промяна на друга константа - работния обем. Тук не става въпрос за изключване на цилиндрите, а за промяна на геометрията. Но е рано да се говори за това.
GAS ATTACK
В интерес на екологията и икономичността производителите експериментират с газово гориво. Пропан-бутан, добре познат на много водачи, има малко перспективи, тъй като се получава чрез дестилация на нефт, чиито резерви не са неограничени. Алтернативи са метан и водород.
Но за разлика от пропан-бутан, по-леките газове не осигуряват голям обхват. Резервоар за гориво е достатъчен само за няколкостотин километра. За да увеличите пробега, те предлагат да не използвате компресиран, а втечнен газ. Основният проблем е, че той не се съхранява дълго време. До седмица съдържанието на контейнера ще бъде намалено наполовина.
Производителите предлагат компромис под формата на превозни средства с двойно гориво, които работят освен бензин, върху компресиран метан или водород. Газовите инжектори са монтирани във всмукателния колектор в близост до бензиновите, а системата за управление е инструктирана да следи подаването на газ. Много фирми, включително и местните, се занимават с тази тема (ЗР, 2001, № 2). Предвид проблемите, които възникват в близко бъдеще, метанът или водородът е малко вероятно да заменят напълно бензина и дизеловото гориво. Така че, децата на Ото и Дизела се подобряват, като същевременно поддържат позицията си.
Вярно е, че според прогнозите, запасите от нефт ще продължат още петдесет години, освен ако, разбира се, не намерят нови находища някъде на Луната или Марс. В двигателите с вътрешно горене все още трябва да се появят достойни конкуренти. Като начало - хибридни централи, които вече навлизат в живота, по-икономични. Вероятно именно те скоро ще изместят "самотния" бутален двигател. Хибридите обаче са тема за друга дискусия, ще се върнем към нея в следващите броеве.
Бензинов двигател 1.4 FSI 16V (гориво стратифицирано впръскване) с мощност на директно впръскване 63 кВт / 86 литра. а. ускорява Volkswagen Polo до 178 км / ч, изгаряйки средно около 5 л / 100 км.
Системата за неутрализиране на вредните газове за съвременните дизелови двигатели: 1 - окислителен преобразувател; 2 - ламбда сонда; 3 - блок за управление; 4 - датчици за температура; 5 - сензор за промяна на налягането; 6 - сензор за сажди; 7 - филтър на твърди частици; 8 - ламбда сонда или NOx сензор; 9 - конвертор на азотни оксиди.
Работни процеси в горивната камера с директно впръскване: a и b вече са реализирани на серийни двигатели; в - обещаваща разработка с различно подреждане на дюзи и свещи.