Вы просматриваете: Главная > Авторемонт разное > Бензиновая кулинария: прогресс двигателей
Post Icon

Бензиновая кулинария: прогресс двигателей

Опубликовано в Авторемонт разное
15 Июл 2009

Бензиновая кулинария: прогресс двигателей

Бензиновая кулинария: Прогресс двигателей

Совершенный повар

Карбюратор, изобретенный в первой половине 90-ых годов девятнадцатого века, являлся верой и правдой практически век. Мысль распылительного карбюратора с жиклером в собственности венгерским инженерам Донату Банки и Яношу Чонку, а позднее независимо от них это устройство изобрел и воплотил в металле германский самоучка Вильгельм Майбах.

В отличие от самых первых совокупностей питания ДВС, карбюратор воображал собой простое устройство, которое не испаряло бензин, а мелко распыляло его в воздухе во впускном тракте двигателя. Таковой принцип работы разрешал легко готовить топливовоздушную смесь нужного состава. Появление карбюратора, что был неприхотлив, несложен и недорог в эксплуатации и изготовлении, на пара десятилетий затормозило разработку других совокупностей питания.

Небесный впрыск

Во второй половине 20-ых годов XX века компания Bosch начала выпуск первых в мире топливных насосов большого давления (ТНВД) и механических топливных форсунок, что вывело на новый уровень дизельные разработки. В случае если раньше горючее в дизельный двигатель впрыскивалось отдельным компрессором, что делало совокупность весьма дорогой и применимой лишь для громадных стационарных и судовых двигателей, то сейчас этим управлял относительно недорогой ТНВД. Дизели показались на автобусах и грузовиках, а во второй половине 30-ых годов двадцатого века начинал первый серийный автомобиль , трудящийся на «солярке», — Mercedes 260D.

Тогда же авиаконструкторам пришла идея — оборудовать искровой мотор аппаратурой, подобной дизельной, дабы бензин не распылялся, как в карбюраторных моторах, а впрыскивался посредством насоса механических форсунок и высокого давления конкретно в камеру сгорания. Это разрешило бы устранить характерные для карбюратора провалы в работе при громадных боковых перегрузках и добавило бы мотору мощности. Прибавка в лошадиных силах разъяснялась устранением из впускного тракта дополнительного сопротивления в виде карбюратора — это разрешало разрешить войти в цилиндры больше воздуха, впрыснуть больше бензина и за счет большего количества топливовоздушной сжигаемой смеси достигнуть большего крутящего момента, а соответственно и мощности.

Авиационные двигатели яркого впрыска Daimler-Benz, созданные в сотрудничестве с компанией Robert Bosch, показались в первой половине 40-х годов прошлого века на германских истребителях Messerschmitt. Были «впрысковые» истребители и у союзников: моторами компании Wright с ярким впрыском оснащали истребители Boeing.

Земные пионеры впрыска

Уже по окончании войны в начале пятидесятых яркий впрыск бензина появляется и на машинах. Пионерами впрыска стали малолитражки никому не известных сейчас германских марок — Gutbrod Superior и Goliath 700 E. Мотивация тут была другой: конструкторы ярким впрыском решили излечить двухтактные моторы от врожденного недуга — повышенного если сравнивать с четырехтактными моторами расхода горючего.

Его обстоятельством был унос части бензовоздушной смеси через выпускные каналы. Впрыск же начинался поздно, по окончании перекрытия выпускных окон, и целый бензин оставался в цилиндре.

Использование яркого впрыска разрешило значительно снизить расход горючего: так, Goliath 700 E тратил на 100 км 5,9 против 7,5 литров бензина собственного карбюраторного аналога. Возросла и мощность: с 25 до 29 л.с. у Goliath, и с 22 до 27 л.с. — у Gutbrod.

Скоро яркий впрыск показался и на четырехтактном автомобильном двигателе: первенцем стало известное «крылатое» купе — Mercedes 300SL Gullwing. Брали эту выдающуюся модель не только коллекционеры и автомобильные энтузиасты — один экземпляр «Крыла чайки» купили советские инженеры — для изучения совокупностей яркого впрыска, второй — армейский департамент Англии.

Кое-какие собственные модели совокупностями яркого впрыска оснащал и концерн Дженерал моторс. Но клиент тогда не готовься доплачивать за наличие впрыска: не смотря на то, что некое увеличение динамических качеств и понижение расхода бензина его и прельщали, вероятные неприятности в будущем с эксплуатацией и ремонтом (а первые совокупности впрыска надежностью не отличались) пугали значительно больше.

Исходя из этого впрыск оставался экзотикой и настоящей конкуренции карбюратору не составлял. Так длилось впредь до семидесятых годов прошлого века, в то время, когда в рог затрубили экологи, а стоимость бареля нефти, вступившие в силу по окончании энергетического кризиса, задали новые приоритеты при покупке машин. В этом случае обладатели карбюраторных фабрик уже не были так уверены в собственном безоблачном будущем.

Неприятели карбюратора, приятели экологии

И опять, как во времена появления первых дизельных машин, компания Bosch — во главе. Во второй половине 60-ых годов XX века германские конструкторы создали Bosch D-Jetronic — первую в мире серийную совокупность впрыска с электронным управлением.

Это был уже не яркий впрыск, а простой распределенный. Форсунки подавали горючее не конкретно в камеру сгорания цилиндра, а во впускные трубопроводы перед клапанами, что разрешило многократно снизить нужное давление впрыска и заменить дорогостоящий насос большого давления несложным и недорогим электрическим бензонасосом.

Первым серийным автомобилем, двигатель которого был оснащен «недорогим» впрыском, стал Volkswagen 1600. Позднее эта совокупность показалась на двигателях компаний Daimler-Benz, Porsche, Volvo.

В 1970-е большая часть производителей машин на долгое время забывают о существовании яркого впрыска бензина: сейчас разворачивается борьба между приверженцами карбюраторов и распределенного впрыска. Компания Bosch бросает все силы на совершенствование собственных совокупностей, что ведет к появлению во второй половине 70-ых годов двадцатого века точной совокупности управления двигателем Motronic, которая при помощи электроники в один момент руководила как топливоподачей, так и зажиганием.

Приверженцы классических ответов также не сидели сложа руки, разрабатывая сложные карбюраторы с обратной связью и электронным управлением через лямбда-зонд для более правильного дозирования бензина, нужного для применения на машинах с каталитическими нейтрализаторами отработавших газов. В итоге карбюраторы подорожали, стали сложнее, но проигрывали впрыску и по расходу горючего, и по мощности. Исходя из этого, в то время, когда начался выпуск недорогих и несложных совокупностей центрального впрыска для малолитражек с одним-единственным инжектором, карбюратор списали в музей.

В Штатах, к примеру, продажи новых машин с карбюраторными двигателями прекратили еще в первой половине 90-ых годов XX века. На сегодня разве что в Российской Федерации и еще кое-где возможно до сих пор купить новый карбюраторный автомобиль. А в остальных государствах у клиента бензинового автомобиля возможно лишь две альтернативы — распределенный либо яркий впрыск.

Новое — прекрасно выполненное старое

В 1995 году яркий впрыск возродила компания Mitsubishi Motors. В конце 1970-х, в то время, когда Motronic казался вершиной эволюции, японские инженеры решили создать самая совершенную из всех совокупностей питания бензиновых двигателей. И им это удалось.

Во-первых, двигатели GDI (gasoline direct injection, «яркий впрыск бензина») потребляют меньше топлива, чем простые «впрысковые» моторы, в особенности при спокойной езде на низкой скорости. Во-вторых, при однообразном рабочем количестве они снабжают более интенсивное ускорение автомобиля.

В-третьих, у них чище выброс. Наконец, в-четвертых, они гарантируют более высокую литровую мощность за счет большей степени эффекта и сжатия охлаждения воздуха при испарении горючего в цилиндрах. Преимущества разъясняются принципом работы.

На холостом ходу и при малой нагрузке двигатель GDI переходит на режим сверхбедных топливовоздушных смесей, недоступный простым двигателям. Те смогут действующий при весовом соотношении бензина к воздуху 1:15−20, тогда как у двигателей GDI вероятна пропорция 1:40.

Она достигается за счет вихревого перемещения воздушного заряда, которое снабжает смешивание бензина лишь с частью воздуха, попавшего в камеру сгорания. При высоких скоростях и разгоне двигатель выходит на мощностной режим со стехиометрическим (другими словами с совершенным весовым соотношением кислорода и бензина воздуха, при котором сгорает все горючее, — 14,7:1) воздушно-топливным соотношением.

А при интенсивном разгоне мотор переходит на двухстадийный впрыск, при котором на протяжении такта впуска впрыскивается маленькое количество горючего, дабы охладить воздушное пространство, а после этого уже главная порция. При таком режиме топлива и соотношение воздуха достигает 12:1.

Увы, на сегодня многие из преимуществ двигателей с ярким впрыском реализованы только в Японии. Дело в том, что при сгорании сверхбедной топливовоздушной смеси содержание ядовитых оксидов азота NOx в выбросе через чур высоко.

Японцы побороли данный недочёт, оснастив автомобили особым нейтрализатором. Но оказалось, что таковой нейтрализатор может продолжительно действенно трудиться лишь при применении бензина с низким содержанием серы, что не реализовывают до тех пор пока ни в Европе, ни в Российской Федерации.

Исходя из этого многим автопроизводителям, каковые за Mitsubishi Motors стали оснащать собственные автомобили двигателями с ярким впрыском, было нужно пренебречь экономичностью для экологии. Моторы лишились режима работы на сверхбедной смеси, и сейчас главное преимущество таких двигателей уже не экономичность, а лучшие мощностные показатели. Но, это временно, не так долго осталось ждать низкосернистый бензин начнут реализовывать в Европе, когда-нибудь он покажется и в Российской Федерации, так что возможности яркого впрыска огромные.

Согласно данным экспертов компании Bosch, которая уже давно параллельно с аппаратурой для простого впрыска производит оборудование яркого впрыска, через три года каждый пятый бензиновый двигатель будет оснащен ярким впрыском. На более протяженный срок специалисты прогнозов не дают, но думается, лет через десять, в то время, когда низкосернистый бензин будет продаваться в мире и все преимущества яркого впрыска будут налицо, двигатели с простым впрыском останутся лишь на самых недорогих машинах.

Как это трудится

Несложный карбюратор. В сужении диффузора засасываемый воздушное пространство ускоряется: понижается его давление, и бензин истекает из жиклера.

При повышении угла открытия дроссельной заслонки растет скорость воздуха в диффузоре и разрежение, а соответственно и скорость истечения бензина. Но в несложном карбюраторе с ростом скорости воздуха из жиклера истекает через чур много бензина, что делает нужным использование дополнительных устройств и систем чтобы получить смесь нужного состава.

Распределенный впрыск. Дозировка горючего определяется в зависимости от количества всасываемого воздуха, измеряемого расходомером, и других параметров. В зависимости от этих данных контроллер выдает на электромагнитные форсунки импульсы времени подачи горючего.

Больше кислорода

Для мощности двигателя и повышения экономичности принципиально важно не только в необходимый момент, в нужном месте и в нужном количестве впрыснуть бензин, но и обеспечить хорошее наполнение цилиндров воздухом. Упразднение дополнительного сопротивления на пути воздуха в виде карбюратора — это только один из многих способов улучшить наполнение цилиндров. Широкое распространение взяли изменяемые фазы газораспределения, разрешающие для каждого режима работы двигателя выбрать закрытия клапанов и оптимальные моменты открытия, что значительно улучшает наполнение цилиндров воздухом в некоторых режимах.

В простых моторах фазы газораспределения «заточены» под один определенный режим работы, а на остальных двигатель выдает меньший крутящий момент из-за нехорошего наполнения цилиндров, связанного со через чур поздним открытием либо через чур ранним закрытием впускного клапана.

Существуют кроме этого двигатели с переменной длиной впускного тракта. У них на малых оборотах протяженность велика, а с ростом частоты вращения коленчатого вала она посредством перепускных окон и заслонок понижается. Улучшение наполнения цилиндров воздухом тут достигается за счет применения результата газодинамического наддува, в то время, когда в момент открытия впускного клапана в цилиндр поступает заряд уплотненного воздуха.

Одно из последних достижений в области «дыхания двигателя» — революционный механизм Valvetronic компании BMW. Баварские инженеры решили устранить из двигателя дроссельную заслонку, которая, подобно карбюратору, «душит» двигатель, создавая дополнительное сопротивление на впуске.

Вместо нее регулировкой количества подаваемого в цилиндры воздуха управляют клапаны, высоту подъема которых меняют посредством особого механизма. Согласно данным компании BMW, использование данной совокупности на режиме частичных нагрузок экономит столько же топлива, что и при замене распределенного впрыска ярким. Наряду с этим совокупность Valvetronic способна изменять наполнение цилиндров в зависимости от детонационной стойкости бензина (другими словами автомобиль с таким мотором возможно заправлять любым неэтилированным бензином с октановым числом от 91 до 98) и не опасается высокосернистого горючего.

Существуют кроме этого охлаждения и системы наддува, каковые разрешают существенно улучшить наполнение цилиндров воздухом. Как раз комбинацию наддува и непосредственного впрыска многие конструкторы вычисляют самая перспективной. Но, наддув — это тема для отдельной статьи.

Статья размещена в издании «Популярная механика» (№36, октябрь 2005).

Лень двигатель прогресса


Записи по принципу Рандом:

самые интересные для Вас статьи, подобранные по важим запросам:

Метки: , ,

Комментирование закрыто.