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Nel 1996, la Volkswagen fu la prima a sviluppare un motore diesel per passeggeri con una camera di combustione indivisa ("iniezione diretta") sulla Golf di terza generazione. I vantaggi di tali motori rispetto alla precamera sono difficili da sopravvalutare. Questa è un'alta efficienza del processo di combustione e la corrispondente efficienza, un grande potenziale per potenziare il motore e le migliori prestazioni ambientali. La passività è la "rigidità" del lavoro che hanno imparato a vincere e gli elevati requisiti per le apparecchiature di alimentazione.

In precedenza, tali motori venivano utilizzati principalmente su camion. Lì, l'efficienza e gli eccellenti indicatori specifici ci hanno permesso di chiudere gli occhi per un po 'più di rumore e vibrazioni. Sulle vetture degli anni '80 dominavano i motori diesel precamera, che lavoravano notevolmente più morbidi.

Gli ugelli di progettazione complessa hanno fornito un motore diesel "diretto" con iniezione a due fasi. La dose principale di carburante è stata preceduta dal cosiddetto pilota. Quindi è stato possibile ridurre l'evaporazione del carburante nella camera di combustione durante il periodo di ritardo di autoaccensione. Il motore ha iniziato a funzionare più dolcemente. Tuttavia, l'iniezione in due fasi era solo una soluzione temporanea. Inoltre, i percorsi sono stati divisi: alcuni produttori, guidati da Volkswagen, hanno scelto gli ugelli della pompa, basandosi su un'elevata pressione di iniezione e un dosaggio accurato. Gli altri hanno scelto un sistema con una linea di accumulo “cumul rail”, dove con una pressione leggermente inferiore ci sono più opzioni di controllo dell'iniezione.

MODO GENERALE

Oggi, un sistema con una linea comune è pronto a combattere su un piano di parità con gli ugelli della pompa. Alcuni anni fa, la pressione di iniezione nei sistemi "Common Rail" non superava i 130 MPa, ma presto i progettisti raggiunsero la soglia di 160 MPa. Tuttavia, questo non è il picco: la Toyota ha già annunciato 180 MPa (oggi gli ugelli della pompa dei motori seriali hanno raggiunto i 205 MPa). Uno dei primi campioni è l'ultimo motore D-4D Clean Power.

Negli ugelli della pompa, la legge di iniezione viene impostata una volta per tutte dalla sezione dei canali e dalla rigidità delle molle, è possibile controllare solo l'inizio dell'iniezione e la quantità di carburante fornita. E nei circuiti più utilizzati attualmente con una linea comune, i solenoidi comandano l'apertura degli ugelli. In Toyota, gli elementi piezoelettrici controllano rapidamente il processo di iniezione.

Ogni ugello D-4D Clean Power è dotato di un blocco di elementi piezoelettrici in ceramica. Quando viene applicata la tensione, gli elementi si espandono quasi istantaneamente, consentendo di aprire rapidamente l'ugello. La velocità degli elementi piezoelettrici e l'alta pressione nella "linea comune" aiutano a iniettare l'intero volume di carburante in un periodo di tempo più breve. Gli esperti affermano che le prestazioni di iniezione sono migliorate, contribuendo a un'atomizzazione più fine del carburante e una combustione efficiente. Il motore D-4D Clean Power si distingue anche per un rapporto di compressione ridotto e un'elevata pressione di sovralimentazione, a vantaggio dell'efficienza. E le candelette in ceramica appositamente progettate facilitano l'avviamento a freddo.

Queste sono, per così dire, misure attive per raggiungere la redditività e alte prestazioni ambientali. Ma ci sono anche quelli "passivi". Durante lo sviluppo del dispositivo D-CAT, Toyota ha ricevuto oltre 1.600 brevetti. Il cuore del sistema è un convertitore catalitico a quattro stadi. E dopo la combustione e ossidi di azoto e particelle di fuliggine! L'efficacia del convertitore dipende direttamente dall'elettronica di controllo del "Common Rail". Ma anche le tecnologie ad alta iniezione non sono in grado di fornire la composizione di scarico ideale. Era necessario dotare il collettore di scarico di un altro quinto ugello: Exhaust Port Injector (EPI). Periodicamente, EPI inietta una porzione aggiuntiva di carburante e ripristina la composizione del gas necessaria per il funzionamento efficace del convertitore D-CAT.

Illustriamo questa complessa costruzione con i numeri. In primo luogo, a seconda della modalità operativa, la tossicità dei gas di scarico dei nuovi motori è inferiore del 50-80% rispetto alle rigorose norme europee Euro IV. In secondo luogo, il motore seriale promette di superare la potenza di tutti i concorrenti nella "categoria di peso" da 1, 9 a 2, 2 litri. Secondo gli specialisti Toyota, la potenza del motore raggiungerà 132 kW / 180 l. s. e coppia - 400 N.m.

DOVE SOFFIA IL VENTO?

I Diesels stanno comparendo sempre più sotto i cofani delle auto di prestigio, diventando spesso uno dei più potenti della gamma di motori. Uno dei leader nella corsa diesel per chilowatt è la BMW. Un esempio lampante è la tecnologia del Twin Turbo variabile ("Biturbo") in relazione ai motori diesel.

Decisero di combinare la vecchia idea di un sei in linea perfettamente bilanciato con la tecnologia avanzata di un sovralimentato in un motore da 3 litri per la berlina BMW 535d e la station wagon. Abbiamo descritto i suoi lavori in dettaglio (ЗР, 2004, n. 9). E qui ricordiamo i risultati raggiunti: 500 Nm di coppia già a 1250 giri / min, 560 N.m a 1750 giri / min. Potenza massima 200 kW / 272 litri. a. a 4400 giri / min Questo motore con una potenza specifica di 90 litri. s./l e una coppia di 187 N.m / l detiene un record non ufficiale tra i diesel serie.

Uno dei compiti più difficili, secondo la ditta, era sincronizzare il funzionamento delle turbine e il controllo della valvola dell'aria di bypass. Il problema è stato risolto utilizzando un processore. L'elettronica ha anche permesso al motore di inserirsi nel quadro di Euro IV. Certo, non senza l'aiuto di un filtro antiparticolato: tutti gli ultimi motori diesel BMW sono equipaggiati con "di default".

Le prestazioni dinamiche della BMW 535d sono impressionanti: fino a 100 km / h, l'auto accelera in soli 6, 6 s e la velocità massima è probabilmente superiore ai 250 km / h "consentiti" dall'elettronica.

Pietra miliare 100 l. la s / l per i motori diesel sovralimentati in serie non è stata ancora superata. Quanto può stare in piedi? Per raggiungere tali caratteristiche, il motore deve sviluppare una pressione di sovralimentazione di almeno 200 kPa. Sarà difficile per i progettisti fornire un motore con una pressione di sovralimentazione così elevata con una caratteristica di velocità esterna accettabile e conveniente. Uno svantaggio dei noti dispositivi di potenziamento - con l'aumentare della pressione, la gamma di giri si restringe in cui è disponibile un momento elevato.

Un sofisticato sistema di boost su una BMW è solo una soluzione. Forse i progettisti preferirebbero un turbocompressore esotico, azionato da un motore elettrico ausiliario, o dotare l'auto di un variatore di fantasia con una gamma di rapporti di trasmissione senza precedenti? O un cambio automatico a otto velocità? E puoi anche includere un tale motore diesel nella centrale ibrida, che correggerà la curva "sbagliata". Gli ingegneri hanno qualcosa a cui pensare e gli studenti dove mostrare l'immaginazione.

Pari-dispari

Negli ultimi anni, la domanda è diventata rilevante: di quanti cilindri ha bisogno un moderno motore diesel in una particolare classe? Ora producono non solo automobili a più cilindri, ma anche "bambini" a tre cilindri. Il numero di questi ultimi aumenterà nel prossimo futuro: i motori diesel ad aspirazione naturale stanno finalmente diventando un ricordo del passato e la potenza delle unità sovralimentate da due litri è eccessiva per le auto in miniatura. Perché due litri? Con quattro cilindri hanno un volume vicino all'ottimale di ciascuno - 500 cm3. Maggiore è il volume del cilindro, più efficiente sarà il processo di combustione, ma le alte velocità non sono per i motori con pistoni e bielle pesanti e le dimensioni dell'unità di potenza sono notevolmente aumentate. Con una piccola (circa 300 cm3) l'efficienza termodinamica soffre notevolmente e con essa l'economia.

I motori Mercedes-Benz Smart Fo-Fo sono particolarmente interessanti nel design a tre cilindri non standard. Sviluppano 50 kW / 68 l. a. e 70 kW / 96 l. con., e il volume è abbastanza "adulto" - 1, 5 litri. Le unità sono estremamente compatte e sviluppano una coppia elevata (160 e 210 N.m) a 1600 e 1800 giri / min con un consumo medio di carburante di soli 4, 6 litri. La pressione di iniezione nel "Common Rail" raggiunge i 160 MPa - da qui l'eccezionale finezza dello spray e le favorevoli condizioni di combustione.

Ma che dire delle forze di inerzia sbilanciate? Questo problema viene risolto bilanciando gli alberi e un volano a due masse. A proposito, ora non sono rari sui motori a quattro cilindri.

La "modernità" di un diesel passeggeri è determinata non dal blocco e dalla testata, ma principalmente dall'equipaggiamento del carburante e dal controllo boost. Senza di essi, i livelli record non possono essere raggiunti. Tuttavia, non scartare il problema del carburante. Con l'aumento dei prezzi del petrolio, saranno richiesti carburanti sintetici, le cui materie prime possono essere oli vegetali, carbone e gas naturale. Le compagnie petrolifere stanno investendo molto nella tecnologia dei carburanti alternativi. Sono progettati per aiutare non solo a risolvere i problemi ambientali, ma anche a raggiungere un potere e indicatori economici ancora più elevati.

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