I 1996 var Volkswagen den første som utviklet en passasjer-dieselmotor med et udelt forbrenningskammer (“direkte innsprøytning”) på tredje generasjons Golf. Fordelene med slike motorer sammenlignet med forkammeret er vanskelig å overvurdere. Dette er en høy effektivitet av forbrenningsprosessen og den tilsvarende effektiviteten, stort potensiale for å øke motoren og den beste miljøytelsen. Passiviteten er "stivheten" i arbeidet de lærte å vinne, og de høye kravene til drivstoffutstyr.
Tidligere ble slike motorer hovedsakelig brukt på lastebiler. Der har effektivitet og utmerkede spesifikke indikatorer lenge tillatt oss å lukke øynene for litt mer støy og vibrasjoner. På biler fra 80-tallet dominerte dieselmotorer før kammeret og fungerte merkbart mykere.
Dysene i kompleks design ga en "direkte" dieselmotor med tofaseinnsprøytning. Hoveddosen med drivstoff ble gitt av den såkalte piloten. Så det var mulig å redusere fordampingen av drivstoff i forbrenningskammeret i forsinkelsesperioden med selvantennelse. Motoren begynte å fungere mykere. Imidlertid var tofaseinjeksjon bare en midlertidig løsning. Videre var stiene delt - noen produsenter, ledet av Volkswagen, valgte pumpedyser, avhengig av høyt innsprøytningstrykk og nøyaktig dosering. Resten valgte et system med en "cumul rail" lagringslinje, hvor det med litt lavere trykk er flere injeksjonskontrollmuligheter.
GENEREL VEI
I dag er et system med en felles linje klar til å kjempe på like vilkår med pumpedyser. For noen år siden overskredet ikke injeksjonstrykket i “Common Rail” -systemene 130 MPa, men snart nådde designerne terskelen på 160 MPa. Dette er imidlertid ikke toppen: Toyota har allerede kunngjort 180 MPa (i dag har seriemotorene pumpedyser nådd 205 MPa). En av de første prøvene er den siste D-4D Clean Power-motoren.
I pumpedyser settes injeksjonsloven en gang for alle av tverrsnittet av kanalene og stivheten til fjærene, du kan bare kontrollere start av injeksjonen og mengden med drivstoff som leveres. Og i de fleste brukte kretsløp med en felles linje, befaler solenoidene åpningen av dyser. I Toyota kontrollerer piezo-elementene raskt injeksjonsprosessen.
Hver D-4D Clean Power-dyse er utstyrt med en blokk med keramiske piezoelektriske elementer. Når spenning påføres, utvides elementene nesten umiddelbart, slik at du raskt kan åpne dysen. Hastigheten til de piezoelektriske elementene og det høye trykket i den "vanlige linjen" hjelper til med å injisere hele drivstoffvolumet på kortere tid. Eksperter sier at injeksjonsytelsen er forbedret, og bidrar til en finere forstøvning av drivstoff og effektiv forbrenning. D-4D Clean Power-motoren kjennetegnes også av et redusert kompresjonsforhold og høyt løftetrykk - til fordel for effektiviteten. Og spesialdesignede keramiske glødeplugger letter kaldstart.
Dette er så å si aktive tiltak for å oppnå lønnsomhet og høy miljøprestasjon. Men det er også "passive". Under utviklingen av D-CAT-enheten fikk Toyota mer enn 1600 patenter. Hjertet i systemet er en firetrinns katalysator. Og etterforbrenning og nitrogenoksider, og sotpartikler! Effektiviteten til omformeren avhenger direkte av reguleringselektronikken til "Common Rail". Men selv teknologier med høy injeksjon er ikke i stand til å gi den ideelle eksoskomposisjonen. Det var nødvendig å utstyre eksosmanifolden med en annen femte dyse - Eksosportinjektor (EPI). Med jevne mellomrom injiserer EPI en ekstra del av drivstoffet og gjenoppretter gasssammensetningen som er nødvendig for effektiv drift av D-CAT-omformeren.
Vi illustrerer denne komplekse konstruksjonen med tall. For det første, avhengig av driftsmodus, er eksotoksisiteten til nye motorer 50–80% mindre enn de strenge europeiske Euro IV-standardene krever. For det andre lover seriemotoren å overgå kraften til alle konkurrenter i "vektkategorien" fra 1, 9 til 2, 2 liter. I følge Toyota-spesialister vil motoreffekten nå 132 kW / 180 l. s., og dreiemoment - 400 N.m.
HVOR BLÅER VINDEN?
Dieseler dukker stadig oftere opp under panseret til prestisjefylte biler, og blir ofte en av de kraftigste i motorsortimentet. En av lederne i dieselløpet for kilowatt er BMW. Et slående eksempel er teknologien til Variable Twin Turbo ("Biturbo") i forhold til dieselmotorer.
De bestemte seg for å kombinere den gamle ideen om en perfekt balansert in-line Six med den avanserte teknologien til en superladet i en 3-liters motor til BMW 535d sedan og stasjonsvogn. Vi beskrev arbeidet hans i detalj (ЗР, 2004, nr. 9). Og her husker vi oppnådde resultater: 500 Nm dreiemoment allerede ved 1250 o / min, 560 N.m ved 1750 o / min. Maksimal effekt 200 kW / 272 liter. a. ved 4400 o / min Denne motoren har en spesifikk effekt på 90 liter. s./l og et dreiemoment på 187 N.m / l har en uoffisiell rekord blant seriedisels.
En av de vanskeligste oppgavene, ifølge firmaet, var å synkronisere driften av turbinene og kontrollen av omløpsventilen. Problemet ble løst ved hjelp av en prosessor. Elektronikk tillot også motoren å passe inn i rammen av Euro IV. Selvfølgelig ikke uten hjelp av et partikkelfilter: alle de nyeste BMW-dieselmotorene er "standard" utstyrt med den.
BMW 535d's dynamiske ytelse er imponerende: opptil 100 km / t, akselererer bilen på bare 6, 6 s, og maksimal hastighet vil trolig være høyere enn 250 km / t “tillatt” av elektronikken.
Milepæl 100 l. s / l for serielle, superladede dieselmotorer er ennå ikke overvunnet. Hvor lenge kan han stå? For å oppnå slike egenskaper, må motoren utvikle et boosttrykk på minst 200 kPa. Det vil være vanskelig for designere å tilveiebringe en motor med et så høyt løftetrykk med en akseptabel, praktisk ytre hastighetskarakteristikk. En ulempe med de kjente løfteanordningene - med økende trykk, smalere omdreiningene i et høyt øyeblikk.
Et sofistikert boost-system på en BMW er bare en løsning. Kanskje designerne foretrekker en eksotisk turbolader, spunnet av en elektrisk hjelpemotor, eller utstyrer bilen med en eller annen fancy variator med et enestående bredt spekter av girforhold? Eller en automatisert åttetrinns girkasse? Og du kan også inkludere en slik dieselmotor i hybridkraftverket, som vil korrigere den "gale" kurven. Ingeniører har noe å tenke på, og studenter hvor de skal vise fantasi.
Even-Odd
De siste årene har spørsmålet blitt relevant - hvor mange sylindere trenger en moderne dieselmotor i en bestemt klasse? Nå produserer de ikke bare multisylindrede biler, men også tre-sylindrede “barn”. Antallet av sistnevnte vil øke i løpet av en nær fremtid: naturlig sugede dieselmotorer blir endelig en saga blott, og kraften til to-liters superladede enheter er overdreven for miniatyrbiler. Hvorfor to-liter? Med fire sylindere har de et volum nær det optimale av hver - 500 cm3. Jo større sylindervolumet er, desto mer effektiv blir forbrenningsprosessen, men høye hastigheter er ikke for motorer med tunge stempler og koblingsstenger, og dimensjonene til kraftaggregatet økes kraftig. Med en liten (ca. 300 cm3) termodynamisk effektivitet lider merkbart, og med det økonomi.
Mercedes-Benz Smart Fo-Fo-motorer er spesielt interessante i ikke-standard tresylindret design. De utvikler 50 kW / 68 l. a. og 70 kW / 96 l. med., og volumet er ganske "voksen" - 1, 5 liter. Enhetene er ekstremt kompakte og utvikler et høyt dreiemoment (160 og 210 N.m) ved 1600 og 1800 o / min med et gjennomsnittlig drivstofforbruk på bare 4, 6 liter. Innsprøytningstrykket i "Common Rail" når 160 MPa - derav sprayens eksepsjonelle finhet og gunstige forbrenningsforhold.
Men hva med treghetens ubalanserte krefter? Dette problemet løses ved å balansere sjakter og et to-massers svinghjul. Forresten, nå er de ikke uvanlig med firesylindrede motorer.
"Moderniteten" til en passasjerdiesel bestemmes ikke av blokkering og sylinderhode, men først og fremst av drivstoffutstyr og styrking av boost. Uten dem kan ikke rekordnivåer oppnås. Rabatter imidlertid ikke drivstoffproblemet. Med stigende oljepriser vil syntetiske drivstoff være etterspurt, og råvarene som vegetabilske oljer, kull og naturgass kan brukes til. Oljeselskaper investerer stort i alternativ drivstoffteknologi. De er designet for å hjelpe ikke bare med å løse miljøproblemer, men også oppnå enda høyere makt og økonomiske indikatorer.