ВЫБОР Изготовлен
ВЫБОР Изготовлен
В 1996 году «Фольксваген» первым освоил легковой дизель с неразделенной камерой сгорания («непосредственным впрыском») на «Гольфе» третьего поколения. Достоинства таких моторов по сопоставлению с предкамерными тяжело переоценить. Это высочайшая эффективность процесса сгорания и соответственная ей экономичность, большой потенциал для форсирования мотора и наилучшие экологические характеристики. В пассиве – «жесткость» работы, которую научились побеждать, и высочайшие требования к топливной аппаратуре.
До этого такие моторы применяли в главном на грузовиках. Там экономичность и хорошие удельные характеристики издавна позволили закрыть глаза на чуток огромные шум и вибрации. На легковых автомобилях 80-х преобладали предкамерные дизели, работающие приметно мягче.
Форсунки сложной конструкции обеспечили «непосредственному» дизелю двухфазный впрыск. Основной дозе горючего предшествовала так именуемая пилотная. Так удалось уменьшить испарение горючего в камере сгорания в период задержки самовоспламенения. Движок стал работать мягче. Вобщем, двухфазный впрыск оказался только временным решением. Дальше пути разделились – часть производителей во главе с «Фольксвагеном» избрала насос-форсунки, сделав ставку на высочайшее давление впрыска и четкое дозирование. Другие избрали систему с накопительной магистралью «коммон рейл», где при несколько наименьшем давлении больше способностей управления впрыском.
ОБЩИЙ ПУТЬ
Сейчас система с общей магистралью готова на равных биться с насос-форсунками. Еще пару лет вспять давление впрыска в системах «коммон рейл» не превышало 130 МПа, но скоро конструкторы вышли на предел в 160 МПа. Но и это не верхушка: «Тойота» уже заявила о 180 МПа (сейчас насос-форсунки серийных моторов достигнули 205 МПа). Один из первых образцов – новый движок D-4D Clean Power.
В насос-форсунках закон впрыска задан раз и навечно сечением каналов и жесткостью пружин, управлять можно только началом впрыска и количеством подаваемого горючего. А в большинстве сейчас используемых схем с общей магистралью соленоиды командуют открытием форсунок. У «Тойоты» процессом впрыска оперативно управляют пьезо-элементы.
Любая форсунка D-4D Clean Power вооружена блоком глиняних пьезоэлектрических частей. Когда подается напряжение, элементы расширяются фактически одномоментно, позволяя стремительно открыть форсунку. Быстродействие пьезоэлементов и высочайшее давление в «общей магистрали» помогает впрыснуть весь объем горючего за наименьший просвет времени. Спецы молвят – улучшается черта впрыска, содействуя более узкому распылу горючего и действенному сгоранию. Мотор D-4D Clean Power отличает также пониженная степень сжатия и высочайшее давление наддува – во благо экономичности. А разработанные специально глиняние свечки накаливания упрощают прохладный запуск.
Это, так сказать, активные меры по достижению экономичности и больших экологических характеристик. Но есть и «пассивные». В процессе разработки устройства D-CAT «Тойота» получила более 1600 патентов. Сердечко системы – четырехступный каталитический нейтрализатор. При этом дожигающий и окислы азота, и сажевые частички! Эффективность нейтрализатора впрямую находится в зависимости от управляющей электроники «коммон рейл». Но даже высочайшие технологии впрыска не способен обеспечить безупречный состав выхлопных газов. Потребовалось оснастить выпускной коллектор очередной, пятой форсункой – Exhaust Port Injector (EPI). Временами EPI впрыскивает дополнительную порцию горючего и восстанавливает состав газов, нужный для действенной работы нейтрализатора D-CAT.
Проиллюстрируем эту сложную конструкцию цифрами. Во-1-х, зависимо от режима работы токсичность выхлопа новых движков на 50–80% меньше, чем требуют жесткие европейские нормы Евро IV. Во-2-х, серийный мотор обещает перещеголять по мощности всех соперников в «весовой категории» от 1,9 до 2,2 л. По уверению профессионалов «Тойоты», мощность мотора достигнет 132 кВт/180 л. с., а вращающий момент – 400 Н.м.
ОТКУДА ДУЕТ ВЕТЕР?
Дизели все почаще возникают под капотами популярных автомобилей, часто становясь одними из самых массивных в двигательном ряду. Один из фаворитов в дизельной гонке за кв – компания БМВ. Броский пример – технологии Variable Twin Turbo («Битурбо») применительно к дизельным моторам.
Старенькую идею совершенно уравновешенной рядной «шестерки» решили соединить с передовой технологией наддувной в 3-литровом движке для автомобиля и универсала БМВ-535d. Его работу мы тщательно обрисовывали (ЗР, 2004, № 9). А вот достигнутые результаты напомним: 500 Н.м вращающего момента уже при 1250 об/мин, 560 Н.м при 1750 об/мин. Наибольшая мощность 200 кВт/272 л. с. при 4400 об/мин. Этому движку с удельной мощностью 90 л. с./л и вращающим моментом 187 Н.м/л принадлежит неофициальный рекорд посреди серийных дизелей.
Одна из самых сложных задач, по признанию компании, состояла в синхронизации работы турбин и контроля над перепускным воздушным клапаном. Задачку решили при помощи микропроцессора. Электроника же позволила вписать мотор в рамки Евро IV. Естественно, не без помощи сажевого фильтра: им обустроены все новые дизели БМВ «по умолчанию».
Динамические характеристики БМВ-535d впечатляют: до 100 км/ч машина ускоряется всего за 6,6 с, а наибольшая скорость, вероятнее всего, выше 250 км/ч, «разрешенных» электроникой.
Предел 100 л. с./л для серийных дизелей с наддувом пока не преодолен. Как длительно он устоит? Чтоб достигнуть схожих черт, движок должен развивать давление наддува более 200 кПа. Конструкторам будет тяжело обеспечить мотору со настолько высочайшим давлением наддува приемлемую, комфортную внешнюю высокоскоростную характеристику. Недочет узнаваемых устройств наддува – с ростом давления сужается спектр оборотов, в каком доступен высочайший момент.
Непростая система наддува на БМВ – только один из путей решения. Может быть, конструкторы предпочтут экзотичный турбокомпрессор, раскручиваемый вспомогательным электромотором, либо оснастят автомобиль каким-либо необычным вариатором с невиданно широким спектром передаточных чисел? Либо автоматической восьмиступенчатой коробкой? А еще можно включить таковой дизель в состав гибридной силовой установки, которая будет исправлять «неправильную» кривую. Инженерам есть над чем поразмыслить, а студентам – где проявить фантазию.
ЧЕТ-НЕЧЕТ
В последние годы стал животрепещущим вопрос – сколько цилиндров необходимо современному дизелю в том либо ином классе? На данный момент выпускают не только лишь многоцилиндровые легковушки, да и трехцилиндровых «малышей». Количество последних в последнее время вырастет: безнаддувные дизели совсем уходят в прошедшее, а мощность двухлитровых наддувных агрегатов сверхизбыточна для маленьких машин. Почему двухлитровых? При 4 цилиндрах у их близкий к оптимуму объем каждого – 500 смз. Чем больше объем цилиндра, тем эффективней пойдет процесс сгорания, но высочайшие обороты не для моторов с томными поршнями и шатунами, ну и размеры агрегата очень растут. При малом (около 300 смз) приметно мучается термодинамическая эффективность, а совместно с ней и экономичность.
Движки «Смарт Фо-Фо» компании «Мерседес-Бенц» увлекательны конкретно необычной трехцилиндровой схемой. Они развивают 50 кВт/68 л. с. и 70 кВт/96 л. с., ну и объем полностью «взрослый» – 1,5 л. Агрегаты очень малогабаритны и развивают высочайший момент (160 и 210 Н.м) при 1600 и 1800 об/мин при среднем расходе горючего всего 4,6 л. Давление впрыска в «коммон рейл» добивается 160 МПа – отсюда исключительная тонкость распыла и подходящие условия сгорания.
Как же неустойчивые силы инерции? Эту делему решают балансирные валы и двухмассовый маховик. Кстати, сейчас они не уникальность и на четырехцилиндровых моторах.
«Современность» легкового дизеля определяют не блок и головка цилиндров, а сначала топливная аппаратура и управление наддувом. Без их не достигнуть рекордных характеристик. Вобщем, не стоит сбрасывать со счетов и делему горючего. С ростом цен на нефть окажется нужным синтетическое горючее, сырьем для которого могут служить и растительные масла, и каменный уголь, и природный газ. Нефтяные компании вкладывают немалые средства в технологии других топлив. Они призваны посодействовать не только лишь решению экологических заморочек, да и достижению еще больше больших мощностных и экономических характеристик.
Моторов, способных выполнить Евро IV без помощи сажевых фильтров, пока малость. Будущие Евро V с ужесточением выбросов окислов азота окажутся еще больше жестким орехом. Вобщем, трудности не непременно решать «в лоб». Опыт грузовых дизелей обосновывает, что с ними можно совладать при помощи окислительных нейтрализаторов с впрыском мочевины. Ожидает ли легковушки такая участь? Это станет ясно в наиблежайшие четыре-пять лет. Если разработка приживется, то главный вопрос Евро V можно считать решенным. А раз так – триумфальное шествие дизелей продолжится.
Не будем загадывать на послезавтра, но собственный выбор на денек завтрашний европейцы сделали.
В 1996 году «Фольксваген» первым освоил легковой дизель с неразделенной камерой сгорания («непосредственным впрыском») на «Гольфе» третьего поколения. Достоинства таких моторов по сопоставлению с предкамерными тяжело переоценить. Это высочайшая эффективность процесса сгорания и соответственная ей экономичность, большой потенциал для форсирования мотора и наилучшие экологические характеристики. В пассиве – «жесткость» работы, которую научились побеждать, и высочайшие требования к топливной аппаратуре.
До этого такие моторы применяли в главном на грузовиках. Там экономичность и хорошие удельные характеристики издавна позволили закрыть глаза на чуток огромные шум и вибрации. На легковых автомобилях 80-х преобладали предкамерные дизели, работающие приметно мягче.
Форсунки сложной конструкции обеспечили «непосредственному» дизелю двухфазный впрыск. Основной дозе горючего предшествовала так именуемая пилотная. Так удалось уменьшить испарение горючего в камере сгорания в период задержки самовоспламенения. Движок стал работать мягче. Вобщем, двухфазный впрыск оказался только временным решением. Дальше пути разделились – часть производителей во главе с «Фольксвагеном» избрала насос-форсунки, сделав ставку на высочайшее давление впрыска и четкое дозирование. Другие избрали систему с накопительной магистралью «коммон рейл», где при несколько наименьшем давлении больше способностей управления впрыском.
ОБЩИЙ ПУТЬ
Сейчас система с общей магистралью готова на равных биться с насос-форсунками. Еще пару лет вспять давление впрыска в системах «коммон рейл» не превышало 130 МПа, но скоро конструкторы вышли на предел в 160 МПа. Но и это не верхушка: «Тойота» уже заявила о 180 МПа (сейчас насос-форсунки серийных моторов достигнули 205 МПа). Один из первых образцов – новый движок D-4D Clean Power.
В насос-форсунках закон впрыска задан раз и навечно сечением каналов и жесткостью пружин, управлять можно только началом впрыска и количеством подаваемого горючего. А в большинстве сейчас используемых схем с общей магистралью соленоиды командуют открытием форсунок. У «Тойоты» процессом впрыска оперативно управляют пьезо-элементы.
Любая форсунка D-4D Clean Power вооружена блоком глиняних пьезоэлектрических частей. Когда подается напряжение, элементы расширяются фактически одномоментно, позволяя стремительно открыть форсунку. Быстродействие пьезоэлементов и высочайшее давление в «общей магистрали» помогает впрыснуть весь объем горючего за наименьший просвет времени. Спецы молвят – улучшается черта впрыска, содействуя более узкому распылу горючего и действенному сгоранию. Мотор D-4D Clean Power отличает также пониженная степень сжатия и высочайшее давление наддува – во благо экономичности. А разработанные специально глиняние свечки накаливания упрощают прохладный запуск.
Это, так сказать, активные меры по достижению экономичности и больших экологических характеристик. Но есть и «пассивные». В процессе разработки устройства D-CAT «Тойота» получила более 1600 патентов. Сердечко системы – четырехступный каталитический нейтрализатор. При этом дожигающий и окислы азота, и сажевые частички! Эффективность нейтрализатора впрямую находится в зависимости от управляющей электроники «коммон рейл». Но даже высочайшие технологии впрыска не способен обеспечить безупречный состав выхлопных газов. Потребовалось оснастить выпускной коллектор очередной, пятой форсункой – Exhaust Port Injector (EPI). Временами EPI впрыскивает дополнительную порцию горючего и восстанавливает состав газов, нужный для действенной работы нейтрализатора D-CAT.
Проиллюстрируем эту сложную конструкцию цифрами. Во-1-х, зависимо от режима работы токсичность выхлопа новых движков на 50–80% меньше, чем требуют жесткие европейские нормы Евро IV. Во-2-х, серийный мотор обещает перещеголять по мощности всех соперников в «весовой категории» от 1,9 до 2,2 л. По уверению профессионалов «Тойоты», мощность мотора достигнет 132 кВт/180 л. с., а вращающий момент – 400 Н.м.
ОТКУДА ДУЕТ ВЕТЕР?
Дизели все почаще возникают под капотами популярных автомобилей, часто становясь одними из самых массивных в двигательном ряду. Один из фаворитов в дизельной гонке за кв – компания БМВ. Броский пример – технологии Variable Twin Turbo («Битурбо») применительно к дизельным моторам.
Старенькую идею совершенно уравновешенной рядной «шестерки» решили соединить с передовой технологией наддувной в 3-литровом движке для автомобиля и универсала БМВ-535d. Его работу мы тщательно обрисовывали (ЗР, 2004, № 9). А вот достигнутые результаты напомним: 500 Н.м вращающего момента уже при 1250 об/мин, 560 Н.м при 1750 об/мин. Наибольшая мощность 200 кВт/272 л. с. при 4400 об/мин. Этому движку с удельной мощностью 90 л. с./л и вращающим моментом 187 Н.м/л принадлежит неофициальный рекорд посреди серийных дизелей.
Одна из самых сложных задач, по признанию компании, состояла в синхронизации работы турбин и контроля над перепускным воздушным клапаном. Задачку решили при помощи микропроцессора. Электроника же позволила вписать мотор в рамки Евро IV. Естественно, не без помощи сажевого фильтра: им обустроены все новые дизели БМВ «по умолчанию».
Динамические характеристики БМВ-535d впечатляют: до 100 км/ч машина ускоряется всего за 6,6 с, а наибольшая скорость, вероятнее всего, выше 250 км/ч, «разрешенных» электроникой.
Предел 100 л. с./л для серийных дизелей с наддувом пока не преодолен. Как длительно он устоит? Чтоб достигнуть схожих черт, движок должен развивать давление наддува более 200 кПа. Конструкторам будет тяжело обеспечить мотору со настолько высочайшим давлением наддува приемлемую, комфортную внешнюю высокоскоростную характеристику. Недочет узнаваемых устройств наддува – с ростом давления сужается спектр оборотов, в каком доступен высочайший момент.
Непростая система наддува на БМВ – только один из путей решения. Может быть, конструкторы предпочтут экзотичный турбокомпрессор, раскручиваемый вспомогательным электромотором, либо оснастят автомобиль каким-либо необычным вариатором с невиданно широким спектром передаточных чисел? Либо автоматической восьмиступенчатой коробкой? А еще можно включить таковой дизель в состав гибридной силовой установки, которая будет исправлять «неправильную» кривую. Инженерам есть над чем поразмыслить, а студентам – где проявить фантазию.
ЧЕТ-НЕЧЕТ
В последние годы стал животрепещущим вопрос – сколько цилиндров необходимо современному дизелю в том либо ином классе? На данный момент выпускают не только лишь многоцилиндровые легковушки, да и трехцилиндровых «малышей». Количество последних в последнее время вырастет: безнаддувные дизели совсем уходят в прошедшее, а мощность двухлитровых наддувных агрегатов сверхизбыточна для маленьких машин. Почему двухлитровых? При 4 цилиндрах у их близкий к оптимуму объем каждого – 500 смз. Чем больше объем цилиндра, тем эффективней пойдет процесс сгорания, но высочайшие обороты не для моторов с томными поршнями и шатунами, ну и размеры агрегата очень растут. При малом (около 300 смз) приметно мучается термодинамическая эффективность, а совместно с ней и экономичность.
Движки «Смарт Фо-Фо» компании «Мерседес-Бенц» увлекательны конкретно необычной трехцилиндровой схемой. Они развивают 50 кВт/68 л. с. и 70 кВт/96 л. с., ну и объем полностью «взрослый» – 1,5 л. Агрегаты очень малогабаритны и развивают высочайший момент (160 и 210 Н.м) при 1600 и 1800 об/мин при среднем расходе горючего всего 4,6 л. Давление впрыска в «коммон рейл» добивается 160 МПа – отсюда исключительная тонкость распыла и подходящие условия сгорания.
Как же неустойчивые силы инерции? Эту делему решают балансирные валы и двухмассовый маховик. Кстати, сейчас они не уникальность и на четырехцилиндровых моторах.
«Современность» легкового дизеля определяют не блок и головка цилиндров, а сначала топливная аппаратура и управление наддувом. Без их не достигнуть рекордных характеристик. Вобщем, не стоит сбрасывать со счетов и делему горючего. С ростом цен на нефть окажется нужным синтетическое горючее, сырьем для которого могут служить и растительные масла, и каменный уголь, и природный газ. Нефтяные компании вкладывают немалые средства в технологии других топлив. Они призваны посодействовать не только лишь решению экологических заморочек, да и достижению еще больше больших мощностных и экономических характеристик.
Моторов, способных выполнить Евро IV без помощи сажевых фильтров, пока малость. Будущие Евро V с ужесточением выбросов окислов азота окажутся еще больше жестким орехом. Вобщем, трудности не непременно решать «в лоб». Опыт грузовых дизелей обосновывает, что с ними можно совладать при помощи окислительных нейтрализаторов с впрыском мочевины. Ожидает ли легковушки такая участь? Это станет ясно в наиблежайшие четыре-пять лет. Если разработка приживется, то главный вопрос Евро V можно считать решенным. А раз так – триумфальное шествие дизелей продолжится.
Не будем загадывать на послезавтра, но собственный выбор на денек завтрашний европейцы сделали.