SI ËSHTË TË LINDUR
Këtë vit, motori me djegie të brendshme do të festojë ditëlindjen e 147-të, që nga viti 1860, kur "mbretëruan" karrocat me kuaj në të gjithë botën, mekanik francez E. Lenoir krijoi motorin e parë me gaz. Ky motor ishte mjaft kapriçioz dhe i papërsosur, i cili, në parim, nuk është i çuditshëm. Pas një periudhe të gjatë 6 vjeçare, shpikësi i mirënjohur N. Otto i ofroi botës vetes, mjaft të përsosur për ato kohë, ndërtimin e një motori me 4 stroke. Prototipi i motorit me djegie të brendshme ishte kryesisht motor me avull, meqë dallimi i vetëm themelor është mungesa e një instalimi mjaft të rëndë të avullit me avull. Me "humbjen" e njësisë së avullit në procesin e evolucionit, motori me djegie të brendshme përfitoi përparësitë e tij: një efikasitet shumë më i lartë, masë dhe madhësi më e ulët. Kishte gjithashtu disavantazhe - motori kërkoi një karburant më të mirë dhe më të avancuar teknologjikisht, pasi ai kishte refuzuar të punonte në dru.
Në versionet e fundit të konvertuesve të bllokadave, humbja e energjisë është minimale. Falë gamës së gjerë të marsheve në dispozicion, pothuajse gjithmonë mund të udhëtoni në gamën e shpejtësisë së motorit optimale pa marrë parasysh shpejtësinë. Përveç reduktimit të konsumit të karburantit dhe emisioneve jashtëzakonisht të ulëta të substancave të dëmshme, si dhe komoditetit të pashembullt të vozitjes. Çdokush që ngiste një makinë moderne, madje edhe me një motor të vogël, do të vlerësojë shpejt mundësitë dhe përparësitë e makinës me shpejtësi të ulët. Komoditeti i lidhur me përdorimin e teknologjisë së fikjes së dridhjeve është gjithashtu i pashembullt.
Në vendin tonë, motori me djegie të brendshme u "shpik" vetëm në vitet 80 të shekullit XIX, ishte në këtë kohë që bashkëatdhetari ynë O. S. Kostovich punoi në projektimin e një motorri karburanti të benzinës. Zhvillimi i mëtejshëm i motorit me djegie të brendshme shoqërohet kryesisht me emrin e inxhinierit gjerman Rudolf Diesel, pasi që në vitin 1897 ai propozoi përdorimin e ngjeshjes për të ndezur karburantin. Kjo ishte lindja e motorëve të karburantit të rëndë - motorët me naftë.
Pavarësisht nga lloji i burimit të energjisë, kënaqësia e ngasjes së një makine të pajisur me një makinë moderne është pakrahasueshëm më shumë se disa ose një dekadë më parë. Ndryshimi është një element natyror i progresit. Kjo, megjithatë, ka përshpejtuar kaq shumë kohët e fundit që makina me një motor me djegie të brendshme të dalin në treg së shpejti. Dhe një kthesë e tillë e ngjarjeve në vitet nëntëdhjetë, natyrisht, nuk presin askënd.
Fundi i motoçikletave që drejtojnë benzinë dhe naftë, është një skenar i vërtetë që po fillon të konfirmohet në vende të tjera. Skandinavët duan të lirojnë lirshëm hapësirën në treg vetëm në mënyrë elektronike. Gjermania shpreh të njëjtin qëndrim. Megjithatë, në rastin e tyre, kufiri u shty për 5 vjet.
Zhvillimi i mëtutjeshëm i motorëve me djegie të brendshme reciproke, u zhvillua me hapa të mëdhenj. Shumë ka ndryshuar në hartimin e motorëve, por vetëm thelbi i saj mbeti i pandryshuar. Çka ka çuar në këtë evolucion të motorrit me djegie të brendshme? Le të përpiqemi të kuptojmë materialin tonë.
DITËT TONA
Koha e kaluar që nga krijimi i ICE-së të parë, sigurisht, ndikoi në konceptin e krijimit të një makine të automobilave modern me pistoni. Motoja e motorit të ditëve tona - më shumë energji, më pak konsum. Duket se këto dy koncepte janë kundër njëri-tjetrit, por del se kjo nuk është kështu. Dhe për të konfirmuar këtë, operatorët e makinave të kompanive të ndryshme të makinave nuk flenë gjatë natës, duke shpikur sisteme të ndryshme për të rritur efikasitetin e motorit në kufi.
Sigurisht, një rritje në pjesën e teknologjisë elektronike në tregun e automobilave nuk do të jetë vetëm detyrimi ligjor. Gjithnjë e më shumë, po bëhet gjithashtu një nevojë e konsumatorit si rezultat i një ndryshimi në qasjen e gjeneratës së re. Tendencat pro-mjedisore janë gjithashtu të dukshme në Poloni. Para së gjithash, pjesa e tregut e makinave hibride për disa vite është në rritje të madhe. Dizajnet elektrike gjithashtu punojnë shumë mirë. Ministri i Energjisë dhe Zhvillimit - Mateusz Moravetsky do të vazhdojë të stimulojë kërkimin për risitë teknologjike.
Gjatë konferencës "Në Rrugën për Automjetet Elektrike", ai theksoi se për 10 vjet ai dëshiron të përzënë një milion vetura elektrike në rrugët polake. Trendi i ri i zhvillimit në tregun e automobilave po bëhet gjithnjë në natyrë dhe në shumë aspekte diktohet nga zgjerimi me të vërtetë dinamik i segmentit të makinave që konkurrojnë me karburant alternativ. Sot, makinat elektrike mund të udhëtojnë deri në 400 kilometra për pagesë, dhe modelet e para me qeliza hidrogjeni janë në dispozicion në shitje në Evropë dhe në mbarë botën.
Për të kuptuar se në cilën drejtim ndërtimi i motorrit do të vazhdojë të zhvillohet, është e nevojshme të kuptojmë se cilat pengesa qëndrojnë në rrugë. Pengesat janë: humbjet mekanike, përdorimi jo i plotë i energjisë së djegies së karburantit, çështjet që lidhen me efikasitetin, kostoja e lartë e motorëve modernë dhe sistemet e kontrollit, rritja e masës së motorit dhe përmirësimi i performancës së motorit.
Kombinimi i një motori me djegie të brendshme me një elektrike nuk është ideja e vetme e zhvillimit. Kjo zgjidhje është ideale sot për disa arsye. Fuqizimi i motorit me gaz është një metodë e njohur e kursimit dhe njëkohësisht reduktimin e toksicitetit të gazrave të shkarkimit. Çekët ofruan mundësinë e përmirësimit të makinës për shumë vite me instalimin. Ata aktualisht ofrojnë të paktën disa versione motorike të modeleve të ndryshme.
Ekologjia në tregun e automobilave mund të ketë shumë fytyra. Nëse reduktimi i shkarkimeve të përbërësve të dëmshëm është i pashmangshëm për makinat, është e rëndësishme të ndërtojmë gamën më të gjerë të mundshme. Shoferët do t'u jepen një zgjedhje që do t'u lejojë atyre të zgjedhin një zgjidhje specifike për nevojat dhe mundësitë e tyre.
Le të fillojmë në rregull. Humbjet mekanike në motorët modernë mund të reduktohen në disa mënyra.
Së pari, në mënyrë të konsiderueshme shtrëngimi i tolerancave për prodhimin e pjesëve të motorit.
Së dyti, është e nevojshme të zvogëlohet inercia e sistemit me fiksime, dmth. Lehtësimi maksimal i pistonëve, shufrave të lidhjes, boshtit të boshtit dhe boshtit të shufrave, dhe është i nevojshëm volani. Jo pa arsye në motorët modern përdoren pistona me një "skaj" të shkurtër, të bërë në bazë të lidhjeve të aluminit. Dhe për prodhimin e tyre duke përdorur dy teknologji. Sipas teknologjisë së parë, janë prodhuar pistona për motorët me fuqi të ulët - ato janë prodhuar nga metoda të ndryshme të hedhjes. Sipas teknologjisë së dytë, pistonet për motorët e detyruar prodhohen - duke falsifikuar (ose, më thjesht, duke falsifikuar). Shufrat e shufrave janë bërë të zbrazët sipas teknologjisë në vijim: kampe të prodhuara veçmas janë montuar në një goditje tubash të një boshe të ftohur në azot të lëngët. Fluturimi është bërë sa më lehtë që të jetë e mundur në mënyrë që të mos shqetësojë motorin duke rrotulluar masë të tepërt, dhe përgjigja për shtypjen e pedalit të gazit gjithashtu do të ulet.
Teknologjia e re siguron kursime në nivelin e karburantit të naftës, si dhe ekologjinë, e njohur nga motorët me benzinë. Pastaj, kur motori tashmë po ngroh, ndezja e karburantit ndizet nën presion të lartë. Një injektues i veçantë jep një përzierje homogjene të mjegullës në dhomën e djegies. Shpërndarja e karburantit është në mënyrë të barabartë në të gjithë dhomën, dhe pasi pistoni rrit temperaturën, rritet temperatura - ndezja ndodh. Raporti i ngjeshjes është i ngjashëm me atë të treguar nga motorët me naftë. Qirinj mund të ndihmojnë kur punoni me shpejtësi të lartë.
Së treti, është e nevojshme të përmendim vajrat motorike moderne me viskozitet të ulët, të cilat gjithashtu japin një kontribut të vogël në bankën derrkuc të efikasitetit të rritur, meqë humbjet e fërkimit zvogëlohen, si gjatë pompimit të kanaleve të naftës dhe brenda vetë vajit.
Së katërti, për të zgjeruar përdorimin e veshjeve të ndryshme kundër fërkimit që mund të zvogëlojnë ndjeshëm forcën e fërkimit, si dhe përdorimin e pjesëve të bëra në bazë të përbërjeve të nitridit dhe karbitit të silikonit, që do të thotë qeramika.
Pyetja tjetër që dëgjuam ishte për efikasitetin e motorëve modernë. Këtu përdoren koncepte të ndryshme për të minimizuar konsumin e karburantit, disa janë duke u përpjekur të "shtrydhin" gjithçka nga motorët benzinë, të fundit mbështeten në motorët me naftë dhe disa të tjerë po ndërtojnë centrale hibride. Kush do të jetë i drejtë, ne do të shohim në të ardhmen e afërt.
Por fakti është se pavarësisht se kush i përmbahet konceptit, të gjithë përdorin zhvillime pothuajse identike teknologjike. Sot, për shembull, është e pamundur të shihet një motor modern me dy valvula për cilindër. "Pse?" - pyetni. Po, për shkak se përdorimi i valvulave të shumta (nga 3 deri në 5 valvola për cilindër), koha redukton humbjet e pompimit dhe rrit fuqinë dhe efikasitetin e motorit. Ju nuk keni nevojë të shkoni shumë larg për një shembull: provoni të mbyllni një vrimë hile dhe të vazhdoni 300 metra, dhe pastaj përsërisni eksperimentin pa kufizimet e imponuara më parë. Ndjeni ndryshimin? E njëjta gjë ndodh me motorin. Nga rruga, ia vlen të kujtojmë industrinë tonë auto, domethënë motorët AvtoVAZ me 4 cilindra 8 dhe 16-valvola: me të njëjtën volum 1,5 litra, njëra prej tyre prodhoi 78 litra. me. dhe tjetra - 92.
Përveç kohës së shumë valvulave, përdoren zhvendosësit e fazës në bishtat e shufrave dhe përdoren për të rregulluar vazhdimisht fazat e marrjes dhe shkarkimit. Veçanërisht inxhinierët gjermanë dhe japonezë shkëlqyen në këtë fushë. Për shembull, sistemi VANOS nga BMW, i cili së pari u shfaq në motorin e serisë M50 në 1992 dhe bëri të mundur rregullimin e fazave të hapjes dhe mbylljes vetëm të valvulave të marrjes. Pas një kohe, u shfaq sistemi BI-VANOS, i cili tashmë ishte i ngarkuar me valvulat e marrjes dhe të shkarkimit. Puna e këtyre sistemeve është si më poshtë. Me shpejtësi të ulët të motorit, zhvendosësit e fazës zhvendosin kohën e hapjes së valvulës së marrjes në një periudhë të mëvonshme, e cila siguron efikasitet të karburantit dhe rrit çift rrotullues. Me shpejtësi të mesme motorike, valvulat hapen pak më herët, kjo lejon çift rrotullues në rritje dhe redukton ndjeshëm emetimet e substancave të dëmshme në atmosferë. Me shpejtësi të lartë të motorit, valvulat e marrjes hapen me një vonesë të vogël, për shkak të së cilës fuqia në zonën e revolucioneve maksimale rritet ndjeshëm, pasi që në cilindër krijohet më shumë vakuum dhe për këtë arsye shumë më tepër ajër futet në cilindra. Është gjithashtu interesante që mjaft kohë më parë, për herë të parë në botë, makina zhvendosëse të fazës elektrike u shfaqën në makinat LEXUS, të cilat lejojnë rregullimin e kohës së valvulës pothuajse nga shpejtësia e motorit zero, gjë që në thelb është e pamundur për zhvendosësit e fazës hidraulike.
PHASES MOVE
Është e nevojshme të përmendim veçmas sistemet e kontrollit të heqjes së valvulave (Honda i-VTEC, BMW Valvotronic, Porsche VarioCam Plus), për shkak të të cilave performanca e motorit dhe ekonomia e karburantit janë përmirësuar ndjeshëm. Për shembull, merrni parasysh sistemin e famshëm Valvetronic nga kompania BMW. Zhvillimi i këtij sistemi, inxhinierët vendosën që rrënjësisht të braktisnin mbytjen, megjithëse në procesin e mbarimit të tij, ende filloi të shërbejë për të diagnostikuar sistemin Valvetronic dhe është vazhdimisht në pozitë të hapur. Vlen të kujtojmë se kur kontrollojmë procesin e furnizimit me një përzierje ajri duke përdorur një mbytje, lindin një tërheqje të konsiderueshme aerodinamike dhe turbullirë, veçanërisht kur skuadra nuk është hapur plotësisht. Rregullimi i sasisë së përzierjes së ajrit në sistemin Valvetronic duhej të ndodhte për shkak të një ndryshimi në sasinë e ngritjes së valvulave, domethënë vetë valvula shërbeu si një valvul mbytës. Për këtë qëllim, u krijua një mekanizëm i posaçëm, i cili lejoi të rregullonte ashensorin e valvulave në rangun prej 0 deri në 10 mm. Ideja e sistemit është si më poshtë. Shufra me gumga kontrollon hapjen e valvulës jo drejtpërsëdrejti, por përmes një levë të veçantë që mund të ndryshojë pozicionin e saj në hapësirë, duke ndryshuar sasinë e lëvizjes së krahut të karrikut që ndikon drejtpërdrejt në valvul. Lëvizja rregullohet duke përdorur një pajisje me rra dhe një motor elektrik, dhe kompjuteri menaxhon të gjithë procesin. Përdorimi i këtij sistemi ka çuar në faktin se me shpejtësi të ulët konsumi i karburantit është zvogëluar dhe me shpejtësi të lartë fuqia është rritur, meqë shkalla e mbushjes së cilindrave me përzierjen e karburantit-ajrit është rritur ndjeshëm. Në të njëjtën kohë, koha e përgjigjes në pedalin e përshpejtimit u zvogëlua ndjeshëm. Por për motorët e pajisur me këtë sistem, kishte një pengesë të vogël - mungesa e vakuumit në gypat e marrjes, e cila është e nevojshme për funksionimin e nxitësit të frenave të frenave. Problemi u zgjidh si më poshtë: Inxhinierët gjermanë morën dhe instaluan një pompë të veçantë, e cila krijoi vakuumin e nevojshëm.
ÇELIKËT E FUNDIT!
Përveç masave të tilla të teknologjisë së lartë, të tilla si pompë elektrike, gjenerator i ndërrueshëm, servo drejtues elektrik, përdoren për të rritur efikasitetin e motorëve, përdoren gjithashtu edhe mënyra të tjera radikale. Për shembull, çaktivizoni një pjesë të cilindrit në punë boshe ose në mënyra të ngarkesës së pjesshme për motorët me shumë cilindra. Dhe deri kohët e fundit, këto sisteme u përdorën kryesisht nga projektues amerikanë, të paktën të merrnin sistemin e mbylljes së cilindrit të Zhvendosjes-në-Kërkesë ("vëllimi i punës në kërkesë") nga General Motor. Dizajni i sistemit është mjaft i thjeshtë: kur motori arrin temperaturën e tij të punës, elektronika fillon të shqyrtojë sensorë të ndryshëm dhe nëse zbulon se motori funksionon me ngarkesë të pjesshme, ndalon furnizimin e karburantit me gjysmën e cilindrave, domethënë në 4. Përveç kësaj, motori nuk përjetoi dridhje. Efekti maksimal i arritur i ekonomisë së karburantit ishte 25% e nominale, dhe ky është një rezultat mjaft i mirë. Honda shpalosi një sistem të ngjashëm, duke treguar publikun një motor të ri prej 3,4 litërsh me 6 cilindra, në të cilin, me lëvizje të qetë në hapësirë, 3 cilindra do të jenë të paaftë.
Gjithashtu mund të rrisni efikasitetin dhe efikasitetin e motorit duke përdorur një sistem ndezje më të avancuar. Mjafton të kujtojmë motorët e njohur me binjakë nga Alfa-Romeo, ku përdoren dy qirinj për cilindër. Ky sistem, si në parim dhe shumë më tepër, u shpërngul në ndërtimin e motorëve të automobilave me motorë të avionëve në vitet 20 të shekullit të kaluar. Spina e dytë e ndezjes lejonte një djegie më të plotë të karburantit, gjë që çoi në një rritje të efikasitetit, plus, përveç kësaj, ulja e konsumit të karburantit dhe rritja e rezistencës së shpërthimit. Nuk është për asgjë që në motorin 12-cilindror turbocharged nga Mersedes, ku pyetja e shpërthimit është më e mprehta, u përdor një sistem ndezjeje me dy priza elektrike për cilindër.
Është e pamundur të mos përmendim në bisedën tonë për tendencat aktuale në ndërtimin e motorrit: injeksioni i drejtpërdrejtë i karburantit në cilindra. Ideja e furnizimit të karburantit direkt me cilindra nuk është mjaft i ri, për herë të parë ai u krijua nga inxhinierët e Robert Bosch që në fillim të viteve '30 të shekullit të 20-të, kur projektuan motorët e avionëve dhe kontrolli i sistemit ishte mekanik. Për një kohë të gjatë, sistemi i drejtpërdrejtë i injektimit të karburantit nuk gjeti përdorimin e duhur, edhe pse makinat e pajisura me të u shfaqën periodikisht. Recall të paktën legjendar Mercedes-Benz 300SL në 1954, sepse ajo ishte e pajisur me injeksion mekanik nga kompania Bosch. Sistemi i injektimit të drejtpërdrejtë përjetoi lindjen e tij të dytë në fillim të viteve 1990, kur filluan të shfaqen sisteme të kontrollit elektronik mjaft të besueshëm dhe modern.
Një hap i madh në zhvillimin dhe zbatimin e këtyre sistemeve u mor nga Mitsubishi me motorët e saj GDI. Vetësi e këtij motorri ishte se ajo mund të punonte në përzierjen e karburantit-ajrit super-i dobët, në të cilin raporti i benzinës në ajër në masë arriti 40: 1, pavarësisht faktit se raporti ideal është 14.7: 1. Kjo është, një përzierje e tillë e ligët nuk duhet të digjen fare, por në sajë të formës së posaçme të pistonit dhe një llak të orientuar ngushtë, përzierja me përbërjen ideale stoikiometrike ra direkt në kandelën elektrike, megjithëse ishte shumë e dobët në të gjithë volumin e cilindrit. Në këtë motor u organizuan tre mënyra të funksionimit të sistemit.
Injektimi i parë i karburantit ndodhi në ciklet e marrjes dhe të ngjeshjes, kjo mënyrë ishte e nevojshme për të rritur çiftimin në shpejtësinë e motorit të ulët.
Injeksioni i dytë në kohën e pranimit, kjo mënyrë u përdor për të arritur fuqinë maksimale të motorit.
Mënyra e tretë - mënyra e injektimit të përzierjes së ligët në goditjen e kompresimit u përdor për të rritur efikasitetin e karburantit gjatë ngarkesës së ulët dhe mënyrave të papërmbajtjes.
Më vete, duhet thënë se injektimi i benzinës drejtpërdrejt në dhomën e djegies mund të rrisë rezistencën e shpërthimit të motorit, pasi, kur avullohet, benzina merr pak nxehtësi nga ajri i nxehtë në cilindër. Ky faktor ju lejon të rrisni raportin e compression dhe, rrjedhimisht, të reduktoni më tej konsumin e karburantit. Me të gjitha avantazhet e saj, domethënë fuqia në rritje, efikasiteti i karburantit dhe reduktimi i shkarkimeve të substancave të dëmshme, motori doli të jetë mjaft i kushtueshëm, pasi që përdorte komponente të teknologjisë së lartë. Për shembull, një pompë e karburantit me presion të lartë që zhvilloi 50 bar (në zhvillimet e fundit, presioni arrinte 200 bar), dhe pedali i gazit nuk kishte lidhje të drejtpërdrejtë me valvula mbytëse. U zbatua edhe koka origjinale e cilindrit, në të cilën portat e marrjes janë bërë drejt në vertikale. Meqenëse ky motor filloi të prodhohej, kanë kaluar më shumë se 10 vjet dhe tani pothuajse të gjithë prodhuesit janë përpjekur me injeksion të drejtpërdrejtë për motorët e tyre.
Sot, ekspertët në fushën e ndërtimit të motorëve nuk merren vetëm me përmirësimin e ekonomisë së karburantit dhe efikasitetit të një motori pistoni, ata janë veçanërisht të shqetësuar për "trashjen" e mprehtë të motorit, të mbushur me sisteme të ndryshme elektronike-mekanike. Në epokën e motorrit të karburatorit ishte shumë më e thjeshtë, blloku i cilindrit ishte bërë prej hekuri gri të rëndë, por të qëndrueshme. Rastësisht, përdorimi i këtij lloji të materialit nuk është aksidentale, sepse luhatjet që kanë ndodhur në hekur gri, shuhen rreth 10 herë më shpejt se çeliku. Koka u hodh nga një aliazh me bazë alumini dhe gjithçka ishte në rregull. Tani lufta është për çdo gram peshë të tepërt. Kujtoj të paktën bllokun cilindrik bimetalik të një motori 3-litër 6-cilindrik nga BMW. Pjesa e brendshme, më e ngarkuar e bllokut të cilindrit në xhaketën e ftohjes është bërë nga një aliazh alumini me një përmbajtje të lartë silici. Pjesa e jashtme, më pak e ngarkuar, është bërë nga magnez. Teknologjia e marrjes së një blloku të tillë të cilindrave është shumë kompleks dhe ekonomia e masës është rreth 10 kg krahasuar me bllokun me alumini. Natyrisht, ju mund të mendoni se ky është vetëm një hap i marketingut që ka për qëllim rritjen e reputacionit të markës, por kjo nuk ndodh kështu. Sepse në qoftë se kemi arritur të "heqim" disa kilogram apo edhe gram nga një copë, atëherë në agregat do të fitojmë një fitim të madh në peshë. Unë duhet të them se gjatë futjes së aluminit në inxhinierët e ndërtimit të motorëve u përballën me problemin e rezistencës së veshin të ulët të metalit me krahë. Prandaj, më pas u zhvilluan veshje të posaçme për të mbrojtur pasqyrën e cilindrit nga veshin. Një nga këto veshje ishte "Nikasil" i mirënjohur - një përbërje e nikelit me rezistencë ndaj nxehtësisë me karabit të silikonit të konsumueshëm, ai erdhi në industrinë e automobilave në masë nga bota e gara mbretërore. Përveç reduktimit të peshës së kompanive të automobilave po përpiqen të ulin kostot që lidhen me zhvillimin dhe prodhimin e motorëve. Prandaj, sot është mjaft shpesh e mundur të vëzhgojmë bashkëpunimin e kompanive të mëdha automobilistike në projektimin e motorëve.
VENDI TË ARDHMJA
Është mjaft e vështirë të parashikohet se çfarë do të ndodhë në botën e ndërtimit të motorëve në 10 vitet e ardhshme, por ende është e mundur të përcaktohen linjat e përgjithshme të zhvillimit. Drejtimi më i rëndësishëm i ndikimit është hibridizimi dhe, ndërsa theksi, duhet të them, vihet në tandemën benzinë-elektrike, megjithëse bashkëpunimi naftë-elektrike, sipas mendimit tonë, është më i justifikuar, veçanërisht nëse qëllimi kryesor është ekonomia e karburantit, jo truket e marketingut. "Lojërat" me hidrogjen ka të ngjarë të ndalen, pasi përfitimet e makinave të pajisura me motorë me karburant ultra të lehtë janë mjaft të paqarta. Ju duhet së pari të merrni hidrogjen, dhe nga hidrogjeni tashmë me ndihmën e qelizave të shtrenjta të karburantit - energji elektrike.
Më shumë gjasa, motori i pajisur me një aktuator valvul hidraulik ose elektromagnetik do të paraqitet së shpejti. Kjo risi do t'ju lejojë të braktisni menjëherë dy sisteme: rregullimi i kohës së valvulave dhe heqja e valvulave. Dhe efikasiteti i kësaj inovacioni do të rritet gjithashtu, pasi nuk do të jetë e nevojshme të sjellë elementët masivë të sistemit të shpërndarjes së gazit në rotacion. Do të doja të shihja më në fund motorin serial, të pajisur me një sistem për rregullimin e shkallës së kompresimit, në teori duhet të ishte shumë ekonomik.
Zhvillimi i mëtejshëm do të merret nga motorët e vegjël "të këqij" të pajisur me një turbocharger, pasi raporti i kuaj-fuqi dhe çift rrotullues në njësinë e masës është mjaft i madh. Nga rruga, gjeneratori gjithashtu mund të lëvizë në tubin e shkarkimit, pasi që energjia e gazrave të shkarkimit është e madhe dhe praktikisht nuk përdoret. Duke folur për motorët, mos harroni motorët me naftë, ata kanë të ngjarë të fitojnë epërsi në të ardhmen, sepse sot në Evropë shiten më shumë makina me naftë sesa motorët e benzinës, por do të flasim më vonë për ata.
Dëshironi të blini ose të shisni? Përfitoni nga tonë internet AUCTION !
Pajisje shtesë dhe pajisje shtesë, radar parkimi dhe DVRs dorë të parë!
Nëse flasim për tendencat e ndërtesës moderne të motorit botëror, motori me djegie të brendshme mbetet në pozitat udhëheqëse, megjithëse në drejtësi duhet të theksohet se ende ekzistojnë përpjekje për të "shkelur" në "shenjtërinë e shenjtërive" - për shembull, makina elektrike Tesla tashmë është duke u shitur. Por meqenëse industria e naftës sot është një sektor kyç i ekonomisë globale, dominimi i motorëve me djegie të brendshme për shumë dekada mund të mbetet i patundur.
Pak histori. Sad ...
Makinat moderne kanë ndryshuar praktikisht pak që nga ditët e "themeluesve të baballarëve": Nikolaus Augustus Otto dhe Rudolph Christian Carl Diesel. Sot, në rrjedhën e të njëjtës bosht me bosht, shufra lidhëse, pistona, cilindra, valvola, mekanizmi i shpërndarjes.
Prandaj, të gjitha inovacionet në ndërtimin e motorëve mbështeten në materiale dhe teknologji të reja, duke përfshirë ato që lidhen me kontrollin elektronik.
Për shembull, në qoftë se 20 vjet më parë, blloku i cilindrit ishte bërë pothuajse universalisht prej gize, atëherë sot blloku i hekurit të hedhur është i rrallë, pa lëvizur mirë në kategorinë e anakronizmit. Aktualisht, blloqet janë bërë nga alumini, i cili është edhe më i lehtë dhe më teknologjik. Në fillim kishte probleme me forcë dhe ngurtësi, por ato zgjidheshin gradualisht.
Vërtetë, të gjithë motorët e aluminit me të vërtetë marrin rrënjë të vështira - ata janë shumë të ndjeshëm ndaj lubrifikimit, ftohjes, boshllëqeve. Por blloku i aluminit me predha hekuri të hedhura është shumë më pak i kërkuar për të vepruar. Pra, hekuri i mirë i vjetër i përdorur nga Otto dhe Diesel do të vazhdojë të shërbejë ...
Në përgjithësi, duhet të theksohet se krijimi i një motori të ri, madje edhe një skemë tradicionale, është një proces shumë i gjatë. Rezulton se modeli i makinave ndryshon mesatarisht në katër deri në pesë vjet, dhe motori në të shpesh kushton nga modelet e mëparshme, madje edhe më herët. Dhe shpesh edhe në motorët e rinj përdoren nyjet nga e vjetra - për shembull, bllok cilindrash. Pra motorët "jetojnë" për një kohë të gjatë - benzinë mesatarisht 10-15 vjet, dhe motorët me naftë lehtë "jetojnë" në 20 apo edhe 30 vjet.
Dhe më shumë. Me keqardhje, duhet të pranojmë se në Rusi nuk ka pasur praktikisht zhvillim të motorëve të vet - gjithçka u mor "nga atje" nga jashtë. Dhe shpesh edhe atë që u refuzua atje. Rezultati është i qartë - sot, ndërtimi i avancuar i motorëve në vendin tonë thjesht nuk ekziston. Ashtu si dizajnerët për ringjalljen e saj.
Sukseset, dështimet dhe trendet
Në ndërtimin e motorit modern ekzistojnë dy tendenca kryesore: e para është reduktimi i emetimeve të dëmshme dhe e dyta është reduktimi i konsumit të karburantit. Këto janë detyra të ndërlidhura: reduktimi i konsumit, ne automatikisht ulim emetimet.
Por, nëse 10-15 vjet më parë, monoksidi tradicional i karbonit - CO, oksidet e azotit - NOx dhe hidrokarburet - CH janë konsideruar si "emetime të dëmshme", por sot dioksidi i karbonit CO2, i cili krijon "efekt serrë", është bërë kategoria kryesore. Dhe nëse marrim parasysh se çdo karburant hidrokarboni përfundimisht shpërbëhet në ujë dhe dioksid karboni - atëherë emetimet e CO2 mund të reduktohen në mënyrën e vetme: duke reduktuar konsumin e karburantit.
Këtu duhet të marrim parasysh një nuancë të tillë: efikasiteti i motorrit me djegie të brendshme si një e tërë është vetëm rreth 25-30%. Rezulton se vetëm një e katërta e benzinës në motor është shpenzuar për lëvizje - tre tremujorët e mbetur vetëm fluturojnë në tub. Dhe ngrohtë e mjedisit. Prandaj, ndërtuesit e motorëve po luftojnë për çdo përqindje "shtesë" me ndihmën e zgjidhjeve teknike mjaft komplekse.
Mënyra e drejtë është rritja e parametrave të veçanta të motorrit: me fjalë të tjera, për të marrë "një kuaj fuqi" me një sasi më të vogël të karburantit. Për shembull, një nga mënyrat kryesore për rritjen e efikasitetit të një motor benzine është rritja e shkallës së kompresimit. Me një rritje në shkallën e kompresimit, rritet efikasiteti i djegies së karburantit në cilindër, që do të thotë se rritet efikasiteti i ciklit - dhe motori në tërësi.
Në veçanti, rritja e parametrave bazë të motorit, duke përfshirë edhe rritjen e raportit të kompresimit, i jep sistemit një injeksion të drejtpërdrejtë të benzinës në cilindër - injektimi i zhvendos mënyrat e shpërthimit, largon pabarazinë e furnizimit me karburant dhe rrit mbushjen e cilindrave.
Në fakt, kjo ide është mjaft e vjetër: injeksioni i drejtpërdrejtë është përdorur gjerësisht në motorët e avionëve të viteve '40 të shekullit të kaluar. Inxhinierët duhej të arrinin një densitet të pashembullt të fuqisë prej 70 hp për ato kohë. me 1 litër kapacitet të motorit në maksimum 2500-3000 rpm. Sot, kjo është fuqia specifike e një motori konvencional automobilistik (megjithëse me dy herë më shumë revolucione të larta, kështu që niveli i aviacionit 70 vjet më parë nuk është tejkaluar ende nga industria automobilistike moderne) - dhe më pas ishte e mundur për t'i arritur ato në aviacionin vetëm me ndihmën e injektimit të drejtpërdrejtë.
Por sistemi i furnizimit me karburant ishte mekanik, dmth. e vështirë, e shtrenjtë dhe që kërkon rregullime të vazhdueshme, e cila ishte e pranueshme në aviacionin, por jo në vetura.
Përveç kësaj, kontrolli mekanik i drejtpërdrejtë i injektimit ishte i mirë në revsat e ulëta të kërkuara për motorët e avionëve të kohës (helikë megjithatë!). Dhe me rritjen e tyre të paktën deri në 6.000 rev / min, mekanika nuk mund të përballonte më.
Në të vërtetë, "kthimi" ndaj idesë së vjetër në vitet 1990-2000 u bë e mundur për shkak të zhvillimit të elektronikës, e cila lejoi të realizonte kontrollin e drejtpërdrejtë të injektimit me shpejtësi të lartë të motorëve - me futjen e komponentëve elektronikë, u bë e mundur kontrollimi i procesit të djegies, gjë që nuk ishte rasti më parë.
Karburatori dhe sistemet tradicionale të injektimit, të ashtuquajturat përzierja e jashtme, lejojnë vetëm 15 kg ajër të përzier me 1 kg lëndë djegëse dhe të ushqejnë përzierjen në cilindra. Dhe kjo është e gjitha. Por kontrolli elektronik i injektimit të drejtpërdrejtë në cilindër lejon inxhinierin të zgjedhë - kur të injektojë lëndën djegëse, sa për të injektuar. Dhe madje edhe injektojnë karburantin në një cikël motor disa herë.
Mbrapa në vitet 70 të shekullit të njëzetë, projektuesit për ekonominë e karburantit sugjeruan përdorimin e parimit të injektimit "shtresë për shtresë", që zbatohej në formën e të ashtuquajturit ndezje para-dhomëshe. Ideja ishte se në një dhomë të veçantë krijohej një përzierje e pasur, e cila, kur ndizet nga një qiri, krijon një pishtar që ndez përbërjen e dobët që ushqehet direkt në cilindër. Makinat me motorë të tillë (me shkurtimin STTS - Kompleksi Vortex Controlled Combustion) u zhvilluan dhe prodhuan për një kohë të gjatë Honda japoneze, madje edhe Gorky Automobile Plant prodhuan Volga me motore para-dhomës për disa kohë. Por në fund, nga mesi i viteve 1980, kjo ide duhej të braktiste. Në fund të fundit, ishte e nevojshme të përgatiteshin dy përzierje ajri dhe ajri në të njëjtën kohë: të varfërit, të cilat nevojiteshin shumë, dhe të pasurit, të cilët kishin nevojë pak. Dhe dorëzoni ato veç e veç - në të njëjtën kohë në intervale kohore të sakta. Dhe carburetors komplekse (dhe pastaj një kontroll elektronik të plotë nuk ekziston ende) nuk shtoi as besueshmërinë apo optimizëm për të ulur koston. Por goditja kryesore ishte e papritur - doli se, përveç CO dhe CH, oksidet e azotit gjithashtu nuk ishin shumë të dobishme. Dhe këtu "laikanët" kishin probleme të reja ...
Por vetëm 10 vjet më vonë, përafërsisht nga mesi i viteve 1990, inxhinierët ishin në gjendje të ktheheshin në idenë në një nivel të ri për të kombinuar në mënyrë elektronike të tre komponentët në një motor: injeksioni direkt, kontrolli i djegies dhe përzierja shtresë për shtresa, gjë që lejoi rritjen e raportit të compression dhe të arrijnë një nivel të ri.
E para për të krijuar makina të prodhimit me motorë të tillë në kompaninë Mitsubishi - ata kanë emërtimin GDI (Injeksion direkt i benzinës - "Sistemi i drejtpërdrejtë i injektimit të benzinës"). Prodhuesit e tjerë e ndoqën. Në këto motorë nuk ekziston asnjë para-dhomë e veçantë - hunda fut benzinë në cilindër nën presion shumë të lartë. Dhe dhoma e djegies ka një formë të tillë "të ndërlikuar" që në zonën pranë qiri ka një përzierje të pasur, dhe në pjesën tjetër të vëllimit është e varfër.
Do të duket se çdo gjë është e mirë: raporti i compression është i lartë, përzierja është e dobët, si rezultat, emetimet e dëmshme janë ulur dukshëm dhe ekonomia është përmirësuar. Por përsëri, problemet filluan me okside të azotit. Fakti është se neutralizuesit tradicionalë me tre përbërës heqin nga shkarkimi CO, NOX dhe CH vetëm përbërjen e përbërjes së zakonshme (15 kg ajri për 1 kg lëndë djegëse). Por me rritjen e vëllimeve të oksideve të azotit me përzierje të dobëta, ata nuk mund të përballojnë më. Pra duhej të zhvillonim katalizatorë të mëtejshëm shtesë. Ata punojnë mirë, edhe pse kërkojnë një lëng të veçantë si një "karburant". Por është e mirë vetëm nëse nuk ka squfur në benzinë. Dhe nëse ka - atëherë shpejt "vdes". Pas të gjitha, benzina me një mungesë të plotë të squfurit është ende e rrallë edhe në vendet e pasura ...
Prandaj, prodhuesit e automjeteve u detyruan të braktisnin idenë e injektimit shtresë për një shtresë dhe problemi i infrastrukturës së ndërtuar tashmë për prodhimin e këtyre motorëve (dhe tashmë një shumë e parave të shpenzuara) u zgjidh me anë të "ndezjes" të kontrollit elektronik të injektimit.
Tani injektimi i karburantit kryhet jo kur piston është afër qendrës së vdekur, por më herët. Dhe ndërkohë që pistoni shkon deri në TDC, përzierja ka kohë për përzierje deri pothuajse homogjene.
Pra, "numri i tentativës 2" i prezantimit të formimit të përzierjes së shtresës për shtresë dhe kontrollit të djegies gjithashtu dështoi. Kur do të bëhet përpjekja e tretë, është e paqartë. Por fakti që do të jetë - mjaft e parashikueshme. Në fund të fundit, shumë motorë të tillë tashmë janë krijuar, ata po punojnë, edhe pse aftësitë e tyre ende nuk janë realizuar plotësisht.
Një drejtim tjetër për të rritur efikasitetin e motorit është sistemi i kontrollit të shpërndarjes së gazit. Ata u bënë të përhapur kohët e fundit, në fillim të viteve 90 të shekullit të njëzetë, por sot motori pa rregullime të fazave tashmë duket si një anakronizëm.
Logjika e sistemeve të tilla është e qartë - për funksionimin efikas të motorit në rrotullime të ulëta, koha (kohëzgjatja) dhe momenti i hapjes së valvulave të futjes dhe shkarkimit duhet të jenë një dhe me rritje të revolucioneve - të tjerat. Dhe sot ka shumë sisteme që rregullojnë jo vetëm kohën e hapjes së valvulave, por edhe madhësinë e kësaj hapjeje. Çfarë e bën motorin elastik dhe makinën me të - ekologjikisht miqësore, ekonomike dhe të rehatshme.
Nëse e përmbledhim rezultatin e ndërmjetëm, mund të themi: një motor modern i benzinës është domosdoshmërisht me faza të rregullueshme dhe mostrat e saj më të mira kanë injeksion të drejtpërdrejtë. Për të rritur fuqinë e motorit përdoret shpesh nxitimi, i cili rrit sasinë e ajrit që hyn në cilindra dhe dendësinë e fuqisë. Ekzistojnë dy skema të supercharging: turbinë me gaz, kur turbinë për të përzënë kompresor tjerr gazeve të shkarkimit, dhe makinë, kur kompresor është drejtuar drejtpërdrejt nga motor. Kompresorët e makinave janë gjithashtu të ndryshme: volumetrike, vidë, valë etj. Por sisteme të tilla nuk kanë marrë shumë shpërndarje, edhe pse ato kanë qenë të njohura për një kohë të gjatë - në kontrast me rregullimin e fazave të shpërndarjes së gazit, injektimin e drejtpërdrejtë të karburantit dhe turbocharging.
Wankel dhe të tjerë
Në parim, alternativat e dizajnit të vjetër, të krijuara në kohën e Otto dhe Diesel, janë të mundshme. Por, për të krijuar një motor pune që mund të konkurrojë në mënyrë të barabartë me skemën e njohur në të gjitha aspektet, është shumë e vështirë. Stirling, Balandin dhe shumë skema dhe zgjidhje të tjera origjinale nuk u përhapën dhe ishin në prag të harresës.
Edhe pse idetë e reja janë në ajër, zbatimi i tyre edhe më i mirë është shumë problematik. Për shembull, motori i bërthamës së rotorit të Vigriyanov, i cili fillimisht ishte planifikuar të instalohej në "Prokhorovsky" ё-mobile, ende nuk është krijuar. Dhe në mënyrë që (ndoshta!) Sillni atë në prodhimin masiv, do të vlerësohet, të paktën 10 vjet, dhe financim shumë të pakufizuar. Për më tepër, disa prej këtyre 10 viteve do të duhet të shpenzohen për trajnimin e specialistëve të aftë për ta sjellë atë. Dhe meqë duket se problemet kanë dalë me "financim të pakufizuar", ky motor nuk ka gjasa të shohë dritën ...
Motori rrotullues Wankel ishte ndoshta shembulli i vetëm i futjes së një dizajni të pazakonta në prodhimin serik të një motori me djegie të brendshme. Megjithëse motori i kësaj skeme është tashmë një gjysmë shekulli i mirë, dhe gjatë kësaj kohe shumë prodhues që kanë prodhuar motora të tillë kanë kohë që kanë rënë nga gara (AvtoVAZ ishte e fundit), ajo është përdorur ende në makina Mazda. Për më tepër, kompania ka qenë e angazhuar në këtë motor për një kohë kaq të gjatë dhe ka arritur tregues të tillë se nuk ka gjasa që dikush të jetë në gjendje të bëjë të paktën të njëjtën gjë - në çmim, besueshmëri dhe efikasitet. Dhe prandaj nuk ka gjasa që të bëhen masivisht.
Riparimi i grindjeve të riparimit
Motorët modernë janë shumë më të besueshëm se ato që janë bërë, për shembull, 20 vjet më parë. Ata nuk kanë nevojë të rregullojnë asgjë, të ndryshojnë diçka - ata punojnë pa dështime të paktën deri në fund të periudhës së garancisë.
Por ka një nuancë - sot jeta e shërbimit të makinës së tërë është bërë shumë më pak se sa ishte më parë. Gone janë ditët kur makina është blerë "për jetën". Sot ka një prirje: njerëzit dëshirojnë të përzënë një model të ri të makinave. Dhe për shkak se makina ndryshojnë mesatarisht pas 3-5 vjetësh. Prandaj, automakers nuk kanë kuptim për të bërë një makinë që do të shërbejë për 20 vjet pa dëm. Rezulton se flota është përditësuar shumë më shpejt se dy apo tre dekada më parë.
Pra, koha e milion milion motorëve ka kohë që prej "zhytur në harresë" - ata janë thjesht humbje
për të bërë. Dhe pse? Burimet e motorit llogariten duke marrë parasysh kilometrazhin e mundshëm të makinës: mesatarisht, mund të themi një maksimum prej 150 mijë km.
Natyrisht, riparimi i motorit duhet të zgjasë burimin - por jo në pafundësi, por deri në fund të jetës së makinës (e cila është gjithashtu e përcaktuar relativisht e vogël - jo më shumë se 10 vjet). Çka çon kjo në këtë? Për faktin se disa procese riparimi janë thjesht të panevojshme, dhe pajisjet e riparimit "mbeten prapa" motorëve modernë.
Për shembull, në motorët e vjetër niveli i ngarkesës ishte 50 l / s për 1 litër volum, dhe në ato moderne (me supercharging) ajo ishte dy herë më shumë. Me një ndryshim të tillë në kapacitetet specifike dhe ngarkesat në pjesët e vjetra të mira, ajo nuk funksionon më - nevojiten teknologji të reja. Sot, është thjesht e pamundur të bëjmë shumë punë pa pajisje moderne - bluarje, mërzitje dhe honing. Nuk paguan shumë mirë, kështu që shumë njerëz preferojnë të punojnë në mënyrën e vjetër. Por nuk ishte aty ...
Pra, për motorët e rinj shpesh përdoren shufra me "thyer" mbulon. Dizajnet tradicionale të shufrave të shufrave lidhëse, të bëra veç e veç, dhe pastaj të montuara, nuk janë të përshtatshme për motorët modernë të ngarkuar të lartë - të pasakta dhe aspak të shtrenjta. Dhe kur riparoni shufrat tradicionale të lidhjes, gjithmonë ekziston rreziku i mosangazhimit, gjë që çon në pasoja katastrofike për motorin, megjithëse shufrat tradicionale të lidhjes janë lehtësisht të riparuara. Por "therur" - nuk riparohen në të gjitha.
Një shembull tjetër - bosht me gunga në motorin e vjetër me shpejtësi të ulët mund të ngjitet dhe të lëmuar. Tani është e pamundur të imagjinohet gjithashtu: çara të lodhshme shumë shpejt do të çojnë në shkatërrimin e gjithë motorit. Përveç kësaj, puna manuale me një numër të madh operacionesh është i shtrenjtë. Dhe bosht me kokë të një motor të pasagjerëve është një detaj masiv, dhe për këtë arsye, i lirë. Dhe për të bërë punë të dyfishtë apo edhe të trefishtë për të rikthyer pjesën, e cila më pas dështon shpejt, të paktën ekonomikisht joefikase.
Në të njëjtën kohë, duhet të mbahet mend se thjesht zëvendësimi i një pjese që ka dështuar, nuk e zgjidh problemin e dështimit të motorit në tërësi: një zëvendësim i tillë zakonisht përfshin një "garanci vetëm për derën". Një motor modern me ngarkesë të lartë është një kompleks kompleks dhe për këtë arsye riparimi i tij duhet të jetë gjithëpërfshirës, me gjithçka që zëvendëson "në një rreth" në mënyrë që edhe pronari më ekonomik i makinave të mos kthehet çdo 10-15 mijë km për të zëvendësuar një pjesë tjetër. Kjo është arsyeja pse një motor i riparuar mirë kushton vetëm 25-30% më pak se një i ri. Por sa është një riparim i tillë më fitimprurës për pronarin?
Pra, tendenca aktuale në riparim është e mbuluar - zëvendësimi i një nyje të dështuar po fiton gradualisht. Dhe riparimi "në garazh në gju" nuk është më i mundur. Prandaj, nuk është e çuditshme që në vitet e fundit kërkesat për kualifikimin e riparuesve janë rritur ndjeshëm, kostoja e riparimeve është rritur dukshëm dhe vetë procesi është reduktuar më shumë për të zëvendësuar pjesët sesa për t'i riparuar ato.
Ekziston një tjetër prirje kur prodhuesi nuk siguron pjesë rezervë fare - vetëm asamblenë e motorit. Dhe riparuesit mund të ndryshojnë vetëm motorin e tërë, në vend që ta riparojnë atë. Dhe pse riparimi, nëse motorët po bëhen gjithnjë e më komplekse dhe puna manuale e kualifikuar shkon edhe më shpejt?
Dhe së fundi, motorët "kontratë" ...
Në përfundim, ne vërejmë: motorët e sotëm "kontratë", sot në modë, po bëhen të ngjashëm me "MMM" famëkeq. Nuk ekziston një vend i tillë "donator" në botë ku do të kishte kaq shumë motorë me një ekuilibër të madh burimesh. Dhe që nga motorët e makinave moderne të pasagjerëve janë projektuar për një kilometër të kufizuar dhe shumë të kufizuar, blerja e një motori të tillë ka qenë prej kohësh një llotari në të cilën, siç dihet, një nga mijëra fiton. Në të mirë.
Dhe pjesa tjetër ofrohet çdo 10-20 mijë kilometra për të blerë një tjetër "biletë" - derisa të zgjidhet "kufiri" i tyre për riparimin ose zëvendësimin e motorit me një të ri.
- Aleksandër Khrulev, cand. tehn. Shkencat, Drejtor i firmës "AB-Inxhinieri"