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En 1996, Volkswagen fue el primero en desarrollar un motor diesel de pasajeros con una cámara de combustión indivisa ("inyección directa") en el Golf de tercera generación. Las ventajas de tales motores en comparación con la precámara son difíciles de sobreestimar. Esta es una alta eficiencia del proceso de combustión y la eficiencia correspondiente, un gran potencial para impulsar el motor y el mejor desempeño ambiental. La pasividad es la "rigidez" del trabajo que aprendieron a ganar, y los altos requisitos para el equipo de combustible.

Anteriormente, tales motores se usaban principalmente en camiones. Allí, la eficiencia y los excelentes indicadores específicos nos han permitido cerrar los ojos por un poco más de ruido y vibraciones. En los automóviles de los años 80, dominaban los motores diesel pre-cámara, que funcionan notablemente más suaves.

Las boquillas de diseño complejo proporcionaron un motor diesel "directo" con inyección de dos fases. La principal dosis de combustible fue precedida por el llamado piloto. Por lo tanto, fue posible reducir la evaporación de combustible en la cámara de combustión durante el período de retraso de autoencendido. El motor comenzó a funcionar más suave. Sin embargo, la inyección bifásica fue solo una solución temporal. Además, los caminos se dividieron: algunos fabricantes, liderados por Volkswagen, eligieron las boquillas de la bomba, basándose en una alta presión de inyección y una dosificación precisa. El resto eligió un sistema con una línea de almacenamiento de "riel cumul", donde con una presión ligeramente más baja hay más opciones de control de inyección.

CAMINO GENERAL

Hoy, un sistema con una línea común está listo para luchar en igualdad de condiciones con las boquillas de la bomba. Hace unos años, la presión de inyección en los sistemas "Common Rail" no superó los 130 MPa, pero pronto los diseñadores alcanzaron el umbral de 160 MPa. Sin embargo, este no es el pico: Toyota ya ha anunciado 180 MPa (hoy las boquillas de bomba de los motores en serie han alcanzado 205 MPa). Una de las primeras muestras es el último motor D-4D Clean Power.

En las boquillas de la bomba, la ley de inyección se establece de una vez por todas por la sección transversal de los canales y la rigidez de los resortes, solo puede controlar el inicio de la inyección y la cantidad de combustible suministrado. Y en la mayoría de los circuitos utilizados actualmente con una línea común, los solenoides ordenan la apertura de boquillas. En Toyota, los elementos piezoeléctricos controlan rápidamente el proceso de inyección.

Cada boquilla D-4D Clean Power está equipada con un bloque de elementos piezoeléctricos de cerámica. Cuando se aplica voltaje, los elementos se expanden casi instantáneamente, lo que le permite abrir rápidamente la boquilla. La velocidad de los elementos piezoeléctricos y la alta presión en la "línea común" ayuda a inyectar todo el volumen de combustible en un período de tiempo más corto. Los expertos dicen que se mejora el rendimiento de la inyección, lo que contribuye a una atomización más fina del combustible y una combustión eficiente. El motor D-4D Clean Power también se distingue por una relación de compresión reducida y una alta presión de refuerzo, en beneficio de la eficiencia. Y las bujías incandescentes de cerámica especialmente diseñadas facilitan el arranque en frío.

Estas son, por así decirlo, medidas activas para lograr rentabilidad y un alto desempeño ambiental. Pero también hay los "pasivos". Durante el desarrollo del dispositivo D-CAT, Toyota recibió más de 1, 600 patentes. El corazón del sistema es un convertidor catalítico de cuatro etapas. ¡Y poscombustión y óxidos de nitrógeno, y partículas de hollín! La efectividad del convertidor depende directamente de la electrónica de control del "Common Rail". Pero incluso las tecnologías de alta inyección no pueden proporcionar la composición de escape ideal. Era necesario equipar el colector de escape con otra quinta boquilla: Inyector de puerto de escape (EPI). Periódicamente, EPI inyecta una porción adicional del combustible y restaura la composición de gas necesaria para la operación efectiva del convertidor D-CAT.

Ilustramos esta compleja construcción con números. En primer lugar, según el modo de funcionamiento, la toxicidad de escape de los motores nuevos es un 50–80% menor que la estricta normativa europea Euro IV. En segundo lugar, el motor en serie promete superar la potencia de todos los competidores en la "categoría de peso" de 1.9 a 2.2 litros. Según los especialistas de Toyota, la potencia del motor alcanzará los 132 kW / 180 l. s., y torque - 400 N.m.

¿DÓNDE SOPLA EL VIENTO?

Los motores diesel aparecen cada vez más bajo el capó de los automóviles de prestigio, a menudo convirtiéndose en uno de los más potentes en la gama de motores. Uno de los líderes en la carrera de diesel por kilovatios es BMW. Un ejemplo sorprendente es la tecnología de Variable Twin Turbo ("Biturbo") en relación con los motores diesel.

Decidieron combinar la vieja idea de un Six en línea perfectamente equilibrado con la tecnología avanzada de un sobrealimentado en un motor de 3 litros para el sedán y la camioneta BMW 535d. Describimos su trabajo en detalle (ЗР, 2004, No. 9). Y aquí recordamos los resultados obtenidos: 500 N.m de torque ya a 1250 rpm, 560 N.m a 1750 rpm. Potencia máxima 200 kW / 272 litros. con a 4400 rpm Este motor con una potencia específica de 90 litros. s./l y un torque de 187 N.m / l tiene un récord no oficial entre los motores diésel en serie.

Según la firma, una de las tareas más difíciles fue sincronizar el funcionamiento de las turbinas y el control de la válvula de aire de derivación. El problema se resolvió usando un procesador. La electrónica también permitió que el motor encajara en el marco de Euro IV. Por supuesto, no sin la ayuda de un filtro de partículas: todos los últimos motores diesel de BMW están equipados con él "por defecto".

El rendimiento dinámico del BMW 535d es impresionante: hasta 100 km / h, el automóvil acelera en solo 6.6 s, y es probable que la velocidad máxima sea superior a 250 km / h "permitida" por la electrónica.

Hito 100 l. s / l para motores diesel sobrealimentados en serie aún no se ha superado. ¿Cuánto tiempo puede soportar? Para lograr tales características, el motor debe desarrollar una presión de refuerzo de al menos 200 kPa. Será difícil para los diseñadores proporcionar un motor con una presión de refuerzo tan alta con una característica de velocidad externa aceptable y conveniente. Una desventaja de los dispositivos de refuerzo conocidos: con el aumento de la presión, el rango de revoluciones se reduce en el que se dispone de un momento elevado.

Un sofisticado sistema de impulso en un BMW es solo una solución. ¿Quizás los diseñadores preferirían un turbocompresor exótico, accionado por un motor eléctrico auxiliar, o equipar el automóvil con un variador elegante con una amplia gama de velocidades sin precedentes? ¿O una caja de cambios automática de ocho velocidades? Y también puede incluir un motor diesel de este tipo en la planta de energía híbrida, que corregirá la curva "incorrecta". Los ingenieros tienen algo en qué pensar y los estudiantes dónde mostrar imaginación.

Extraño

En los últimos años, la pregunta se ha vuelto relevante: ¿cuántos cilindros necesita un motor diesel moderno en una clase en particular? Ahora producen no solo automóviles de varios cilindros, sino también “niños” de tres cilindros. El número de estos últimos aumentará en el futuro cercano: los motores diesel de aspiración natural finalmente se están convirtiendo en una cosa del pasado, y la potencia de las unidades sobrealimentadas de dos litros es excesiva para los autos en miniatura. ¿Por qué dos litros? Con cuatro cilindros tienen un volumen cercano al óptimo de cada uno: 500 cm3. Cuanto mayor sea el volumen del cilindro, más eficiente será el proceso de combustión, pero las altas velocidades no son para motores con pistones pesados y bielas, y las dimensiones de la unidad de potencia aumentan considerablemente. Con una eficiencia termodinámica pequeña (aproximadamente 300 cm3) sufre notablemente, y con ello economía.

Los motores Mercedes-Benz Smart Fo-Fo son particularmente interesantes en el diseño no estándar de tres cilindros. Desarrollan 50 kW / 68 l. con y 70 kW / 96 l. con., y el volumen es bastante "adulto" - 1, 5 litros. Las unidades son extremadamente compactas y desarrollan un alto torque (160 y 210 N.m) a 1600 y 1800 rpm con un consumo promedio de combustible de solo 4.6 litros. La presión de inyección en el "Common Rail" alcanza 160 MPa, de ahí la excepcional finura de la pulverización y las condiciones favorables de combustión.

¿Pero qué pasa con las fuerzas de inercia desequilibradas? Este problema se resuelve equilibrando ejes y un volante de inercia de dos masas. Por cierto, ahora no son infrecuentes en los motores de cuatro cilindros.

La "modernidad" de un diesel de pasajeros está determinada no por el bloque y la culata, sino principalmente por el equipo de combustible y el control de impulso. Sin ellos, no se pueden alcanzar niveles récord. Sin embargo, no descarte el problema del combustible. Con el aumento de los precios del petróleo, habrá demanda de combustibles sintéticos, cuyas materias primas pueden ser aceites vegetales, carbón y gas natural. Las compañías petroleras están invirtiendo fuertemente en tecnología de combustibles alternativos. Están diseñados para ayudar no solo a resolver problemas ambientales, sino también a alcanzar indicadores económicos y de energía aún mayores.

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