Die Basis eines modernen Autos ist sein Verbrennungsmotor (ICE), und trotz der Entwicklung alternativer Energiequellen behält der traditionelle ICE seine Überlegenheit aus kulturellen, wirtschaftlichen und sozialen Gründen. Zwischen 1994 und 2008 wurden bei Automotoren zahlreiche Änderungen und Verbesserungen vorgenommen, die sich positiv auf die wirtschaftliche und ökologische Leistung auswirkten. Die Logik der Entwicklung von Verbrennungsmotoren kann auf der Grundlage globaler Trends und Muster über einen bestimmten Zeitraum verstanden werden. Seit Anfang der 90er Jahre in der Automobilindustrie gab es radikale Änderungen im Design aufgrund neuer Materialien und neuer Anforderungen an das "globale" Auto.
Kreuzpfosten
Die Änderung des Verhältnisses von Diesel- zu Benzinmodellen über einen Zeitraum von 15 Jahren hat zu einer Zunahme des Einsatzes von Dieselautos in der Welt beigetragen, obwohl dieser Prozess nicht derselbe ist und hauptsächlich Westeuropa betrifft, wo die Flotte von Dieselautos in einigen Ländern von 25% auf 70% wuchs . Diesel, der im Vergleich zu Benzinmotoren eine höhere Kraftstoffeffizienz aufweist, weist auch bekannte Nachteile auf: verringerte spezifische Leistung, relativ hoher Geräuschpegel, schwer zu reduzierende Abgasemissionen, höhere Produktionskosten. Daher ist die endgültige Wahl zwischen einem Benzin- und einem Dieselmotor für einen Pkw immer noch umstritten. Es ist durchaus möglich, dass der Einfluss von Umweltstandards und -anforderungen auf den Kraftstoffverbrauch von Kraftfahrzeugmotoren in den nächsten 10 bis 15 Jahren zu einer technischen Annäherung von Benzin- und Dieselmotoren führt und gleichzeitig den Unterschied im Kraftstoffverbrauch und in den Produktionskosten dieser Motortypen verringert. Dies wird durch die Entwicklung von DaimlerChycler im Mersedes Benz F700-Konzept mit einem Motor belegt, bei dem die Zündung von Gas aus der Kompression wie bei einem Dieselmotor realisiert wird, was für Dieselmotoren aufgrund der Verwendung eines fortschrittlicheren thermodynamischen Zyklus wirtschaftlicher ist. Dieser Motor implementiert alle modernen Technologien des Jahrzehnts: Direkteinspritzung, kontrollierte Turboaufladung, variables Verdichtungsverhältnis und andere neuere Entwicklungen, die einen Kraftstoffverbrauch von 5 l / 100 km für ein relativ großes Auto liefern. Die Untersuchung der Zündtechnologie aus der Kompression von Benzin hat inzwischen viele Autohersteller in Anspruch genommen. Dies vereint die Technologie von Diesel- und Benzinmotoren und schafft die Voraussetzungen für die Schaffung eines Mehrstoffautos.
Im Laufe von 15 Jahren hat sich die Downsizing-Philosophie im modernen Motorenbau verstärkt, wonach es besser ist, mehr Leistung aus einem kleineren Volumen als aus einem größeren zu gewinnen, da dies Aussichten auf eine Reduzierung der Masse und Größe des Aggregats sowie auf eine Steigerung der Kraftstoffeffizienz in den Modi eröffnet Leerlauf und Teillasten. Mit diesem modernen Denken begann der Prozess der Reduzierung des Volumens und der Anzahl der Motorzylinder und jetzt sogar der Basis von Automotoren - 4-Zylinder-Verbrennungsmotoren begannen, das Arbeitsvolumen zu reduzieren und in Richtung der Technologie „Arbeitsvolumen auf Abruf“ zu modernisieren, die diese Motoren im Wesentlichen in 2-Zylinder-Motoren verwandelt. x Zylinder. Die Motoren der letzten Jahre sind in der Anzahl der Layouts im Motorraum vielfältiger geworden: W-, VR- und V-förmige Schaltkreise mit unterschiedlichen Blocksturzwinkeln sowie Reihenmotoren mit einer ungeraden Anzahl von Zylindern sind erschienen, aber alle diese Schemata haben den Großteil der Layouts im Allgemeinen nicht beeinflusst und nur diversifizierter Motorenbau. Die Basis des Verbrennungsmotors ist immer noch das Layout des R-Motors.
Auch das Kraftstoffsystem hat sich stark verändert. Die Ära der Vergasersysteme und Motoren mit Zentraleinspritzung ist vorbei und wird durch eine verteilte und eine direkte Einspritzung ersetzt. Um die Jahrhundertwende begann eine neue Entwicklungsrunde für Kraftstoffeinspritzsysteme, die auf der Verwendung grundlegend neuer elektronischer Schaltkreise für die Direkteinspritzung basiert. Ihre Verwendung nimmt trotz der Komplexität und der anspruchsvollen Kraftstoffqualität dieser Motoren zu. Die meisten Verbrennungsmotoren moderner Bauart verwenden immer noch eine verteilte Einspritzung, die weiter verbessert wird, wodurch die Regulierung der Wirbelbildung am Einlass und die Qualität der Kraftstoffzerstäubung verbessert werden, da diesbezüglich angesichts der Entwicklung von Technologien erhebliche Möglichkeiten bestehen.
Das Dieselkraftstoffversorgungssystem hat sich in letzter Zeit ebenfalls weiterentwickelt. Bei Dieseln ist der wichtigste Faktor, der die Leistung des Arbeitsprozesses bestimmt, das verwendete Gemischbildungsschema. Der Einsatz von Dieselmotoren in Autos begann mit Vorkammer- und Wirbelkammerstrukturen (getrennte Brennkammern). Aufgrund einer Reihe grundlegender Mängel dieser Mischschemata sowie aufgrund der Entwicklung auf dem Gebiet der Dieselmotoren mit ungeteilten Kammern gab es in den letzten Jahren eine Tendenz zur Verwendung einer Direkteinspritzung. Die Entwicklung der Direkteinspritzung wurde durch die Entwicklung des Common-Rail-Kraftstoffversorgungssystems beeinflusst, mit dem das Spektrum der Modifikationen und Modelle von Dieselmotoren erweitert werden konnte. Die Weiterentwicklung des Common-Rail-Systems ist mit einem weiteren Anstieg des Kraftstoffdrucks im Kraftstoffverteiler (180 ... 200 MPa), einer Optimierung des Kraftstoffeinspritzprozesses sowie einer Verringerung des Geräusches und der Toxizität von Abgasen verbunden.
Unter dem Einfluss der drohenden Erschöpfung der Ölressourcen und der Verschärfung der Umweltstandards für Verbrennungsmotoren hat die Mehrheit der Autohersteller bei der Entwicklung neuer Modelle die vorrangige Aufgabe einer hohen Kraftstoffeffizienz und Umweltfreundlichkeit gestellt. Leistungsindikatoren belegen nun den dritten Platz in der Prioritätenliste (Ausnahme nur für Sportmodelle). Deshalb wächst die Kraft von Massenautos nicht mehr so stark wie vor Anfang der 90er Jahre. Änderungen im Gasverteilungssystem in den letzten Jahren zeigen, dass das 4-Ventil-System aufgrund seiner offensichtlichen Vorteile zum Standard für Autos wird und die 3- und 5-Ventil-Systeme eine seltene Ausnahme von der Regel bleiben. Die Anzahl der Autos mit Boost-Motoren wächst ebenfalls. Die Basis des modernen Boosts sind Turboaufladungen in verschiedenen Varianten und auch in Kombination mit mechanischem Boost. Es ist zu beachten, dass fast alle Motoren mit verteilter Benzineinspritzung über abgestimmte Ansaugleitungen verfügen, die eine gasdynamische Druckbeaufschlagung ermöglichen. Gleichzeitig werden immer häufiger Rohrleitungen mit variabler Geometrie eingesetzt, die es ermöglichen, unter verschiedenen Betriebsbedingungen optimale Einlasseinstellungen zu erzielen. Die Verwendung von Turboaufladung war bei Dieselmotoren besonders ausgeprägt, und mit der Entwicklung der Boost-Technologie wurden Ladeluftkühler (Ladeluftkühler) eingesetzt, um den Wirkungsgrad zu steigern. Jetzt ist die Verwendung von Ladeluftkühlern die Regel für die meisten aufgeladenen Motoren geworden.
Das Potenzial von ICE für den Zeitraum von den 90er Jahren bis zu unserer Zeit besteht hauptsächlich darin, die Effizienz bei Leerlauf- und Teillasten zu steigern, die mit einem modernen Auto den größten Teil der Zeit ausmachen. Das Ventilsteuerungssystem, das die Öffnungs- und Schließphasen der Einlass- und Auslassventile mithilfe der an den Nockenwellen installierten Phasenschieber regelt, hat breite Anwendung gefunden. Die ersten Modelle von Phasenschaltern waren hauptsächlich hydraulisch und regulierten den Betrieb der Einlassventile. Die neuesten Modelle sind jedoch bereits elektrisch, was die Geschwindigkeit und den Wirkungsgrad erhöht, und sie regulieren auch sowohl die Einlass- als auch die Auslassventile. Der Nachteil der Phasenregelung mit auf der Nockenwelle montierten Phasenschaltern war eine schrittweise Änderung der Ventilsteuerung, die als Grund für die Entwicklung von Systemen zur stufenlosen Ventilsteuerung diente. Das erste derartige System war BMW Valvetronic, das die Phasen durch kontinuierliche Regulierung der Höhenänderung der Einlassventile regelte (dank dieses Systems war es das erste Mal, dass ein Benzin-ICE ohne Gas hergestellt wurde!). Bald wurden ähnliche Technologien von Nissan (VVEL) und Toyota (Valvematic) beherrscht. Die fortschrittlichste Entwicklung wurde jedoch von FIAT unter dem Namen MultiAir eingeführt. Das MultiAir-System verwendet eine Nockenwelle für Einlass- und Auslassventile, und die Einlasswirkung der Nocken erfolgt über ein spezielles elektrohydraulisches System, mit dem Sie den Einlass jedes Ventils einzeln steuern können. Die Entwicklung von Gasverteilungstechnologien ermöglichte es uns, Ideen für die modulare Motorgröße zu entwickeln, die erstmals bei Fahrzeugen mit großem Volumen und großer Anzahl von Zylindern zum Einsatz kamen. Dieses System führte zu Kraftstoffeinsparungen, indem ein Teil der Zylinder bei Teillast vom Betrieb ausgeschlossen wurde. Jetzt ist es möglich, diese Technologie bei Motoren mit kleinem Volumen und zu verwenden Anzahl der Zylinder.
Moderne Automotoren sind jetzt dank neuer Materialien in ihrer Herstellung und einer tieferen Berechnung und Untersuchung der im Verbrennungsmotor ablaufenden Prozesse perfekter geworden, was zu einer Verringerung der Reibungsverluste und Pumpenverluste im Motor führte. Die Einführung des Prinzips der Leistungsänderung der Antriebseinheiten des Motors je nach Bedarf ermöglichte es, die Energiekosten für den Antrieb der Ölpumpe und der Wasserpumpe des Verbrennungsmotors zu senken sowie den Generator beim Beschleunigen auszuschalten und beim Bremsen einzuschalten, je nach Möglichkeit und Notwendigkeit.
Die Zeit vom Beginn der 90er Jahre bis zu unseren Tagen kann zu Recht als Übergangszeit von komplexen mechanischen Strukturen der Symbiose verschiedener Technologien zur Elektrifizierung aller möglichen Hilfseinheiten in einem Auto bezeichnet werden, um die größtmögliche Energieeffizienz zu erzielen.
PS Wenn Sie kurz das Wesentliche all dessen beschreiben, bedeutet dies, dass die Anzahl der Technologien, die zum ersten Mal seit den 90er Jahren eingeführt wurden, die Fähigkeiten des Autos zeitweise nicht erhöhte, sondern nur eine Reihe von Zwischenzielen erreichen durfte. Es war der anschließende Übergang zur Einführung elektrischer Komponenten in ICEs, der ein qualitativ besseres Ergebnis lieferte, ohne das Design zu komplizieren, und gleichzeitig die gleichen Ziele wie mechanisch-hydropneumatische Systeme in ICEs erreichte.