La base d'une voiture moderne est son moteur à combustion interne (ICE), et malgré le développement de sources d'énergie alternatives, l'ICE traditionnelle conserve sa supériorité pour des raisons culturelles, économiques et sociales. Entre 1994 et 2008, les moteurs automobiles ont subi de nombreux changements et améliorations, ce qui a eu un impact positif sur ses performances économiques et environnementales. La logique du développement des moteurs à combustion interne peut être comprise sur la base des tendances et des modèles mondiaux sur une certaine période de temps. Depuis le début des années 90 dans l'industrie automobile, il y a eu des changements radicaux dans la conception en raison de nouveaux matériaux et de nouvelles exigences pour la voiture "globale".
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Le changement du rapport des modèles diesel à l'essence sur une période de 15 ans a contribué à une augmentation de l'utilisation des voitures diesel dans le monde, bien que ce processus ne soit pas le même et ait principalement affecté l'Europe occidentale, où le parc de voitures diesel dans certains pays est passé de 25% à 70% . Le diesel, ayant une efficacité énergétique supérieure à celle des moteurs à essence, présente également des inconvénients bien connus: puissance spécifique réduite, niveau de bruit relativement élevé, émissions de gaz d'échappement difficiles à réduire, coûts de production plus élevés. Par conséquent, le choix final entre une essence et un moteur diesel pour une voiture de tourisme est toujours controversé. Il est fort possible que l'influence des normes et exigences environnementales sur l'économie de carburant des moteurs automobiles au cours des 10 à 15 prochaines années conduise à un rapprochement technique des moteurs à essence et des moteurs diesel tout en réduisant la différence de consommation de carburant et de coûts de production de ces types de moteurs. En témoigne le développement de DaimlerChycler dans le concept Mersedes Benz F700 avec un moteur qui met en œuvre l'allumage par compression de l'essence, comme sur un moteur diesel, ce qui le rend plus économique pour les moteurs diesel, grâce à l'utilisation d'un cycle thermodynamique plus avancé. Ce moteur met en œuvre toutes les technologies modernes d'une décennie: injection directe, turbocompression contrôlée, taux de compression variable et autres développements récents qui fournissent une consommation de carburant de 5 l / 100 km pour une voiture relativement grosse. L'étude de la technologie d'allumage à partir de la compression d'essence a désormais repris de nombreux constructeurs automobiles, elle rassemble la technologie des moteurs diesel et essence et crée les conditions de création d'une voiture multi-carburants.
Au cours de la période de 15 ans, la philosophie de réduction des effectifs s'est renforcée dans la construction de moteurs modernes, qui dit qu'il vaut mieux obtenir plus de puissance à partir d'un volume plus petit que d'un plus grand, car cela ouvre des perspectives de réduction de la masse et de la taille de l'unité de puissance, ainsi que l'amélioration de l'économie de carburant dans les modes ralenti et charges partielles. Cette pensée moderne a commencé le processus de réduction du volume et du nombre de cylindres du moteur, et maintenant même la base des moteurs automobiles - les moteurs à combustion interne à 4 cylindres ont commencé à réduire le volume de travail et à se moderniser dans le sens de la technologie du «volume de travail à la demande», qui transforme essentiellement ces moteurs en 2 x cylindre. Les moteurs de ces dernières années se sont diversifiés en termes de nombre de dispositions dans le compartiment moteur: des circuits en W, VR et en V avec différents angles de carrossage, ainsi que des moteurs en ligne avec un nombre impair de cylindres sont apparus, mais tous ces régimes n'ont pas affecté la majeure partie des dispositions en général et seulement une construction de moteurs diversifiée. La base du moteur à combustion interne est toujours la configuration du moteur R.
Le système de carburant a également beaucoup changé. L'ère des systèmes de carburateurs et des moteurs à injection centrale est révolue et elle est remplacée par une injection distribuée et une injection directe. Au tournant du siècle, un nouveau cycle de développement de systèmes d'injection de carburant a commencé, basé sur l'utilisation de circuits électroniques fondamentalement nouveaux pour l'injection directe de carburant, et leur utilisation se développe, malgré la complexité et la qualité exigeante du carburant pour ces moteurs. La plupart des moteurs à combustion interne de conception moderne utilisent encore l'injection distribuée, qui continuera à être améliorée, améliorant la régulation de la formation de vortex à l'entrée et la qualité de l'atomisation du carburant, car il existe des possibilités considérables à cet égard, compte tenu du développement des technologies.
Le système d'alimentation en carburant diesel a également évolué récemment. Pour les moteurs diesel, le facteur le plus important déterminant les performances du processus de travail est le schéma de formation du mélange utilisé. L'utilisation de moteurs diesel dans les voitures a commencé avec des structures à préchambre et à vortex (chambres de combustion séparées). Cependant, en raison d'un certain nombre de lacunes fondamentales de ces schémas de mélange, ainsi qu'en raison du développement dans le domaine des moteurs diesel à chambres indivises, ces dernières années, on a eu tendance à utiliser l'injection directe de carburant. Le développement de l'injection directe a été influencé par le développement du système d'alimentation en carburant Common Rail, qui a permis d'élargir la gamme de modifications et de modèles de moteurs diesel. La poursuite du développement du système Common Rail est associée à une nouvelle augmentation de la pression de carburant dans la rampe d'alimentation (180 ... 200 MPa), à l'optimisation du processus d'injection de carburant et à une diminution du niveau de bruit et de la toxicité des gaz d'échappement.
Sous l'influence de la menace de l'épuisement des ressources pétrolières et du durcissement des normes environnementales pour les moteurs à combustion interne, la majorité des constructeurs automobiles dans le développement de nouveaux modèles ont mis la tâche prioritaire d'un haut rendement énergétique et respectueux de l'environnement. Les indicateurs de puissance occupent désormais la troisième place dans la liste des priorités (exception pour les modèles sportifs uniquement). C'est pourquoi la puissance des voitures de masse n'augmente pas autant qu'avant le début des années 90. L'évolution du système de distribution de gaz ces dernières années montre que le système à 4 soupapes devient la norme pour les voitures en raison de ses avantages évidents, et les systèmes à 3 et 5 soupapes restent une exception rare à la règle. Le nombre de voitures utilisant des moteurs boost augmente également. La base de la pressurisation moderne est la turbocompression dans diverses variantes ainsi qu'en combinaison avec la pressurisation mécanique. Il convient de noter que presque tous les moteurs à injection distribuée d'essence ont des canalisations d'admission réglées assurant une pressurisation dynamique du gaz. Parallèlement, les canalisations à géométrie variable sont de plus en plus utilisées, ce qui permet d'obtenir des réglages d'admission optimaux dans différentes conditions de fonctionnement. L'utilisation du turbocompresseur était particulièrement prononcée sur les moteurs diesel et avec le développement de la technologie de suralimentation, les refroidisseurs d'air de suralimentation (refroidisseurs intermédiaires) ont commencé à être utilisés pour augmenter l'efficacité. Maintenant, l'utilisation des refroidisseurs intermédiaires est devenue la règle pour la plupart des moteurs suralimentés.
Le potentiel d'ICE pour la période des années 90 à nos jours essaie principalement de se développer en augmentant l'efficacité aux charges au ralenti et partielles, qui constituent la majeure partie du temps en utilisant une voiture moderne. Le système de contrôle de phase de distribution de gaz a été largement utilisé qui régule les phases d'ouverture et de fermeture des soupapes d'admission et d'échappement à l'aide de déphaseurs installés sur les arbres à cames. Les premiers modèles de déphaseurs étaient principalement hydrauliques et régulaient le fonctionnement des soupapes d'admission, mais les derniers modèles sont déjà électriques, ce qui augmente la vitesse et l'efficacité, et ils régulent également les soupapes d'admission et d'échappement. L'inconvénient du contrôle de phase utilisant des déphaseurs montés sur l'arbre à cames était un changement progressif dans le calage des soupapes, ce qui a servi de raison au développement de systèmes de contrôle de calage des soupapes à variation continue. Le premier système de ce type était BMW Valvetronic, qui contrôlait les phases en régulant en continu le changement de hauteur des soupapes d'admission (grâce à ce système, c'était la première fois de créer un ICE essence sans papillon!). Bientôt, des technologies similaires ont été maîtrisées par Nissan (VVEL) et Toyota (Valvematic). Mais le développement le plus avancé a été introduit par FIAT sous le nom de MultiAir. Le système MultiAir utilise un arbre à cames pour les soupapes d'admission et de sortie, et l'action d'admission des cames s'effectue via un système électrohydraulique spécial qui vous permet de contrôler individuellement l'entrée de chaque soupape. Le développement des technologies de distribution de gaz a permis de développer des idées pour la taille modulaire du moteur, qui est apparue pour la première fois sur les voitures avec un grand volume et un nombre de cylindres - ce système a permis d'économiser du carburant en désactivant une partie des cylindres de fonctionner à charge partielle, et maintenant il est devenu possible d'utiliser cette technologie sur des moteurs à petit volume et nombre de cylindres.
Les moteurs automobiles modernes sont devenus plus parfaits grâce à de nouveaux matériaux dans leur fabrication et à un calcul et une étude plus approfondis des processus se produisant dans le moteur à combustion interne, ce qui a permis de réduire les pertes par frottement et les pertes de pompe à l'intérieur du moteur. L'introduction du principe de modification de la puissance des unités d'entraînement du moteur, en fonction des besoins, a permis de réduire les coûts énergétiques de l'entraînement de la pompe à huile et de la pompe à eau du moteur à combustion interne, ainsi que d'éteindre le générateur lors de l'accélération et de l'allumer lors du freinage, en fonction de la possibilité et de la nécessité.
La période du début des années 90 à nos jours peut à juste titre être appelée la période de transition de structures mécaniques complexes de la symbiose de diverses technologies à l'électrification de toutes les unités auxiliaires possibles dans une voiture pour atteindre la plus grande efficacité énergétique.
PS Si vous décrivez brièvement l'essence de tout ce qui précède, cela signifie que le nombre de technologies introduites pour la première fois depuis les années 90 n'a pas augmenté les capacités de la voiture à certains moments, mais a seulement permis d'atteindre un certain nombre d'objectifs intermédiaires. C'est la transition ultérieure vers l'introduction de composants électriques dans les ICE qui a donné un résultat qualitativement meilleur, sans compliquer la conception, tout en atteignant les mêmes objectifs que les systèmes mécano-hydro-pneumatiques dans les ICE.