Dans quelle mesure est-il important d'avoir un code parfait dans le programme pour son travail rapide et de haute qualité? Il est tout aussi important pour ICE de dépenser moins d'énergie là où ces coûts peuvent être évités.
En raison de simplifications, l'
article précédent a soulevé des questions de nature critique chez certaines personnes. En cela, je vais essayer d'y répondre plus en détail comme je l'ai promis, ainsi que de révéler l'un des principes de base de l'ICE des dernières décennies mentionné dans l'article
"L'évolution du développement des moteurs automobiles depuis le début des années 90".Unités avec des caractéristiques de réponse flexibles dans ICE
Le premier, et probablement l'exemple le plus célèbre d'augmentation de la flexibilité des caractéristiques du moteur à combustion interne, a été les joints de dilatation hydrauliques, qui ont assuré le rejet de l'écart thermique et un fonctionnement plus fluide des soupapes.
L'autorégulation et le bon fonctionnement de l'hydraulique ont également été utilisés dans d'autres composants et unités du moteur à combustion interne.
Par exemple
, les tendeurs de chaîne offrent les mêmes avantages que les poussoirs, mais le système Fiat MultiAir peut être considéré comme l'exemple le plus frappant du triomphe de l'hydraulique.
Le moteur, ainsi que la machine où ce système est installé, sont uniques en eux-mêmes, nous ne nous attarderons donc que sur certains points.
Donc, à partir de la vidéo, on peut voir que jusqu'à présent, seule la soupape d'admission est ouverte hydrauliquement, mais je montrerai ensuite que la soupape de décharge a également un effet dans un autre système lié au contrôle complet du processus de fermeture de la soupape. Par conséquent, en fait, l'hydraulique est aujourd'hui déjà en mesure de contrôler presque tous les processus dans la culasse. Étonnamment, avec toute la complexité du système, son fonctionnement est une excuse, un exemple des perspectives pour la prochaine étape - les
électrovannes.Il y a une vérité et une option de compromis de koenigsegg
L'exemple suivant - une pompe à huile réglable peut déjà être considérée comme une réalisation attendue depuis longtemps plutôt que comme une percée technique.
Comme vous pouvez le voir, la complexité du travail ici est justifiée par la gamme optimisée de travail.
Le prochain exemple «hydraulique» est le système d'injection, où des changements vraiment révolutionnaires ont eu lieu.
Peut-être commençons-nous par le fait que le passage de la mono-injection au distribué, puis au direct dans les moteurs à essence a affecté un certain nombre de caractéristiques.
Tels que la pression d'injection, le temps de cycle d'injection et le prix de cet équipement (ce dernier est probablement le point le plus évident).
Pression d'injection - avec différents modes de fonctionnement du moteur, elle peut aller de 3 à 11 MPa.
La durée du cycle d'injection peut varier (et parfois l'injection peut avoir lieu dans un cycle de travail jusqu'à plusieurs fois).
L'injection directe peut fournir six options de mélange de carburant.
- distribution en couches du mélange;
- mélange homogène;
- mélange maigre homogène;
- répartition homogène couche par couche du mélange;
- double injection pour protéger le moteur de la détonation;
- double injection pour chauffer le convertisseur.
Le prix du dernier type d'injection est considéré comme le plus élevé pour les ICE à essence (ce n'est donc pas par hasard que des systèmes d'injection combinés apparaissent).
Les injecteurs orbitaux sont l'une des options possibles pour réduire le coût de l'injection directe.
Le principe de fonctionnement ici est le suivant: l'air vers les jets d'air provient sous forme compressée d'un compresseur spécial à une pression de 0,65 MPa. La pression du carburant est de 0,8 MPa. Tout d'abord, la buse de carburant est déclenchée, puis au bon moment le jet d'air, de sorte que le mélange carburant-air sous forme d'aérosol est injecté dans le cylindre avec une torche puissante.
La buse montée dans la culasse à côté de la bougie injecte un jet air-carburant directement sur les électrodes de la bougie, ce qui assure son bon allumage.
Ford Sci (Smart Charge injection), Mitsubishi GDI (Gasoline Direct Injection), VW FSI (Fuel Stratified Injection), HPi (High Pressure Injection), Mercedes CGI, Renault IDE, SCC (Saab Combustion Control. Une caractéristique distinctive du système est l'intégration de bougies allumage et injecteur dans un seul module (SPI). À l'aide d'air comprimé, le carburant coule directement dans le bloc-cylindres et s'enflamme immédiatement.) - Tous ces systèmes sont des options d'injection directe différentes.
Pour les moteurs diesel, les différences dans les équipements de carburant sont devenues moins importantes, car elles étaient à l'origine à injection directe. Ici, une augmentation de la pression d'injection a été un facteur contributif et un meilleur contrôle du processus a été plus affecté. Les buses mécaniques d'un moteur diesel sont désormais presque partout remplacées par des buses électromécaniques. Les "Diesels" comme les moteurs à essence à injection directe ont également un "mode multi-impulsions" (injection par cycle de 1 à 7 fois).
La principale confrontation dans la technologie d'injection diesel se situe
entre les buses de pompe individuelles et le système Common Rail.Un autre changement significatif dans le système d'injection a été l'augmentation du nombre et de la qualité des capteurs utilisés pour corriger l'injection.
Le système de gestion du moteur < contient actuellement de plus en plus de données à traiter et à corriger directement, et non dans des solutions de contournement différentes, comme c'était le cas auparavant.
Aux premiers stades du développement des systèmes de contrôle électronique du moteur, le processus de réglage manuel de l'injection via l'ECM rappelait le travail avec le Big Data. Et là, et là, en principe, vous ne connaissez pas exactement le résultat final au début du processus, mais vous espérez toujours trouver la "mine d'or". Lors du réglage manuel de l'injection, il fallait s'appuyer uniquement sur l'expérience et l'intuition pour obtenir le résultat souhaité.
Dans le système d'allumage, les conversions vont également dans le sens d'une augmentation de la puissance et de la précision.
Allumage par contact avec une bobine remplacée sans contact (avec une, puis avec deux bobines), et développement de bobines d'allumage individuelles sur chaque cylindre.
une petite référence à l'article précédent - il y a aussi deux bobines d'allumage pour l'ensemble du moteur, qui, en raison des particularités de fonctionnement, donnent une étincelle deux fois par cycle (de plus, une étincelle passe dans le cylindre et non dans le cycle d'allumage).
La production d'électricité est également devenue plus économique, l'un des résultats du développement a donc été un générateur déconnectable.
Le principe de fonctionnement est le suivant - lorsque la voiture ralentit, le générateur se met en marche en mode de fonctionnement maximum. Lors des accélérations suivantes ... il est désactivé à certaines limites, qui dépendent d'un certain nombre de paramètres. Ce mode de fonctionnement vous permet de mieux répartir la charge, car lorsque le moteur freine, le générateur fournit une résistance supplémentaire, et lors de l'accélération, il soulage la charge du moteur à combustion interne.
Alternateur avec embrayage INA. La climatisation utilisant le même avec un embrayage déconnectable est devenue plus économique. Maintenant, il ne charge pas l'arbre avec le fonctionnement du compresseur «au ralenti».
La turbine en tant qu'élément, initialement peu sensible aux complications, est néanmoins devenue «plus flexible».
Mais les gaz d'échappement ne sortent pas toujours dans le «tuyau», parfois certains «retournent» dans la chambre de combustion.
Le fonctionnement de ce système vous permet d'ajuster la température dans la chambre de combustion en raison de la recirculation des gaz d'échappement (il existe des
systèmes avec refroidissement des gaz d'échappement, et sans, pendant la recirculation).
La dernière transformation «impossible» à l'heure actuelle peut être considérée comme le cycle d'allumage à compression de charge homogène (HCCI).
Le sens de cette technologie est de combiner 2 types de combustion de carburant dans un seul moteur. Lors de l'application de ce cycle, il devient possible de brûler un mélange d'essence à la fois avec une bougie et avec un "diesel" (en utilisant la compression).
Unités qui ont perdu leur connexion mécanique avec ICE
La pompe à carburant est la première à tomber sous cette définition.
Dans la plupart des véhicules à injection modernes, cette unité, en règle générale, est située dans un réservoir de gaz, présente de légères différences de conception ... et est totalement dépourvue de tout lien mécanique avec le moteur à combustion interne. La vérité est maintenant, même en tant que réglage, ils ont appris
à mettre une pompe à essence électrique même sur les voitures à carburateur.L'efficacité de ses travaux a augmenté, surtout après qu'ils ont commencé à installer des systèmes sans "retour" (alimentation en carburant par le canal de retour vers le réservoir de gaz).
Le prochain élément purement «connecté» électriquement est l'accélérateur, qui a toujours été traditionnellement connecté à la pédale d'accélérateur, mais maintenant c'est un élément «indépendant» de la pédale.
Le fait est que du point de vue du fonctionnement de divers systèmes interconnectés dans le moteur, il n'est pas toujours nécessaire d'affecter directement l'amortisseur et la communication directe est plus probablement un obstacle qu'une aide. Par conséquent, pour de nombreuses raisons, la séparation de la pédale d'accélérateur (potentiomètre) et de l'amortisseur électrique est tout à fait justifiée. Un certain rôle dans l'introduction de l'accélérateur électrique a également été joué par les normes de toxicité de l'échappement.
Le système suivant qui a perdu sa «connexion» était le système de refroidissement.
Je pense que tout le monde connaît le ventilateur de refroidissement électrique (bien que plus tôt dans les années 90, il y avait encore une chose comme un entraînement à travers un couplage visqueux d'un ventilateur de refroidissement).
Le remplacement de l'accouplement visqueux par un ventilateur électrique est toujours d'actualité.
Mais à propos de la présence de 2 circuits de refroidissement séparément pour la culasse et le bloc-cylindres?
Tout cela est «assaisonné» avec le fait que les thermostats sont plus «agiles» ici, c'est-à-dire qu'ils ont également perdu une relation physique directe en raison de l'introduction d'un composant électrique (par conséquent, la vitesse ici ne dépend pas tellement de l'effet de la température sur l'élément de travail en expansion, mais
du fonctionnement de l'élément chauffant à l'intérieur )
La séparation des circuits sur la culasse et le bloc-cylindres a permis d'y maintenir différentes températures de liquide de refroidissement. Contrairement à la norme, dans le système de refroidissement à double circuit, la température dans la culasse est assurée dans la limite de 87 ° C, dans le bloc-cylindres - 105 ° C.
Puisqu'une température plus basse doit être maintenue dans le circuit de culasse, un plus grand volume de liquide de refroidissement y circule (environ 2/3 du volume total). Le liquide de refroidissement restant circule dans le circuit du bloc-cylindres.
Lorsque le moteur démarre, les deux thermostats sont fermés. Un réchauffement rapide du moteur est fourni. Le liquide de refroidissement circule dans un petit cercle de la culasse: de la pompe à travers la culasse, l'échangeur de chaleur du réchauffeur, le refroidisseur d'huile et plus loin dans le vase d'expansion. Ce cycle est effectué jusqu'à ce que le liquide de refroidissement atteigne une température de 87 ° C.
À une température de 87 ° C, le thermostat du circuit de culasse s'ouvre et le liquide de refroidissement commence à circuler dans un grand cercle: de la pompe à travers la culasse, l'échangeur de chaleur du radiateur, le refroidisseur d'huile, le thermostat ouvert, le radiateur, puis à travers le vase d'expansion. Ce cycle est effectué jusqu'à ce que le liquide de refroidissement dans le bloc-cylindres atteigne une température de 105 ° C.
À une température de 105 ° C, le thermostat du circuit du bloc-cylindres s'ouvre et le fluide y circule. Dans ce cas, la température à 87 ° C est toujours maintenue dans le circuit de culasse.
La dernière digne de mention est la
pompe électrique BMW. La décision d '«électrifier» une pompe à eau est risquée, car elle ne nécessite pas une petite quantité d'énergie, et c'est probablement pourquoi elle n'a pas encore été rencontrée par la plupart des autres constructeurs automobiles. Une pompe électrique est utilisée
sur les moteurs N52: E60, E61, E63, E64, E65, E66, E87, E90, E91.En plus de l'équipement directement attaché associé au fonctionnement du moteur à combustion interne, le surpresseur hydraulique a perdu la connexion mécanique ... devenant dans certains cas un surpresseur hydraulique électrique, et au maximum - un surpresseur électrique .
"Flexible" en fonction de la vitesse ...
Dans un article précédent, il y avait une question - "un ICE à 4 soupapes peut-il fonctionner sans une partie des soupapes, ou sans elles du tout?"
La réponse est simple - non seulement cela peut, mais cela fonctionne (bien qu'il y ait des nuances).
La technologie Twinport d'Opel vous permet de gérer 3 en mode de chargement partiel.
La raison de cette opération partielle réside dans la diminution du remplissage du cylindre en air lorsque le papillon est partiellement ouvert avec une faible charge sur le moteur. Ce problème est partiellement résolu par la recirculation des gaz d'échappement (EGR), mais les ingénieurs allemands ont estimé que ce n'était pas suffisant. Pour augmenter la vitesse du flux d'air, ils ont décidé de "boucher" une vanne d'entrée avec un obturateur (sur la photo de droite), ce qui a permis de faire tourbillonner le flux d'air et d'augmenter sa vitesse.
En conséquence, l'utilisation de Twinport permet d'économiser 6% de carburant sur un moteur de 1,6 litre. En général, avec l'EGR, les économies peuvent atteindre jusqu'à 10%.
Un système similaire est utilisé par Opel sur les moteurs à injection directe de carburant.
Sur le safran Renault, une buse d'injection d'air dans la chambre de combustion a été utilisée pour créer une turbulence dans le cylindre. 
L'injection d'air améliore le processus de combustion à basse vitesse, optimisant la combustion du carburant, ce qui permet des économies de carburant de 8 à 14%.
C'est intéressant, mais le fait que l'injection d'air ait ensuite été utilisée dans les voies d'échappement pour améliorer l'écologie des gaz d'échappement des moteurs froids , et dans la supercar Koenigsegg Jesko, de l'air comprimé est également injecté dans le conduit d'échappement pour ... faire tourner la turbine pour éliminer le turbolag.
Le système suivant est plus radical dans son approche de la désactivation des valves.
Le principe est similaire à
big.LITTLE .
Dans un moteur, lorsque les soupapes sont complètement fermées dans plusieurs cylindres, il devient possible d'obtenir un volume de travail plus petit pour économiser du carburant.
Technologie de désactivation des cylindres Volkswagen
L'Audi A1 Sportback 1.4 TSI avec un moteur 4 cylindres est capable de «tourner» à une vitesse de 1 400 à 4 000 tr / min (charge partielle) en deux cylindres en utilisant le système d'arrêt du cylindre!
Gestion des cylindres variables Honda
Il y avait un analogue national d'un tel système.
Le professeur P.I. Andrusenko a proposé en 1967 un moyen plus facile d'ajuster la puissance du moteur à combustion interne - en désactivant les cycles de travail individuels. En 1996, avec AvtoVAZ, cette méthode a été annoncée lors d'une exposition à Détroit.
Le principe de l'idée du professeur est simple, il suffit de couper l'alimentation en carburant des différents cylindres, ce qui fournira la quantité d'énergie nécessaire pour le moment. Ceci est accompli à l'aide de la commande d'injection, et le papillon des gaz reste complètement ouvert dans toute la gamme de changements dans les charges du moteur! (Je vous rappelle que le système BMW Valvetronic possède également un papillon des gaz qui est complètement ouvert pour augmenter l'indicateur KPD, mais là c'est «l'assurance» en cas de panne du système).
Avantages du système:
- En mode de charge partielle, 20 à 23% avec une diminution de la toxicité de 2,5 à 4 fois.
- La consommation de carburant au ralenti est divisée par deux.
Différences de celles utilisées actuellement.
- Le nombre de cycles à désactiver peut être quelconque. Le fonctionnement du moteur à combustion interne dans ce mode peut être optimisé pour la composition du carburant sur une large gamme de révolutions et de charges.
- Lorsque la puissance est contrôlée en éteignant les cylindres, leur régime de température change, car ils restent longtemps inutilisés. Avec la méthode DRC, les cycles manqués tombent sur différents cylindres, donc ils n'ont pratiquement pas le temps de refroidir.
- Aucun changement majeur dans la conception du moteur à combustion interne n'est nécessaire.
Déphasage.
La prochaine technologie de manipulation de soupape est les déphaseurs. La technologie du déphasage a réussi à améliorer l'idée de 4 soupapes, et la
conception est si simple qu'elles sont
arrivées aux moteurs AvtoVAZ.L'essence du processus est de modifier le temps d'ouverture des soupapes dans le cylindre en fonction de l'augmentation du régime moteur. La raison ici est simple - la combustion du carburant à des vitesses plus élevées ne se produit pas si rapidement, ce qui signifie qu'il faut du temps pour «ouvrir» les soupapes plus tôt. Ceci est réalisé par un petit déplacement de l'arbre à cames à l'aide d'un embrayage hydraulique.
VVT-i
BMW Vanos
Le «grand-père» du déphasage est considéré comme un engrenage divisé.
Fondamentalement, un engrenage divisé est utilisé dans le réglage et ... avec l'imperfection de certains moteurs car il vous permet de régler les phases "correctes" d'ouverture et de fermeture des vannes.
Régulation de la hauteur de montée de la valve.En plus du changement, une autre technologie «flexible» est utilisée - «levée de soupape».
MITSUBISHI MIVEC
Honda VTEC
BMW Valvetronic
Variocam porsche
La dernière réalisation d'ICE en ce moment est une caractéristique variable du taux de compression.
Exemples d'un système similaire des Suédois
et l'homologue allemand ...
À la suite du développement, ces systèmes n'ont pas trouvé d'application, mais Nissan a décidé de rectifier la situation et a présenté sa version série du système.
Malgré la complexité de ce moteur, il est loin d'être le principal leader de la "flexibilité" - la Toyota Prius hybride.
La combinaison du travail conjoint du moteur selon le cycle Atkinson (Miller) avec un moteur électrique donne une consommation de carburant inaccessible pour les ICE conventionnels, l'écologie de l'échappement et de l'efficacité.
Ainsi, le développement des moteurs à combustion interne est devenu un résultat logique de l'électrification, et même les processus ont commencé à l'inverse de toute la tendance du développement des moteurs jusqu'à ce point.
PS La période allant du début des années 80 à notre époque peut être appelée en toute sécurité le moment de la réduction des coûts inutiles dans le moteur à combustion interne. À propos du processus parallèle - la miniaturisation de l'ICE (réduction des effectifs) sera dans le prochain article.
PPS Si vous avez des exemples d'analogies de la sphère informatique pour les technologies ICE répertoriées, vous pouvez écrire dans les commentaires ci-dessous (j'ajouterai le meilleur à l'article).