A base de um carro moderno é seu motor de combustão interna (ICE) e, apesar do desenvolvimento de fontes alternativas de energia, o ICE tradicional mantém sua superioridade devido a razões culturais, econômicas e sociais. Entre 1994 e 2008, os motores de carros passaram por muitas mudanças e melhorias, o que afetou positivamente seu desempenho econômico e ambiental. A lógica do desenvolvimento de motores de combustão interna pode ser entendida com base em tendências e padrões globais durante um certo período de tempo. Desde o início dos anos 90 na indústria automotiva, houve mudanças radicais no design devido a novos materiais e novos requisitos para o carro "global".
cruzamento
A mudança na proporção de modelos a diesel por gasolina durante um período de 15 anos contribuiu para um aumento no uso de carros a diesel no mundo, embora esse processo não seja o mesmo e afetou principalmente a Europa Ocidental, onde a frota de carros a diesel em alguns países cresceu de 25% para 70% . O diesel, com maior eficiência de combustível em comparação com os motores a gasolina, também apresenta desvantagens bem conhecidas: potência específica reduzida, nível de ruído relativamente alto, difícil de reduzir a toxicidade dos gases de escape e maior custo de produção. Portanto, a escolha final entre um motor a gasolina e um diesel para um carro de passeio ainda é controversa. É possível que a influência de padrões e requisitos ambientais para a economia de combustível de motores de automóveis nos próximos 10 a 15 anos leve a uma abordagem técnica mais próxima dos motores a gasolina e diesel, reduzindo a diferença no consumo de combustível e no custo de produção desses tipos de motores. Isso é evidenciado pelo desenvolvimento do DaimlerChycler no conceito Mersedes Benz F700, com um motor que implementa a ignição por compressão da gasolina, como em um motor a diesel, o que o torna mais econômico para os motores a diesel, devido ao uso de um ciclo termodinâmico mais avançado. Este mecanismo implementa todas as tecnologias modernas de uma década: injeção direta, turboalimentação controlada, taxa de compressão variável e outros desenvolvimentos recentes que fornecem consumo de combustível de 5 l / 100 km para um carro relativamente grande. O estudo da tecnologia de ignição a partir da compressão da gasolina já adotou muitas montadoras, que reúne a tecnologia dos motores diesel e gasolina e cria as condições para a criação de um carro multicombustível.
Durante o período de 15 anos, a filosofia de Downsizing se fortaleceu na construção moderna de motores, o que diz que é melhor obter mais energia com um volume menor do que com um volume maior, pois isso abre perspectivas para reduzir a massa e o tamanho da unidade de potência, além de aumentar a eficiência de combustível nos modos em marcha lenta e cargas parciais. Esse pensamento moderno iniciou o processo de redução do volume e do número de cilindros de motor e, agora, até a base de motores de automóveis - os motores de combustão interna de 4 cilindros começaram a reduzir o volume de trabalho e a modernizar na direção da tecnologia "volume de trabalho sob demanda", que essencialmente transforma esses motores em 2 - x cilindro. Os motores dos últimos anos se tornaram mais diversos no número de layouts no compartimento do motor: circuitos em forma de W, VR e V com diferentes ângulos de curvatura do bloco, bem como motores em linha com um número ímpar de cilindros, mas todos esses esquemas geralmente não afetavam a maior parte dos layouts e apenas construção diversificada de motores. A base do motor de combustão interna ainda é o layout do motor R.
O sistema de combustível também mudou bastante. A era dos sistemas e motores de carburadores com injeção central já passou e está sendo substituída por uma injeção distribuída e uma direta. Na virada do século, começou uma nova rodada de desenvolvimento de sistemas de injeção de combustível, com base no uso de circuitos eletrônicos fundamentalmente novos para injeção direta de combustível, e seu uso está aumentando, apesar da complexidade e da qualidade exigente do combustível para esses motores. A maioria dos ICEs de design moderno ainda usa injeção distribuída, que continuará a ser aprimorada, melhorando a regulação da formação de vórtices na entrada e a qualidade da atomização de combustível, uma vez que existem possibilidades consideráveis nesse sentido, levando em consideração o desenvolvimento de tecnologias.
O sistema de fornecimento de combustível diesel também evoluiu recentemente. Para os diesel, o fator mais importante para determinar o desempenho do processo de trabalho é o esquema de formação de mistura usado. O uso de motores a diesel em automóveis começou com estruturas pré-câmara e câmara de redemoinho (câmaras de combustão separadas). No entanto, devido a várias deficiências fundamentais desses esquemas de mistura, bem como devido ao desenvolvimento no campo de motores a diesel com câmaras indivisíveis, nos últimos anos houve uma tendência a usar injeção direta de combustível. O desenvolvimento da injeção direta foi influenciado pelo desenvolvimento do sistema de suprimento de combustível Common Rail, que permitiu ampliar a gama de modificações e modelos de motores a diesel. O desenvolvimento adicional do sistema Common Rail está associado a um aumento adicional da pressão do combustível no trilho de combustível (180 ... 200 MPa), otimização do processo de injeção de combustível e redução do ruído e toxicidade dos gases de escape.
Sob a influência da ameaça de esgotamento dos recursos petrolíferos e do endurecimento dos padrões ambientais dos motores de combustão interna, a maioria das montadoras no desenvolvimento de novos modelos prioriza alta eficiência de combustível e respeito ao meio ambiente. Os indicadores de energia agora ocupam o terceiro lugar na lista de prioridades (exceção apenas para modelos esportivos). É por isso que o poder dos carros de massa não está crescendo tanto quanto antes do início dos anos 90. Alterações no sistema de distribuição de gás nos últimos anos mostram que o esquema de 4 válvulas está se tornando o padrão para carros por causa de suas vantagens óbvias, e os sistemas de 3 e 5 válvulas continuam sendo uma exceção rara à regra.O número de carros que usam motores de impulso também está crescendo. As bases da pressurização moderna são turbocharging em várias variações, bem como em combinação com pressurização mecânica. Deve-se notar que quase todos os motores com injeção distribuída de gasolina têm tubulações de admissão ajustadas, fornecendo pressurização dinâmica de gás. Ao mesmo tempo, os dutos com geometria variável são usados cada vez mais amplamente, o que possibilita obter configurações ideais de admissão em várias condições de operação. O uso de turboalimentação foi especialmente pronunciado em motores a diesel e, com o desenvolvimento da tecnologia boost, os refrigeradores de ar de carga (intercoolers) começaram a ser usados para aumentar a eficiência. Agora, o uso de intercoolers se tornou a regra para a maioria dos mecanismos sobrecarregados.
O potencial do ICE para o período entre os anos 90 e nossos dias está principalmente tentando expandir, aumentando a eficiência em cargas inativas e parciais, que compõem a maior parte do tempo usando um carro moderno. O sistema de controle de tempo das válvulas que regula as fases de abertura e fechamento das válvulas de admissão e escape usando os deslocadores de fase instalados nos eixos de comando de válvulas encontrou ampla aplicação. Os primeiros modelos de comutadores de fase eram principalmente hidráulicos e regulavam a operação das válvulas de admissão, mas os modelos mais recentes já são elétricos, o que aumenta a velocidade e a eficiência, além de regular as válvulas de admissão e de escape. A desvantagem do controle de fase usando deslocadores de fase montados no eixo de comando de válvulas foi uma mudança gradual no tempo da válvula, que serviu de razão para o desenvolvimento de sistemas para o controle de tempo continuamente variável da válvula. O primeiro sistema desse tipo foi o BMW Valvetronic, que controlava as fases, regulando continuamente a alteração na altura das válvulas de admissão (graças a esse sistema, foi a primeira vez que se criou um ICE de gasolina sem acelerador!). Logo, tecnologias semelhantes foram dominadas pela Nissan (VVEL) e Toyota (Valvematic). Mas o desenvolvimento mais avançado foi introduzido pela FIAT com o nome MultiAir. O sistema MultiAir usa um eixo de comando de válvulas para válvulas de entrada e saída, e a ação de entrada dos came ocorre através de um sistema eletro-hidráulico especial que permite controlar a entrada de cada válvula individualmente. O desenvolvimento de tecnologias de distribuição de gás nos permitiu desenvolver idéias para o tamanho modular do motor, que apareceu pela primeira vez em carros com grande volume e número de cilindros - esse sistema proporcionou economia de combustível ao desativar parte dos cilindros da operação com carga parcial, e agora tornou-se possível usar essa tecnologia em motores com pequeno volume e número de cilindros.
Os modernos motores de automóveis tornaram-se mais perfeitos graças a novos materiais em sua fabricação e a um cálculo e estudo mais aprofundados dos processos que ocorrem no motor de combustão interna, o que resultou na redução das perdas por atrito e das bombas dentro do motor. A introdução do princípio de alterar a potência das unidades de acionamento do motor, dependendo da necessidade, possibilitou reduzir os custos de energia da operação da bomba de óleo e da bomba de água do motor de combustão interna, além de desligar o gerador durante a aceleração e ligar durante a frenagem, dependendo da possibilidade e necessidade disso.
O período entre o início dos anos 90 e nossos dias pode ser justamente chamado de período de transição de estruturas mecânicas complexas da simbiose de várias tecnologias para a eletrificação de todas as unidades auxiliares possíveis em um carro para obter a maior eficiência energética.
PS Se você descrever brevemente a essência de todas as opções acima, significa que o número de tecnologias introduzidas pela primeira vez desde os anos 90 não aumentou as capacidades do carro às vezes, mas apenas permitiu atingir uma série de objetivos intermediários. Foi a transição subsequente para a introdução de componentes elétricos nos ICEs que deu um resultado qualitativamente melhor, sem complicar o projeto, enquanto alcançava os mesmos objetivos que os sistemas mecânico-hidro-pneumáticos nos ICEs.