Чим відрізняються нові двигуни від старих
У той час як ті самі основні принципи, які рухали перші автомобільні двигуни, все ще використовуються і сьогодні, сучасні мотори сильно еволюціонували, щоб відповідати вимогам потужності, екологічності та ефективності для виконання потреб сучасних водіїв і, звичайно ж, законодавчих рамок.
Перш ніж ми поговоримо, чим сучасні автомобільні двигуни відрізняються від старих, необхідно зрозуміти основи того, як працює двигун автомобіля. У будь-якому випадку принцип один: суміш бензину і повітря спалахує в камері під назвою циліндр. У циліндрі поршень, який отримує тиск через вибух, переміщається вниз, а потім знову вгору за інерцією і під дією іншого поршня, який знаходиться прямо протилежному розташуванню відносно першого. Поршень прикріплений до колінчастого валу. Коли поршень переміщається вгору та вниз, це змушує колінвал обертатися. Колінчастий вал потім виходить на коробку передач, якою і передає це обертання, і далі коробка передає ходовій частині, апогей якої - колеса машини. Звучить просто, чи не так? Із сучасними двигунами все абсолютно також, але є величезна купа нюансів.
Тим часом, сучасний бензиновий двигун ще дуже далекий від ідеалу ефективності - тільки уявіть, з усієї наявної хімічної енергії в бензині лише близько 15 її відсотків перетворюється на механічну енергію, яка зрештою рухає автомобілем. Статистика говорить про те, що ще більше 17 відсотків енергії втрачається вхолосту і колосальні 62 відсотки втрачаються в двигуні за рахунок тепла та тертя.
На світлиніліворуч: старий двигун Saab; на фото праворуч: сучасний двигун Mini Cooper
Сучасні двигуни мають низку технологій, щоб зробити їх більш ефективними у роботі. Наприклад, технологія безпосереднього впорскування, яка змішує паливо та повітря, перш ніж вони будуть переміщені в циліндр, може покращити ефективність роботи двигуна на 12 відсотків, тому що паливо згоряє більш ефективно. Турбокомпресори та турбонаддув, які використовують стиснене повітря від вихлопної системи авто, роблять ефективнішим цикл згоряння. Стиснене повітря призводить до більш ефективного згоряння. Технологія газорозподілу та деактивації циліндрів є такими нововведеннями, які дозволяють двигуну використовувати тільки таку кількість палива, яку необхідно двигуну, аналогічно підвищуючи його ефективність.
Люди сьогодні стурбовані економією палива більше, ніж будь-коли. Але не менше вони стурбовані потужністю двигуна. Зрештою, перші автомобілі мали стільки кінських сил, що цього було достатньо лише для того, щоб не відставати від коня. Тепер автомобілі рухаються на автострадах і можуть дати фору навіть гепарду - найшвидшій сухопутній тварині на нашій планеті. Сучасні автомобілі також набагато важчі, ніж ранні автомобілі, тому що вони оснащені начинкою з функцій безпеки та аксесуарами для зручності. Сьогоднішні автомобільні двигуни роблять набагато більше роботи, ніж у минулому і, тим більше, позаминулому столітті. Вони працюють при більших навантаженнях на більш високих швидкостях.
З їхньою підвищеною ефективністю сучасні двигуни більш потужні, ніж їхні попередники, за тих же даних робочого об'єму - навіть у порівнянні з двигунами, які вироблялися лише кілька років тому. Так, Chevrolet Malibu 1983року мав 3,8-літровий двигун V-6, який видавав лише 110 кінських сил. У 2005 році він оснащувався вже 2,2-літровим рядним чотирициліндровим двигуном, який видавав 144 кінські сили. А той же Malibu 2011 має в базовій версії 2,4-літровий чотирициліндровий двигун з 166 кінськими силами. Покупці можуть також отримати 3,6-літровий V-6, який видає 252 кінські сили. Але є приклад автомобіля з ще більш приголомшливими показниками динаміки: це Шкода Октавія з версією двигуна, оснащеного турбонаддувом - при робочому обсязі всього 1,8 літрів її двигун видає 180 кінських сил.
Але одна з основних відмінностей між сучасними автомобільними двигунами та "літніми" моторами полягає в тому, що сучасні двигуни працюють як би в режимі "standby", в мінімальному режимі, коли їм не потрібно розганяти машину. У старому 8-циліндровому двигуні всі вісім циліндрів працювали незалежно від того, знаходиться автомобіль на холостому ходу або прискорює педалі акселератора так швидко, як міг би. Крім того, всі вісім циліндрів отримували таку ж кількість палива у будь-який проміжок часу.
Сьогоднішні двигуни мають технологію, яка дозволяє їм працювати розумніше. Деактивація циліндрів - це система, яка дозволяє деяким циліндрам у двигуні вимкнутись, коли вони не потрібні, наприклад, коли автомобіль працює на холостому ходу або рухається накатом, а педаль акселератора не натиснута анітрохи. Але коли потрібна вся міць мотора, то ці вимкнені раніше циліндри "прокидаються" і допомагають іншим. Деактивація циліндрів допомагає двигунам працювати більш ефективно, тому що це означає, що двигун використовує тільки те паливо, яке необхідно, і докладає тільки зусиль, які необхіднідля того, щоб двигун не затих і щоб вироблялося достатньо енергії для роботи електроніки, клімат-контролю та інших додаткових функцій машини.
Технологія газорозподілу, у свою чергу, допомагає сучасним двигунам працювати "розумніше". Без цієї системи клапани відкриваються для тієї ж кількості палива протягом однакової кількості часу і з таким же проміжком у будь-який час, як би не намагався працювати двигун. Це породжує великі відходи палива. Зі змінної газорозподілу отвори клапанів оптимізовані для типу роботи, який двигун робить. Це допомагає двигуну споживати менше палива і працювати набагато ефективніше.
Сучасні двигуни мають багато технологій, які допомагають використовувати менше палива, виробляючи більше енергії, ніж старі двигуни, але в них є ще одна річ, яку знехтували "літні" двигуни - це партнери.
Сьогоднішні автомобільні двигуни – це не тільки складні технологічні досягнення, але це цілий ланцюжок вузлів та агрегатів, що працюють злагоджено всіма компонентами таких високотехнологічних досягнень, які допомагають їм краще виконувати свою роботу. Так, раніше двох-трьох передач в коробці було цілком достатньо, сьогодні чотирьох-і навіть п'ятиступінчасті КПП вже застаріють - сучасні двигуни оснащуються сучасними коробками передач із сімома і навіть вісьмома швидкостями. Чим більше число передач, тим краще двигун працює відразу у двох напрямках: по-перше, у ширшому діапазоні швидкостей можна досягти різноманітніших оборотів двигуна, а отже, прискоритися повільно чи швидко залежно від бажаних потреб; по-друге, економити паливо ефективніше рахунок тих-таки оборотів. Але навіть якщо восьми передач у коробці не вистачає, сучасні двигуниможуть мати "партнерські відносини" і зовсім з безступеневою трансмісією (варіатором). У принцип роботи варіаторів закладено нескінченну кількість передавальних чисел, що робить їх в змозі передати потужність двигуна на колеса найбільш ефективним способом у будь-якому діапазоні швидкості автомобіля.
У гібридних автомобілях сучасні двигуни одержують допомогу від електродвигунів, що працюють на акумуляторних батареях. У той час як електродвигун може живити автомобіль на повільних швидкостях або тільки живити електрообладнання в машині, коли автомобіль зупиняється, він також може генерувати додаткову потужність, коли це необхідно, наприклад, коли автомобіль прискорюється недостатньо швидко.
Але головний партнер, що дозволив значно підвищити ефективність двигуна - це, звичайно ж, бортовий комп'ютер, "мозки" автомобіля, який управляє і перемиканням коробки (крім механічної коробки передач), і збагаченістю і кількістю паливо-повітряної суміші, що впорскується в циліндри, і ще величезним рядом функций.
">