AutoPlus

poorwich

Wszystko wskazuje na to, że przyszłość należy do silników o coraz mniejszej pojemności. Powstały już konkretne plany rozwoju jednostek napędowych w najbliższych latach.
Jeżeli wziąć pod uwagę wydajność energetyczną paliwa, żaden napęd nie może równać się ze spalinowym. Mając 5 litrów oleju napędowego (masa około 4 kg) można przejechać nawet 100 km, z kolei sama bateria do auta elektrycznego, zdolnego przebyć taki dystans musi ważyć kilkadziesiąt kilogramów. Przyjmuje się, że samochód z napędem spalinowym ma 40 razy większy zasięg na jeden kilogram pojemności zbiornika energii niż napęd elektryczny.
Mimo wzrostu cen ropy naftowej, nadal jazda na paliwach pochodzących z przerobu ropy jest najtańsza. Dopiero, gdyby cena litra benzyny sięgnęła kilkunastu zł za litr (odpukać w niemalowane Wink

), opłacałoby się ponosić wielkie nakłady na napęd elektryczny - warto wiedzieć, że koszt wyprodukowania akumulatora w przeliczeniu na jedną kilowatogodzinę (1 kWh) to obecnie 500 Euro. Gdyby już dziś zacząć produkcję auta elektrycznego o zasięgu 200 km, to sam koszt akumulatorów (35 kWh) wynosiłby ponad 17 000 Euro (ok. 76 000 zł). Właśnie koszt oraz technologia produkcji akumulatorów najbardziej blokują rozwój aut elektrycznych w obecnej chwili.
Tymczasem warto zdawać sobie sprawę z tego, w jak niewielkim stopniu wykorzystywana jest energia zawarta w paliwie. Maksymalna sprawność silnika benzynowego wynosi 33%, a wysokoprężnego około 42 %. Oznacza to, że zaledwie ułamek energii zawartej w paliwie jest zamieniany na pracę mechaniczną. Reszta tracona jest pod postacią ciepła, tarcia lub służy do napędu osprzętu silnika. Trzeba również wiedzieć, że jest to szczytowa sprawność, którą uzyskuje się jedynie w okolicach maksymalnego momentu obrotowego. Podczas normalnej jazdy drogowej sprawność pracującego silnika wynosi około 15% - tym mniej, im słabiej naciskamy na pedał gazu. Gdyby podnieść wydajność jednostki benzynowej przynajmniej o 10%, to spalałby mniej przy identycznych osiągach. Właśnie w tę stronę kieruje się tak zwany downsizing.
Downsizing to nic innego, jak zmniejszanie pojemności silnika. Aby jednak nie pogarszać osiągów, brakujące centymetry sześcienne zastępuje się doładowaniem. Co daje taka zmiana? Otóż przy jeździe ze stałą prędkością mały silnik spala mniej paliwa - pracujący przy dużym obciążeniu niż duży silnik, a więc przy wyższej sprawności. Z kolei podczas dużego zapotrzebowania na moc, np. przy wyprzedzaniu, do akcji wkracza turbodoładowanie. W efekcie sumaryczne zużycie paliwa spada.
Pomijając sprawę trwałości , bardziej ekonomiczna jest jazda z mocno obciążonym niewielkim silnikiem niż pracującą na ułamku swoich możliwości dużą jednostką napędową.
Firma Bosch opracowała własną koncepcję rozwoju silnika spalinowego. Dochodzenie do wyższej sprawności ma mieć wg Boscha trzy etapy w silnikach benzynowych, a w dieslach o jeden więcej, ponieważ ten dodatkowy krok to obniżanie emisji tlenków azotu, które nie są problemem w silnikach benzynowych.
Poniżej przedstawione są trzy kroki modyfikacji na przykładzie silnika benzynowego 2.0 o mocy 136 KM z momentem obrotowym 200 Nm, napędzającego auto o masie 1400 kg. Tak skonfigurowany samochód spala przeciętnie około 7,5-7,7 litra/100 km. Licząc oszczędności będziemy wychodzić z tego punktu.

I Rozwój silnika benzynowego wg Boscha
Krok 1.: silnik 1.4 turbo, moment obrotowy - 200 Nm, średnie spalanie - 6 L/100 km.
Pierwszym pakietem downsizingu jest zastąpienie dwulitrowego silnika jednostką o pojemności 1.4 litra z turbodoładowaniem. Wtrysk bezpośredni zajmuje miejsce wtrysku konwencjonalnego. Ponadto samochód jest wzbogacony o funkcję start/stop, która automatycznie wyłącza silnik na postoju, a układ chłodzenia jest sterowany komputerem - optymalizacja strat na napęd pompy wodnej i przyspieszone nagrzewanie. Moment obrotowy silnika nawet niezauważalnie wzrośnie, do ok. 210 Nm. W efekcie średnie spalanie spada do 6 L/100 km, co oznacza 22% poprawę w stosunku do silnika 2.0.

[link widoczny dla zalogowanych] [link widoczny dla zalogowanych] [link widoczny dla zalogowanych]

Krok 2. (2015 r.): silnik 1.1 turbo, moment obrotowy - 204 Nm, średnie spalanie - 5,5 L/100 km.
Kolejny pakiet zmian planowany jest na 2015 rok. Tu pojemność silnika jest zmniejszana do 1.1 litra, liczba cylindrów spada do trzech, a zrekompensowanie osiągów ma się odbywać przy udziale bardzo silnego turbodoładowania - ciśnienie turbodoładowania wynosi 1,4 bara, podczas gdy w pierwszym kroku jest to 0,8 bara. Poważną zmianą technologiczną jest sterowanie zmiennym wzniosem zaworów - a więc nie tylko zmienne wazy rozrządu (te ostatnie stosuje m.in.: Toyota w silnikach VVTi). Testowany jest już w laboratoriach silnik bez problemu osiąga moment obrotowy wynoszący 204 Nm. Oszczędność paliwa sięga tutaj 29%, co oznacza, że jednostka zadowala się 5,5 litrami paliwa na 100 km (cały czas mowa o aucie o masie 1400 kg i mocy 136 KM).

[link widoczny dla zalogowanych] [link widoczny dla zalogowanych]

Krok 3. (2020 r.): silnik 1.1 turbo + hybryda, moment obrotowy - 204 Nm + 140 Nm, średnie spalanie - 4,7 L/100 km.
Ostatni pakiet przygotowywanych zmian to silnik 1.1 wzbogacony o moduł hybrydowy. Silnik elektryczny ma tu dodatkowe 34 KM oraz 140 Nm, podczas gdy parametry silnika benzynowego zostają takie jak poprzednio. Zamiast manualnej skrzyni biegów musi być zastosowana skrzynia automatyczna, czyli tak jak ma to miejsce w każdym aucie hybrydowym (Toyota Prius, Honda Insight, Lexus RX400h, LS600h). Tak przygotowane auto spala średnio 4,7 L/100 km, a więc w stosunku do wyjściowego auta z silnikiem wolnossącym 2.0 oszczędność wyniosła aż 39%. Tego rodzaju napędy rozpowszechnią się za około 10 lat.

[link widoczny dla zalogowanych] [link widoczny dla zalogowanych] [link widoczny dla zalogowanych]

Wszystkie trzy przedstawione wyżej etapy zmian dotyczą silnika benzynowego, ale oczywiście analogiczne zmiany przygotowywane są dla diesli.

II Rozwój silnika wysokoprężnego wg Boscha
W tym przypadku punktem wyjścia jest auto z dwulitrowym silnikiem z zasilaniem common-rail o mocy 140 KM i momentem obrotowym 340 Nm, który napędza samochód o masie 1400 kg.

Krok 1.: silnik 1.6 z turbo, moment obrotowy - 344 Nm, średnie spalanie 4,2 L/100 km.
Zmiany to: zoptymalizowany system spalania, system start&stop, "inteligentne" chłodzenie oraz downsizing. Spalania w stosunku do "punktu wyjściowego" udało się obniżyć o 22%.

Krok 1+: silnik, moment obrotowy takie same jak wyżej, średnie spalanie - 3,9 L/100 km.
Jedyną zmianą w stosunku do pierwszego kroku jest dodanie technologii redukcji tlenków azotu NOx. Spalanie spada o 26% w stosunku do auta z 2.0 dieslem.

Krok 2.: silnik 1.2 z turbo, moment obrotowy - 340 Nm, średnie spalanie - 3,6 L/100 km.
Poczynione zmiany to downsizing oraz zmniejszenie liczby cylindrów - z czterech do trzech. Średnie spalanie zmalało w porównaniu z autem wyjściowym o 33%.

Krok 3.: silnik 1.2 z turbo + hybryda, moment obrotowy - 340 Nm + 160 Nm, średnie spalanie - 3,2 L/100 km.
W ostatnim etapie dochodzi technika hybrydowa. Dochodzą: akumulator 1kWh i silnik elektryczny o mocy 34 KM. Prócz tego auta wyposażane są w automatyczne skrzynie biegów. Średnie spalanie jest mniejsze od dwulitrowego diesla aż o 40%.

FOTO:
a) wykresy etapów rozwoju silników:
- benzynowych:
[link widoczny dla zalogowanych]

- wysokoprężnych:
[link widoczny dla zalogowanych]

(C) "Motor" nr 28 (2925), z dnia 6.07.2008; artykuł pt.:"Mniejszy może więcej"

Mr_Mar

Coś w tym wszystkim jest. Niestety tylko durni, ograniczeni i mało subtelni amerykanie uważają, że dużą pojemność można zastąpić jeszcze większą pojemnością. Cóż z tego, że ich silniki wytrzymują duże przebiegi. Dzisiejesze małe jednostki europejskie osiągają podobną moc, przy podobnej trawłości i o wiele mniejszych pojemnościach. Ale aż sam jestem ciekaw do jakiego stopnia jeszcze da się rozwinąć konstrukcje silników spalinowych.
Tak na marginesie ja mam pracę inżynierską nt oczyszczania spalina silników spalinowych...

bielus1985 · Wysłany: Pon 11:44, 12 Mar 2018 Temat postu: Elektryki

Lubię klasyczne silniki, ale myślę, że przyszłość mimo wszystko należy do elektrycznych. Niedawno w Genewie pokazali Renault EZ-GO (tutaj gdzieś znajdziecie: auto-motor-i-sport.pl/targi-genewa) i to już nawet auta nie przypomina Very Happy

Akumlatory-Tychy.pl

Kto wie co przyniesie przyszłość, to już pytanie które pozostaną bez odpowiedzi, natomiast moim zdaniem silniki spalinowe w dalszym ciągu mimo upływu lat, nadal będą obecne w naszym życiu.