Cylindry. Co powinieneś wiedzieć?
Czy mały samochód powinien mieć 2 cylindry, a duży 12? Czy silnik trzy- lub czterocylindrowy byłby lepszy dla tego samego modelu? Żadne z tych pytań nie ma jasnej odpowiedzi.
Temat liczby cylindrów w silnikach samochodów osobowych pojawia się od czasu do czasu i za każdym razem budzi szerokie kontrowersje. Zasadniczo dzieje się tak, gdy istnieje pewien ogólny trend „cylindryczny”. Mamy teraz jedną – sięgając po trzy-, a nawet dwucylindrowe silniki, których na rynku praktycznie nie ma od kilkudziesięciu lat. Co ciekawe, zmniejszenie liczby cylindrów dotyczy nie tylko samochodów tanich i masowych, to samo dotyczy klas wyższych. Oczywiście wciąż są auta, których to nie dotyczy, bo liczba cylindrów w nich jest jednym z decydujących o prestiżu.
Decyzja o tym, ile cylindrów będzie miał silnik konkretnego samochodu, podejmowana jest na etapie projektowania samochodu. Zazwyczaj komora silnika jest przystosowana do silników o różnej liczbie cylindrów, choć zdarzają się wyjątki. Rozmiar samochodu ma w tym przypadku ogromne znaczenie. Napęd musi być na tyle mocny, aby zapewnić pojazdowi odpowiednią dynamikę, a jednocześnie na tyle ekonomiczny, aby wyróżniał się na tle konkurencji i spełniał wymogi ekologiczne. Generalnie wiadomo, że mały samochód ma mało cylindrów, a duży dużo. Ale jak konkretnie? Patrząc, obecnie przyjmuje się, że jest ich jak najmniej.
W każdym z cylindrów generowany jest moment obrotowy potrzebny do wytworzenia siły napędowej na koła jezdne. Dlatego należy podjąć ich wystarczającą liczbę, aby uzyskać dobry kompromis między dynamiką a ekonomią. W nowoczesnych silnikach uważa się, że optymalna objętość robocza jednego cylindra wynosi około 0,5-0,6 cm3. Tak więc silnik dwucylindrowy powinien mieć objętość około 1,0-1,2 litra, trzycylindrowy - 1.5-1.8, a czterocylindrowy - co najmniej 2.0.
Jednak konstruktorzy „schodzą” poniżej tej wartości, biorąc nawet 0,3-0,4 litra, głównie w celu uzyskania mniejszego zużycia paliwa i mniejszych gabarytów silnika. Niższe zużycie paliwa to zachęta dla klientów, mniejsze gabaryty oznaczają mniejszą wagę i mniejsze zużycie materiału, a co za tym idzie niższe koszty produkcji. Jeśli zmniejszysz liczbę cylindrów, a także zmniejszysz ich rozmiar, uzyskasz ogromny wzrost w produkcji wielkoseryjnej. Również dla środowiska, ponieważ fabryki samochodów zużywają mniej materiałów i energii.
Skąd bierze się optymalna pojemność jednej butli 0,5-0,6 l? Równoważenie pewnych wartości. Im większy cylinder, tym większy będzie wytwarzał moment obrotowy, ale będzie wolniejszy. Ciężar elementów pracujących w cylindrze, takich jak tłok, sworzeń tłokowy i korbowód, będzie większy, przez co trudniej będzie je przesuwać. Wzrost prędkości nie będzie tak skuteczny jak w małym cylindrze. Im mniejszy cylinder, tym łatwiej osiągnąć wysokie obroty, ponieważ masy tłoka, sworznia i korbowodu są małe i łatwiej przyspieszają. Ale mały cylinder nie wytworzy dużego momentu obrotowego. Dlatego konieczne jest przyjęcie pewnej wartości wyporności jednego cylindra, aby oba te parametry były satysfakcjonujące w codziennym użytkowaniu.
Jeśli weźmiemy jednocylindrową objętość roboczą 0,3-0,4 litra, będziesz musiał jakoś „zrekompensować” brak mocy. Obecnie odbywa się to zwykle za pomocą doładowania, zwykle turbosprężarki lub turbosprężarki, oraz mechanicznej sprężarki, aby osiągnąć wyższy moment obrotowy od niskiego do średniego zakresu. Doładowanie umożliwia „wpompowanie” dużej dawki powietrza do komory spalania. Dzięki niemu silnik otrzymuje więcej tlenu i efektywniej spala paliwo. Wzrasta moment obrotowy, a wraz z nim moc maksymalna, wyliczona z momentu obrotowego silnika i obrotów. Dodatkową bronią konstruktorów jest bezpośredni wtrysk benzyny, który umożliwia spalanie ubogich mieszanek paliwowo-powietrznych.
Tak małe silniki, 2 lub 3 cylindrowe, o objętości roboczej 0.8-1.2 przewyższają silniki czterocylindrowe nie tylko mniejszymi gabarytami, ale także mniejszą wytrzymałością mechaniczną i szybszym osiąganiem temperatury pracy. Dzieje się tak, ponieważ z każdym „ciętym” cylindrem zmniejsza się liczba części potrzebnych do nagrzania, a także do poruszania się i tworzenia tarcia. Ale mniejsze silniki z mniejszą liczbą cylindrów również mają poważne problemy. Najważniejsza jest komplikacja technologiczna (wtrysk bezpośredni, doładowanie, czasem podwójne doładowanie) oraz sprawność, która znacznie spada wraz ze wzrostem obciążenia. Dlatego są oszczędne i zapewniają płynną jazdę w niskim i średnim zakresie. Idealnie z zasadami eko-jazdy, jak sugerują nawet niektórzy producenci. Gdy jazda staje się szybka i dynamiczna, a silnik często obraca się, zużycie paliwa rośnie wykładniczo. Zdarza się, że poziom jest wyższy niż w silnikach wolnossących o dużej pojemności skokowej, dużej liczbie cylindrów i porównywalnej dynamice.
Redaktorzy polecają:
- Fiata Tipo. 1.6 Test ekonomicznej wersji MultiJet
- Ergonomia wnętrza. Od tego zależy bezpieczeństwo!
– Imponujący sukces nowego modelu. Kolejki w salonach!
Nic dziwnego, że niektórzy próbują znaleźć inne sposoby na osiągnięcie tego samego celu. Wykorzystywany jest na przykład nieco zapomniany pomysł wyłączenia niektórych cylindrów. Przy niskich obciążeniach silnika, zwłaszcza podczas jazdy ze stałą prędkością, zapotrzebowanie na moc jest znikome. Mały samochód potrzebuje tylko 50 KM, aby utrzymać stałą prędkość 8 km/h. do pokonania oporów toczenia i oporu aerodynamicznego. Cadillac po raz pierwszy zastosował cylindry odcinające w swoich silnikach V8 w 1981 roku, ale szybko je wycofał. Następnie korwety, mercedesy, jeepy i hondy miały „zdejmowane” cylindry. Z punktu widzenia ekonomiki działania pomysł jest bardzo ciekawy. Przy niskim obciążeniu silnika niektóre cylindry przestają pracować, paliwo nie jest do nich dostarczane, a zapłon zostaje wyłączony. Silnik V8 staje się V6 lub nawet V4.
Teraz pomysł został wdrożony w czterocylindrowym silniku. W najnowszym wydaniu dodatkowe elementy wyłączające dwa z czterech cylindrów ważą zaledwie 3 kg, a dopłata do systemu to 2000 zł. Ponieważ korzyści związane ze zmniejszonym zużyciem paliwa są niewielkie (około 0,4-0,6 l/100 km, przy stałej powolnej jeździe do 1 l/100 km), szacuje się, że do absorpcji potrzeba prawie 100 XNUMX km podróży. dodatkowe wydatki. Warto jednak zauważyć, że wyłączenie butli nie jest sprzeczne z faktycznym zmniejszeniem liczby butli. W „wyłączonych” cylindrach zasilanie i zapłon są wyłączone, a zawory nie działają (pozostają zamknięte), ale tłoki nadal działają, powodując tarcie. Mechaniczna rezystancja silnika pozostaje niezmieniona, dlatego przyrost oszczędności paliwa przy uśrednianiu jest tak mały. Masa jednostki napędowej oraz liczba elementów, które należy wyprodukować, zmontować i doprowadzić do temperatury roboczej podczas pracy silnika, nie ulegają zmniejszeniu.
Jednak dynamika i ekonomia to nie wszystko. Kultura i dźwięk silnika jest również w dużej mierze uzależniona od liczby cylindrów. Nie wszyscy kupujący mogą tolerować dźwięk silnika dwucylindrowego lub trzycylindrowego. Zwłaszcza, że większość kierowców przez lata przyzwyczaiła się do dźwięku czterocylindrowych silników. Ważne jest również to, że w uproszczeniu większa liczba cylindrów przyczynia się do kultury silnika. Wynika to z różnego poziomu wyważenia układów korbowych jednostek napędowych, które wytwarzają znaczne drgania, zwłaszcza w rzędowych układach dwu- i trzycylindrowych. Aby zaradzić tej sytuacji, projektanci stosują wałki wyważające.
Czterocylindrowy pod względem wibracji zachowuje się znacznie przyzwoiciej. Zapewne już niedługo będziemy mogli zapomnieć o stosunkowo popularnych silnikach, niemal idealnie wyważonych i pracujących „aksamitnie”, takich jak „szóstka” w kształcie litery V o kącie rozwarcia cylindra 90º. Prawdopodobnie zostaną zastąpione mniejszymi i lżejszymi silnikami czterocylindrowymi, ku uciesze miłośników „cuttingu” cylindrów, czyli tzw. „downsizingu”. Zobaczmy, jak długo doskonale działające silniki V8 i V12 będą chronić się w ekskluzywnych sedanach i coupe. Istnieją już pierwsze przykłady przejścia w następnej generacji modelu z VXNUMX na VXNUMX. Jedynie pozycja silników w supersportowych samochodach wydaje się bezdyskusyjna, gdzie można policzyć nawet szesnaście cylindrów.
Żaden cylinder nie jest pewny przyszłości. Chęć obniżenia kosztów i ochrony środowiska jest dziś obsesyjna, ponieważ prowadzi to do mniejszego zużycia paliwa i niższej emisji dwutlenku węgla. Tyle, że mniejsze zużycie paliwa to tak naprawdę tylko teoria zapisywana w cyklach pomiarowych i wykorzystywana do celów walidacyjnych. A w życiu, jak w życiu, bywa różnie. Trudno jednak uciec od trendów rynkowych. Analitycy motoryzacyjni przewidują, że do 2020 roku 52% produkowanych na świecie silników będzie miało pojemność skokową 1,0-1,9 litra, a te do 150 KM zadowolą się tylko trzema cylindrami. Miejmy nadzieję, że nikt nie wpadnie na pomysł zbudowania samochodu jednocylindrowego.
