В эпоху электрификации некоторые производители автомобилей уверены в будущем бензиновых тепловых двигателей.

Хотя на первый взгляд вы говорите, что упор на правила загрязнения и безопасности – это что-то недавнее, это происходит на протяжении десятилетий, но нельзя отрицать, что, по крайней мере, в Европе и в американском штате Калифорния за последние годы массово ужесточились минимальный уровень загрязнения и безопасности.

Часть безопасности уже давно началась с таких изобретений, как ячейка безопасности и деформируемые области, идея Белы Бареньи, примененная на автомобилях Mercedes Benz в 50-х годах, трехточечный ремень безопасности, изобретение Нильса Болина, предложенное Volvo, начиная с модели Amazon в тот же период, система ABS, предложенная Bosch на первом поколении Mercedes S-Class, и постепенно появились методы конструкции.

Закон о чистом воздухе 1970 года – начало эры автомобильных катализаторов

Но если мы будем анализировать с широкой точки зрения, это было внедрение правил загрязнения в начале 70-х годов посредством законодательного пакета под названием «Чистый акт» правительственного агентства EPA, который предусматривал, что все новые автомобили, проданные с 1975 года, должны иметь реальный уровень гораздо более низких выбросов углеводородов.

По сути, с тех пор все автомобили стали оснащаться катализаторами окисления, устройствами, расположенными на пути выхлопа газов, содержащими некоторые химически активные вещества, которые могут «уничтожить» загрязняющие молекулы, такие как оксиды азота или окись углерода, в менее вредные газы.

В то же время появились системы контроля испарительных выбросов за счет внедрения угольных каналов, которые улавливают пары бензина в баке и повторно вводят их в цилиндры двигателя, чтобы не выбрасывать в атмосферу.

И на этом этапе они достигают, пожалуй, самого важного изобретения в области выбросов загрязняющих веществ в автомобилях, а именно кислородного датчика, известного как «лямбда-зонд», изобретенного компаниями Bosch и Volvo, который первоначально устанавливался на модели марок Volvo и Saab, оснащенные бензиновыми двигателями с впрыском с 1976 года.

Это устройство измеряет наличие кислорода в выхлопных газах и передает это значение в компьютер двигателя, а затем регулирует топливовоздушную смесь таким образом, чтобы сгорание было полным и подразумевалось, что выхлопные газы имели небольшую концентрацию вредных веществ, в противном случае повышая эффективность катализатора.

Примерно тогда акцент стал на значениях Co², NOX, а затем был исключен свинец газа, используемый в качестве твердой смазки.

Эти меры оказали заметное влияние на снижение загрязнения: впервые за многие годы в крупных городах уровень смога стал заметно ниже.

Несколько лет спустя количество турбодизельных автомобилей увеличилось благодаря технологическому прогрессу, достигнутому за счет прямого впрыска в трех священных формах (распределительный насос, инжекторный насос) вместе с избыточным предложением.

От дизельгейта к доминированию бензина: Как менялись предпочтения водителей

Тем не менее, дискуссия о дизельном топливе довольно сложна, и я рассмотрю ее в будущей статье. Здесь я упомяну только, что после ситуации с дизельгейтом в современный период дизельные двигатели стали чрезвычайно сложными и дорогими с точки зрения фильтрации NOx. и в гибридной конфигурации.

Я заметил, что сразу после введения жестких правил в США большинство продаваемых там автомобилей имели заметные ограничения по мощности, период получил название «недомогание», особенно затрагивающее американских производителей, которые с трудом выполняют выбросы и расход, проявляясь заметным снижением, поэтому покупатели рассматривали автомобили.

Интересно, что в то время в США продавались дизельные модели из-за снижения выбросов Co², в то время как в Европе таких ограничений не было, но теперь ситуация показала, что сферой жестких ограничений на выбросы является, безусловно, Европа.

Почему лямбда-зонд стал ключом к эволюции бензиновых двигателей

Я сделал это длинное «вступление», чтобы показать, что дискуссии о загрязнении намного старше, чем думает мир, и именно поэтому электромобили играют активную роль в контроле выбросов, потому что, по крайней мере, на местном уровне, где они ездят, у них нулевые выбросы, но это не означает, что они не создают загрязнения, но об этом можно поговорить в будущей статье.

Я возвращаюсь к лямбда-зонду, который является ключевым индикатором успеха, когда речь идет о будущем бензиновых двигателей, а будущее уже наступило за автомобилями с тривиальной простой техникой, которую, чтобы понять, необходимо немного объяснить.

Название лямбда-зонда происходит от того факта, что для химического сгорания 1 части бензина требуется 14,7 частей кислорода, концепция, называемая стехиометрическим отчетом, имеющая значение… лямбда 1!

Любое значение лямбда выше 1 указывает на большее количество кислорода, поэтому бедная топливная смесь, а значение ниже 1 указывает на меньшее количество воздуха, то есть на богатую топливную смесь.

Эффект «дезодорирующего спрея» и охлаждение узлов двигателя.

Как я писал выше, полное сгорание включает в себя лямбду 1, но двигатель не всегда может работать по этой смеси двух причин: одна связана с производительностью/эффективностью, а другая — с правилами загрязнения.

Давайте рассмотрим их по одному, когда дело доходит до производительности, двигатель требует богатой смеси, ниже 1, когда она поднимается на высокий уровень, потому что лишнее топливо, которое не сгорает, конденсируется в цилиндре и охлаждает металлические компоненты двигателя за счет эффекта испарительного охлаждения (именно эффекта распыления дезодоранта, струя которого очень холодная))

Проблема этой ситуации заключается в том, что избыток топлива генерирует Co² и частицы, для чего требуется наличие фильтра твердых частиц, сложного и дорогого компонента.

Почему сокращение объемов двигателей больше не является любимым решением производителей

Когда двигатель работает в расслабленном состоянии и желателен максимум эффективности и минимальный расход, он работает на бедной смеси, ниже 1, но эта ситуация не розовая, потому что у нас низкий расход топлива, избыток кислорода создает очень высокие температуры сгорания, двигатель имеет риск расплавления внутренних компонентов, а также уровня смеси. Оксиды азота, так как кислород, не нашедший пару молекул бензина, находит свой азот.

Оксиды азота, самый опасный вид выбросов, требуют катализатора восстановления, помимо окисления, о котором я писал выше, плюс установку возврата откачивающих газов, называемую EGR, что еще больше увеличивает сложность и затраты.

Вот и получается, что термобензиновый двигатель находится в большом фундаменте и не имеет большого срока службы, не так ли? Напротив, ниже вы узнаете почему.

В последнее время мы привыкли к мысли, что производители должны приобретать двигатели меньшего размера, обычно с 3 цилиндрами, но в настоящее время все наоборот, поскольку кажется, что производители нашли оптимальный рецепт низкого уровня выбросов без необходимости использования небольших двигателей с катализатором и сажевых фильтров.

Почему большие двигатели возвращаются: пример Porsche 911 GTS с 3,6 л.

В частности, мы уже можем найти некоторых производителей, таких как Porsche и Audi, а вскоре и Mazda, которые используют эту стехиометрическую смесь на протяжении всей работы двигателя, соответственно, путем оптимизации технических параметров.

Рецепт предполагает высокую степень сжатия системы непосредственного впрыска высокого давления, не менее 350 бар, иногда дополняемую системой многоточечного впрыска.

Также используется перегрузка с турбонагнетателем с изменяемой геометрией, поэтому воздухозаборник всегда оптимален, а за счет применения сплавов с пониженным трением и системы переменного распределения с электронным управлением снижается усилие двигателя на перемещение всех внутренних компонентов вращающегося узла, таких как деревья, стержни, стержни, клапаны, давление и температура в камере сгорания, а также уровень частиц CO² и NOX.

Тепловые двигатели не исчезают: производители инвестируют в оптимизацию

Постепенно наблюдается возврат к большему цилиндрическому объему, на новом Porsche 911 GTS объем двигателя увеличился с 3 до 3,6 литра, меры были также применены Audi на 2-литровом и 3-литровом бензине на моделях A5, A6 и Q5, вскоре и Mazda выйдет с новой линейкой Skyactiv-Z, которая будет использовать этот принцип, но не будет использоваться с оптимом. и минимальный уровень загрязняющих выбросов, что делает эти катализаторы и фильтры намного проще и дешевле, что позволяет избежать финансовых штрафов, связанных с выбросами.

Так что доказательство теплового двигателя мы не воспеваем, учитывая, что все посвященные производители вложили большие суммы в оптимизацию тепловых двигателей, поэтому понятно, что мы еще долго увидим их на дорогах, тем более, что срок продажи автомобилей с двигателем внутреннего сгорания в 2035 году никому не кажется слишком реальным.