감소란 무엇입니까?

내용

약어 및 이유는 무엇입니까
약간의 이론
다운사이징 이점
다운사이징의 단점

최근 몇 년 동안 유럽 유역은 일반인이 접촉하는 것 중 가장 적은 곳이 되었습니다. 이는 특히 실질 임금, 휴대전화, 노트북, 회사 비용 또는 엔진 크기 및 배출량에 적용됩니다. 불행하게도 축소는 아직 황폐해진 공공 또는 국가 행정에 영향을 미치지 않았습니다. 그러나 자동차 산업에서 "감소"라는 단어의 의미는 언뜻보기에 새롭지 않습니다. 지난 세기 말에 디젤 엔진은 과급 및 현대식 직접 분사 덕분에 볼륨을 유지하거나 줄인 첫 번째 단계에서 트리밍을 조정했지만 엔진의 동적 매개 변수는 크게 증가했습니다.

가솔린 엔진의 현대 시대는 1,4 TSi 장치의 출현과 함께 시작되었습니다. 언뜻 보기에 이것은 자체적으로 다운사이징처럼 보이지 않으며 Golf, Leon 또는 Octavia 제품에 포함되어 확인되었습니다. 관점의 변화는 Škoda가 1,4kW 90 TSi 엔진을 가장 큰 Superb 모델로 조립하기 시작할 때까지 발생하지 않았습니다. 그러나 진정한 돌파구는 Octavia, Leon 및 VW Caddy와 같은 비교적 큰 자동차에 1,2kW 77 TSi 엔진을 설치한 것입니다. 그제서야 실제적이고 항상 그렇듯이 가장 현명한 펍 공연이 시작되었습니다. "지속되지 않고 오래 가지 않을 것입니다. 볼륨을 대체 할 수 없습니다. 옥타곤에는 패브릭 엔진이 있습니다. 들어 보셨습니까?" 장치의 네 번째 가격뿐만 아니라 온라인 토론에서도 일반적이었습니다. 다운사이징은 차량 제조업체가 소비와 배출가스를 줄여야 한다는 끊임없는 압력에 대처하기 위한 논리적인 노력을 필요로 합니다. 물론 공짜는 없으며 다운사이징도 이점만 가져오는 것은 아닙니다. 따라서 다음 줄에서는 다운사이징이 무엇인지, 어떻게 작동하는지, 장단점은 무엇인지에 대해 자세히 설명합니다.

약어 및 이유는 무엇입니까

다운사이징은 동일하거나 더 높은 출력을 유지하면서 내연기관의 배기량을 줄이는 것을 의미합니다. 부피 감소와 병행하여 터보차저 또는 기계식 압축기 또는 두 방법의 조합(VW 1,4 TSi - 125kW)을 사용하여 과급이 수행됩니다. 뿐만 아니라 직접 연료 분사, 가변 밸브 타이밍, 밸브 리프트 등. 이러한 추가 기술을 통해 연소를 위한 더 많은 공기(산소)가 실린더로 유입되고 공급되는 연료의 양이 비례하여 증가할 수 있습니다. 물론 이렇게 압축된 공기와 연료 혼합물에는 더 많은 에너지가 포함되어 있습니다. 가변 타이밍 및 밸브 리프트와 결합된 직접 분사는 연료 분사 및 소용돌이를 최적화하여 연소 프로세스의 효율성을 더욱 높입니다. 일반적으로 실린더 부피가 작을수록 소형화 없이 더 크고 유사한 엔진과 동일한 에너지를 방출하기에 충분합니다.

기사 시작 부분에서 이미 언급했듯이 약어의 출현은 주로 유럽 법률의 강화 때문입니다. 주로 배출 감소에 관한 것이지만 가장 눈에 띄는 것은 전반적으로 CO 배출을 줄이는 것입니다.₂. 그러나 전 세계적으로 배출 제한이 점차 강화되고 있습니다. 유럽 위원회 규정에 따라 유럽 자동차 제조업체는 2015년까지 130g CO 배출 제한을 달성하기로 약속했습니다.₂ 1km당 이 값은 XNUMX년 동안 시장에 출시된 차량의 평균 값으로 계산됩니다. 가솔린 엔진은 소비를 줄일 가능성이 높음에도 불구하고 소형화에 직접적인 역할을 합니다(즉, CO₂) 디젤보다. 그러나 이것은 더 높은 가격뿐만 아니라 상대적으로 문제가 많고 비용이 많이 드는 질소 산화물과 같은 배기 가스의 유해한 배출물을 제거하는 것을 어렵게 만듭니다._x, 일산화탄소 - CO, 탄화수소 - HC 또는 카본 블랙을 제거하기 위해 비싸고 여전히 상대적으로 문제가 있는 DPF 필터(FAP)가 사용됩니다. 따라서 소형 디젤은 점차 복잡해지고 소형 자동차는 소형 바이올린으로 연주됩니다. 하이브리드와 전기차도 다운사이징 경쟁을 벌이고 있다. 이 기술은 유망하지만 상대적으로 단순한 소형화보다 훨씬 더 복잡하고 일반 시민에게는 너무 비쌉니다.

약간의 이론

다운사이징의 성공 여부는 엔진 역학, 연료 소비 및 전반적인 승차감에 달려 있습니다. 힘과 토크가 우선입니다. 생산성은 시간이 지남에 따라 수행되는 작업입니다. 스파크 점화 내연 기관의 한 사이클 동안 제시되는 작업은 소위 오토 사이클에 의해 결정됩니다.

약어 란 무엇입니까?

세로축은 피스톤 위의 압력이고 가로축은 실린더의 부피입니다. 작업은 곡선으로 둘러싸인 영역에 의해 제공됩니다. 이 다이어그램은 환경과의 열 교환, 실린더로 들어가는 공기의 관성, 흡입(대기압에 비해 약간의 부압) 또는 배출(약간의 과압)로 인한 손실을 고려하지 않았기 때문에 이상화되었습니다. 이제 (V) 다이어그램에 표시된 스토리 자체에 대한 설명입니다. 포인트 1-2 사이에서 풍선이 혼합물로 채워지고 볼륨이 증가합니다. 지점 2-3 사이에서 압축이 발생하고 피스톤이 작동하여 연료-공기 혼합물을 압축합니다. 지점 3-4 사이에서 연소가 발생하고 부피가 일정하며(피스톤이 상사점에 있음) 연료 혼합물이 연소됩니다. 연료의 화학 에너지는 열로 변환됩니다. 지점 4-5 사이에서 연소된 연료와 공기의 혼합물이 작동하여 팽창하고 피스톤에 압력을 가합니다. 단락 5-6-1에서 역류, 즉 배기가 일어난다.

연료-공기 혼합물을 더 많이 빨아들일수록 더 많은 화학 에너지가 방출되고 곡선 아래 면적이 증가합니다. 이 효과는 여러 가지 방법으로 얻을 수 있습니다. 첫 번째 옵션은 각각 실린더의 부피를 적절하게 늘리는 것입니다. 동일한 조건에서 더 많은 출력을 얻는 전체 엔진 - 곡선이 오른쪽으로 증가합니다. 곡선의 상승을 위로 이동하는 다른 방법은 예를 들어 압축비를 높이거나 시간이 지남에 따라 작업할 출력을 높이고 동시에 여러 개의 작은 사이클을 수행하는 것, 즉 엔진 속도를 높이는 것입니다. 설명된 두 가지 방법 모두 많은 단점이 있지만(자체 점화, 실린더 헤드 및 씰의 강도 증가, 고속에서 마찰 증가 - 나중에 설명할 것입니다. 배출량 증가, 피스톤에 가해지는 힘은 여전히 거의 동일) 상대적으로 큰 전력 이득이 있지만 토크는 많이 변하지 않습니다. 최근 일본의 Mazda가 Skyactive-G라는 비정상적으로 높은 압축비(14,0:1)의 가솔린 엔진을 대량 생산하는데 성공했지만, 그럼에도 불구하고 대부분의 제조업체는 여전히 한 가지 가능성을 사용하고 있습니다. 곡선 아래 영역의 부피를 증가시킵니다. 그리고 이것은 부피를 유지하면서 실린더에 들어가기 전에 공기를 압축시키는 것입니다.

그런 다음 Otto 주기의 p(V) 다이어그램은 다음과 같습니다.

약어 란 무엇입니까?

7-1 충전은 5-6 배출구와 다른(높은) 압력에서 발생하기 때문에 또 다른 폐곡선이 생성되며 이는 피스톤의 비스트로크에서 더 많은 작업이 수행됨을 의미합니다. 이것은 공기를 압축하는 장치가 약간의 추가 에너지에 의해 구동되는 경우에 사용할 수 있습니다. 우리의 경우에는 배기 가스의 운동 에너지입니다. 이러한 장치는 터보 차저입니다. 기계식 압축기도 사용되지만 작동에 소요되는 특정 비율(15-20%)을 고려해야 하므로(대부분 크랭크축에 의해 구동됨) 상단 곡선의 일부가 아무런 영향 없이 하단으로 이동합니다.

우리는 꽉 찬 동안 잠시 동안 돌아올 것입니다. 가솔린 엔진의 과급은 오랫동안 사용되어 왔지만 생산성을 높이는 것이 주된 과제였으며 소비는 특별히 해결되지 않았습니다. 그래서 가스터빈은 그들을 평생 끌고 갔지만 그들도 가스를 눌러 길가의 풀을 뜯어먹었다. 이에 대한 몇 가지 이유가 있습니다. 첫째, 노크 노크 연소를 제거하기 위해 이러한 엔진의 압축비를 줄입니다. 터보 냉각에도 문제가 있었습니다. 고부하에서는 배기 가스를 냉각하기 위해 혼합물에 연료를 풍부하게 넣어 높은 연도 가스 온도로부터 터보차저를 보호해야 했습니다. 설상가상으로, 스로틀에서 공기 흐름이 지연되기 때문에 부분 부하에서 터보가 충전 공기에 공급하는 에너지가 부분적으로 손실됩니다. 다행스럽게도 현대 기술은 다운사이징의 주요 조건 중 하나인 터보차저로 엔진을 과급해도 연비를 줄이는 것이 이미 가능해졌다.

최신 가솔린 엔진 설계자들은 더 높은 압축비와 부분 부하에서 작동하는 디젤 엔진에 영감을 주려고 노력하고 있습니다. 흡기 매니폴드를 통과하는 공기 흐름은 스로틀에 의해 제한되지 않습니다. 엔진을 매우 빠르게 파괴할 수 있는 높은 압축비로 인한 노킹 노킹의 위험은 최근까지의 경우보다 훨씬 더 정확하게 점화 타이밍을 제어하는 현대 전자 장치에 의해 제거됩니다. 큰 장점은 가솔린이 실린더에서 직접 증발하는 직접 연료 분사를 사용한다는 것입니다. 따라서 연료 혼합물이 효과적으로 냉각되고 자체 점화 한계도 증가합니다. 실제 압축비에 어느 정도 영향을 줄 수 있는 가변 밸브 타이밍의 현재 널리 퍼진 시스템에 대해서도 언급해야 합니다. 소위 밀러 주기(불균일한 긴 수축 및 확장 행정). 가변 밸브 타이밍 외에도 가변 밸브 리프트는 스로틀을 통과하는 공기 흐름을 늦춤으로써(예: BMW의 Valvetronic) 스로틀 제어를 대체할 수 있으므로 흡입 손실을 줄일 수 있는 소모량 감소에도 도움이 됩니다.

재충전, 밸브 타이밍 변경, 밸브 리프트 또는 압축비는 만병통치약이 아니므로 설계자는 특히 최종 흐름에 영향을 미치는 다른 요소를 고려해야 합니다. 여기에는 특히 마찰 감소, 소이 혼합물 자체의 준비 및 연소가 포함됩니다.

설계자들은 움직이는 엔진 부품의 마찰을 줄이기 위해 수십 년 동안 노력해 왔습니다. 현재 최고의 마찰 특성을 가진 재료 및 코팅 분야에서 큰 발전을 이루었음을 인정해야 합니다. 오일과 윤활유에 대해서도 마찬가지입니다. 움직이는 부품의 치수, 베어링이 최적화되고 피스톤 링의 모양과 물론 실린더 수가 변경되지 않은 엔진 설계 자체는주의를 기울이지 않았습니다. 아마도 현재 실린더 수가 "낮은" 가장 잘 알려진 엔진은 Ford의 Ford의 XNUMX기통 EcoBoost 엔진이나 Fiat의 TwinAir XNUMX기통 엔진일 것입니다. 실린더 수가 적다는 것은 피스톤, 커넥팅 로드, 베어링 또는 밸브가 적다는 것을 의미하므로 논리적으로 전체 마찰이 적습니다. 이 영역에는 확실히 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 첫 번째는 누락된 실린더에 저장되지만 밸런스 샤프트 베어링의 추가 마찰에 의해 어느 정도 상쇄되는 마찰입니다. 또 다른 제한은 엔진이 구동할 차량 범주의 선택에 상당한 영향을 미치는 실린더 수 또는 작동 문화와 관련이 있습니다. 예를 들어 현대식 엔진으로 유명한 BMW는 윙윙거리는 XNUMX기통 엔진을 장착했습니다. 그러나 몇 년 후에 무슨 일이 일어날지 누가 알겠습니까? 속도의 제곱에 따라 마찰이 증가하기 때문에 제조업체는 마찰 자체를 줄일 뿐만 아니라 가능한 최저 속도에서 충분한 동력을 제공하도록 엔진을 설계하려고 합니다. 소형 엔진의 대기 급유로는 이 작업에 대처할 수 없기 때문에 터보차저 또는 기계식 압축기와 결합된 터보차저가 다시 구출됩니다. 그러나 터보차저만으로 과급을 하는 경우 이는 쉬운 일이 아니다. 터보차저는 소위 터보디에라를 생성하는 상당한 터빈 회전 관성을 가지고 있다는 점에 유의해야 합니다. 터보차저 터빈은 엔진에서 먼저 생성되어야 하는 배기 가스에 의해 구동되므로 가속 페달을 밟는 순간부터 예상되는 엔진 추력 시작까지 특정 지연이 있습니다. 물론 다양한 최신 터보차징 시스템이 이 문제를 성공적으로 보상하려고 노력하고 있으며 터보차저의 새로운 설계 개선이 구출되었습니다. 따라서 터보차저는 더 작고 가벼우며 더 빠른 속도에서 더 빠르게 반응합니다. 고속 엔진을 선호하는 스포츠 지향적인 운전자들은 이러한 "저속" 터보차저 엔진이 반응이 좋지 않다고 비난합니다. 속도가 증가함에 따라 전력 변화가 없습니다. 따라서 엔진은 불행히도 최고 출력 없이 낮은, 중간 및 높은 회전수에서 감정적으로 끌어당깁니다.

가연성 혼합물 자체의 구성은 옆에 있지 않았습니다. 아시다시피 가솔린 엔진은 소위 균질한 화학양론적 공기와 연료의 혼합물을 연소시킵니다. 이것은 14,7kg의 연료-가솔린에 대해 1kg의 공기가 있음을 의미합니다. 이 비율은 람다 = 1이라고도 합니다. 가솔린과 공기의 혼합물은 다른 비율로 연소될 수도 있습니다. 14,5에서 22 : 1의 공기량을 사용하면 공기가 과도하게 많이 발생합니다. 우리는 소위 희박한 혼합물에 대해 이야기하고 있습니다. 비율이 반대로 되면 공기의 양이 화학량론보다 적고 휘발유의 양이 많은 경우(공기 대 휘발유의 비율은 14~7:1 범위임), 이 혼합물을 소위 말하는 혼합물이라고 합니다. 풍부한 혼합물. 이 범위 밖의 다른 비율은 너무 희석되거나 공기가 너무 적기 때문에 발화하기 어렵습니다. 어쨌든 두 가지 제한은 성능, 소비 및 배출에 반대 효과가 있습니다. 배출량 측면에서 농후 혼합물의 경우 CO와 HC가 크게 형성됩니다._x, 생산 NO_x 풍부한 혼합물을 태울 때 낮은 온도로 인해 상대적으로 작습니다. 반대로 희박 연소에서는 NO 생성이 특히 더 높습니다._x연소 온도가 높기 때문입니다. 혼합물의 구성마다 다른 연소 속도를 잊어서는 안됩니다. 연소 속도는 매우 중요한 요소이지만 제어하기 어렵습니다. 혼합물의 연소율은 또한 온도, 소용돌이 정도(엔진 속도에 의해 유지됨), 습도 및 연료 구성의 영향을 받습니다. 이러한 각 요소는 서로 다른 방식으로 관련되어 있으며 가장 큰 영향을 미치는 혼합물의 소용돌이 및 포화 상태입니다. 진한 혼합물은 희박한 혼합물보다 빨리 연소되지만 혼합물이 너무 진하면 연소 속도가 크게 감소합니다. 혼합물이 점화되면 처음에는 연소가 느리고 압력과 온도가 증가함에 따라 연소 속도가 증가하며 이는 혼합물의 소용돌이 증가로 인해 촉진됩니다. 린번 연소는 연소 효율을 최대 20%까지 높이는 데 기여하는 반면, 현재 능력에 따르면 약 16,7에서 17,3:1의 비율로 최대입니다. 연소율, 효율성 감소 및 생산성 저하로 인해 제조업체는 소위 레이어링 혼합물을 내놓았습니다. 즉, 가연성 혼합물은 연소 공간에서 성층화되어 양초 주변의 비율이 화학양론적, 즉 쉽게 점화되고 나머지 환경에서는 반대로 혼합물의 조성이 훨씬 높이. 이 기술은 이미 실제로 사용되고 있습니다(TSi, JTS, BMW). 경부하 모드에서. 그러나 개발은 빠른 진전입니다.

다운사이징 이점

이러한 엔진은 부피가 작을 뿐만 아니라 크기도 작기 때문에 더 적은 원자재와 에너지 소비로 생산할 수 있습니다.
엔진은 유사한 원자재를 사용하여 만들어지기 때문에 동일하지 않으면 더 작은 치수로 인해 엔진이 더 가벼워집니다. 자동차의 전체 구조는 내구성이 떨어질 수 있으므로 더 가볍고 저렴합니다. 기존의 가벼운 엔진으로 액슬 부하가 적습니다. 이 경우 무거운 엔진의 영향을 크게 받지 않기 때문에 주행 성능도 향상된다.
이러한 엔진은 더 작고 강력하기 때문에 엔진 크기가 제한되어 작동하지 않는 작고 강력한 자동차를 만드는 것이 어렵지 않습니다.
작은 모터는 또한 관성 질량이 적기 때문에 큰 모터만큼 동력이 변경되는 동안 이동하는 데 많은 동력을 사용하지 않습니다.

다운사이징의 단점

이러한 엔진은 훨씬 더 큰 열 및 기계적 응력을 받습니다.
엔진의 부피와 무게는 가벼워지지만 터보차저, 인터쿨러, 고압 가솔린 분사 등 다양한 추가 부품이 존재하기 때문에 엔진의 전체 중량이 증가하고 엔진 비용이 증가하며 전체 패키지의 유지 보수가 증가합니다. 특히 높은 열 및 기계적 부하를 받는 터보차저의 경우 고장 위험이 더 높습니다.
일부 보조 시스템은 엔진에서 에너지를 소비합니다(예: TSI 엔진용 직접 분사 피스톤 펌프).
이러한 엔진의 개발 및 생산은 대기 충전 엔진의 경우보다 훨씬 어렵고 복잡합니다.
최종 소비는 여전히 상대적으로 운전 스타일에 크게 의존합니다.
내부 마찰. 엔진의 마찰은 속도에 따라 다르다는 점을 명심하십시오. 이것은 마찰이 속도에 따라 선형적으로 증가하는 워터 펌프 또는 교류 발전기의 경우 상대적으로 무시할 수 있습니다. 그러나 캠 또는 피스톤 링 마찰은 제곱근에 따라 증가하므로 고속 소형 엔진이 저속에서 작동하는 더 큰 변위보다 더 높은 내부 마찰을 나타낼 수 있습니다. 그러나 이미 언급했듯이 엔진의 설계와 성능에 따라 많은 것이 달라집니다.

그렇다면 다운사이징의 미래가 있을까요? 몇 가지 단점에도 불구하고 그렇게 생각합니다. 자연 흡기 엔진은 단순히 생산 절감, 기술 발전(Mazda Skyactive-G), 향수 또는 습관 때문에 하룻밤 사이에 사라지지 않습니다. 작은 엔진의 힘을 믿지 않는 당파가 아닌 사람들에게는 꽤 잘 먹은 네 사람과 같은 차를 싣고 언덕을 찾아 추월하고 테스트하는 것이 좋습니다. 신뢰성은 훨씬 더 복잡한 문제로 남아 있습니다. 시승보다 시간이 오래 걸리더라도 티켓 구매자를 위한 솔루션이 있습니다. 엔진이 나타날 때까지 몇 년을 기다린 다음 결정하십시오. 그러나 일반적으로 위험은 다음과 같이 요약할 수 있습니다. 동일한 출력의 보다 강력한 자연 흡기 엔진에 비해 소형 터보차저 엔진은 실린더 압력과 온도의 영향을 훨씬 더 많이 받습니다. 따라서 이러한 엔진에는 베어링, 크랭크 샤프트, 실린더 헤드, 스위치 기어 등이 훨씬 더 많이 있습니다. 그러나 제조업체가 이러한 부하에 맞게 모터를 설계하기 때문에 계획된 서비스 수명이 끝나기 전에 고장날 위험은 상대적으로 낮습니다. 그러나 예를 들어 TSi 엔진에서 타이밍 체인을 건너 뛰는 문제와 같은 오류가 있습니다. 그러나 일반적으로 이러한 엔진의 수명은 자연 흡기 엔진만큼 길지 않을 것이라고 말할 수 있습니다. 이것은 주로 마일리지가 높은 자동차에 적용됩니다. 소비에도 관심을 기울여야 한다. 구형 터보차저 가솔린 엔진에 비해 현대식 터보차저는 훨씬 더 경제적으로 작동할 수 있으며, 가장 좋은 터보차저는 경제적으로 작동할 때 비교적 강력한 터보디젤의 소비와 일치합니다. 단점은 운전자의 운전 스타일에 대한 의존도가 나날이 높아져 경제적으로 운전하려면 가속 페달을 조심해야 한다는 점이다. 그러나 디젤 엔진에 비해 터보차저 가솔린 엔진은 더 나은 정교함, 더 낮은 소음 수준, 더 넓은 범위의 사용 가능한 속도 또는 많이 비난받는 DPF의 부재로 이러한 단점을 보완합니다.