Po desetiletí se automobilky spoléhaly na přeplňování turbodmychadlem, které využívá energii zachycenou z výfukových plynů k vhánění dalšího vzduchu do válců ke zvýšení výkonu a účinnosti některých benzínových motorů.
Ale přeplňované motory jsou ve svízelné situaci, chyceny mezi stále přísnějšími normami spotřeby paliva a emisí a spotřebiteli neochotnými obětovat výkon, aby dosáhli těchto ekologických výhod.
Proto přední automobilový dodavatel vyvinul neintuitivní technologii, která by mohla vylepšit přeplňované motory pro osobní automobily tím, že sníží spotřebu paliva bez snížení výkonu.
Jak? Stříkáním vody do válců za chodu motoru.
Základním principem je, že ochlazením spalovací teploty a snížením tendence směsi paliva a vzduchu k nepravidelnému hoření umožňuje vstřikování vody inženýrům zvýšit kompresní poměr motoru nebo zmenšit velikost motoru, čímž se zvýší jeho účinnost. Vývojář, německý dodavatel automobilů Robert Bosch, nazývá svůj systém WaterBoost.
Není to nový koncept. Technologie vstřikování vody se prosadila během 2. světové války, kdy se používala ke zvýšení výkonu přeplňovaných stíhacích letounů poháněných písty při vzletech a namáhavých bojových manévrech.
Vstřikování vody se znovu objevilo v jednom z prvních přeplňovaných sériově vyráběných vozů, Oldsmobile Cutlass Turbo Jetfire z roku 1962, kde byla namísto sofistikovaných antidetonačních senzorů, které jsou standardní výbavou moderních automobilů, do paliva se vzduchem přidána směs vody a metanolu. směs pro řízení spalování.
Bosch říká, že vstřikování vody, simulované na tomto počítačově generovaném obrázku, zlepšuje spotřebu paliva, zejména při rychlé akceleraci. Kredit. Bosch
Vstřikování vody se znovu objevilo v 1980. letech v některých přeplňovaných vozech Formule XNUMX, což výrazně přispělo k tomu, že přeplňování přeplňovalo veřejnou přitažlivost.
Tento přístup se však u automobilů pro masový trh nikdy neujal.
Zda se nyní může prosadit, je pro Bosch velkou otázkou. BMW, jeden ze zákazníků Bosch, však již používá verzi této technologie ve svých vysoce výkonných vozech M4 GTS a představitelé společnosti uvedli, že se jim výsledky líbily. Bylo to zapojení společnosti Bosch do projektu BMW, které vedlo Bosch k vývoji WaterBoost jako samostatného produktu.
„Jsme velmi přesvědčeni o výkonu M4 GTS a jsme velmi potěšeni nadšenou zpětnou vazbou, kterou dostáváme od našich zákazníků,“ napsal Dirk Haecker, viceprezident pro inženýrství v BMW divize M, v e-mailové výměně. Pan Haecker řekl, že BMW zvažuje použití technologie vstřikování vody pro další ze svých vozů řady M.
Ale Bosch, který plánuje mít komerční verzi WaterBoost k dispozici koncem roku 2019, čelí některým problémům na trhu.
Mezi nevýhody patří potřeba, aby výrobci automobilů přepracovali sací otvory a mnoho dalších součástí jejich přeplňovaných motorů, a potřeba spotřebitelů pravidelně doplňovat nádrž destilovanou vodou. A někteří odborníci předpovídají, že se objeví další méně rušivé technologie, které mohou přinést podobné zvýšení účinnosti jako přeplňované motory.
„Pokud by dnešní přeplňování turbodmychadlem bylo technologií budoucnosti, řekl bych, že je pravděpodobné, že to výrobci v budoucnu využijí,“ řekl John German, vedoucí pracovník v International Council on Clean Transportation, nezávislé neziskové skupině. “Ale je to potenciál dosáhnout podobného zlepšení účinnosti jinými způsoby, které považuji za největší výzvu pro technologii WaterBoost, a to způsoby, které nevyžadují, aby spotřebitel doplňoval nádrž na vodu.”
Bosch říká, že WaterBoost dokáže snížit spotřebu paliva až o 4 procenta v běžných jízdních podmínkách a až o 13 procent v situacích vysokého zatížení, jako je akcelerace na dálnici nebo dlouhá stoupání do kopce.
Zatímco Bosch měl rozsáhlé zkušenosti s vývojem systémů vstřikování vody pro motoristické sporty, kde jsou primárními faktory minimalizace hmotnosti a maximalizace výkonu, vývoj verze vhodné pro osobní automobily představoval výzvu.
Dirk Haecker, viceprezident pro inženýrství divize M BMW, říká, že společnost zvažovala použití technologie vstřikování vody pro další ze svých vozů řady M. Kredit. BMW
„Systémy pro závodní vozy jsou opravdu jiné než pro osobní vozy,“ řekl Martin Frohnmaier, generální projektový manažer společnosti Bosch. “U osobních automobilů se musíte mnohem více zaměřit na odolnost, mnohem více na odolnost a tak dále.”
Síla moderních přeplňovaných motorů je omezena řadou proměnných, včetně klepání a tepelného namáhání komponent výfuku. Chlazením směsi paliva a vzduchu za podmínek vysokého zatížení snižuje vstřikování vody tendenci ke klepání a také snižuje potřebu vstřikovat další palivo do válců, aby se chránily komponenty výfuku prostřednictvím chlazení odpařováním. To umožňuje motoru produkovat větší točivý moment bez odpovídajícího zvýšení spotřeby paliva.
Zatímco BMW se zdá být zaměřeno na využití vstřikování vody jako prostředku ke zvýšení výkonu, Bosch vidí příležitost pro mnohem širší uplatnění technologie zaměřené na plnění ekologických cílů.
„Vstřikování vody vnímáme jako velmi důležitou technologii, která našim zákazníkům pomůže dosáhnout jejich emisních cílů v blízké budoucnosti,“ řekla Fabiana Piazza, vedoucí projektového řízení společnosti Bosch.
Paní Piazza odmítla spekulovat o tom, kolik by WaterBoost stál výrobce automobilů – a nakonec i kupce automobilů – s tím, že specifikace systému a složitost jeho začlenění do jejich řady vozidel se budou lišit.
Zatímco Bosch říká, že WaterBoost je plně testován a plánuje zahájení výroby v roce 2019, jak si systém povede na trhu, je stále otázkou. Řada dalších zvažovaných technologií – včetně recirkulace chlazených výfukových plynů, proměnného kompresního poměru a něčeho známého jako Millerův termodynamický cyklus – by také mohla snížit spotřebu paliva přeplňovaných motorů o 3 až 5 procent.
Je příliš brzy vědět, zda by vstřikování vody mělo stejný dopad na spotřebu paliva u přeplňovaných motorů vybavených jednou nebo více z těchto dalších technologií.
„Hodně záleží na jeho synergiích s těmito dalšími technologiemi,“ řekl pan German z Mezinárodní rady pro čistou dopravu. „Právě teď, se současnými, relativně nenáročnými přeplňovanými systémy, by vstřikování vody mělo být docela účinné. Ale bude to stále účinné, až budou přeplňované motory sofistikovanější a účinnější?
Dne byla provedena oprava
Října 5, 2016
Popisek obrázku na stránce Automobily v pátek s článkem o použití technologie vstřikování vody pro přeplňování motorů automobilů špatně identifikoval technologii používanou v BMW M4GTS. Je to vlastní verze vstřikování vody BMW, nikoli systém WaterBoost od Bosch.
Jak řešíme opravy
Verze tohoto článku se objevuje v tištěné podobě na , oddíl B , strana 4 vydání v New Yorku s titulkem: Jak zefektivnit turbomotory: Stačí přidat vodu. Objednávka dotisků | Dnešní noviny | předplatit
V dnešní době každý výrobce automobilů používá ve svých autech přeplňované motory. Je skutečně neobvyklé najít auto bez turbodmychadla; pouze nejmenší z motorů jej nemusí mít. Kde se tedy tento trend vzal?
Auta se zlepšila
Je všeobecně známo, že nejnovější vozy mají lepší spotřebu paliva než jejich předchůdci. Důvodů je několik. Automobily se staly aerodynamičtějšími, a proto je třeba překonávat menší odpor, a automatické převodovky s mnoha rychlostními stupni zajišťují, že vůz funguje na co nejúčinnějším místě. Nicméně asi největší zisk přinesl samotný vývoj motoru.
Jako zákazník chcete vůz, který dokáže adekvátně zrychlit a je velmi úsporný při jízdě rychlostí. Atmosférický motor může obecně plnit pouze jeden z nich, takže jako výrobce turbodmychadel musíme výrobcům automobilů a motorů pomáhat dosáhnout obou cílů současně.
Princip moci
Aniž bychom zacházeli do přílišných detailů, princip výroby výkonu u zážehového motoru je následující: do motoru je nasáváno určité množství vzduchu a palivo je vstřikováno v optimálním poměru, aby se vytvořila hořlavá směs. Logicky, čím větší objem hořlavé směsi, tím větší výkon jste schopni vyvinout. Nevýhodou však je, že pokud jej skutečně nepotřebujete, stále spálíte velké množství paliva. Pokud jste motor zmenšili, abyste to snížili, jednoduše skončíte s motorem, který produkuje méně výkonu. Proto je potřeba zařízení, které dokáže vhánět do motoru dodatečný vzduch, aby v případě potřeby vytvořilo výkon, a přesto zajistí, že malý motor bude stále hospodárný, když další výkon není potřeba. To je přesně to, co turbodmychadlo dělá: dodává motoru extra vzduch, aby vytvořil výkon.
Jak můžete jako řidič optimalizovat spotřebu paliva auta?
Nejprve si okamžitě vyjasněme běžnou mylnou představu. Přeplňovaný motor se nestane magicky úspornějším, aniž byste jej jako řidič používali rozumně. Pokud budete brzdit a zrychlovat nepravidelně, nikdy nedosáhnete dobré spotřeby paliva.
Nižší otáčky, konstantní otáčky
První a nejzřejmější věc, kterou můžete udělat, je jezdit nižší rychlostí. Opusťte svůj dům o pět minut dříve a jeďte rychlostí 100 km/h místo 120 km/h. Pokud máte průměrnou dojezdovou vzdálenost 70 km, tato nižší rychlost prodlouží pouze vaši cestovní dobu o sedm minut, takže zpoždění je minimální (dalším příjemným vedlejším efektem je, že přijedete odpočatější, protože jste nejeli s obvyklou naléhavostí ). Při jízdě nižší rychlostí se snažte zachovat konzistenci (tempomat je zde perfektní pomůcka). Ruční pohyb kolem 100 km/h vám nepřinese stejnou spotřebu paliva jako 100 km/h na tempomatu. Téměř každé prodané auto má tempomat, ale pokud jej nemá vaše auto, pravděpodobně si jej můžete nechat dovybavit.
Předčasné řazení
Je dobře známo, že přeplňovaný motor má velký točivý moment při nižších otáčkách motoru, takže to nepřehánějte a zařaďte včas vyšší rychlostní stupeň (pěkné vodítko je 2000 ot./min). Čím vyšší otáčky motoru, tím vyšší spotřeba paliva – a čas, který získáte akcelerací na nižší převodový stupeň, je zanedbatelný.
Předvídat provoz, výtah a pobřeží
Pravděpodobně nejtěžší věc, kterou je třeba udělat nebo se naučit, ale může vám také ušetřit palivo, pokud se to dělá správně. Místo toho, abyste jeli na tempomat a brzdili na semafor nebo křižovatku na poslední možnou chvíli, sjeďte nějakou vzdálenost a nechte motor trochu zpomalit auto tím, že uberete plyn. Když nesešlápnete plyn, motor nespotřebovává žádné palivo a místo toho pomáhá zpomalovat auto. Nepřeřazujte na neutrál a nejezděte tímto způsobem, protože motor bude stále spotřebovávat palivo, které je neúčinné.
Tlak v pneumatikách
Většina lidí to přehlíží, ale tlak v pneumatikách má také vliv na spotřebu paliva. Pokud je tlak příliš nízký, pneumatika se při zatížení poměrně deformuje. Při jízdě tato neustálá deformace vytváří tření/tah, který motor potřebuje překonat, čímž se zvyšuje spotřeba paliva. Správný tlak v pneumatikách najdete uvnitř vozu, obvykle u dveří řidiče nebo podle uzávěru benzínu. Můžete jít trochu výš, než je doporučený tlak, ale ne příliš, jinak utratíte peníze za nákup nových pneumatik.
Používejte palivo správné kvality
Normy na palivo jsou mnohem vyšší než před 20-30 lety, ale neuškodí dolít do nádrže palivo odpovídající kvality. I když vás to může stát 3-5 € více za plnou nádrž, rozhodně to stojí za to. Moderní motory jsou vybaveny všemožnými senzory a u kvalitnějšího paliva lze spalování „kritičtěji“ načasovat, než klepne benzín (nekontrolované spalování paliva, když není potřeba). Toto načasování extrahuje maximální množství energie z každé kapky benzínu, což znamená, že k dosažení stejného výkonu, jaký byste získali z paliva nižší kvality, potřebujete méně paliva. Kvalitu paliva poznáte podle čísla RON. Toto číslo by mělo být uvedeno na každé pumpě na čerpací stanici. Pokud ne, zaměstnanec vám to bude moci říct. Čím vyšší je číslo RON, tím vyšší je odolnost proti klepání. Zkombinujte to s dříve zmíněnými technikami optimalizace spotřeby paliva a je velmi pravděpodobné, že na tom budete finančně lépe, než když jste kupovali levné palivo a jezdili, jak se vám zlíbilo.
Jak udržet váš motor/turbodmychadlo co nejzdravější
Kromě toho, že se podíváte na techniky pro optimalizaci spotřeby paliva, jak můžete udržet motor a turbodmychadlo v dobrém stavu co nejdéle?
Začněte a ukončete jízdu pomalu
Přestože výrobci automobilů a turbodmychadel zvažují mnoho scénářů toho, jak by zákazníci mohli svůj vůz používat – a důkladně testují, aby se ujistili, že komponenty fungují tak, jak mají – není na škodu myslet s komponentou spíše než proti ní. Nikomu se například nelíbí, že by si šel 10 sekund po probuzení zaběhat a poté, co skončíte, se rovnou vrátíte do postele. Stejně tak motory a turbodmychadla mají rády svůj výkon. To znamená zvolnit jízdu a udělat to samé posledních zhruba 5 km. Protože váš motor a všechny jeho součásti pracují v drsných podmínkách, „zahřívání“ a „chlazení“ – stejně jako před a po cvičení – snižuje namáhání, kterým komponenty procházejí.
Pravidelná údržba
Dalším logickým krokem, který můžete udělat, je pravidelný servis vozu výměnou oleje a všech filtrů. Ty se časem zhoršují a pokud jsou používány příliš dlouho bez výměny, dochází k hromadění opotřebení a poškození.
Abych to shrnul, tím, že budete dodržovat kroky jízdy nižší rychlostí, předvídat provoz, udržovat své auto dobře udržované a další, budete na dobré cestě ke snížení spotřeby paliva vašeho vozu s turbodmychadlem.
