È vero che i motori moderni producono più potenza

Le statistiche dicono tutto, ma ecco un rapido esempio in cifre:

1976 BMW M17 1990 cc 113 cv

2011 BMW N20 1997 cc 340 hp

Ma alcune cose non cambieranno mai

  Aria + Carburante = Bang + Emissioni  

L'equazione chimica che governa la combustione interna non è cambiata. Ciò significa che il rapporto ottimale aria / carburante (AFR) sarà rimasto lo stesso indipendentemente dal motore.

Allora come fanno?

Ecco alcuni modi in cui si ottiene più potenza da un motore moderno con la stessa cilindrata di un precedente predecessore:

• Più (aria + carburante) = Altro (Bang + Emissions)

  La fisica non ti limita a quanto molta aria e carburante si mescolano in una cilindrata fissa. Finché viene mantenuto l'AFR, l'aggiunta di più aria e carburante nella camera di combustione si tradurrà in un maggiore scoppio, quindi più potenza.

  Nel corso degli anni, le case automobilistiche hanno raggiunto questo obiettivo attraverso molti mezzi, tra cui:

  • Aumenta la pressione del collettore di aspirazione : prese d'aria a flusso libero, carica dinamica, prese d'aria ram, turbocompressione, sovralimentazione, ecc.
  • Migliora l ' efficienza volumetrica : fasatura variabile delle valvole, più valvole per cilindro

• Maggiore rapporto di compressione

  Miscela aria-carburante più compressa = più scoppio, perché questo è ciò che la termodinamica impone¹

  I produttori sono stati in grado di aumentare i numeri di compressione rispetto al anni da rapporti tipici (per la benzina) 9,0: 1 a 11,0: 1 (13,0: 1 in alcuni casi) attraverso varie tecniche, tra cui:

  • Spostamento a una filosofia del motore di interferenza in cui le valvole e i pistoni occupano lo stesso spazio fisico in momenti diversi

  • Design astuto del cielo del pistone che "riempie" gli spazi con materiale in cui non è così vantaggioso avere gas di combustione

  • Uso dell ' iniezione diretta ​​a > nei motori a benzina

• Migliore controllo della miscela aria-carburante

  L'iniezione di carburante consente un controllo molto più preciso sui rapporti aria-carburante rispetto a quanto sarebbe stato possibile in precedenza con i carburatori, anche se il grande vantaggio qui sono emissioni inferiori rispetto a una potenza maggiore.

  Nel caso dei motori a benzina, l ' iniezione diretta di benzina porta al livello successivo omogeneizzando meglio la miscela aria-carburante per ottenere una maggiore efficienza.

• Migliore progettazione

  Molte cose sono cambiate nel panorama della progettazione dei motori. Gli ingegneri ora hanno accesso a:

  • materiali migliori - questo consente loro di spingere i limiti di progettazione
  • migliori capacità di produzione - tolleranze più strette, progetti più complessi
  • migliori capacità di modellazione, che consente loro di ottimizzare meglio i progetti
  • una migliore comprensione della teoria / progettazione del motore - ogni generazione di ingegneri si basa sul lavoro di coloro che li hanno preceduti

¹ - ha a che fare con l'area sotto il diagramma HS, applicabile a qualsiasi ciclo termodinamico (Otto & Diesel incluso, ovviamente)

Secondo me ci sono 3 eventi o progressi principali che hanno contribuito alla maggior parte dell'efficienza e del miglioramento dei motori moderni.

1. Iniezione elettronica del carburante

L'eliminazione del carburatore ha significato che il rapporto della miscela aria-carburante può ora essere regolato a un livello più alto e un ambiente di combustione ottimale è possibile per il motore, migliorando in definitiva 3 fattori principali :

• Migliore potenza erogata.
• Migliore risparmio di carburante.
• Migliori emissioni.

Introduzione di un L'ECU è stato anche un trampolino di lancio per un coinvolgimento molto più digitale all'interno dell'ecosistema dei veicoli a motore. (Maggiori informazioni di seguito)

2. Induzione forzata (turbocompressori)

L'induzione forzata, in particolare dalla sovralimentazione del motore, è stata un'altra pietra miliare che è stata pioniera con il motore moderno che ha aperto la strada a numerosi vantaggi rispetto a un motore aspirato. Sebbene il turbo fosse presente dagli anni '50, non è stato fino alla fine degli anni '90 e più recentemente che il turbo si è fatto strada nella maggior parte delle auto di produzione di tutti i giorni. Ci sono innumerevoli vantaggi nell'avere un'auto con induzione forzata (specialmente un turbocompressore).

• Prestazioni elevate con un motore di cilindrata relativamente piccola.

Invece di avere un motore big block N / A, le dimensioni del motore moderno si sono drasticamente ridotte con l'ultimo motore Ford Ecoboost che produce circa 125 CV di potenza da un motore da 1 litro. Questa stessa riduzione delle dimensioni ha molti vantaggi come un migliore risparmio di carburante senza compromessi in termini di potenza, riduzione del peso del motore, minore produzione di C02.

• Consumo di carburante meno specifico.

Fondamentalmente quando non utilizzi la spinta dal turbo la tua auto è un misero guado da 1,0 litri che restituisce un buon risparmio di carburante ma non stai compromettendo potenza. Il meglio di entrambi i mondi.

• Migliori emissioni.

Migliorando il punto precedente, i turbo lavorano sui gas di scarico che di solito vengono sprecati in un motore aspirato, quindi fornisce più potenza senza produrre più C02, ad esempio un motore N / D da 3,5 litri che produce 400 CV produrrà quantità maggiori di C02 di un motore turbo da 2.0 litri che produce 400 CV quando entrambi sono al minimo.

Ora un giorno si ottiene anche VGT o turbo a geometria variabile che si trasforma in base alle esigenze dell'utente.

3. Digitalizzazione del motore

Questo è uno dei traguardi più importanti raggiunti con il motore moderno grazie al computer e all'industria dei semiconduttori.

La maggior parte dei componenti del I motori moderni sono governati da almeno un computer di bordo, questa automazione consente di raggiungere un'efficienza senza precedenti rispetto al funzionamento meccanico e analogico. Di seguito sono riportate le parti importanti che vengono intrecciate nell'ambiente digitale.

• Direttamente dalla presa d'aria, abbiamo il sensore MAF che rileva la quantità di aria che entra nel motore dando quel parametro al ECU per calcolare la quantità di carburante necessaria per una combustione ottimale.
• Fasatura variabile delle valvole: questa tecnologia ha cambiato il modo in cui le valvole funzionavano, l'intero processo di combustione o il ciclo otto è stato ottimizzato grazie a questo traguardo.
• Come afferma Zaid, Iniezione diretta che consente un controllo ancora maggiore della miscela aria carburante che entra nel cilindro.
• Il sensore Lambda o O2 che misura la proporzione di ossigeno nei gas di scarico raccontando come il i passaggi precedenti eseguiti e la modifica del ciclo di combustione successivo.

Ci sono tonnellate di altri ausili informatici che lavorano sul motore moderno rendendolo molto migliore di quelli precedenti.

Altri punti che devono essere menzionati:

• Uso di materiali migliori per la costruzione del motore. L i>
• Introduzione più rapida della nuova tecnologia nelle auto di oggi, a differenza dei vecchi tempi in cui erano necessari anni di test prima di essere messi in produzione.
• Migliori strumenti e opzioni di test e diagnostica disponibili per l'utente. (di nuovo computer)

Nota: sono consapevole che la maggior parte dei punti sopra menzionati sono stati inventati molto tempo fa ma sono stati gli ultimi tempi in cui sono diventati pratici e hanno avuto un vantaggio reale sul design del motore moderno.