Test drive bensin sareng mesin solar dina mesin tunggal atanapi mesin HCCI: Bagian 2

Mazda nyatakeun yén aranjeunna bakal janten anu mimiti nganggo dina séri

Kalayan gas bersih sapertos béngsin sareng efisiensi bahan bakar solar. Tulisan ieu ngeunaan naon anu kajantenan nalika ngarancang mesin idéal kalayan campuran homogen sareng autoignition nalika dikomprés. Désainer ngan saukur nyebut HCCI.

Akumulasi elmu

Pondasi prosés sapertos tanggal deui ka tujuh puluhan, nalika insinyur Jepang Onishi ngembangkeun téhnologi na "Active combustion in the thermo-atmosfer". Di pakarangan, 1979 - periode krisis minyak kadua jeung larangan légal serius munggaran ngeunaan alam lingkungan, sarta tujuan insinyur urang nyangking motor dua-stroke umum dina waktu éta sasuai jeung sarat ieu. Perlu dipikanyaho yén dina modeu beban hampang sareng parsial, sajumlah ageung gas haseup disimpen dina silinder unit dua-stroke, sareng ideu desainer Jepang nyaéta ngarobih kalemahanana janten kauntungan ku cara nyiptakeun a. prosés durukan dimana gas sésa-sésa jeung suhu bahan bakar tinggi campuran pikeun gawé mangpaat.

Впервые инженерам из команды Onishi удалось реализовать практически революционную технологию сама по себе, запустив процесс самовозгорания, который действительно успешно снизил выбросы выхлопных газов. Однако они также обнаружили значительное повышение эффективности двигателя, и вскоре после презентации разработки аналогичные процессы были продемонстрированы Toyota, Mitsubishi и Honda. Конструкторы поражены чрезвычайно плавным и одновременно высокоскоростным сгоранием в прототипах, сниженным расходом топлива и вредными выбросами. В 1983 году появились первые лабораторные образцы четырехтактных двигателей с самовоспламенением, в которых управление процессами в различных режимах работы возможно благодаря тому, что химический состав и соотношение компонентов в используемом топливе абсолютно известны. Однако анализ этих процессов несколько примитивен, так как основан на предположении, что в этом типе двигателя они выполняются из-за кинетики химических процессов, а такие физические явления, как перемешивание и турбулентность, незначительны. Именно в 80-х годах были заложены основы первых аналитических моделей процессов, основанных на давлении, температуре и концентрации компонентов топлива и воздуха в объеме камеры. Конструкторы пришли к выводу, что работу этого типа двигателя можно разделить на две основные части – зажигание и объемное выделение энергии. Анализ результатов исследований показывает, что самовоспламенение инициируется теми же низкотемпературными предварительными химическими процессами (протекающими ниже 700 градусов с образованием пероксидов), которые ответственны за вредное детонационное горение в бензиновых двигателях, а процессы выделения основной энергии высокотемпературные. и выполняются выше этого условного температурного предела.

Ieu jelas yén karya kudu difokuskeun ulikan sarta ulikan ngeunaan hasil parobahan dina struktur kimiawi sarta komposisi muatan dina pangaruh suhu sarta tekanan. Alatan henteu mampuh ngadalikeun mimiti tiis tur dianggo dina beban maksimum dina modeu ieu, insinyur Resort ka pamakéan a colokan. Tés praktis ogé negeskeun téori yén efisiensi langkung handap nalika dioperasikeun ku bahan bakar solar, sabab rasio komprési kedah kawilang rendah, sareng dina komprési anu langkung luhur, prosés nyalakeun diri lumangsung teuing awal. stroke komprési. Dina waktos anu sami, tétéla yén nalika nganggo bahan bakar solar, aya masalah sareng évaporasi fraksi bahan bakar solar anu gampang kaduruk, sareng réaksi kimiawi sateuacan seuneuna langkung jelas tibatan béngsin oktana tinggi. Sareng hiji deui anu penting pisan - tétéla yén mesin HCCI tiasa dianggo tanpa masalah dugi ka 50% sésa gas dina campuran lean anu aya dina silinder. Ti sadayana ieu kieu yén béngsin téh leuwih cocog pikeun digawé di tipe ieu unit sarta kamajuan diarahkeun ka arah ieu.

Mesin munggaran anu caket kana industri mobil nyata, anu prosés ieu hasil dilaksanakeun dina praktékna, anu dimodifikasi VW 1,6-liter mesin di 1992. Kalayan bantosanna, désainer ti Wolfsburg mampu ningkatkeun épisiénsi ku 34% dina beban parsial. Sakedik engké, dina taun 1996, perbandingan langsung tina mesin HCCI kalayan bénsin sareng mesin solar suntik langsung nunjukkeun yén mesin HCCI nunjukkeun konsumsi bahan bakar panghandapna sareng émisi NOx tanpa peryogi sistem suntikan anu mahal. dina suluh.

Naon anu lumangsung dinten ayeuna

Dinten ayeuna, sanaos arahan anu ngirangan, GM neraskeun ngembangkeun mesin HCCI, sareng perusahaan yakin yén jenis mesin ieu bakal ngabantosan mesin bénsin. Pendapat anu sami dicekel ku insinyur Mazda, tapi urang bakal nyarioskeun perkawis aranjeunna dina édisi salajengna. Di Laboratorium Nasional Sandia, damel caket sareng GM, aranjeunna ayeuna nuju nyaring alur kerja énggal anu mangrupakeun varian HCCI. Pamekar nyauran éta LTGC pikeun "Pembakaran Bensin Suhu Rendah". Kusabab dina desain sateuacana, modeu HCCI diwatesan ku kisaran operasi anu rada sempit sareng henteu ngagaduhan kaunggulan tibatan mesin modéren pikeun ngirangan ukuran, para ilmuwan mutuskeun pikeun nyusun campuran éta ogé. Kalayan kecap séjén, pikeun nyiptakeun wilayah anu miskin sareng langkung beunghar dikawasa, tapi kontras sareng langkung seueur solar. Kajadian di awal abad ieu nunjukkeun yén suhu operasi sering henteu cekap pikeun ngalengkepan réaksi oksidasi hidrokarbon sareng CO-CO2. Nalika campuranna dieuyeuban sareng béak, masalahna dileungitkeun, kusabab suhu na naék nalika prosés pembakaran. Nanging, éta tetep cekap handap pikeun henteu ngagagas pembentukan nitrogén oksida. Dina awal abad ka, désainer tetep percanten yén HCCI mangrupikeun alternatif suhu handap pikeun mesin solar anu henteu ngahasilkeun oksida nitrogén. Nanging, éta henteu didamel dina prosés LTGC énggal ogé. Bénsin ogé dianggo pikeun tujuan ieu, sapertos prototipe GM asli, sabab ngagaduhan suhu vaporisasi anu langkung handap (sareng pergaulan anu langkung saé sareng hawa), tapi suhu autoignition langkung luhur. Numutkeun ka désainer laboratorium, gabungan modeu LTGC sareng pencucuh seuneu dina modeu anu langkung teu pikaresepeun sareng sesah dikendali, sapertos beban pinuh, bakal ngakibatkeun nyiptakeun mesin anu langkung épisién tibatan unit downsizing anu aya. Delphi Automotive ngembangkeun prosés ignition komprési anu sami. Aranjeunna nyebat desainna GDCI, pikeun "Komprési Ignition Direct Petrol Injeksi" (Bénsin Langsung Suntik sareng Komprési Ignition), anu ogé nyayogikeun padamelan sareng beunghar pikeun ngendalikeun prosés durukan. Di Delphi, ieu dilakukeun nganggo injektor sareng dinamika suntikan anu rumit, sahingga, sanaos panipisan sareng pengayaan, campuran sacara gembleng tetep cekap teu ngawangun soot, sareng suhu anu cekap handap pikeun henteu ngabentuk nitrogén oksida. Désainer ngontrol bagian anu bénten-bénten tina campuran éta sina ngabeuleum dina waktos anu benten. Prosés anu rumit ieu mirip bahan bakar solar, émisi CO2 rendah sareng formasi nitrogén oksida teu tiasa diémutan. Delphi parantos nyayogikeun sahanteuna 4 taun deui waragad ti pamaréntah AS, sareng minat pabrik sapertos Hyundai dina pamekaranana hartosna aranjeunna moal lirén.

Hayu urang émut ka Disotto

Ngembangkeun désainer Daimler Engine Research Labs di Untertürkheim disebut Diesotto sareng dina ngamimitian sareng modeu beban maksimal tiasa dianggo sapertos mesin béngsin klasik, ngagunakeun sagala kaunggulan suntik langsung sareng turbocharging kaskade. Sanajan kitu, dina low mun speeds sedeng jeung beban dina hiji siklus, éléktronika bakal mareuman sistem ignition tur pindah ka mode kontrol timer ignition. Dina hal ieu, fase tina knalpot valves radikal ngarobah karakter maranéhanana. Éta muka dina waktos anu langkung pondok tibatan biasa sareng kalayan stroke anu langkung seueur - janten ngan ukur satengah tina gas haseup anu gaduh waktos ninggalkeun kamar durukan, sareng sésana ngahaja disimpen dina silinder, sareng kalolobaan panas anu dikandung dina éta. . Pikeun ngahontal suhu anu langkung luhur dina kamar, nozzles nyuntik sabagian leutik bahan bakar anu henteu hurung, tapi diréaksikeun sareng gas anu dipanaskeun. Salila stroke asupan saterusna, bagian anyar suluh nyuntik kana unggal silinder dina jumlah persis katuhu. Klep asupan muka sakeudeung kalayan sakedapan pondok sareng ngamungkinkeun jumlah hawa seger anu diukur sacara akurat asup kana silinder sareng nyampur sareng gas anu sayogi pikeun ngahasilkeun campuran bahan bakar anu ramping sareng proporsi gas buang anu luhur. Ieu dituturkeun ku stroke komprési nu suhu campuran terus naek nepi ka momen timer ignition. Waktu prosés anu tepat dihontal ku cara ngatur jumlah bahan bakar, hawa seger sareng gas haseup, inpormasi konstan tina sensor anu ngukur tekanan dina silinder, sareng sistem anu tiasa langsung ngarobih rasio komprési nganggo mékanisme saendeng. ngarobah posisi crankshaft nu. Ku jalan kitu, operasi sistem anu dimaksud henteu dugi ka modeu HCCI.

Ngatur sakabéh operasi kompléks ieu merlukeun éléktronika kontrol nu teu ngandelkeun susunan biasa tina algoritma siap pake kapanggih dina mesin durukan internal konvensional, tapi ngidinan parobahan kinerja real-time dumasar kana data sensor. Tugas hese, tapi hasilna sia - 238 hp. Diesotto 1,8 liter ngajamin konsép F700 kalayan émisi S-Class CO2 127 g/km sareng patuh kana arahan Euro 6 anu ketat.

Téks: Georgy Kolev

imah" Artikel" Kosong » Bénsin sareng Mesin Diesel dina Mesin Tunggal atanapi HCCI: Bagian 2