Test drive solar jeung béngsin: jenis
Konfrontasi tegang antara mesin solar jeung béngsin ngahontal klimaks na. Téknologi turbo panganyarna, sistem injeksi langsung common-rail dikontrol sacara éléktronik, rasio komprési anu luhur - saingan ngadeukeutkeun dua jinis mesin… Sareng ujug-ujug, di tengah-tengah tanding kuno, saurang pamaén énggal ujug-ujug muncul dina adegan. hiji tempat handapeun panonpoé.
Saatos mangtaun-taun ngalalaworakeun, désainer parantos mendakan deui poténsial mesin diesel sareng ngagancangkeun pamekaran ngalangkungan intensif téknologi anyar. Éta dugi ka titik dimana pagelaran dinamis na ngadeukeutan karakteristik pesaing béngsin sareng ngamungkinkeun nyiptakeun mobil anu teu kapikir dugi ka ayeuna sapertos Volkswagen Race Touareg sareng Audi R10 TDI kalayan langkung ti cita-cita balap anu serius. Kronologi kajadian dina lima belas taun ka pengker dipikaterang ... Mesin solar tina 1936s henteu dasarna bénten sareng karuhunna, didamel ku Mercedes-Benz deui taun 13. Mangrupikeun prosés épolusi laun, anu dina sababaraha taun terakhir parantos ngabeledug téknologi anu kuat. Dina akhir taun 1an, Mercedes nyiptakeun turbodiesel mobil anu munggaran, dina akhir XNUMXs, suntikan langsung debut dina modél Audi, engké solar nampi sirah opat-klep, sareng dina akhir XNUMXs, sistem suntikan Umum Rail anu dikawasa sacara éléktronik janten kanyataan. ... Samentawis éta, suntikan bahan bakar langsung tekanan tinggi parantos diwanohkeun kana mesin bénsin, dimana babandingan komprési ayeuna ngahontal XNUMX: XNUMX dina sababaraha kasus. Anyar-anyar ieu, téknologi turbo ogé ngalaman Renaissance, kalayan nilai torsi mesin bénsin mimiti ngadeukeutan sacara signifikan nilai-nilai torsi tina solar turbo fléksibel anu terkenal. Nanging, sajajar sareng modérnisasi, kacenderungan tetep kana naékna biaya mesin bénsin tetep ... Janten, sanaos aya prasangka sareng polarisasi opini ngeunaan béngsin sareng mesin solar di sababaraha daérah dunya, henteu ogé dua saingan meunang dominasi nyata.
Sanaos kabeneran tina dua jinis unit, masih aya bénten-bénten sipat, karakter sareng paripolah dua mesin panas.
Dina kasus mesin béngsin, campuran hawa jeung bahan bakar ngejat kabentuk dina jangka waktu nu leuwih lila tur dimimitian lila saméméh prosés durukan. Naha nganggo karburator atanapi sistem suntik langsung éléktronik modern, tujuan campuran nyaéta pikeun ngahasilkeun campuran bahan bakar anu seragam sareng homogen kalayan rasio hawa-bahan bakar anu jelas. Nilai ieu biasana deukeut jeung disebut "campuran stoichiometric", nu aya cukup atom oksigén pikeun bisa (téoritis) ngabeungkeut dina struktur stabil kalawan unggal hidrogén jeung atom karbon dina suluh, ngan ngabentuk H20 jeung CO2. Kusabab rasio komprési cukup leutik pikeun nyegah prématur uncontrolled otomatis-ignition sababaraha zat dina suluh alatan suhu komprési luhur (fraksi béngsin diwangun ku hidrokarbon kalawan suhu évaporasi leuwih handap sarta suhu durukan leuwih luhur). timer ignition ti fraksi solar), ignition tina campuran diprakarsai ku busi jeung durukan lumangsung dina bentuk hareup gerak dina wates speed nu tangtu. Hanjakalna, zona sareng prosés anu teu lengkep kabentuk dina kamar durukan, ngarah kana kabentukna karbon monoksida sareng hidrokarbon stabil, sareng nalika seuneu hareup ngalir, tekanan sareng suhu di periphery na ningkat, anu ngabalukarkeun formasi oksida nitrogén ngabahayakeun ( antara nitrogén jeung oksigén ti hawa), péroxida jeung hidroperoksida (antara oksigén jeung suluh). Akumulasi dimungkinkeun pikeun nilai kritis ngabalukarkeun durukan detonation uncontrolled, ku kituna, dina béngsin modern, fraksi molekul jeung rélatif stabil, hese-detonate kimia "konstruksi" dipaké - sababaraha prosés tambahan dilaksanakeun. di refineries pikeun ngahontal stabilitas misalna. kaasup kanaékan angka oktan suluh. Kusabab rasio campuran anu tetep anu tiasa dijalankeun ku mesin béngsin, klep throttle maénkeun peran anu penting dina éta, dimana beban mesin diatur ku nyaluyukeun jumlah hawa seger. Sanajan kitu, eta, kahareupna jadi sumber karugian signifikan dina modeu beban parsial, maén peran jenis "colok tikoro" mesin.
Gagasan panyipta mesin solar, Rudolf Diesel, nyaéta sacara signifikan ningkatkeun rasio komprési, sareng ku kituna efisiensi termodinamika mesin. Ku kituna, wewengkon chamber suluh nurun, sarta énergi durukan teu dissipated ngaliwatan dinding silinder jeung sistem cooling, tapi "dibalanjakeun" antara partikel sorangan, nu dina hal ieu leuwih deukeut ka unggal. séjén. Lamun campuran hawa-bahan bakar tos disiapkeun asup ka chamber durukan tipe ieu mesin, sakumaha dina kasus mesin béngsin, lajeng nalika hawa kritis tangtu ngahontal salila prosés komprési (gumantung kana rasio komprési jeung tipe bahan bakar). ), prosés timer ignition bakal ngagagas lila saméméh GMT. durukan volumetric uncontrolled. Éta pisan sababna naha suluh solar nyuntik dina momen panungtungan, teu lila saméméh GMT, dina tekanan kacida luhurna, nu nyiptakeun kurangna signifikan waktu pikeun évaporasi alus, difusi, Pergaulan, timer ignition jeung kabutuhan wates speed luhur. nu jarang ngaleuwihan wates. ti 4500 rpm pendekatan ieu susunan sarat luyu pikeun kualitas suluh, nu dina hal ieu mangrupa fraksi suluh solar - utamana distillates lempeng kalayan suhu autoignition nyata handap, sabab struktur leuwih stabil sarta molekul panjang mangrupakeun prerequisite pikeun gampang maranéhanana. beubeulahan jeung réaksi jeung oksigén.
Fitur tina prosés pembakaran mesin solar nyaéta, dina hiji sisi, zona anu campuran campuran di sakitar liang suntikan, dimana bahan bakar terurai (retakan) tina suhu tanpa oksidasi, janten sumber partikel karbon (jelaga), sareng anu sanésna. di mana teu aya suluh pisan, dina pangaruh suhu luhur, nitrogén jeung oksigén hawa asup kana interaksi kimia, ngabentuk oksida nitrogén. Ku alatan éta, mesin solar sok disetél pikeun dianggo kalayan campuran sedeng-langsing (nyaéta, ku kaleuleuwihan hawa anu serius), sareng beban dikawasa ngan ku dosis jumlah bahan bakar anu disuntik. Ieu nyingkahan panggunaan throttle, anu mangrupikeun kaunggulan anu langkung ageung tibatan bénsinna. Pikeun ngimbangan sababaraha kakurangan tina mesin bénsin, désainer parantos nyiptakeun mesin anu prosés formasi campuran nyaéta anu disebat "muatan stratifikasi".
Dina modeu beban parsial, campuran stoichiometric optimal kacipta ngan ukur di daérah anu aya di sakitar éléktroda busi kusabab suntikan khusus tina jet bahan bakar anu disuntik, aliran hawa anu diarahkeun, profil khusus payuneun piston sareng metode anu sami anu mastikeun yén ignition réliabilitas. Dina waktos anu sasarengan, campuran dina kaseueuran volume ruang tetep langsing, sareng kumargi beban dina modeu ieu ngan ukur tiasa dikontrol ku jumlah bahan bakar anu disayogikeun, klep throttle tiasa tetep kabuka. Ieu, kahareupna ngakibatkeun turunna karugian sakaligus sareng paningkatan épisiénsi térmodinamik mesin. Dina tiori, sadayana katingalina saé, tapi dugi ka ayeuna kasuksésan mesin jenis ieu ti Mitsubishi sareng VW henteu pikaresepeun. Sacara umum, dugi ka ayeuna teu aya anu tiasa ngagungkeun yén aranjeunna parantos ngamangpaatkeun pinuh kauntungan tina solusi téknologi ieu.
Tur upami Anjeun salah "magically" ngagabungkeun kaunggulan tina dua jenis mesin? Naon bakal jadi kombinasi idéal komprési solar tinggi, sebaran homogen campuran sakuliah volume chamber durukan jeung seragam timer ignition dina volume sarua? Studi laboratorium intensif unit ékspérimén jenis ieu dina taun-taun ayeuna parantos nunjukkeun pangurangan anu signifikan dina émisi ngabahayakeun dina gas haseup (contona, jumlah oksida nitrogén diréduksi dugi ka 99%!) Kalayan paningkatan efisiensi dibandingkeun mesin béngsin. . Sigana yén masa depan memang milik mesin, anu perusahaan otomotif sareng perusahaan desain mandiri nembé dihijikeun dina nami payung HCCI - Mesin Pengisian Komprési Muatan Homogén atanapi Mesin Ignition Diri Homogén.
Sapertos seueur kamajuan anu "revolusioner" anu sanésna, ideu nyiptakeun mesin sapertos kitu sanés énggal, sareng dugi ka ayeuna usaha nyiptakeun modél produksi anu dipercaya tetep henteu hasil. Dina waktos anu sasarengan, kamampuan prosés kontrol éléktronik anu tumuh sareng kalenturan sistem distribusi gas anu hadé nyiptakeun prospek anu sangat réalistis sareng optimis pikeun jinis mesin anu énggal.
Nyatana, dina hal ieu mangrupikeun jenis hibrid tina prinsip-prinsip operasi mesin bénsin sareng solar. Campuran anu homogenisasi anu saé, sapertos dina mesin béngsin, lebet ka kamar pembakaran HCCI, tapi éta nyalira handapeun pangaruh panas tina komprési. Jinis mesin anu anyar ogé henteu meryogikeun klep throttle sabab tiasa ngajalankeun campuran anu langsing. Nanging, kedah diperhatoskeun yén dina hal ieu hartian definisi "langsing" béda pisan sareng definisi solar, kumargi HCCI henteu ngagaduhan campuran anu ramping sareng dieuyeuban pisan, tapi mangrupikeun salah sahiji campuran anu ramping sacara seragam. Prinsip operasi ngalibatkeun pengapian sakaligus tina campuran dina sakumna volume silinder tanpa payuneun seuneu anu ngalir sacara seragam sareng dina suhu anu langkung handap. Ieu sacara otomatis ngakibatkeun pangirangan anu signifikan dina jumlah nitrogén oksida sareng jelaga dina gas knalpot, sareng, numutkeun sababaraha sumber anu berwibawa, pangenalan sacara masif HCCI anu langkung éfisién kana produksi otomotif sérial di 2010-2015. Bakal ngahemat umat manusa sakitar satengah juta tong. minyak sapopoé.
Sanajan kitu, saméméh achieving ieu, peneliti sarta insinyur kudu nungkulan halangan pangbadagna di momen - kurangna cara dipercaya pikeun ngadalikeun prosés autoignition ngagunakeun fraksi ngandung komposisi kimia béda, sipat sarta kabiasaan suluh modern. Sajumlah patarosan disababkeun ku ngawadahan prosés dina rupa-rupa beban, révolusi sareng kaayaan suhu mesin. Numutkeun sababaraha ahli, ieu tiasa dilakukeun ku cara mulangkeun jumlah gas haseup anu diukur deui ka silinder, pemanasan awal campuran, atanapi sacara dinamis ngarobih rasio komprési, atanapi langsung ngarobih rasio komprési (contona, prototipe SVC Saab) atanapi ngarobah timing panutupanana klep ngagunakeun sistem distribusi gas variabel.
Ieu mah can écés kumaha masalah noise jeung épék termodinamika dina desain mesin alatan timer ignition tina jumlah badag campuran seger dina beban pinuh bakal ngaleungitkeun. Masalah nyata nyaéta pikeun ngamimitian mesin dina suhu anu rendah dina silinder, sabab dina kaayaan sapertos kitu hésé pisan pikeun ngamimitian ignition diri. Ayeuna, seueur peneliti anu damel pikeun ngaleungitkeun bottlenecks ieu ku cara ngagunakeun hasil observasi prototipe sareng sensor pikeun kontrol éléktronik kontinyu sareng analisa prosés kerja dina silinder sacara real waktos.
По мнению специалистов автомобильных компаний, работающих в этом направлении, среди которых Honda, Nissan, Toyota и GM, вероятно, сначала будут созданы комбинированные машины, которые могут переключать режимы работы, а свеча зажигания будет использоваться как своего рода помощник в тех случаях, когда HCCI испытывает трудности. Volkswagen уже реализует аналогичную схему в своем двигателе CCS (Combined Combustion System), который в настоящее время работает только на специально разработанном для него синтетическом топливе.
Ignition tina campuran dina mesin HCCI bisa dilaksanakeun dina rupa-rupa babandingan antara suluh, hawa jeung gas haseup (éta cukup pikeun ngahontal suhu autoignition), sarta waktu durukan pondok ngabalukarkeun kanaékan signifikan dina efisiensi mesin. Sababaraha masalah tina tipe anyar unit bisa hasil direngsekeun dina kombinasi kalayan sistem hibrid, kayaning Toyota Hybrid Synergy Drive - dina hal ieu, mesin durukan internal ngan bisa dipaké dina modeu tangtu optimal dina watesan speed na beban. jam gawé, sahingga bypassing mode nu mesin struggles atawa jadi teu episien.
Pembakaran dina mesin HCCI, kahontal ngalangkungan kontrol suhu, tekanan, kuantitas sareng kualitas campuran dina posisi caket kana GMT, memang masalah ageung ngalawan latar tukang hurung anu langkung saderhana ku busi. Di sisi anu sanésna, HCCI henteu kedah nyiptakeun prosés anu ngagalura, anu penting pikeun béngsin sareng khususna mesin solar, kusabab sifat volumetrik sakaligus nyalurkeun diri. Dina waktos anu sasarengan, éta pikeun alesan ieu bahkan panyimpangan suhu leutik tiasa nyababkeun parobihan anu signifikan dina prosés kinétik.
Dina prakték, faktor pangpentingna pikeun masa depan tipe ieu mesin - jenis suluh, sarta solusi design bener ngan bisa kapanggih ku pangaweruh nu detil rupa kabiasaan na di chamber durukan. Ku alatan éta, loba pausahaan otomotif ayeuna gawé bareng jeung pausahaan minyak (kayaning Toyota na ExxonMobil), sarta lolobana percobaan dina tahap ieu dilumangsungkeun ku suluh sintétik dirancang husus, komposisi jeung kabiasaan nu diitung sateuacanna. Efisiensi ngagunakeun béngsin jeung solar dina HCCI sabalikna logika mesin klasik. Kusabab suhu otomatis-ignition luhur tina béngsin, rasio komprési di antarana bisa rupa-rupa ti 12: 1 ka 21: 1, sarta dina suluh solar, nu ignites dina suhu nu leuwih handap, kudu relatif leutik - dina urutan 8. :1.
Téks: Georgy Kolev
Poto: perusahaan
