Тест возење бензински и дизел мотори во единечни мотори или HCCI мотори: Дел 2

Од „Мазда“ велат дека тие први ќе го користат во серијата

Со чисти гасови како бензин и ефикасност на дизел гориво. Оваа статија е за тоа што се случува при дизајнирање на идеален мотор со хомогено мешање и автоалење при компресија. Дизајнерите едноставно го нарекуваат HCCI.

Акумулација на знаење

Основите на ваквите процеси датираат од седумдесеттите години, кога јапонскиот инженер Ониши ја развил својата технологија „Активно согорување во термо-атмосферата“. Во дворот, 1979 година е периодот на втората нафтена криза и првите сериозни законски ограничувања од еколошка природа, а целта на инженерот е да ги усогласи двотактните мотоцикли вообичаени во тоа време со овие барања. Познато е дека во режимот на лесно и делумно оптоварување, големо количество издувни гасови се складираат во цилиндрите на двотактните единици, а идејата на јапонскиот дизајнер е да ги претвори своите недостатоци во предности со создавање на процес на согорување во кој преостанатите гасови и високата температура на горивото се мешаат за корисна работа.

За прв пат, инженерите од тимот на Ониши можеа да имплементираат речиси револуционерна технологија сама по себе, предизвикувајќи спонтано согорување што навистина успешно ги намали емисиите на издувните гасови. Сепак, тие исто така открија значителни подобрувања во ефикасноста на моторот, а набргу по откривањето на развојот, слични процеси покажаа и Toyota, Mitsubishi и Honda. Дизајнерите беа воодушевени од исклучително непреченото и во исто време брзо согорување во прототипите, намалената потрошувачка на гориво и штетните емисии. Во 1983 година се појавија првите лабораториски примероци на четиритактни мотори со самозапалување, во кои е можна контрола на процесот во различни режими на работа поради фактот што хемискиот состав и односот на компонентите во употребеното гориво се апсолутно познати. Сепак, анализата на овие процеси е донекаде примитивна, бидејќи се заснова на претпоставката дека кај овој тип на мотори тие се изведуваат поради кинетиката на хемиските процеси, а физичките феномени како мешање и турбуленции се незначителни. Во 80-тите беа поставени основите за првите аналитички модели на процеси засновани на притисок, температура и концентрација на компонентите на горивото и воздухот во волуменот на комората. Дизајнерите дошле до заклучок дека работата на овој тип мотор може да се подели на два главни дела - палење и волуметриско ослободување на енергија. Анализата на резултатите од истражувањето покажува дека самозапалувањето е иницирано од истите прелиминарни хемиски процеси на ниска температура (кои се случуваат под 700 степени со формирање на пероксиди) кои се одговорни за штетното согорување со детонација кај бензинските мотори и процесите на ослободување на главната енергија се високи температури. а се изведуваат над оваа условна температурна граница.

Јасно е дека работата треба да се фокусира на проучување и проучување на резултатите од промените во хемиската структура и составот на полнежот под влијание на температурата и притисокот. Поради неможноста да се контролира ладното палење и работата при максимални оптоварувања во овие режими, инженерите прибегнуваат кон употреба на свеќичка. Практичниот тест, исто така, ја потврдува теоријата дека ефикасноста е помала при работа со дизел гориво, бидејќи односот на компресија мора да биде релативно низок, а при поголема компресија, процесот на самозапалување се случува прерано. удар на компресија. Во исто време, излегува дека кога се користи дизел гориво, има проблеми со испарувањето на запаливите фракции на дизел горивото и дека нивните хемиски реакции пред пламен се многу поизразени отколку кај високооктанските бензини. И уште една многу важна точка - излегува дека моторите HCCI работат без проблеми со до 50% од преостанатите гасови во соодветните посни мешавини во цилиндрите. Од сето ова произлегува дека бензините се многу попогодни за работа во овој тип на агрегати и развојот на настаните се насочени во оваа насока.

Првите мотори блиски до вистинската автомобилска индустрија, во кои овие процеси беа успешно спроведени во пракса, беа модифицирани VW 1,6-литарски мотори во 1992 година. Со нивна помош, дизајнерите од Волфсбург беа во можност да ја зголемат ефикасноста за 34% при парцијално оптоварување. Малку подоцна, во 1996 година, директната споредба на моторот HCCI со бензински и дизел мотор со директно вбризгување покажа дека моторите HCCI покажаа најмала потрошувачка на гориво и емисии на NOx без потреба од скапи системи за вбризгување. на гориво.

Што се случува денес

Денес, и покрај директивите за намалување, GM продолжува да развива HCCI мотори, а компанијата верува дека овој тип машини ќе помогнат во подобрувањето на бензинскиот мотор. Истото мислење го имаат и инженерите на Мазда, но за нив ќе зборуваме во следниот број. Националните лаборатории „Сандија“, тесно соработувајќи со ГМ, моментално рафинираат нов работен тек, што е варијанта на HCCI. Програмерите го нарекуваат LTGC за „Согорување на бензин со ниска температура“. Бидејќи во претходните дизајни, режимите на HCCI се ограничени на прилично тесен опсег на работа и немаат голема предност пред модерните машини за намалување на големината, научниците одлучија да ја раслојат смесата во секој случај. Со други зборови, да се создадат прецизно контролирани посиромашни и побогати области, но за разлика од повеќе дизел. Настаните на почетокот на векот покажаа дека работните температури често се недоволни за да се завршат реакциите на оксидација на јаглеводороди и СО-СО2. Кога смесата се збогатува и исцрпува, проблемот се елиминира, бидејќи неговата температура се зголемува за време на процесот на согорување. Сепак, останува доволно ниско за да не започне формирање на азотни оксиди. На почетокот на векот, дизајнерите с believed уште веруваа дека HCCI е алтернатива на ниски температури за дизел моторот што не генерира азотни оксиди. Сепак, тие не се создадени ниту во новиот процес на LTGC. За оваа намена се користи и бензин, како и во оригиналните прототипови на ГМ, бидејќи има пониска температура на испарување (и подобро мешање со воздух), но повисока температура за самозапалување. Според лабораториските дизајнери, комбинацијата на режимот LTGC и палењето со искра во понеповолни и тешки за контролирање режими, како што е полн товар, ќе резултира со машини кои се многу поефикасни од постојните единици за намалување. Делфи Аутомотив развива сличен процес на палење со компресија. Тие ги нарекуваат нивните дизајни GDCI за „Директно вбризгување со бензин со палење со компресија“ (директно вбризгување на бензин и палење со компресија), што исто така обезбедува чиста и богата работа за контрола на процесот на согорување. Во Делфи, ова е направено со употреба на инјектори со сложена динамика на вбризгување, така што, и покрај исцрпувањето и збогатувањето, смесата во целина останува доволно слаба за да не формира саѓи и доволно ниска температура за да не се формираат азотни оксиди. Дизајнерите контролираат различни делови од смесата, така што тие горат во различно време. Овој комплексен процес наликува на дизел гориво, емисиите на CO2 се ниски, а формирањето на NOx е занемарливо. Делфи обезбеди уште најмалку 4 години финансирање од американската влада, а интересот на производителите како што е Хјундаи за нивниот развој значи дека тие нема да престанат.

Да се потсетиме на Дисото

Развојот на дизајнерите на лабораториите за истражување на мотори на Daimler во Унтертуркхајм се нарекува Diesotto и во режим на стартување и максимално оптоварување работи како класичен бензински мотор, користејќи ги сите предности на директно вбризгување и каскадно турбо полнење. Меѓутоа, при мали до средни брзини и оптоварувања во еден циклус, електрониката ќе го исклучи системот за палење и ќе се префрли на режимот за контрола на режимот на самопалење. Во овој случај, фазите на издувните вентили радикално го менуваат нивниот карактер. Тие се отвораат за многу пократко време од вообичаеното и со многу намален удар - така што само половина од издувните гасови имаат време да ја напуштат комората за согорување, а остатокот намерно се чува во цилиндрите, заедно со поголемиот дел од топлината содржана во нив. . За да се постигне уште повисока температура во коморите, млазниците вбризгуваат мал дел од горивото што не се запали, туку реагира со загреани гасови. За време на последователниот удар, нов дел од горивото се вбризгува во секој цилиндар во точното количество. Всисниот вентил накратко се отвора со краток удар и овозможува прецизно измерена количина на свеж воздух да влезе во цилиндерот и да се меша со достапните гасови за да произведе чиста мешавина на гориво со висок процент на издувни гасови. Потоа следи удар на компресија во кој температурата на смесата продолжува да расте до моментот на самозапалување. Прецизното време на процесот се постигнува со прецизно контролирање на количината на гориво, свеж воздух и издувни гасови, постојани информации од сензорите кои го мерат притисокот во цилиндерот и систем кој може веднаш да го промени односот на компресија со помош на ексцентричен механизам. менување на положбата на коленестото вратило. Патем, работата на системот за кој станува збор не е ограничена само на режимот HCCI.

Управувањето со сите овие сложени операции бара контролна електроника која не се потпира на вообичаениот сет на предефинирани алгоритми што се наоѓаат во конвенционалните мотори со внатрешно согорување, туку дозволува промени во перформансите во реално време врз основа на податоците од сензорот. Задачата е тешка, но резултатот вреди - 238 КС. 1,8-литарскиот Diesotto го гарантираше концептот F700 со емисија на CO2 од S-класата од 127 g/km и усогласеност со строгите директиви Euro 6.

Текст: Георги Колев

Дома " написи " Ќорци " Бензински и дизел мотори во единечни или HCCI мотори: Дел 2