Бензин ба дизель хөдөлгүүрийг нэг хөдөлгүүр эсвэл HCCI хөдөлгүүрт турших: 2-р хэсэг

Мазда хэлэхдээ тэд үүнийг цувралд хамгийн түрүүнд ашиглах болно

Бензин шиг цэвэр хий, дизель түлшний үр ашиг. Энэ нийтлэл нь шахалтын үед нэгэн төрлийн холилдох, тохируулах хөдөлгүүрийг зохион бүтээхэд юу тохиолддог тухай юм. Зохион бүтээгчид үүнийг ердөө л HCCI гэж нэрлэдэг.

Мэдлэгийн хуримтлал

Ийм үйл явцын үндэс нь Японы инженер Ониши "Термо-агаар мандалд идэвхтэй шаталт" технологийг бий болгосон далаад оноос эхэлсэн. Хашаанд 1979 он бол газрын тосны хоёр дахь хямралын үе бөгөөд байгаль орчны шинж чанартай хууль эрх зүйн анхны ноцтой хязгаарлалтууд байсан бөгөөд инженерийн зорилго бол тухайн үед түгээмэл хэрэглэгддэг хоёр шатлалт мотоциклийг эдгээр шаардлагад нийцүүлэх явдал юм. Хөнгөн болон хэсэгчилсэн ачааллын горимд их хэмжээний яндангийн хий нь хоёр шатлалт нэгжийн цилиндрт хадгалагддаг нь мэдэгдэж байгаа бөгөөд Японы зохион бүтээгчийн санаа бол сул талыг бий болгож, давуу тал болгон хувиргах явдал юм. Ашигтай ажилд үлдэгдэл хий болон түлшний өндөр температур холилдох шаталтын процесс.

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.

Температур, даралтын нөлөөгөөр цэнэгийн химийн бүтэц, найрлагад гарсан өөрчлөлтийн үр дүнг судлах, судлахад уг ажлыг чиглүүлэх нь ойлгомжтой. Эдгээр горимд хүйтэн эхлэх, хамгийн их ачаалалтай ажиллахыг хянах боломжгүй тул инженерүүд оч залгуурыг ашигладаг. Практик туршилт нь дизель түлшээр ажиллах үед үр ашиг бага байдаг гэсэн онолыг баталж байна, учир нь шахалтын харьцаа харьцангуй бага байх ёстой бөгөөд өндөр шахалтын үед өөрөө гал асаах процесс хэтэрхий эрт явагддаг. шахалтын цус харвалт. Үүний зэрэгцээ дизель түлш хэрэглэх үед дизель түлшний шатамхай хэсгүүдийн ууршилттай холбоотой асуудал гардаг бөгөөд тэдгээрийн галын өмнөх химийн урвал нь өндөр октантай бензинтэй харьцуулахад илүү тод илэрдэг. Бас нэг чухал зүйл бол HCCI хөдөлгүүрүүд цилиндрт тохирох туранхай хольц дахь үлдэгдэл хийн 50% хүртэл асуудалгүй ажилладаг болох нь харагдаж байна. Энэ бүхнээс харахад бензин нь энэ төрлийн нэгжид ажиллахад илүү тохиромжтой бөгөөд бүтээн байгуулалтууд энэ чиглэлд чиглэгддэг.

Эдгээр процессыг практик дээр амжилттай хэрэгжүүлж байсан бодит автомашины үйлдвэрлэлд ойрхон анхны хөдөлгүүрүүдийг 1,6 онд VW 1992 литрийн хөдөлгүүртэй болгон өөрчилжээ. Вольфсбургийн дизайнерууд тэдний тусламжтайгаар хэсэгчилсэн ачааллын үед үр ашгийг 34% -иар нэмэгдүүлэх боломжтой болсон. Үүний дараа 1996 онд HCCI хөдөлгүүрийг бензин, шууд шахдаг дизель хөдөлгүүртэй шууд харьцуулж үзэхэд HCCI хөдөлгүүрүүд хамгийн бага шатахуун зарцуулалт, NOx ялгаруулалтыг өндөр үнэтэй шахах систем шаарддаггүй болохыг харуулсан. түлш дээр.

Өнөөдөр юу болж байна

Өнөөдөр удирдамжийг цомхотгож байгаа хэдий ч GM нь HCCI хөдөлгүүрийг үргэлжлүүлэн хөгжүүлж байгаа бөгөөд энэ төрлийн машин нь бензин хөдөлгүүрийг сайжруулахад тусална гэж компани үзэж байна. Үүнтэй ижил үзэл бодлыг Мазда инженерүүд баримталдаг боловч бид тэдний тухай дараагийн дугаарт ярих болно. Sandia National Laboratories нь GM -тай нягт хамтран ажилладаг бөгөөд одоогоор HCCI -ийн нэг хувилбар болох ажлын шинэ урсгалыг боловсронгуй болгож байна. Хөгжүүлэгчид үүнийг "Бага температурт бензин шатаах" гэж LTGC гэж нэрлэдэг. Өмнөх загваруудад HCCI горимууд нь маш нарийн ажиллах хүрээгээр хязгаарлагддаг байсан бөгөөд орчин үеийн машинуудаас хэмжээгээ багасгах давуу тал багатай тул эрдэмтэд хольцыг ямар ч байсан давхарлахаар шийдсэн. Өөрөөр хэлбэл, нарийн хяналттай ядуу, чинээлэг газар нутгийг бий болгох, гэхдээ илүү дизель түлштэй харьцуулахад. Зууны эхэн үеийн үйл явдлууд нь нүүрсустөрөгч ба CO-CO2-ийн исэлдэлтийн урвалыг дуусгахад ашиглалтын температур ихэвчлэн хангалтгүй байдгийг харуулсан. Хольцыг баяжуулж, шавхах үед шаталтын явцад түүний температур нэмэгддэг тул асуудлыг арилгадаг. Гэсэн хэдий ч азотын исэл үүсэхийг эхлүүлэхгүй байх нь хангалттай бага хэвээр байна. Зууны эхэн үед дизайнерууд HCCI нь азотын исэл үүсгэдэггүй дизель хөдөлгүүрийн бага температуртай хувилбар гэж үздэг хэвээр байв. Гэсэн хэдий ч тэдгээрийг LTGC -ийн шинэ процесст үүсгэдэггүй. Бензинийг мөн GM -ийн анхны загваруудын нэгэн адил ашигладаг бөгөөд энэ нь ууршилтын температур бага (мөн агаартай илүү сайн холилддог) боловч илүү өндөр температуртай байдаг. Лабораторийн зохион бүтээгчдийн үзэж байгаагаар LTGC горим ба оч асаах ажиллагааг илүү тааламжгүй, бүрэн ачаалал гэх мэт удирдахад хэцүү горимд хослуулах нь одоо байгаа цомхотгогч нэгжээс хамаагүй илүү үр ашигтай машин бүтээхэд хүргэнэ. Delphi Automotive нь ижил төстэй шахалтын гал асаах процессыг боловсруулж байна. Тэд өөрсдийн загварыг GDCI гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь "Шахалтын гал асаах шууд бензин шахах" (Бензин шууд тарилга ба шахалтын гал асаах) гэж нэрлэгддэг бөгөөд энэ нь шаталтын процессыг хянахад туранхай, баялаг ажил хийх боломжийг олгодог. Дельфид үүнийг тарилгын нарийн төвөгтэй динамиктай форсунк ашиглан хийдэг бөгөөд ингэснээр шавхагдаж, баяжсан ч холимог нь бүхэлдээ туранхай, хөө тортог үүсгэхгүй, NOx үүсгэхгүй байх хангалттай бага температуртай хэвээр байна. Загвар зохион бүтээгчид хольцын өөр өөр хэсгүүдийг хянадаг тул өөр өөр цаг үед шатдаг. Энэхүү нарийн төвөгтэй үйл явц нь дизель түлштэй төстэй, CO2 ялгаруулалт бага, NOx үүсэх нь өчүүхэн төдий юм. Делфи нь АНУ -ын засгийн газраас дор хаяж 4 жил илүү санхүүжилт олгосон бөгөөд Hyundai зэрэг үйлдвэрлэгчдийн хөгжлийг сонирхож байгаа нь тэд зогсохгүй гэсэн үг юм.

Дисоттог санацгаая

Untertürkheim дахь Daimler Engine Research Labs-ийн дизайнеруудын бүтээн байгуулалтыг Диесотто гэж нэрлэдэг бөгөөд эхлүүлэх болон хамгийн их ачааллын горимд шууд шахах, каскадын турбо цэнэглэх бүхий л давуу талыг ашиглан сонгодог бензин хөдөлгүүр шиг ажилладаг. Гэсэн хэдий ч, нэг мөчлөгийн дотор бага, дунд хурд, ачаалалд электрон төхөөрөмж нь гал асаах системийг унтрааж, өөрөө гал асаах горимын хяналтын горимд шилжинэ. Энэ тохиолдолд яндангийн хавхлагын үе шатууд нь тэдний шинж чанарыг эрс өөрчилдөг. Тэд ердийнхөөс хамаагүй богино хугацаанд, цус харвалт нь багасдаг тул яндангийн хийн зөвхөн тал нь шаталтын камераас гарах цаг гардаг бөгөөд үлдсэн хэсэг нь тэдгээрт агуулагдах дулааны ихэнх хэсгийг цилиндрт зориудаар хадгалдаг. . Тасалгаануудад илүү өндөр температурт хүрэхийн тулд цорго нь шатдаггүй, харин халсан хийтэй урвалд ордог түлшний багахан хэсгийг шахдаг. Дараагийн хэрэглээний цохилтын үед түлшний шинэ хэсгийг цилиндр бүрт яг тохирсон хэмжээгээр шахдаг. Оролтын хавхлага нь богино цохилтоор богино хугацаанд нээгдэж, нарийн хэмжигдэхүүнтэй цэвэр агаарыг цилиндрт оруулж, байгаа хийтэй холилдож, яндангийн хийн өндөр хувьтай туранхай түлшний хольц үүсгэдэг. Үүний дараа шахалтын цус харвалт үүсдэг бөгөөд энэ нь хольцын температур өөрөө гал асаах мөч хүртэл нэмэгдсээр байна. Шатахууны хэмжээ, цэвэр агаар, яндангийн хийн хэмжээг нарийн хянах, цилиндр дэх даралтыг хэмждэг мэдрэгчээс тогтмол мэдээлэл авах, мөн хазгай механизм ашиглан шахалтын харьцааг шууд өөрчлөх системээр үйл явцын цаг хугацааг нарийн тогтоодог. тахир голын байрлалыг өөрчлөх. Дашрамд хэлэхэд, тухайн системийн ажиллагаа нь зөвхөн HCCI горимоор хязгаарлагдахгүй.

Эдгээр бүх нарийн төвөгтэй ажиллагааг удирдахын тулд ердийн дотоод шаталтат хөдөлгүүрт байдаг урьдчилан тодорхойлсон алгоритмуудын ердийн багцад тулгуурладаггүй хяналтын электроникууд шаардлагатай боловч мэдрэгчийн өгөгдөл дээр үндэслэн бодит цагийн гүйцэтгэлийг өөрчлөх боломжийг олгодог. Даалгавар хэцүү, гэхдээ үр дүн нь үнэ цэнэтэй юм - 238 морины хүчтэй. 1,8 литрийн багтаамжтай Diesotto нь F700 концепцийг S-Class CO2 ялгаруулалтыг 127 г/км, Евро 6-ын хатуу зааварчилгааг хангасан.

Текст: Жорж Колев

Нүүр хуудас" Нийтлэл " Хоосон » Дан эсвэл HCCI хөдөлгүүрт бензин, дизель хөдөлгүүр: 2-р хэсэг