Jaribu injini za petroli na dizeli katika injini moja au injini za HCCI: Sehemu ya 2

Mazda anasema watakuwa wa kwanza kuitumia katika safu hiyo

Na gesi safi kama petroli na ufanisi wa mafuta ya dizeli. Nakala hii ni juu ya kile kinachotokea wakati wa kubuni injini bora na mchanganyiko unaofanana na hiari wakati wa kukandamiza. Waumbaji huiita HCCI tu.

Kukusanya ujuzi

Misingi ya michakato kama hiyo ilianza miaka ya sabini, wakati mhandisi wa Kijapani Onishi alitengeneza teknolojia yake "Mwako unaofanya kazi katika angahewa ya thermo". Katika yadi, 1979 ni kipindi cha mzozo wa pili wa mafuta na vizuizi vizito vya kwanza vya kisheria vya asili ya mazingira, na lengo la mhandisi ni kuleta pikipiki za kiharusi mbili za kawaida wakati huo kulingana na mahitaji haya. Inajulikana kuwa katika hali ya upakiaji nyepesi na sehemu, kiasi kikubwa cha gesi za kutolea nje huhifadhiwa kwenye mitungi ya vitengo viwili vya kiharusi, na wazo la mbuni wa Kijapani ni kugeuza ubaya wake kuwa faida kwa kuunda muundo. mchakato wa mwako ambao gesi mabaki na joto la juu la mafuta huchanganyika kwa kazi muhimu.

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.

Ni wazi kwamba kazi inapaswa kuzingatia utafiti na utafiti wa matokeo ya mabadiliko katika muundo wa kemikali na muundo wa malipo chini ya ushawishi wa joto na shinikizo. Kwa sababu ya kutokuwa na uwezo wa kudhibiti kuanza kwa baridi na kufanya kazi kwa mizigo ya juu katika njia hizi, wahandisi huamua matumizi ya kuziba cheche. Jaribio la vitendo pia linathibitisha nadharia kwamba ufanisi ni wa chini wakati wa kufanya kazi na mafuta ya dizeli, kwa kuwa uwiano wa compression lazima uwe wa chini, na kwa ukandamizaji wa juu, mchakato wa kujitegemea hutokea mapema sana. kiharusi cha kukandamiza. Wakati huo huo, zinageuka kuwa wakati wa kutumia mafuta ya dizeli, kuna shida na uvukizi wa sehemu zinazoweza kuwaka za mafuta ya dizeli, na kwamba athari zao za kemikali kabla ya moto hutamkwa zaidi kuliko petroli zenye octane nyingi. Na jambo moja muhimu zaidi - zinageuka kuwa injini za HCCI hufanya kazi bila shida na hadi 50% ya gesi zilizobaki kwenye mchanganyiko unaolingana wa konda kwenye mitungi. Kutoka kwa haya yote inafuata kwamba petroli zinafaa zaidi kwa kufanya kazi katika aina hii ya vitengo na maendeleo yanaelekezwa katika mwelekeo huu.

Injini za kwanza karibu na tasnia halisi ya gari, ambayo michakato hii ilitekelezwa kwa ufanisi katika mazoezi, ilibadilishwa injini za VW 1,6-lita mnamo 1992. Kwa msaada wao, wabuni kutoka Wolfsburg waliweza kuongeza ufanisi kwa 34% kwa mzigo wa sehemu. Baadaye kidogo, mnamo 1996, kulinganisha moja kwa moja kwa injini ya HCCI na petroli na injini ya dizeli ya sindano moja kwa moja ilionyesha kuwa injini za HCCI zilionyesha matumizi ya chini kabisa ya mafuta na uzalishaji wa NOx bila hitaji la mifumo ghali ya sindano. kwenye mafuta.

Nini kinaendelea leo

Leo, licha ya maagizo ya kupunguza wafanyikazi, GM inaendelea kukuza injini za HCCI, na kampuni inaamini kuwa aina hii ya mashine itasaidia kuboresha injini ya petroli. Maoni sawa yanashikiliwa na wahandisi wa Mazda, lakini tutazungumza juu yao katika toleo lijalo. Maabara ya Kitaifa ya Sandia, ikifanya kazi kwa karibu na GM, kwa sasa inaboresha mtiririko mpya wa kazi, ambayo ni tofauti ya HCCI. Waendelezaji wanaiita LTGC kwa "Mwako wa chini wa Petroli ya Petroli". Kwa kuwa katika miundo ya hapo awali, njia za HCCI zimepunguzwa kwa anuwai nyembamba ya kufanya kazi na hazina faida kubwa zaidi ya mashine za kisasa za kupunguza saizi, wanasayansi waliamua kutenga mchanganyiko huo hata hivyo. Kwa maneno mengine, kuunda maeneo maskini na tajiri yaliyodhibitiwa, lakini tofauti na dizeli zaidi. Matukio mwanzoni mwa karne yameonyesha kuwa joto la kufanya kazi mara nyingi haitoshi kumaliza athari za oksidi za hydrocarbon na CO-CO2. Wakati mchanganyiko unapojazwa na kumaliza, shida huondolewa, kwani joto lake huongezeka wakati wa mchakato wa mwako. Walakini, inabaki chini ya kutosha sio kuanzisha malezi ya oksidi za nitrojeni. Mwanzoni mwa karne, wabunifu bado waliamini kwamba HCCI ilikuwa mbadala ya joto la chini kuliko injini ya dizeli ambayo haikutoa oksidi za nitrojeni. Walakini, hazijaundwa katika mchakato mpya wa LTGC. Petroli pia hutumiwa kwa kusudi hili, kama ilivyo katika protoksi za asili za GM, kwani ina joto la chini la mvuke (na inachanganywa vizuri na hewa), lakini joto la juu zaidi la auto. Kulingana na wabuni wa maabara, mchanganyiko wa hali ya LTGC na kuwasha kwa njia mbaya na ngumu kudhibiti njia, kama mzigo kamili, itasababisha mashine ambazo zina ufanisi zaidi kuliko vitengo vya kupunguza kazi vilivyopo. Magari ya Delphi inaendeleza mchakato kama huo wa kuwaka moto. Wanaita miundo yao GDCI, kwa "Injection ya Petroli Moja kwa Moja" (Injection Petroli Direct na Ignition Ignition), ambayo pia hutoa kazi konda na tajiri kudhibiti mchakato wa mwako. Huko Delphi, hii inafanywa kwa kutumia sindano zilizo na mienendo tata ya sindano, ili, licha ya kupungua na kutajirika, mchanganyiko kwa jumla unabaki kuwa mwembamba wa kutosha kutengeneza masizi na joto la chini la kutosha kutotengeneza NOx. Waumbaji wanadhibiti sehemu tofauti za mchanganyiko ili waweze kuchoma kwa nyakati tofauti. Mchakato huu mgumu unafanana na mafuta ya dizeli, uzalishaji wa CO2 ni mdogo na malezi ya oksidi za nitrojeni hayana maana. Delphi imetoa angalau miaka 4 zaidi ya ufadhili kutoka kwa serikali ya Merika, na maslahi ya wazalishaji kama Hyundai katika maendeleo yao inamaanisha hawatakoma.

Wacha tukumbuke Disotto

Ukuzaji wa wabunifu wa Maabara ya Utafiti wa Injini ya Daimler huko Untertürkheim inaitwa Diesotto na katika hali ya kuanza na ya juu zaidi inafanya kazi kama injini ya petroli ya kawaida, kwa kutumia faida zote za sindano ya moja kwa moja na turbocharging ya kuteleza. Walakini, kwa kasi ya chini hadi ya kati na mizigo ndani ya mzunguko mmoja, vifaa vya elektroniki vitazima mfumo wa kuwasha na kubadili hali ya udhibiti wa hali ya kuwasha. Katika kesi hii, awamu za valves za kutolea nje hubadilisha sana tabia zao. Wanafungua kwa muda mfupi zaidi kuliko kawaida na kwa kiharusi kilichopunguzwa sana - hivyo nusu tu ya gesi za kutolea nje zina wakati wa kuondoka kwenye chumba cha mwako, na wengine huwekwa kwa makusudi kwenye mitungi, pamoja na joto nyingi zilizomo ndani yao. . Ili kufikia joto la juu zaidi katika vyumba, nozzles huingiza sehemu ndogo ya mafuta ambayo haina moto, lakini humenyuka na gesi zenye joto. Wakati wa kiharusi kinachofuata cha ulaji, sehemu mpya ya mafuta hudungwa kwenye kila silinda kwa kiwango sahihi kabisa. Valve ya ulaji hufungua kwa muda mfupi kwa kiharusi kifupi na inaruhusu kiasi cha hewa safi kilichopimwa kwa usahihi kuingia kwenye silinda na kuchanganya na gesi zinazopatikana ili kuzalisha mchanganyiko wa mafuta ya konda na sehemu kubwa ya gesi za kutolea nje. Hii inafuatwa na kiharusi cha ukandamizaji ambapo joto la mchanganyiko linaendelea kuongezeka hadi wakati wa kujiwasha. Muda sahihi wa mchakato unapatikana kwa kudhibiti kwa usahihi kiasi cha mafuta, hewa safi na gesi za kutolea nje, taarifa za mara kwa mara kutoka kwa sensorer zinazopima shinikizo kwenye silinda, na mfumo ambao unaweza kubadilisha mara moja uwiano wa compression kwa kutumia utaratibu wa eccentric. kubadilisha nafasi ya crankshaft. Kwa njia, uendeshaji wa mfumo unaohusika sio mdogo kwa hali ya HCCI.

Kudhibiti utendakazi hizi zote changamano kunahitaji udhibiti wa vifaa vya kielektroniki ambavyo havitegemei seti ya kawaida ya algoriti zilizofafanuliwa awali zinazopatikana katika injini za kawaida za mwako wa ndani, lakini kuruhusu mabadiliko ya utendaji wa wakati halisi kulingana na data ya vitambuzi. Kazi ni ngumu, lakini matokeo ni ya thamani yake - 238 hp. Diesotto ya lita 1,8 ilidhamini dhana ya F700 na uzalishaji wa S-Class CO2 wa 127 g/km na kutii maagizo makali ya Euro 6.

Nakala: Georgy Kolev

Nyumbani " Makala " Nafasi zilizo wazi » Injini za Petroli na Dizeli katika Injini Moja au HCCI: Sehemu ya 2