Testimi i motorëve me benzinë dhe naftë në motorë të vetëm ose HCCI: Pjesa 2
Mazda thotë se ata do të jenë të parët që do ta përdorin atë në seri
Me gazra të pastra si benzina dhe efikasitetin e karburantit dizel. Ky artikull ka të bëjë me atë që ndodh kur projektohet një motor ideal me përzierje homogjene dhe automobilizim gjatë kompresimit. Projektuesit thjesht e quajnë HCCI.
Grumbullimi i njohurive
Themelet e proceseve të tilla datojnë që në vitet shtatëdhjetë, kur inxhinieri japonez Onishi zhvilloi teknologjinë e tij "Djegia aktive në termo-atmosferë". Në oborr, viti 1979 është periudha e krizës së dytë të naftës dhe kufizimeve të para serioze ligjore të natyrës mjedisore dhe qëllimi i inxhinierit është që motoçikletat me dy goditje të zakonshme në atë kohë të përputhen me këto kërkesa. Dihet se në modalitetin e ngarkesës së lehtë dhe të pjesshme, një sasi e madhe e gazrave të shkarkimit ruhet në cilindrat e njësive me dy goditje, dhe ideja e stilistit japonez është të kthejë disavantazhet e tij në avantazhe duke krijuar një procesi i djegies në të cilin gazrat e mbetur dhe temperatura e lartë e karburantit përzihen për punë të dobishme.
Për herë të parë, inxhinierët nga ekipi Onishi ishin në gjendje të zbatonin një teknologji pothuajse revolucionare në vetvete, duke shkaktuar një proces djegieje spontane që uli me të vërtetë emetimet e shkarkimeve. Megjithatë, ata gjetën gjithashtu përmirësime të rëndësishme në efikasitetin e motorit, dhe menjëherë pas zbulimit të zhvillimit, procese të ngjashme u demonstruan nga Toyota, Mitsubishi dhe Honda. Projektuesit u mahnitën nga djegia jashtëzakonisht e qetë dhe në të njëjtën kohë me shpejtësi të lartë në prototipe, konsumi i reduktuar i karburantit dhe emetimet e dëmshme. Në vitin 1983, u shfaqën mostrat e para laboratorike të motorëve me katër goditje, në të cilat kontrolli i procesit në mënyra të ndryshme funksionimi është i mundur për shkak të faktit se përbërja kimike dhe raporti i përbërësve në karburantin e përdorur janë absolutisht të njohura. Sidoqoftë, analiza e këtyre proceseve është disi primitive, pasi bazohet në supozimin se në këtë lloj motori ato kryhen për shkak të kinetikës së proceseve kimike, dhe fenomene të tilla fizike si përzierja dhe turbulenca janë të parëndësishme. Pikërisht në vitet '80 u hodhën themelet për modelet e para analitike të proceseve bazuar në presionin, temperaturën dhe përqendrimin e përbërësve të karburantit dhe ajrit në vëllimin e dhomës. Projektuesit arritën në përfundimin se funksionimi i këtij lloji të motorit mund të ndahet në dy pjesë kryesore - ndezja dhe lëshimi vëllimor i energjisë. Analiza e rezultateve të hulumtimit tregon se vetëndezja fillon nga të njëjtat procese kimike paraprake me temperaturë të ulët (që ndodhin nën 700 gradë me formimin e peroksideve) që janë përgjegjëse për djegien e dëmshme të shpërthimit në motorët e benzinës dhe proceset e çlirimit të energjisë kryesore. janë me temperaturë të lartë. dhe kryhen mbi këtë kufi të kushtëzuar të temperaturës.
Është e qartë se puna duhet të përqendrohet në studimin dhe studimin e rezultateve të ndryshimeve në strukturën kimike dhe përbërjen e ngarkesës nën ndikimin e temperaturës dhe presionit. Për shkak të pamundësisë për të kontrolluar fillimin e ftohtë dhe punën me ngarkesa maksimale në këto mënyra, inxhinierët përdorin përdorimin e një kandele. Testi praktik konfirmon gjithashtu teorinë se efikasiteti është më i ulët kur punoni me naftë, pasi raporti i kompresimit duhet të jetë relativisht i ulët, dhe në kompresim më të lartë, procesi i vetëndezjes ndodh shumë herët. goditje e kompresimit. Në të njëjtën kohë, rezulton se gjatë përdorimit të karburantit dizel, ka probleme me avullimin e fraksioneve të ndezshme të karburantit dizel dhe se reaksionet e tyre kimike para flakës janë shumë më të theksuara sesa me benzinat me oktan të lartë. Dhe një pikë shumë e rëndësishme - rezulton se motorët HCCI punojnë pa probleme me deri në 50% të gazrave të mbetur në përzierjet përkatëse të ligët në cilindra. Nga e gjithë kjo rezulton se benzinat janë shumë më të përshtatshme për të punuar në këtë lloj njësie dhe zhvillimet janë të drejtuara në këtë drejtim.
Motorët e parë pranë industrisë së vërtetë të automjeteve, në të cilat këto procese u zbatuan me sukses në praktikë, u modifikuan motorët 1,6W me VW në 1992. Me ndihmën e tyre, projektuesit nga Wolfsburg ishin në gjendje të rrisin efikasitetin me 34% në ngarkesë të pjesshme. Pak më vonë, në vitin 1996, një krahasim i drejtpërdrejtë i motorit HCCI me një motor benzinë dhe me naftë me injeksion të drejtpërdrejtë tregoi se motorët HCCI treguan konsumin më të ulët të karburantit dhe shkarkimet e NOx pa pasur nevojë për sisteme të shtrenjta injeksioni. në karburant.
Çfarë po ndodh sot
Sot, pavarësisht nga zvogëlimi i direktivave, GM po vazhdon të zhvillojë motorë HCCI, dhe kompania beson se ky lloj makine do të ndihmojë në përmirësimin e motorit të benzinës. Të njëjtin mendim mbajnë inxhinierët Mazda, por ne do të flasim për ta në numrin tjetër. Në Laboratorët Kombëtarë Sandia, duke punuar ngushtë me GM, ata aktualisht po rafinojnë një rrjedhë të re të punës, e cila është një variant i HCCI. Zhvilluesit e quajnë atë LTGC për "Djegie të benzinës me temperaturë të ulët". Meqenëse në modelet e mëparshme, mënyrat HCCI janë të kufizuara në një gamë mjaft të ngushtë të funksionimit dhe nuk kanë shumë përparësi ndaj makinave moderne për zvogëlimin e madhësisë, shkencëtarët vendosën të shtresëzojnë përzierjen gjithsesi. Me fjalë të tjera, për të krijuar zona më të varfra dhe më të pasura të kontrolluara saktësisht, por në kontrast me më shumë naftë. Ngjarjet në fillim të shekullit kanë treguar se temperaturat e funksionimit shpesh janë të pamjaftueshme për të përfunduar reagimet e oksidimit të hidrokarbureve dhe CO-CO2. Kur përzierja pasurohet dhe varfërohet, problemi eliminohet, pasi temperatura e tij rritet gjatë procesit të djegies. Sidoqoftë, mbetet mjaft e ulët për të mos filluar formimin e oksideve të azotit. Në fillim të shekullit, projektuesit ende besonin se HCCI ishte një alternativë me temperaturë të ulët për një motor nafte që nuk gjeneronte oksidet e azotit. Sidoqoftë, ato nuk janë krijuar as në procesin e ri LTGC. Benzina përdoret gjithashtu për këtë qëllim, si në prototipet origjinale të GM, pasi ka një temperaturë më të ulët të avullimit (dhe përzierje më të mirë me ajrin), por një temperaturë më të lartë të ndezjes. Sipas projektuesve të laboratorit, kombinimi i mënyrës LTGC dhe ndezjes së shkëndijës në mënyra më të pafavorshme dhe të vështira për t'u kontrolluar, siç është ngarkesa e plotë, do të rezultojë në makina që janë shumë më efikase sesa njësitë ekzistuese të zvogëlimit. Delphi Automotive po zhvillon një proces të ngjashëm të ndezjes me kompresion. Ata i quajnë modelet e tyre GDCI, për "Injeksion me Ndezje të Ngrohjes së drejtpërdrejtë me benzinë" (Injeksion i drejtpërdrejtë i benzinës dhe ndezje me ngjeshje), i cili gjithashtu siguron punë të dobët dhe të pasur për të kontrolluar procesin e djegies. Në Delphi, kjo bëhet duke përdorur injektorë me dinamikë komplekse të injektimit, në mënyrë që, pavarësisht shterimit dhe pasurimit, përzierja në tërësi të mbetet mjaft e ligët për të mos formuar blozë, dhe temperaturë mjaft e ulët për të mos formuar oksidet e azotit. Dizajnerët kontrollojnë pjesë të ndryshme të përzierjes në mënyrë që ato të digjen në kohë të ndryshme. Ky proces kompleks ngjan me naftë, emetimet e CO2 janë të ulëta dhe formimi i NOx është i papërfillshëm. Delphi ka siguruar të paktën 4 vjet të tjerë financimi nga qeveria amerikane, dhe interesi i prodhuesve të tillë si Hyundai në zhvillimin e tyre do të thotë se ata nuk do të ndalen.
Le të kujtojmë disoton
Zhvillimi i projektuesve të Laboratorëve të Kërkimit të Motorit Daimler në Untertürkheim quhet Diesotto dhe në modalitetin e ndezjes dhe ngarkesës maksimale funksionon si një motor klasik me benzinë, duke përdorur të gjitha avantazhet e injektimit të drejtpërdrejtë dhe turbocharging kaskadë. Megjithatë, me shpejtësi dhe ngarkesa të ulëta deri në mesatare brenda një cikli, elektronika do të fikë sistemin e ndezjes dhe do të kalojë në modalitetin e kontrollit të modalitetit të vetëndezjes. Në këtë rast, fazat e valvulave të shkarkimit ndryshojnë rrënjësisht karakterin e tyre. Ato hapen në një kohë shumë më të shkurtër se zakonisht dhe me një goditje shumë të reduktuar - kështu që vetëm gjysma e gazrave të shkarkimit kanë kohë të largohen nga dhoma e djegies, dhe pjesa tjetër mbahet qëllimisht në cilindra, së bashku me pjesën më të madhe të nxehtësisë që përmbahet në to. . Për të arritur një temperaturë edhe më të lartë në dhoma, grykat injektojnë një pjesë të vogël të karburantit që nuk ndizet, por reagon me gazrat e ndezur. Gjatë goditjes pasuese të marrjes, një pjesë e re e karburantit injektohet në secilin cilindër në sasinë e duhur. Valvula e marrjes hapet shkurtimisht me një goditje të shkurtër dhe lejon që një sasi e matur e saktë e ajrit të freskët të hyjë në cilindër dhe të përzihet me gazrat e disponueshëm për të prodhuar një përzierje të dobët të karburantit me një përqindje të lartë të gazrave të shkarkimit. Kjo pasohet nga një goditje kompresimi në të cilën temperatura e përzierjes vazhdon të rritet deri në momentin e vetëndezjes. Koha e saktë e procesit arrihet duke kontrolluar saktësisht sasinë e karburantit, ajrin e pastër dhe gazrat e shkarkimit, informacionin konstant nga sensorët që matin presionin në cilindër dhe një sistem që mund të ndryshojë menjëherë raportin e ngjeshjes duke përdorur një mekanizëm ekscentrik. ndryshimi i pozicionit të boshtit të gungës. Nga rruga, funksionimi i sistemit në fjalë nuk kufizohet në modalitetin HCCI.
Menaxhimi i të gjitha këtyre operacioneve komplekse kërkon elektronikën e kontrollit që nuk mbështetet në grupin e zakonshëm të algoritmeve të paracaktuara që gjenden në motorët me djegie të brendshme konvencionale, por lejojnë ndryshime të performancës në kohë reale bazuar në të dhënat e sensorëve. Detyra është e vështirë, por rezultati ia vlen - 238 kf. Diesotto 1,8 litra garantoi konceptin F700 me emetimet e CO2 të S-Class prej 127 g/km dhe pajtueshmërinë me direktivat e rrepta Euro 6.
Teksti: Georgy Kolev
shtëpi " artikuj " Boshllëqe » Motorët me benzinë dhe naftë në motorë të vetëm ose HCCI: Pjesa 2
