Yagona dvigatellarda yoki HCCI dvigatellarida benzin va dizel dvigatellarini sinovdan o'tkazish: 2-qism

Mazdaning ta'kidlashicha, ular uni seriyada birinchi bo'lib ishlatadilar

Benzin kabi toza gazlar va dizel yoqilg'isining samaradorligi bilan. Ushbu maqola siqishni paytida bir hil aralashtirish va avtotransport bilan ideal dvigatelni loyihalashda nima sodir bo'lishi haqida. Dizaynerlar buni shunchaki HCCI deb atashadi.

Bilimlarni to'plash

Bunday jarayonlarning asoslari yapon muhandisi Onishi o'zining "Termo-atmosferada faol yonish" texnologiyasini ishlab chiqqan yetmishinchi yillarga to'g'ri keladi. Hovlida 1979 yil ikkinchi neft inqirozi davri va ekologik xarakterdagi birinchi jiddiy qonuniy cheklovlar davri bo'lib, muhandisning maqsadi o'sha paytda keng tarqalgan ikki zarbali mototsikllarni ushbu talablarga muvofiqlashtirishdir. Ma'lumki, engil va qisman yuklash rejimida ko'p miqdorda chiqindi gazlar ikki zarbali bloklarning tsilindrlarida saqlanadi va yapon dizaynerining g'oyasi uning kamchiliklarini afzalliklarga aylantirishdir. yonish jarayoni, unda qoldiq gazlar va yuqori yoqilg'i harorati foydali ish uchun aralashadi.

Birinchi marta Onishi jamoasi muhandislari deyarli inqilobiy texnologiyani o'z-o'zidan amalga oshirishga muvaffaq bo'lishdi, bu o'z-o'zidan yonish jarayonini qo'zg'atdi, bu esa chiqindi gazlar chiqindilarini haqiqatan ham kamaytirdi. Biroq, ular dvigatel samaradorligida sezilarli yaxshilanishlarni ham aniqladilar va ishlanmalar namoyish etilgandan so'ng, shunga o'xshash jarayonlar Toyota, Mitsubishi va Honda tomonidan namoyish etildi. Dizaynerlarni prototiplardagi o'ta silliq va ayni paytda yuqori tezlikda yonish, yoqilg'i sarfini kamaytirish va zararli chiqindilarni hayratda qoldiradi. 1983 yilda to'rt taktli o'z-o'zidan yonadigan dvigatellarning birinchi laboratoriya namunalari paydo bo'ldi, ularda kimyoviy tarkibi va ishlatiladigan yoqilg'i tarkibidagi komponentlarning nisbati mutlaqo ma'lum bo'lganligi sababli turli ish rejimlarida jarayonni boshqarish mumkin. Biroq, bu jarayonlarni tahlil qilish biroz ibtidoiydir, chunki u ushbu turdagi dvigatellarda ular kimyoviy jarayonlarning kinetikasi tufayli amalga oshiriladi va aralashtirish va turbulentlik kabi jismoniy hodisalar ahamiyatsiz degan taxminga asoslanadi. 80-yillarda bosim, harorat va kamera hajmidagi yoqilg'i va havo komponentlarining kontsentratsiyasiga asoslangan jarayonlarning birinchi analitik modellari uchun poydevor qo'yildi. Dizaynerlar ushbu turdagi dvigatelning ishlashini ikkita asosiy qismga bo'lish mumkin degan xulosaga kelishdi - ateşleme va hajmli energiya chiqarish. Tadqiqot natijalarining tahlili shuni ko'rsatadiki, o'z-o'zidan yonish benzinli dvigatellarda zararli portlash yonishi uchun javobgar bo'lgan past haroratli dastlabki kimyoviy jarayonlar (peroksidlarning paydo bo'lishi bilan 700 darajadan past bo'lgan) va asosiy moddalarni chiqarish jarayonlari bilan boshlanadi. energiya yuqori haroratdir. va bu shartli harorat chegarasidan yuqorida bajariladi.

Ko'rinib turibdiki, ish harorat va bosim ta'sirida zaryadning kimyoviy tuzilishi va tarkibidagi o'zgarishlar natijalarini o'rganish va o'rganishga qaratilgan bo'lishi kerak. Ushbu rejimlarda sovuq ishga tushirish va maksimal yuklarda ishlashni nazorat qilishning iloji yo'qligi sababli muhandislar shamdan foydalanishga murojaat qilishadi. Amaliy sinov, shuningdek, dizel yoqilg'isi bilan ishlaganda samaradorlik pastroq bo'lgan nazariyani tasdiqlaydi, chunki siqish nisbati nisbatan past bo'lishi kerak va yuqori siqilishda o'z-o'zidan yonish jarayoni juda erta sodir bo'ladi. siqilish zarbasi. Shu bilan birga, ma'lum bo'lishicha, dizel yoqilg'isidan foydalanganda dizel yoqilg'isining yonuvchi fraktsiyalarining bug'lanishi bilan bog'liq muammolar mavjud va ularning olovdan oldingi kimyoviy reaktsiyalari yuqori oktanli benzinlarga qaraganda ancha aniqroq bo'ladi. Va yana bir muhim jihat - ma'lum bo'lishicha, HCCI dvigatellari tsilindrlardagi mos keladigan aralashmalardagi qoldiq gazlarning 50% gacha muammosiz ishlaydi. Bularning barchasidan shuni ko'rsatadiki, benzinlar ushbu turdagi birliklarda ishlash uchun ko'proq mos keladi va ishlanmalar bu yo'nalishga qaratilgan.

Ushbu jarayonlar amalda muvaffaqiyatli amalga oshirilgan haqiqiy avtomobilsozlik sanoatiga yaqin bo'lgan birinchi dvigatellar 1,6 yilda VW 1992 litrli dvigatellari o'zgartirilgan. Ularning yordami bilan Volfsburg dizaynerlari qisman yuklanishda samaradorlikni 34% ga oshirishga muvaffaq bo'lishdi. Birozdan keyin, 1996 yilda, HCCI dvigatelini benzinli va to'g'ridan-to'g'ri in'ektsion dizel dvigatel bilan to'g'ridan-to'g'ri taqqoslash shuni ko'rsatdiki, HCCI dvigatellari eng kam yonilg'i sarfini va NOx chiqindilarini qimmat inyeksiya tizimlariga ehtiyoj sezmasdan ko'rsatdi. yoqilg'ida.

Bugun nima bo'lmoqda

Bugungi kunda, ko'rsatmalarni qisqartirishga qaramay, GM HCCI dvigatellarini ishlab chiqarishni davom ettirmoqda va kompaniya bu turdagi mashinalar benzinli dvigatelni yaxshilashga yordam beradi deb hisoblamoqda. Xuddi shu fikrni Mazda muhandislari ham qo'llab -quvvatlaydilar, lekin ular haqida keyingi sonda gaplashamiz. Sandia Milliy Laboratoriyalarida GM bilan yaqindan hamkorlik qilib, ular HCCI varianti bo'lgan yangi ish oqimini takomillashtirmoqda. Ishlab chiquvchilar uni "past haroratli benzin yonishi" uchun LTGC deb atashadi. Oldingi dizaynlarda, HCCI rejimlari juda tor doirada cheklangan va o'lchamlarini pasaytirish uchun zamonaviy mashinalarga qaraganda unchalik ustun emasligi sababli, olimlar baribir aralashmani tabaqalashga qaror qilishdi. Boshqacha aytganda, aniq boshqariladigan kambag'al va boy hududlarni yaratish uchun, lekin ko'proq dizel yoqilg'isidan farqli o'laroq. Asr boshidagi voqealar shuni ko'rsatdiki, uglevodorodlar va CO-CO2 oksidlanish reaktsiyalarini bajarish uchun ish harorati ko'pincha etarli emas. Aralash boyitilganda va kamayganda, muammo bartaraf qilinadi, chunki yonish jarayonida uning harorati ko'tariladi. Shu bilan birga, azot oksidi hosil bo'lishining boshlanishi etarli emas. Asr boshida dizaynerlar hali ham HCCI azot oksidi hosil qilmaydigan dizel dvigateliga past haroratli alternativa ekanligiga ishonishgan. Biroq, ular yangi LTGC jarayonida ham yaratilmagan. Benzin ham xuddi shu maqsadda ishlatiladi, xuddi asl GM prototiplarida bo'lgani kabi, chunki bug'lanish harorati pastroq (va havo bilan yaxshiroq aralashadi), lekin yuqori alangalanish harorati. Laboratoriya dizaynerlarining fikriga ko'ra, LTGC rejimi va uchqunni yoqishning yanada noqulay va boshqarilishi qiyin bo'lgan rejimlarda kombinatsiyasi, masalan, to'liq yuklanish, mavjud qisqartirish birliklariga qaraganda ancha samarali bo'lgan mashinalarni yaratilishiga olib keladi. Delphi Automotive shunga o'xshash siqish ateşleme jarayonini ishlab chiqmoqda. Ular o'z dizaynlarini GDCI deb atashadi, ular "yonish jarayonini to'g'ridan -to'g'ri benzinli in'ektsiya" (benzinli to'g'ridan -to'g'ri in'ektsiya va siqish ateşleme) deb atashadi, bu esa yonish jarayonini nazorat qilish uchun nozik va boy ishni ta'minlaydi. Delphi -da, bu murakkab in'ektsiya dinamikasiga ega injektor yordamida amalga oshiriladi, shuning uchun, ular kamayib ketishiga va boyishiga qaramay, umuman aralashmasi nox hosil qilmasligi uchun etarlicha egilib qoladi. Dizaynerlar aralashmaning turli qismlarini boshqaradilar, shunda ular har xil vaqtda yonadi. Bu murakkab jarayon dizel yoqilg'isiga o'xshaydi, CO2 emissiyasi past va NOx hosil bo'lishi ahamiyatsiz. Delphi AQSh hukumati tomonidan yana kamida 4 yil mablag 'ajratdi va Hyundai kabi ishlab chiqaruvchilarning rivojlanishiga bo'lgan qiziqishi ular to'xtamasligini bildiradi.

Disottoni eslaylik

Untertürkheimdagi Daimler Engine Research Labs dizaynerlarining ishlanmasi Diesotto deb ataladi va ishga tushirish va maksimal yuklash rejimida u klassik benzinli dvigatel kabi ishlaydi, to'g'ridan-to'g'ri quyish va kaskadli turbo zaryadlashning barcha afzalliklaridan foydalanadi. Biroq, past va o'rta tezlikda va bir tsikldagi yuklarda, elektronika ateşleme tizimini o'chiradi va o'z-o'zidan yonish rejimini boshqarish rejimiga o'tadi. Bunday holda, egzoz klapanlarining fazalari ularning xarakterini tubdan o'zgartiradi. Ular odatdagidan ancha qisqa vaqt ichida va ancha qisqargan zarba bilan ochiladi - shuning uchun chiqindi gazlarning faqat yarmi yonish kamerasini tark etishga ulguradi, qolganlari esa ataylab silindrlarda saqlanadi, ulardagi issiqlikning katta qismi. . Kameralarda yanada yuqori haroratga erishish uchun nozullar yonmaydigan, lekin qizdirilgan gazlar bilan reaksiyaga kirishadigan yonilg'ining kichik qismini AOK qiladi. Keyingi qabul qilish zarbasi paytida yoqilg'ining yangi qismi har bir silindrga to'g'ri miqdorda AOK qilinadi. Qabul qilish valfi qisqa zarba bilan qisqa vaqt ichida ochiladi va aniq o'lchangan miqdordagi toza havo tsilindrga kirib, mavjud gazlar bilan aralashib, chiqindi gazlarning yuqori nisbati bo'lgan yog'siz yoqilg'i aralashmasini hosil qiladi. Shundan so'ng, aralashmaning harorati o'z-o'zidan yonish momentigacha ko'tarilishda davom etadigan siqish zarbasi keladi. Jarayonning aniq vaqtini aniqlash yoqilg'i, toza havo va chiqindi gazlar miqdorini aniq nazorat qilish, silindrdagi bosimni o'lchaydigan sensorlardan doimiy ma'lumot olish va eksantrik mexanizm yordamida siqish nisbatini bir zumda o'zgartirishi mumkin bo'lgan tizim orqali erishiladi. krank mili o'rnini o'zgartirish. Aytgancha, ko'rib chiqilayotgan tizimning ishlashi HCCI rejimi bilan cheklanmaydi.

Ushbu murakkab operatsiyalarning barchasini boshqarish an'anaviy ichki yonish dvigatellarida mavjud bo'lgan oldindan belgilangan algoritmlarning odatiy to'plamiga tayanmaydigan, lekin sensor ma'lumotlari asosida real vaqt rejimida ishlashni o'zgartirishga imkon beruvchi boshqaruv elektronikasini talab qiladi. Vazifa qiyin, ammo natija bunga arziydi - 238 ot kuchi. 1,8 litrli Diesotto F700 kontseptsiyasini S-klassdagi CO2 emissiyasi 127 g/km va Evro 6 qat'iy direktivasiga muvofiqligini kafolatladi.

Matn: Georgi Kolev

Uy " Maqolalar " Blankalar » Yagona yoki HCCI dvigatellarida benzin va dizel dvigatellari: 2-qism