ბენზინისა და დიზელის ძრავების ტესტირება ერთ ძრავებში ან HCCI ძრავებში: ნაწილი 2

მაზდა ამბობს, რომ ისინი პირველები გამოიყენებენ მას სერიებში

სუფთა გაზებით, როგორიცაა ბენზინი და დიზელის საწვავის ეფექტურობა. ეს სტატია ეხება იმას, თუ რა ხდება იდეალური ძრავის შემუშავებისას ერთგვაროვანი შერევით და კომპრესიის დროს ავტოინთებით. დიზაინერები მას უბრალოდ HCCI უწოდებენ.

ცოდნის დაგროვება

ასეთი პროცესების საფუძველი სამოცდაათიანი წლებია, როდესაც იაპონელმა ინჟინერმა ონიშიმ შეიმუშავა თავისი ტექნოლოგია „აქტიური წვა თერმოატმოსფეროში“. ეზოში 1979 წელი ნავთობის მეორე კრიზისისა და ეკოლოგიური ხასიათის პირველი სერიოზული სამართლებრივი შეზღუდვების პერიოდია და ინჟინრის მიზანია ამ მოთხოვნებთან შესაბამისობაში მოიყვანოს იმ დროს გავრცელებული ორტაქტიანი მოტოციკლები. ცნობილია, რომ მსუბუქი და ნაწილობრივი დატვირთვის რეჟიმში დიდი რაოდენობით გამონაბოლქვი აირები ინახება ორტაქტიანი აგრეგატების ცილინდრებში და იაპონელი დიზაინერის იდეაა მისი მინუსები უპირატესობებად აქციოს. წვის პროცესი, რომელშიც ნარჩენი აირები და საწვავის მაღალი ტემპერატურა ერევა სასარგებლო სამუშაოსთვის.

პირველად, ონიშის გუნდის ინჟინერებმა შეძლეს თითქმის რევოლუციური ტექნოლოგიის დანერგვა თავისთავად, სპონტანური წვის პროცესის ჩართვა, რამაც ნამდვილად წარმატებით შეამცირა გამონაბოლქვის გამონაბოლქვი. თუმცა, მათ ასევე აღმოაჩინეს მნიშვნელოვანი გაუმჯობესება ძრავის ეფექტურობაში და განვითარების გამოქვეყნებიდან მალევე, მსგავსი პროცესები აჩვენეს Toyota-მ, Mitsubishi-მ და Honda-მ. დიზაინერები გაოცებული დარჩნენ პროტოტიპებში უაღრესად გლუვი და ამავდროულად მაღალსიჩქარიანი წვით, შემცირებული საწვავის მოხმარებით და მავნე გამონაბოლქვით. 1983 წელს გამოჩნდა ოთხტაქტიანი თვითანთების ძრავების პირველი ლაბორატორიული ნიმუშები, რომლებშიც პროცესის კონტროლი შესაძლებელია სხვადასხვა ოპერაციულ რეჟიმში, იმის გამო, რომ გამოყენებული საწვავის ქიმიური შემადგენლობა და კომპონენტების თანაფარდობა აბსოლუტურად ცნობილია. ამასთან, ამ პროცესების ანალიზი გარკვეულწილად პრიმიტიულია, რადგან ის ემყარება ვარაუდს, რომ ამ ტიპის ძრავაში ისინი ხორციელდება ქიმიური პროცესების კინეტიკის გამო და ისეთი ფიზიკური მოვლენები, როგორიცაა შერევა და ტურბულენტობა, უმნიშვნელოა. სწორედ 80-იან წლებში ჩაეყარა საფუძველი პროცესების პირველ ანალიტიკურ მოდელებს, რომლებიც დაფუძნებულია კამერის მოცულობაში საწვავის და ჰაერის კომპონენტების წნევაზე, ტემპერატურასა და კონცენტრაციაზე. დიზაინერები მივიდნენ დასკვნამდე, რომ ამ ტიპის ძრავის მოქმედება შეიძლება დაიყოს ორ ძირითად ნაწილად - აალება და მოცულობითი ენერგიის გამოყოფა. კვლევის შედეგების ანალიზი აჩვენებს, რომ თვითანთება იწყება იმავე დაბალი ტემპერატურის წინასწარი ქიმიური პროცესებით (700 გრადუსზე ქვემოთ პეროქსიდების წარმოქმნით), რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან ბენზინის ძრავებში მავნე დეტონაციურ წვას და ძირითადი ენერგიის გამოყოფის პროცესებს. არიან მაღალი ტემპერატურის. და შესრულებულია ამ პირობითი ტემპერატურის ლიმიტის ზემოთ.

ცხადია, სამუშაო ორიენტირებული უნდა იყოს ტემპერატურისა და წნევის გავლენის ქვეშ მუხტის ქიმიური აგებულებისა და შემადგენლობის ცვლილების შედეგების შესწავლასა და შესწავლაზე. ცივად დაწყების კონტროლისა და ამ რეჟიმებში მაქსიმალური დატვირთვით მუშაობის შეუძლებლობის გამო, ინჟინრები მიმართავენ სანთლის გამოყენებას. პრაქტიკული ტესტი ასევე ადასტურებს თეორიას, რომ ეფექტურობა უფრო დაბალია დიზელის საწვავთან მუშაობისას, რადგან შეკუმშვის კოეფიციენტი უნდა იყოს შედარებით დაბალი, ხოლო უფრო მაღალი შეკუმშვისას, თვითანთება ძალიან ადრე ხდება. შეკუმშვის ინსულტი. ამავდროულად, ირკვევა, რომ დიზელის საწვავის გამოყენებისას პრობლემებია დიზელის საწვავის აალებადი ფრაქციების აორთქლებასთან დაკავშირებით და რომ მათი ცეცხლმდელი ქიმიური რეაქციები ბევრად უფრო გამოხატულია, ვიდრე მაღალი ოქტანის ბენზინებთან. და კიდევ ერთი ძალიან მნიშვნელოვანი წერტილი - გამოდის, რომ HCCI ძრავები უპრობლემოდ მუშაობენ ნარჩენი გაზების 50% -მდე ცილინდრებში შესაბამის მჭლე ნარევებში. ამ ყველაფრიდან გამომდინარეობს, რომ ბენზინი ბევრად უფრო შესაფერისია ამ ტიპის აგრეგატებში სამუშაოდ და ამ მიმართულებით არის მიმართული განვითარება.

რეალურ ავტო ინდუსტრიასთან ახლომდებარე პირველი ძრავები, რომელშიც ეს პროცესები წარმატებით განხორციელდა პრაქტიკაში, 1,6 წელს შეიცვალა VW 1992 ლიტრიანი ძრავები. მათი დახმარებით, ვოლფსბურგის დიზაინერებმა შეძლეს ეფექტურობის გაზრდა 34% -ით ნაწილობრივი დატვირთვით. ცოტა მოგვიანებით, 1996 წელს, HCCI ძრავის ბენზინისა და პირდაპირი ინექციის დიზელის ძრავასთან შედარებამ აჩვენა, რომ HCCI ძრავებმა აჩვენა ყველაზე დაბალი საწვავის მოხმარება და NOx გამონაბოლქვი ძვირადღირებული ინექციური სისტემების გარეშე. საწვავზე.

რა ხდება დღეს

დღეს, დირექტივების შემცირების მიუხედავად, GM აგრძელებს HCCI ძრავების განვითარებას და კომპანია თვლის, რომ ამ ტიპის მანქანა ხელს შეუწყობს ბენზინის ძრავის გაუმჯობესებას. იგივე აზრი აქვთ Mazda ინჟინრებს, მაგრამ მათზე ვისაუბრებთ შემდეგ ნომერში. სანდიას ეროვნული ლაბორატორიები, მჭიდროდ თანამშრომლობენ GM– თან, ამჟამად ახორციელებენ ახალი სამუშაო პროცესის დახვეწას, რაც HCCI– ს ვარიანტია. დეველოპერები მას LTGC- ს უწოდებენ "დაბალი ტემპერატურის ბენზინის წვისთვის". ვინაიდან წინა დიზაინებში, HCCI რეჟიმები შემოიფარგლება საკმაოდ ვიწრო მოქმედების დიაპაზონით და არ აქვთ დიდი უპირატესობა ზომის შემცირების თანამედროვე მანქანებთან შედარებით, მეცნიერებმა გადაწყვიტეს ნარევის სტრატიფიკაცია მაინც. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ზუსტად კონტროლირებადი ღარიბი და მდიდარი ტერიტორიების შექმნა, მაგრამ უფრო დიზელისგან განსხვავებით. საუკუნის ბოლოს განვითარებულმა მოვლენებმა აჩვენა, რომ სამუშაო ტემპერატურა ხშირად არასაკმარისია ნახშირწყალბადების და CO-CO2 ჟანგვის რეაქციების დასასრულებლად. როდესაც ნარევი გამდიდრდება და იშლება, პრობლემა აღმოფხვრილია, ვინაიდან მისი ტემპერატურა იზრდება წვის პროცესში. თუმცა, ის რჩება საკმარისად დაბალ დონეზე, რათა არ დაიწყოს აზოტის ოქსიდების წარმოქმნა. საუკუნის ბოლოს, დიზაინერებს ჯერ კიდევ სჯეროდათ, რომ HCCI იყო დიზელის ძრავის დაბალი ტემპერატურის ალტერნატივა, რომელიც არ წარმოქმნიდა აზოტის ოქსიდებს. თუმცა, ისინი არც ახალი LTGC პროცესშია შექმნილი. ბენზინი ასევე გამოიყენება ამ მიზნით, როგორც ორიგინალური GM პროტოტიპებში, რადგან მას აქვს დაბალი აორთქლების ტემპერატურა (და უკეთესად შერევა ჰაერთან), მაგრამ უფრო მაღალი ავტომატური ანთების ტემპერატურა. ლაბორატორიული დიზაინერების აზრით, LTGC რეჟიმის კომბინაცია და ნაპერწკალი აალება უფრო არახელსაყრელ და რთულად კონტროლირებად რეჟიმში, როგორიცაა სრული დატვირთვა, გამოიწვევს მანქანებს, რომლებიც ბევრად უფრო ეფექტურია ვიდრე არსებული შემცირების ერთეულები. Delphi Automotive ავითარებს მსგავსი შეკუმშვის ანთების პროცესს. ისინი უწოდებენ მათ დიზაინს GDCI, "შეკუმშვის აალების პირდაპირი ბენზინის ინექციისთვის" (ბენზინის პირდაპირი ინექცია და შეკუმშვის ანთება), რომელიც ასევე უზრუნველყოფს წვრილ და მდიდარ სამუშაოს წვის პროცესის გასაკონტროლებლად. დელფიში, ეს კეთდება ინექტორების გამოყენებით ინექციის რთული დინამიკით, ასე რომ, მიუხედავად ამოწურვისა და გამდიდრებისა, ნარევი მთლიანობაში რჩება საკმარისად მჭლე, რომ არ წარმოქმნას ჭვარტლი და საკმარისად დაბალი ტემპერატურა აზოტის ოქსიდებში. დიზაინერები აკონტროლებენ ნარევის სხვადასხვა ნაწილს ისე, რომ ისინი სხვადასხვა დროს იწვის. ეს რთული პროცესი ჰგავს დიზელის საწვავს, CO2- ის ემისია დაბალია და NOx წარმოქმნა უმნიშვნელოა. დელფიმ უზრუნველყო მინიმუმ 4 წლიანი დაფინანსება აშშ -ს მთავრობიდან და ისეთი მწარმოებლების დაინტერესება, როგორიცაა ჰიუნდაი მათ განვითარებაში ნიშნავს, რომ ისინი არ შეჩერდებიან.

გავიხსენოთ დისოტო

Daimler Engine Research Labs-ის დიზაინერების განვითარებას Untertürkheim-ში ეწოდება Diesotto და გაშვების და მაქსიმალური დატვირთვის რეჟიმში ის მუშაობს კლასიკური ბენზინის ძრავის მსგავსად, პირდაპირი ინექციისა და კასკადური ტურბო დატენვის ყველა უპირატესობის გამოყენებით. თუმცა, ერთი ციკლის განმავლობაში დაბალი და საშუალო სიჩქარით და დატვირთვით, ელექტრონიკა გამორთავს ანთების სისტემას და გადადის თვითანთების რეჟიმის მართვის რეჟიმში. ამ შემთხვევაში, გამონაბოლქვი სარქველების ფაზები რადიკალურად ცვლის მათ ხასიათს. ისინი იხსნება ჩვეულებრივზე ბევრად უფრო მოკლე დროში და ბევრად შემცირებული მოძრაობით - ასე რომ, გამონაბოლქვი აირების მხოლოდ ნახევარს აქვს დრო, რომ დატოვოს წვის კამერა, ხოლო დანარჩენი განზრახ ინახება ცილინდრებში, მათში შემავალი სითბოს უმეტეს ნაწილთან ერთად. . კამერებში კიდევ უფრო მაღალი ტემპერატურის მისაღწევად, საქშენები ასხამენ საწვავის მცირე ნაწილს, რომელიც არ აალდება, მაგრამ რეაგირებს გაცხელებულ გაზებთან. შემდგომი მიღების დროს, საწვავის ახალი ნაწილი შეჰყავთ თითოეულ ცილინდრში ზუსტად სწორი რაოდენობით. შემავალი სარქველი იხსნება ხანმოკლე დარტყმით და საშუალებას აძლევს ზუსტად გაზომილ სუფთა ჰაერს შევიდეს ცილინდრში და შეერიოს ხელმისაწვდომ აირებს, რათა წარმოიქმნას მჭლე საწვავის ნარევი გამონაბოლქვი აირების მაღალი პროპორციით. ამას მოჰყვება შეკუმშვის ინსულტი, რომლის დროსაც ნარევის ტემპერატურა აგრძელებს მატებას თვითანთების მომენტამდე. პროცესის ზუსტი დრო მიიღწევა საწვავის, სუფთა ჰაერისა და გამონაბოლქვი აირების რაოდენობის ზუსტი კონტროლით, მუდმივი ინფორმაციის სენსორებიდან, რომლებიც ზომავენ წნევას ცილინდრში და სისტემა, რომელსაც შეუძლია მყისიერად შეცვალოს შეკუმშვის კოეფიციენტი ექსცენტრიული მექანიზმის გამოყენებით. ამწე ლილვის პოზიციის შეცვლა. სხვათა შორის, მოცემული სისტემის მუშაობა არ შემოიფარგლება მხოლოდ HCCI რეჟიმში.

ყველა ამ კომპლექსური ოპერაციების მართვა მოითხოვს საკონტროლო ელექტრონიკას, რომელიც არ ეყრდნობა ჩვეულებრივი შიდაწვის ძრავებში ნაპოვნი წინასწარ განსაზღვრული ალგორითმების ჩვეულ კომპლექტს, მაგრამ საშუალებას იძლევა რეალურ დროში ცვლილებების შესრულება სენსორის მონაცემებზე დაყრდნობით. ამოცანა რთულია, მაგრამ შედეგი ღირს - 238 ცხ.ძ. 1,8-ლიტრიანი Diesotto-ს გარანტირებული ჰქონდა F700-ის კონცეფცია S-კლასის CO2 გამონაბოლქვით 127 გ/კმ-ით და ევრო 6-ის მკაცრ დირექტივებთან შესაბამისობით.

ტექსტი: გეორგი კოლევი

მთავარი " სტატიები " ბლანკები » ბენზინისა და დიზელის ძრავები ერთ ან HCCI ძრავებში: ნაწილი 2