Pruvate di i motori à benzina è diesel in motori singoli o HCCI: Parte 2

Mazda dice chì seranu i primi à aduprà in a serie

Cù gasi puliti cum'è a benzina è l'efficienza di u diesel. Stu materiale hè nantu à ciò chì succede quandu u sviluppu di un mutore ideale cù un mischju omogeneu è l'autoignizione durante a compressione. I diseggiani chjamanu solu HCCI.

Accumulazione di cunniscenze

I fundamenti di tali prucessi datanu à l'anni settanta, quandu l'ingegnere giapponese Onishi hà sviluppatu a so tecnulugia "Combustione attiva in una termoatmosfera". Hè u 1979, u periodu di a seconda crisa di u petroliu è e prime restrizioni legali seriu di natura ambientale, è u scopu di l'ingegnere hè di mette in cunfurmità cù sti esigenze di e motociclette à dui tempi cumuni. Hè cunnisciutu chì in u modu di carica bassa è parziale, una grande quantità di gasi di scarico hè almacenatu in i cilindri di unità di dui tempi, è l'idea di u designer giapponese hè di trasfurmà i so svantaghji in vantaghji, creendu un prucessu di combustione chì gasi residuali è alta temperatura di carburante si mischianu per un travagliu utile.

Per a prima volta, l'ingegneri di a squadra Onishi anu pussutu implementà una tecnulugia quasi rivoluzionaria in sè stessu, attivando un prucessu di combustione spontanea chì hà veramente riduciutu cù successu l'emissioni di scarico. In ogni casu, anu ancu truvatu megliurà significativu in l'efficienza di u mutore, è pocu dopu chì u sviluppu hè statu svelatu, prucessi simili sò stati dimustrati da Toyota, Mitsubishi è Honda. I diseggiani sò stati maravigliati da a combustione estremamente liscia è à u stessu tempu à alta velocità in i prototipi, u cunsumu di carburante ridottu è l'emissioni dannusu. In u 1983, apparsu i primi campioni di laboratoriu di i motori auto-ignizione di quattru tempi, in quale u cuntrollu di u prucessu in diversi modi operativi hè pussibule per u fattu chì a cumpusizioni chimica è a ratio di cumpunenti in u carburante utilizatu sò assolutamente cunnisciuti. Tuttavia, l'analisi di sti prucessi hè un pocu primitivu, postu chì hè basatu annantu à l'assunzione chì in stu tipu di mutore sò realizati per via di a cinetica di i prucessi chimichi, è i fenomeni fisichi cum'è mischju è turbulenza sò insignificanti. Hè in l'anni 80 chì i fundamenti sò stati posti per i primi mudelli analitici di prucessi basati nantu à a pressione, a temperatura è a cuncentrazione di cumpunenti di carburante è di l'aire in u voluminu di a camera. I diseggiani sò ghjunti à a cunclusione chì u funziunamentu di stu tipu di mutore pò esse divisu in dui parti principali - ignizione è liberazione di energia volumetrica. L'analisi di i risultati di a ricerca mostra chì l'auto-ignizione hè iniziata da i stessi prucessi chimichi preliminari à bassa temperatura (si trovanu sottu à 700 gradi cù a furmazione di perossidi) chì sò rispunsevuli di a combustione di detonazione dannosa in i motori di benzina, è i prucessi di liberazione di l'energia principale. sò à alta temperatura. è sò realizati sopra stu limitu di temperatura cundizionale.

Hè chjaru chì u travagliu deve esse focu annantu à studià è studià i risultati di i cambiamenti in a struttura chimica è a cumpusizioni di a carica sottu a influenza di a temperatura è a pressione. A causa di l'incapacità di cuntrullà l'iniziu friddu è l'operazione à carichi massimi in questi modi, l'ingegneri ricorrenu à l'usu di una bugia. I testi pratichi cunfirmanu ancu a pusizioni teorica chì l'efficienza hè più bassu quandu si travaglia cù carburante diesel, postu chì u rapportu di compressione deve esse relativamente bassu, è à una compressione più alta, u prucessu d'autoignizione hè troppu prestu. corsa di compressione. À u listessu tempu, si trova chì quandu si usa u gasoil, i prublemi si sviluppanu cù l'evaporazione di fraccioni altamente inflammabili di gasoil, è chì e so riazzioni chimichi pre-flame sò assai più pronunzianu chì cù gasoline high-octane. È un puntu più assai impurtante - risulta chì i mutori HCCI operanu senza prublemi cù finu à u 50% di gasi residuali in i mischi magri currispondenti in i cilindri. Da tuttu questu, u gasoline hè assai più adattatu per travaglià in questu tipu di unità è i sviluppi sò diretti precisamente in questa direzzione.

I primi mutori vicinu à l'industria di l'auto reale in u quali sti prucessi sò stati implementati cù successu in a pratica sò stati mudificati i mutori VW di 1,6 litri in u 1992. Cù u so aiutu, i diseggiani di Wolfsburg anu sappiutu aumentà l'efficienza di 34% in modu di carica parziale. Un pocu più tardi in u 1996, una comparazione diretta di u mutore HCCI cù i motori di gasoline è di iniezione diretta dimustrava chì i mutori HCCI avianu u più bassu cunsumu di carburante è emissioni NOx senza a necessità di sistemi di iniezione caru. nantu à carburante.

Ciò chì si passa oghje

Oghje, malgradu i direttivi di downsizing, GM cuntinueghja à sviluppà i mutori HCCI, è a cumpagnia crede chì stu tipu di macchina aiutarà à migliurà u mutore di benzina. Ingegneri Mazda sparte u listessu parè, ma avemu da parlà di elli in u prossimu numeru. In Sandia National Laboratories, travagliendu strettamente cù GM, sò attualmente perfeccionendu un novu flussu di travagliu chì hè una variante di HCCI. I sviluppatori chjamanu LTGC per "combustione di benzina à bassa temperatura". Siccomu i disinni precedenti limitanu i modi HCCI à un intervallu operativu abbastanza ristrettu è offrenu pocu vantaghju nantu à e macchine muderne per riduzzione, i scientisti anu decisu di stratificà a mistura in ogni modu. In altri palori, per creà spazii più poveri è ricchi cuntrullati precisamente, ma à u cuntrariu di u diesel in quantità più grande. Avvenimenti à l'iniziu di u seculu hà dimustratu chì e temperature di u funziunamentu sò spessu insufficienti per compie e riazzioni d'ossidazione di l'idrocarburi è CO-CO2. Enriching and leaning the mixture, u prublema hè eliminatu, postu chì a so temperatura aumenta durante u prucessu di combustione. Tuttavia, ferma abbastanza bassu per ùn inizià a furmazione di l'ossidi di nitrogenu. À u turnu di u seculu, i diseggiani anu sempre cridutu chì l'HCCI era una alternativa à bassa temperatura à u mutore di diesel chì ùn hà micca generatu oxidi di nitrogenu. Tuttavia, in u novu prucessu LTGC ùn sò micca creati. A benzina hè ancu aduprata per questu scopu, cum'è in i prototipi GM originali, postu chì hà una temperatura di vaporizazione più bassa (è megliu mischjà cù l'aria) ma una temperatura di autoignizione più alta. Sicondu i sviluppatori di u laburatoriu, a cumminazzioni di u modu LTGC è l'ignizione di scintilla in modi più sfavorevoli è difficiuli di cuntrullà, cum'è a carica piena, portanu à e macchine chì sò assai più efficaci cà l'unità di downsizing esistenti. Delphi Automotive hè sviluppatu un prucessu di ignizione di compressione simili. Chjamanu i so disinni GDCI per Gasoline Direct Injection and Compression Ignition, chì furnisce ancu un'operazione magra è ricca per cuntrullà u prucessu di combustione. À Delphi, questu hè fattu cù injectors cù dinamica di iniezione cumplessa in modu chì, malgradu l'esaurimentu è l'arricchimentu, a mistura generale ferma abbastanza magra per ùn formate fuliggine, è una temperatura abbastanza bassa per ùn formate ossidi di nitrogenu. I diseggiani cuntrollanu diverse parti di a mistura per assicurà chì brusgianu in tempi diversi. Stu prucessu cumplessu s'assumiglia à u diesel, l'emissioni di CO2 sò bassu è a furmazione di ossidi di nitrogenu hè insignificante. Delphi hà assicuratu almenu altri 4 anni di finanziamentu da u guvernu di i Stati Uniti, è l'interessu di i pruduttori cum'è Hyundai in u so sviluppu significa chì ùn si fermanu.

Ricurdemu di Dizottu

U sviluppu di i diseggiani di u Daimler Engine Research Labs in Untertürkheim hè chjamatu Diesotto è in u modu di start-up è di carica massima opera cum'è un mutore di benzina classicu, apprufittannu di tutti i vantaghji di l'iniezione diretta è a cascata di turbocharge. In ogni casu, à velocità è carichi bassu è mediu durante un ciclu, l'elettronica spegne u sistema di accensione è cambia à u modu di cuntrollu di l'ignizione automatica. In questu casu, e fasi di e valve di scarico cambianu radicalmente u so caratteru. Apertura in un tempu assai più brevi di u solitu è ​​cù un colpu significativamente ridutta - cusì solu a mità di i gasi di scarico anu u tempu di abbandunà a camera di combustione, è u restu hè deliberatamente ritenutu in i cilindri cù a maiò parte di u calore cuntenutu in elli. Per ottene una temperatura ancu più altu in i camere di l'injector, una piccula parte di carburante hè injected, chì ùn si ignite, ma reagisce cù i gasi cale. Duranti u colpu di ingressu sussegwenti, una nova parte di carburante hè injectata in ogni cilindru in una quantità misurata precisamente. A vàlvula di ingressu si apre brevemente cù una piccula corsa è permette una quantità precisa di aria fresca per entre in u cilindru è mischjà cù i gasi esistenti per pruduce una mistura di carburante magra cù una grande proporzione di gasi di scarico. Questu hè seguitu da u colpu di compressione, durante a quale a temperatura di a mistura cuntinueghja à cresce finu à u mumentu di l'autoignizione. Esecuzione di u prucessu in un certu tempu hè ottenuta da una regulazione precisa di a quantità di carburante, aria fresca è gasi di scarico, infurmazione constante da sensori chì misuranu a pressione di u cilindru, è un sistema capace di cambià istantaneamente a ratio di compressione utilizendu un mecanismu eccentricu. cambià a pusizione di u crankshaft. In modu, u funziunamentu di u sistema in quistione ùn hè micca limitatu à u modu HCCI.

A gestione di tutte queste operazioni cumplesse richiede l'elettronica di cuntrollu chì ùn s'appoghjanu micca nantu à u solitu inseme di algoritmi predefiniti cum'è in i motori di combustione interna cunvinziunali, ma permettenu di cambià e caratteristiche di rendiment in tempu reale in cunfurmità cù e dati ricevuti da i sensori. U compitu hè difficiule, ma u risultatu vale a pena - 238 hp. U Diesotto di 1,8 litri hà assicuratu chì u cuncettu F700 avia emissioni di CO2 di Classe S di 127 g/km è risponde à e strette direttive Euro 6.

Testu: Georgy Kolev

casa " Articuli " spazi vuoti » Motori à benzina è diesel in i motori singoli o HCCI: Parte 2