Test drive diesela eta gasolina: motak
Diesel eta gasolina motorren arteko konfrontazio tentsioa bere gorenera iristen da. Azken turbo-teknologia, elektronikoki kontrolatutako common-rail zuzeneko injekzio-sistemak, konpresio-erlazio altuak - lehiak bi motor motak hurbiltzen ditu... Eta bat-batean, antzinako duelu baten erdian, jokalari berri bat agertu zen bat-batean. leku bat eguzkipean.
Urte askotako utzikeriaren ondoren, diseinatzaileek diesel motorren potentzial izugarria berriro aurkitu dute eta bere garapena azkartu dute teknologia berriak modu intentsiboan sartuz. Bere errendimendu dinamikoa gasolina lehiakide baten ezaugarrietara hurbildu zen eta orain arte pentsaezinak ziren autoak sortzea ahalbidetu zuen, hala nola Volkswagen Race Touareg eta Audi R10 TDI, lasterketetarako asmo larriak baino gehiago zituela. Azken hamabost urteetako gertakarien kronologia ezaguna da ... 1936s-eko diesel motorrak ez ziren funtsean arbasoekin alderatuta, Mercedes-Benz-ek 13an sortutakoak. Bilakaera geldoaren prozesua jarraitu zen, azken urteetan leherketa teknologiko indartsua bihurtu dena. 1ko hamarkadaren amaieran, Mercedesek automobilen lehen turbodiesela birsortu zuen, XNUMXeko hamarkadaren amaieran, zuzeneko injekzioa Audi modeloan estreinatu zen, gero dieselek lau balbula buruak jaso zituzten eta XNUMX amaieran, elektronikoki kontrolatutako Common Rail injekzio sistemak errealitate bihurtu ziren. ... Bitartean, presio altuko zuzeneko erregaiaren injekzioa sartu da gasolina motorretan, non konpresio ratioa gaur egun XNUMX: XNUMX iristen den kasu batzuetan. Berriki, turbo teknologiak ere berpizkundea bizi du, gasolina motorren momentu pareko balioak turbo diesel malgu ospetsuaren momentu pareko balioetara nabarmen hurbiltzen hasiak baitira. Hala ere, modernizazioaren paraleloan, gasolina motorraren prezioaren igoera larria lortzeko joera etengabea mantentzen da ... Beraz, munduko hainbat lekutan gasolina eta diesel motorrei buruzko iritziak aurreiritziak eta polarizazioak nabarmenak izan arren, ez bi arerioak nagusitasun nabaria lortzen dute.
Bi unitate moten nolakotasunak kointzidentea izan arren, oraindik ere desberdintasun handiak daude bi motor beroen izaeran, izaeran eta portaeran.
Gasolinazko motor baten kasuan, airearen eta lurrundutako erregaiaren nahasketa denbora askoz luzeagoan sortzen da eta errekuntza-prozesua hasi baino askoz lehenago hasten da. Karburagailu bat edo injekzio zuzeneko sistema elektroniko modernoak erabiliz, nahastearen helburua erregai-nahasketa uniforme eta homogeneoa sortzea da, ondo zehaztutako aire-erregai erlazioarekin. Balio hori "nahaste estekiometriko" deiturikotik hurbil egon ohi da, zeinetan oxigeno atomo nahikoa baitago (teorian) erregaiko hidrogeno eta karbono atomo bakoitzarekin egitura egonkor batean lotu ahal izateko, H20 eta CO2 soilik osatuz. Konpresio-erlazioa nahikoa txikia delako erregaiko substantzia batzuen auto-pizte goiztiarra kontrolatu gabe piztea saihesteko, konpresio-tenperatura altua dela eta (gasolinaren frakzioa lurruntze-tenperatura askoz baxuagoa eta errekuntza-tenperatura askoz handiagoa duten hidrokarburoz osatuta dago). gasolio-frakzioan daudenetatik auto-pizte), nahastearen piztea txinparta baten bidez hasten da eta errekuntza abiadura-muga jakin batean mugitzen den fronte baten moduan gertatzen da. Zoritxarrez, prozesu osatugabeak dituzten zonak sortzen dira errekuntza-ganberan, eta karbono monoxidoa eta hidrokarburo egonkorrak sortzen dira, eta suaren frontea mugitzen denean, bere periferiako presioa eta tenperatura handitzen dira, eta horrek nitrogeno oxido kaltegarriak sortzen ditu ( aireko nitrogenoaren eta oxigenoaren artean), peroxidoak eta hidroperoxidoak (oxigenoaren eta erregaiaren artean). Azken hau balio kritikoetara metatzeak kontrolatu gabeko detonazio-errekuntza dakar, beraz, gasolina modernoetan, "eraikuntza" kimiko nahiko egonkorra eta lehertzeko zaila duten molekulen frakzioak erabiltzen dira - prozesu gehigarri batzuk egiten dira. findegietan egonkortasun hori lortzeko. erregaiaren oktano kopuruaren igoera barne. Gasolina-motorrek funtziona dezaketen nahasketa-erlazio neurri handi batean finkoa dela eta, gasolina-balbulak paper garrantzitsua betetzen du horietan, eta, horren bidez, motorraren karga erregulatzen da aire fresko kantitatea egokituz. Hala ere, karga partzialeko moduan galera nabarmenen iturri bihurtzen da, motorraren "eztarria tapoi" baten rola betetzen du.
Rudolf Diesel motor dieselaren sortzailearen ideia konpresio-erlazioa nabarmen handitzea da, eta, beraz, makinaren eraginkortasun termodinamikoa. Horrela, erregai-ganberaren eremua murrizten da, eta errekuntza-energia ez da zilindroaren eta hozte-sistemaren hormetan barreiatzen, baizik eta partikulen artean "usatzen" da, kasu honetan bakoitzarengandik askoz hurbilago daudenak. beste. Aldez aurretik prestatutako aire-erregai nahasketa mota honetako motorren errekuntza-ganbera sartzen bada, gasolinazko motor baten kasuan bezala, konpresio-prozesuan tenperatura kritiko jakin batera iristen denean (konpresio-erlazioaren eta erregai motaren arabera). ), auto-pizte prozesua GMT baino askoz lehenago hasiko da. kontrolatu gabeko errekuntza bolumetrikoa. Hori dela eta, gasolioa azken momentuan injektatzen da, GMT baino pixka bat lehenago, oso presio altuan, eta horrek lurruntze, difusio, nahasketa, auto-pizte eta abiadura goreneko mugaren beharrizan denbora falta nabarmena sortzen du. hori oso gutxitan gainditzen du muga. 4500 rpm-tik aurrera Ikuspegi honek erregaiaren kalitaterako baldintza egokiak ezartzen ditu, hau da, kasu honetan diesel erregaiaren zati bat da - batez ere autosutze-tenperatura nabarmen baxuagoa duten distilatu zuzenak, egitura ezegonkorragoa eta molekula luzeak ezinbestekoak baitira errazago egiteko. haustura eta oxigenoarekin erreakzioa.
Diesel motor baten errekuntza-prozesuen ezaugarriak dira, alde batetik, injekzio-zuloen inguruan nahasketa aberastua duten zonak, non erregaia oxidazio gabe tenperaturatik deskonposatzen den (pitzadurak), karbono partikula (kedarra) iturri bihurtuz, eta bestetik. bertan ez dago batere erregairik eta, tenperatura altuaren eraginez, airearen nitrogenoak eta oxigenoak elkarreragin kimikoa egiten dute, nitrogeno oxidoak eratuz. Hori dela eta, diesel motorrak beti sintonizatuta daude ertaineko nahasketa ahulekin funtzionatzeko (hau da, aire gehiegizko larriarekin), eta karga injektatutako erregai kopuruaren dosi bidez soilik kontrolatzen da. Horrek gasa ez erabiltzea ekiditen du, hau da, abantaila handia da gasolinaren aldean. Gasolinazko motor baten akats batzuk konpentsatzeko, diseinatzaileek nahasketa eratzeko prozesua "karga estratifikazioa" deiturikoa duten motorrak sortu dituzte.
Karga partzialeko moduan, nahasketa estekiometriko hoberena txinpartaren elektrodoen inguruan bakarrik sortzen da, injektatutako erregaiaren zurrustaren injekzio bereziagatik, zuzendutako aire-fluxua, pistoi-aurrealdeen profil berezia eta piztea bermatzen duten antzeko beste metodo batzuk direla eta. fidagarritasuna. Aldi berean, ganberaren bolumen gehieneko nahasketa ahula izaten jarraitzen du, eta modu honetako karga hornitutako erregai kopuruarekin soilik kontrola daitekeenez, gasaren balbula guztiz irekita egon daiteke. Horrek, aldi berean, galerak gutxitzea eta motorraren efizientzia termodinamikoa handitzea dakar. Teorian itxura bikaina du, baina orain arte Mitsubishi-k eta VW-k sortutako motor mota honen arrakasta ez da liluragarria izan. Orokorrean, orain arte inor ezin da harro irtenbide teknologiko horiek guztiz aprobetxatu dituztela.
Eta bi motor motaren abantailak "magikoki" konbinatzen badituzu? Zein izango litzateke gasolioaren konpresio altua, nahastearen banaketa homogeneoa errekuntza-ganberaren bolumen osoan eta bolumen berean autopizte uniformearen konbinazio aproposa? Azken urteotan mota honetako unitate esperimentalen laborategiko azterketa trinkoek frogatu dute ihes-gasen isuri kaltegarrien murrizketa nabarmena dela (adibidez, nitrogeno oxidoen kopurua % 99ra arte murrizten da!). . Badirudi etorkizuna motorrei dagokiela, automobilgintza-enpresek eta diseinu-enpresa independenteek duela gutxi HCCI - Homogeneous Charge Compression Ignition Engines edo Homogeneous Charge Self Ignition Engines izenpean elkartu dituztenak.
Itxuraz "iraultzaile" diren beste garapen askoren antzera, makina bat sortzeko ideia ez da berria, eta ekoizpen eredu fidagarria sortzeko saiakerak arrakasta izan gabe jarraitzen du. Aldi berean, prozesu teknologikoaren kontrol elektronikoaren aukera gero eta handiagoak eta gasa banatzeko sistemen malgutasun handiak motor mota berri baterako oso aukera errealista eta baikorra sortzen dute.
Izan ere, kasu honetan gasolina eta diesel motorren funtzionamendu printzipioen hibrido moduko bat da. Ondo homogeneizatutako nahasketa bat, gasolindegiko motoreetan bezala, HCCIko errekuntza-ganberetara sartzen da, baina konpresioaren beroak auto-pizten du. Motor mota berriak, gainera, ez du gasaren balbularik behar, nahasketa ahulekin funtziona dezakeelako. Hala ere, kontuan hartu behar da kasu honetan "lean" definizioaren esanahia nabarmen ezberdina dela gasolioaren definizioarekin, HCCIk ez baitu guztiz nahastuta eta oso aberastutako nahasketarik, baina uniformeki lean nahasten den mota da. Funtzionamenduaren printzipioak nahasketa zilindroaren bolumen osoan aldi berean piztea dakar, uniformeki mugitzen den sugarraren aurrealderik gabe eta askoz tenperatura baxuagoan. Horrek automatikoki nitrogeno oxidoen eta kedar isurien gasen kopuruaren beherakada nabarmena dakar, eta, zenbait iturri autoritateren arabera, askoz eraginkorragoak diren HCCIak masiboki sartzea 2010-2015 serieko automobilgintzan. Gizateriak milioi erdi upel inguru salbatuko ditu. olioa egunero.
Hala ere, hori lortu baino lehen, ikertzaileek eta ingeniariek momentuko oztoporik handiena gainditu behar dute: erregai modernoen konposizio kimiko, propietate eta portaera desberdinak dituzten frakzioak erabiliz sutze prozesuak kontrolatzeko modu fidagarririk eza. Hainbat galdera sortzen dira prozesuak motorren hainbat karga, bira eta tenperatura-baldintzetan edukitzeak. Zenbait adituren arabera, zehatz-mehatz neurtutako ihes-gasen kopuru bat zilindrora itzuliz, nahasketa aurrez berotuz edo konpresio-erlazioa dinamikoki aldatuz edo konpresio-erlazioa zuzenean aldatuz egin daiteke (adibidez, SVC Saab prototipoa) edo balbula ixteko denbora aldatzea gas-banaketaren sistema aldakorrak erabiliz.
Oraindik ez dago argi nola ezabatuko den motorren diseinuan nahaste fresko kopuru handi baten auto-suntaren ondoriozko zarata eta efektu termodinamikoak karga osoan. Benetako arazoa motorra zilindroetan tenperatura baxuan abiaraztea da, nahiko zaila baita halako baldintzetan autopizte hastea. Gaur egun, ikertzaile asko botila-lepo horiek kentzeko lanean ari dira, sentsoreekin prototipoen behaketen emaitzak erabiliz, etengabeko kontrol elektronikorako eta zilindroetako lan-prozesuak denbora errealean aztertzeko.
Norabide horretan lan egiten duten automobil-enpresetako adituen arabera, Honda, Nissan, Toyota eta GM barne, litekeena da lehenengo funtzionamendu moduak alda ditzaketen auto konbinatuak sortzea eta txinparta kasuetan laguntzaile moduko gisa erabiltzea. non HCCI zailtasunak bizi dituen. Volkswagenek dagoeneko antzeko eskema bat ezartzen du bere CCS (Combined Combustion System) motorrean, gaur egun berariaz garatutako erregai sintetikoarekin bakarrik funtzionatzen duena.
HCCI motorretan nahasketaren piztea erregaiaren, airearen eta ihes-gasen arteko proportzio ugaritan egin daiteke (nahikoa da auto-sutze-tenperaturara iristeko), eta errekuntza-denbora labur batek motorraren eraginkortasuna nabarmen handitzea dakar. Unitate mota berrien arazo batzuk sistema hibridoekin konbinatuta konpon daitezke, hala nola Toyota-ren Hybrid Synergy Drive - kasu honetan, barne-errekuntzako motorra abiadura eta karga aldetik optimoa den modu jakin batean soilik erabil daiteke. lanean, eta, horrela, motorra borrokatzen edo eraginkorra ez den moduak saihestuz.
HCCI motorren erreketa, nahasketaren tenperatura, presioa, kantitatea eta kalitatearen kontrol integratuaren bidez lortutakoa GMTtik gertu dagoen posizioan, arazo handia da txinpartarekin pizte askoz errazagoaren atzeko aldean. Bestalde, HCCIk ez du zertan prozesu nahasiak sortu, gasolina eta batez ere diesel motorretarako garrantzitsuak direnak, auto-pizketaren aldibereko izaera dela eta. Aldi berean, horregatik tenperatura desbideratze txikiek ere prozesu zinetikoetan aldaketa nabarmenak ekar ditzakete.
Praktikan, motor mota honen etorkizunerako faktore garrantzitsuena erregai mota da, eta diseinuaren irtenbide zuzena errekuntza-ganberan duen portaeraren ezagutza zehatzarekin soilik aurki daiteke. Hori dela eta, gaur egun automobilgintza-enpresa asko petrolio-enpresekin lanean ari dira (Toyota eta ExxonMobil, esaterako), eta etapa honetako esperimentu gehienak bereziki diseinatutako erregai sintetikoekin egiten dira, eta horien konposizioa eta portaera aldez aurretik kalkulatzen dira. HCCIn gasolina eta diesel erregaia erabiltzearen eraginkortasuna motor klasikoen logikaren aurkakoa da. Gasolinen auto-pizte-tenperatura altua dela eta, konpresio-erlazioa 12:1etik 21:1era alda daiteke, eta tenperatura baxuagoetan pizten den gasolioan, nahiko txikia izan behar du - 8 baino ez. :1.
Testua: Georgy Kolev
Argazkia: konpainia
