تست درایو دیزل و بنزین: انواع
تست درایو

تست درایو دیزل و بنزین: انواع

تست درایو دیزل و بنزین: انواع

تقابل پرتنش بین موتورهای دیزلی و بنزینی به اوج خود می رسد. جدیدترین فناوری توربو، سیستم‌های تزریق مستقیم مشترک ریلی با کنترل الکترونیکی، نسبت تراکم بالا - رقابت دو نوع موتور را به هم نزدیک‌تر می‌کند... و ناگهان، در میان یک دوئل باستانی، ناگهان بازیکن جدیدی در صحنه ظاهر شد. مکانی زیر آفتاب

پس از سالها غفلت ، طراحان پتانسیل عظیمی از موتور دیزل را کشف کرده و با معرفی فشرده فناوری های جدید ، توسعه آن را تسریع کردند. کار به جایی رسید که عملکرد پویای آن به ویژگی های یک رقیب بنزینی نزدیک می شد و اجازه می داد تا خودروهای غیرقابل تصوری مانند فولکس واگن ریس تاآرگ و آئودی R10 TDI با جاه طلبی های مسابقه ای جدی ایجاد شود. گاهشماری رویدادهای پانزده سال گذشته به خوبی شناخته شده است ... موتورهای دیزلی 1936s تفاوت اساسی با اجداد خود ندارند ، که توسط مرسدس بنز در سال 13 ایجاد شد. فرایندی از تکامل آهسته به دنبال آن رخ داد که در سالهای اخیر به یک انفجار تکنولوژیکی قوی تبدیل شده است. در اواخر دهه 1 میلادی ، مرسدس اولین توربودیزل اتومبیل را بازسازی کرد ، در اواخر XNUMXs ، تزریق مستقیم در مدل آئودی آغاز شد ، بعداً دیزل ها دارای سرهای چهار سوپاپ بودند و در اواخر XNUMX ، سیستم های تزریق الکترونیکی Common Rail به واقعیت تبدیل شد. ... در همین حال ، تزریق مستقیم فشار قوی به موتورهای بنزینی وارد شده است ، جایی که نسبت تراکم امروزه در برخی موارد به XNUMX: XNUMX می رسد. به تازگی ، فناوری توربو نیز در حال تجربه رنسانس است ، زیرا ارزش گشتاور موتورهای بنزینی شروع به نزدیک شدن قابل توجهی به مقادیر گشتاور توربو دیزل انعطاف پذیر معروف کرده است. با این حال ، به موازات مدرنیزاسیون ، گرایش مداوم به سمت افزایش شدید قیمت موتور بنزینی باقی می ماند ... بنابراین ، علیرغم پیش داوری های شدید و قطبی شدن نظرات در مورد موتورهای بنزینی و دیزلی در نقاط مختلف جهان ، هیچ کدام دو رقیب تسلط ملموسی به دست می آورند.

با وجود همزمانی کیفیت دو نوع واحد ، هنوز تفاوت های زیادی در ماهیت ، شخصیت و رفتار دو موتور گرما وجود دارد.

در مورد موتورهای بنزینی، مخلوط هوا و سوخت تبخیر شده در مدت زمان بسیار طولانی تری تشکیل می شود و مدت ها قبل از شروع فرآیند احتراق شروع می شود. چه با استفاده از کاربراتور یا سیستم های تزریق مستقیم الکترونیکی مدرن، هدف از اختلاط تولید یک مخلوط سوخت یکنواخت و همگن با نسبت هوا به سوخت کاملاً مشخص است. این مقدار معمولاً نزدیک به "مخلوط استوکیومتری" است که در آن اتم‌های اکسیژن کافی وجود دارد که می‌توانند (از لحاظ نظری) در یک ساختار پایدار با هر اتم هیدروژن و کربن موجود در سوخت پیوند برقرار کنند و فقط H20 و CO2 را تشکیل دهند. زیرا نسبت تراکم به اندازه کافی کوچک است تا از خوداشتعالی غیرقابل کنترل و زودهنگام برخی از مواد در سوخت به دلیل دمای تراکم بالا جلوگیری شود (کسری بنزین از هیدروکربن هایی با دمای تبخیر بسیار پایین تر و دمای احتراق بسیار بالاتر تشکیل شده است). خودسوزی از آنهایی که در کسر دیزل هستند)، احتراق مخلوط توسط یک شمع شروع می شود و احتراق به شکل جلویی در حال حرکت با محدودیت سرعت مشخص رخ می دهد. متأسفانه مناطقی با فرآیندهای ناقص در محفظه احتراق تشکیل می شوند که منجر به تشکیل مونوکسید کربن و هیدروکربن های پایدار می شود و با حرکت جلوی شعله فشار و دما در حاشیه آن افزایش می یابد که منجر به تشکیل اکسیدهای نیتروژن مضر می شود. بین نیتروژن و اکسیژن هوا)، پراکسیدها و هیدروپراکسیدها (بین اکسیژن و سوخت). تجمع دومی به مقادیر بحرانی منجر به احتراق انفجاری کنترل نشده می شود، بنابراین، در بنزین های مدرن، از بخش هایی از مولکول ها با "ساختمان" شیمیایی نسبتاً پایدار و دشوار برای انفجار استفاده می شود - تعدادی فرآیند اضافی انجام می شود. در پالایشگاه ها برای دستیابی به چنین ثباتی. از جمله افزایش عدد اکتان سوخت. با توجه به نسبت مخلوط تا حد زیادی ثابتی که موتورهای بنزینی می توانند کار کنند، دریچه گاز نقش مهمی در آنها ایفا می کند که توسط آن بار موتور با تنظیم مقدار هوای تازه تنظیم می شود. با این حال، به نوبه خود، منبع تلفات قابل توجهی در حالت بار جزئی می شود و نقش نوعی "پرش گلو" موتور را بازی می کند.

ایده خالق موتور دیزل، رودولف دیزل، افزایش قابل توجه نسبت تراکم و در نتیجه بازده ترمودینامیکی دستگاه است. بنابراین، مساحت محفظه سوخت کاهش می یابد و انرژی احتراق از طریق دیواره های سیلندر و سیستم خنک کننده تلف نمی شود، بلکه بین خود ذرات، که در این مورد به هر یک بسیار نزدیک تر هستند، "سپری می شود". دیگر. اگر مخلوط هوا و سوخت از پیش آماده شده وارد محفظه احتراق این نوع موتور شود، مانند موتور بنزینی، زمانی که دمای بحرانی خاصی در طول فرآیند تراکم (بسته به نسبت تراکم و نوع سوخت) حاصل شود. ، فرآیند خودسوزی خیلی قبل از GMT آغاز می شود. احتراق حجمی کنترل نشده به همین دلیل است که سوخت دیزل در آخرین لحظه، اندکی قبل از GMT، با فشار بسیار بالا تزریق می شود که باعث کمبود زمان قابل توجهی برای تبخیر خوب، انتشار، اختلاط، خودسوزی و نیاز به حداکثر سرعت مجاز می شود. که به ندرت از حد مجاز فراتر می رود. از 4500 دور در دقیقه این رویکرد الزامات مناسبی را برای کیفیت سوخت تعیین می کند، که در این مورد کسری از سوخت دیزل است - عمدتاً تقطیرهای مستقیم با دمای خود اشتعال به میزان قابل توجهی پایین تر، زیرا ساختار ناپایدارتر و مولکول های طولانی پیش نیاز آسان تر آنها است. پارگی و واکنش با اکسیژن.

یکی از ویژگی های فرایندهای احتراق موتور دیزلی ، از یک طرف ، مناطقی با مخلوط غنی در اطراف سوراخ های تزریق است ، جایی که سوخت از دما بدون اکسیداسیون تجزیه می شود (ترک می خورد) ، به منبع ذرات کربن (دوده) تبدیل می شود و از سوی دیگر. که در آن به هیچ وجه سوخت وجود ندارد و تحت تأثیر دمای بالا ، نیتروژن و اکسیژن هوا وارد یک فعل و انفعال شیمیایی می شوند و اکسیدهای نیتروژن تشکیل می دهند. بنابراین ، موتورهای دیزلی همیشه تنظیم می شوند تا با مخلوط هایی با غلظت متوسط ​​(یعنی با بیش از حد جدی هوا) کار کنند و فقط با دوز دادن مقدار سوخت تزریق ، بار کنترل می شود. این از استفاده از گاز جلوگیری می کند ، که یک مزیت بزرگ نسبت به نمونه های بنزینی آنها است. برای جبران برخی از کمبودهای موتور بنزینی ، طراحان موتورهایی را ایجاد کرده اند که در آنها روند تشکیل مخلوط اصطلاحاً "طبقه بندی بار" است.

در حالت بار جزئی ، مخلوط استوکیومتری مطلوب فقط در ناحیه اطراف الکترودهای شمع ایجاد می شود که به دلیل تزریق ویژه جت سوخت تزریقی ، جریان هوای مستقیم ، مشخصات ویژه جبهه های پیستون و سایر روشهای مشابه است که باعث احتراق می شود. قابلیت اطمینان. در همان زمان ، مخلوط در بیشتر حجم محفظه بدون چربی باقی می ماند و از آنجا که بار در این حالت فقط با مقدار سوخت عرضه شده قابل کنترل است ، دریچه گاز می تواند کاملاً باز بماند. این به نوبه خود منجر به کاهش همزمان تلفات و افزایش بازده ترمودینامیکی موتور می شود. از نظر تئوری همه چیز عالی به نظر می رسد ، اما تا کنون موفقیت این نوع موتورهای تولید شده توسط میتسوبیشی و VW پر زرق و برق نبوده است. به طور کلی ، تاکنون هیچ کس نمی تواند به مزیت کامل این راه حل های تکنولوژیکی مباهات کند.

و اگر به طور "جادویی" مزایای دو نوع موتور را ترکیب کنید؟ ترکیب ایده آل از تراکم بالا دیزل، توزیع همگن مخلوط در کل حجم محفظه احتراق و خوداشتعالی یکنواخت در همان حجم چگونه خواهد بود؟ مطالعات فشرده آزمایشگاهی واحدهای آزمایشی از این نوع در سال‌های اخیر کاهش قابل توجهی در انتشار مضر در گازهای خروجی از اگزوز نشان داده است (مثلاً میزان اکسیدهای نیتروژن تا 99 درصد کاهش می‌یابد!) با افزایش راندمان نسبت به موتورهای بنزینی. . به نظر می‌رسد که آینده واقعاً متعلق به موتورهایی است که شرکت‌های خودروسازی و شرکت‌های طراحی مستقل اخیراً آن‌ها را تحت نام چتر HCCI - موتورهای جرقه‌زنی فشرده‌سازی شارژ همگن یا موتورهای احتراق خودکار شارژ همگن ترکیب کرده‌اند.

مانند بسیاری دیگر از تحولات به ظاهر "انقلابی" ، ایده ایجاد چنین دستگاهی چیز جدیدی نیست و در حالی که تلاش برای ایجاد یک مدل قابل اطمینان تولید هنوز ناموفق است. در عین حال ، احتمال رشد روزافزون کنترل الکترونیکی فرآیند فناوری و انعطاف پذیری زیاد سیستم های توزیع گاز ، چشم انداز بسیار واقع بینانه و خوش بینانه ای را برای نوع جدیدی از موتور ایجاد می کند.

در واقع در این حالت نوعی ترکیبی از اصول موتورهای بنزینی و دیزلی است. یک مخلوط کاملاً همگن ، مانند موتورهای بنزینی ، وارد محفظه های احتراق HCCI می شود ، اما با حرارت ناشی از فشرده سازی خودسوزی می کند. نوع جدید موتور نیز نیازی به دریچه گاز ندارد زیرا می تواند روی مخلوط های کم چربی کار کند. با این حال ، باید توجه داشت که در این مورد معنی تعریف "لاغر" با تعریف دیزل تفاوت معناداری دارد ، زیرا HCCI مخلوط کاملاً لاغر و بسیار غنی شده ندارد ، اما نوعی مخلوط لاغر یکنواخت است. اصل کار شامل اشتعال همزمان مخلوط در کل حجم سیلندر بدون یک جلوی شعله متحرک به طور یکنواخت و در دمای بسیار پایین تر است. این به طور خودکار منجر به کاهش قابل توجهی در میزان اکسیدهای نیتروژن و دوده در گازهای خروجی می شود و طبق گفته برخی از منابع معتبر ، معرفی گسترده HCCI های بسیار کارآمدتر به تولید سریالی خودرو در سال های 2010-2015 انجام می شود. بشریت را در حدود نیم میلیون بشکه ذخیره می کند. روزانه روغن

با این حال، قبل از دستیابی به این امر، محققان و مهندسان باید بر بزرگترین مانع در حال حاضر غلبه کنند - فقدان یک روش قابل اعتماد برای کنترل فرآیندهای خوداشتعال با استفاده از فراکسیون های حاوی ترکیبات شیمیایی، خواص و رفتار سوخت های مدرن. تعدادی از سؤالات ناشی از مهار فرآیندها در بارهای مختلف، چرخش ها و شرایط دمایی موتور است. به گفته برخی کارشناسان، این کار را می توان با بازگرداندن مقدار دقیق اندازه گیری شده گازهای خروجی به سیلندر، پیش گرم کردن مخلوط، یا تغییر دینامیکی نسبت تراکم، یا تغییر مستقیم نسبت تراکم (به عنوان مثال، نمونه اولیه SVC Saab) یا تغییر زمان بسته شدن شیر با استفاده از توزیع گاز متغیر سیستم

هنوز مشخص نیست که چگونه مشکل نویز و اثرات ترمودینامیکی در طراحی موتور به دلیل خودسوزی مقدار زیادی مخلوط تازه در بار کامل برطرف خواهد شد. مشکل واقعی این است که موتور را در دمای پایین در سیلندرها راه اندازی کنید، زیرا شروع خودسوزی در چنین شرایطی بسیار دشوار است. در حال حاضر، بسیاری از محققان با استفاده از نتایج مشاهدات نمونه‌های اولیه با حسگرها برای کنترل الکترونیکی مداوم و تجزیه و تحلیل فرآیندهای کاری در سیلندرها در زمان واقعی، در تلاش برای از بین بردن این تنگناها هستند.

По мнению специалистов автомобильных компаний, работающих в этом направлении, среди которых Honda, Nissan, Toyota и GM, вероятно, сначала будут созданы комбинированные машины, которые могут переключать режимы работы, а свеча зажигания будет использоваться как своего рода помощник в тех случаях, когда HCCI испытывает трудности. Volkswagen уже реализует аналогичную схему в своем двигателе CCS (Combined Combustion System), который в настоящее время работает только на специально разработанном для него синтетическом топливе.

احتراق مخلوط در موتورهای HCCI می تواند در طیف گسترده ای از نسبت های بین سوخت، هوا و گازهای خروجی انجام شود (برای رسیدن به دمای خوداشتعال کافی است) و زمان احتراق کوتاه منجر به افزایش قابل توجهی در راندمان موتور می شود. برخی از مشکلات انواع جدید واحدها را می توان با موفقیت در ترکیب با سیستم های هیبریدی حل کرد، مانند Hybrid Synergy Drive تویوتا - در این مورد، موتور احتراق داخلی فقط می تواند در حالت خاصی استفاده شود که از نظر سرعت و بار بهینه است. در محل کار، بنابراین حالت هایی را که در آن موتور مشکل دارد یا ناکارآمد می شود دور می زند.

احتراق در موتورهای HCCI ، که از طریق کنترل یکپارچه دما ، فشار ، کمیت و کیفیت مخلوط در موقعیت نزدیک به GMT حاصل می شود ، در واقع در برابر احتراق ساده تر با شمع یک مشکل بزرگ است. از طرف دیگر ، HCCI به دلیل ماهیت حجمی همزمان خود اشتعال نیازی به ایجاد فرایندهای آشفته که برای موتورهای بنزینی و به ویژه موتورهای دیزلی مهم هستند ، ندارد. در همان زمان ، به همین دلیل است که حتی انحرافات کم دما می تواند منجر به تغییرات قابل توجهی در فرآیندهای جنبشی شود.

در عمل مهمترین عامل برای آینده این نوع موتورها نوع سوخت است و راه حل طراحی صحیح را تنها با آگاهی دقیق از رفتار آن در محفظه احتراق می توان یافت. بنابراین، در حال حاضر بسیاری از شرکت‌های خودروسازی با شرکت‌های نفتی (مانند تویوتا و اکسون موبیل) همکاری می‌کنند و بیشتر آزمایش‌ها در این مرحله با سوخت‌های مصنوعی طراحی شده ویژه انجام می‌شود که ترکیب و رفتار آنها از قبل محاسبه شده است. راندمان استفاده از بنزین و گازوئیل در HCCI برخلاف منطق موتورهای کلاسیک است. به دلیل دمای بالای خود اشتعال بنزین ها، نسبت تراکم در آنها می تواند از 12:1 تا 21:1 متغیر باشد و در سوخت دیزلی که در دماهای پایین تر مشتعل می شود، باید نسبتاً کوچک باشد - فقط در حد 8. : 1.

متن: جورجی کولف

عکس: شرکت

اضافه کردن نظر