Deuchainn dràibhidh dìosail agus gasoline: seòrsaichean
Tha an còmhstri teann eadar einnseanan dìosail agus gasoline a’ ruighinn an ìre as àirde. An teicneòlas turbo as ùire, siostaman in-stealladh dìreach rèile cumanta fo smachd dealanach, co-mheasan teannachaidh àrd - tha an còmhstri a’ toirt an dà sheòrsa einnsean nas fhaisge… Agus gu h-obann, ann am meadhan seann duel, nochd cluicheadair ùr gu h-obann air an t-sealladh. àite fon ghrèin.
Às deidh mòran bhliadhnaichean de dhearmad, tha na dealbhadairean air faighinn a-mach comas mòr an einnsean dìosail agus air a leasachadh a luathachadh tro bhith a ’toirt a-steach teicneòlasan ùra gu dian. Ràinig e a ’phuing far an robh a choileanadh fiùghantach a’ dlùthachadh ri feartan farpaiseach gasoline agus a ’leigeil le càraichean nach robh furasta smaoineachadh mar an Volkswagen Race Touareg agus Audi R10 TDI a chruthachadh le barrachd air droch amasan rèisidh. Tha eòlas mòr air eachdraidh tachartasan nan còig bliadhna deug mu dheireadh ... Cha robh einnseanan dìosail nan 1936s gu bunaiteach eadar-dhealaichte bho an sinnsirean, a chruthaich Mercedes-Benz air ais ann an 13. Lean pròiseas mean-fhàs slaodach, a tha o chionn beagan bhliadhnaichean air fàs gu bhith na spreadhadh teicneòlasach cumhachdach. Aig deireadh na 1n, rinn Mercedes ath-chruthachadh air a ’chiad turbodiesel fèin-ghluasadach, aig deireadh na XNUMXn, chaidh in-stealladh dìreach a thoirt a-mach ann am modail Audi, fhuair dìosail nas fhaide air adhart cinn ceithir-bhalbhaichean, agus aig deireadh na XNUMXs, thàinig siostaman stealladh Common Rail fo smachd dealanach gu bith. ... Aig an aon àm, chaidh in-stealladh connaidh dìreach àrd-bhruthadh a thoirt a-steach do einnseanan gasoline, far a bheil an co-mheas teannachaidh an-diugh a ’ruighinn XNUMX: XNUMX ann an cuid de chùisean. O chionn ghoirid, tha teicneòlas turbo cuideachd a ’faighinn ath-bheothachadh, le luachan torque einnseanan gasoline a’ tòiseachadh a ’dlùthachadh gu mòr ri luachan torque an dìosail sùbailte sùbailte ainmeil. Ach, ann an co-shìnte ris an ùrachadh, tha claonadh cunbhalach a dh ’ionnsaigh àrdachadh mòr ann an cosgais an einnsean gasoline fhathast ... Mar sin, a dh’ aindeoin na ro-bheachdan follaiseach agus polarachadh bheachdan a thaobh einnseanan gasoline agus dìosail ann an diofar phàirtean den t-saoghal, chan eil gin dhiubh bidh an dà cho-fharpaiseach a ’faighinn làmh an uachdair.
A dh ’aindeoin co-thuiteamas mu fheartan an dà sheòrsa aonad, tha eadar-dhealachaidhean mòra ann fhathast ann an nàdar, caractar agus giùlan an dà einnsean teas.
Ann an cùis einnsean gasoline, tha am measgachadh de dh'èadhar agus connadh air a ghluasad air a chruthachadh thar ùine fada nas fhaide agus a 'tòiseachadh fada ro thoiseach a' phròiseas losgaidh. Co-dhiù a tha thu a’ cleachdadh carburetor no siostaman in-stealladh dìreach dealanach ùr-nodha, is e an amas measgachadh measgachadh connaidh aon-ghnèitheach a thoirt gu buil le co-mheas connaidh èadhair air a dheagh mhìneachadh. Tha an luach seo mar as trice faisg air a 'cho-ainm "stoichiometric measgachadh", anns a bheil gu leòr ocsaidean atoms a bhith comasach (gu teòiridheach) ceangal ann an structar seasmhach le gach haidridean agus carbon atom anns a' chonnadh, a 'cruthachadh a-mhàin H20 agus CO2. Leis gu bheil an co-mheas teannachaidh beag gu leòr gus fèin-lasadh ro-luath neo-riaghlaidh de chuid de stuthan sa chonnadh a sheachnadh mar thoradh air teòthachd teannachaidh àrd (tha bloigh gasoline air a dhèanamh suas de hydrocarbons le teòthachd falmhachaidh mòran nas ìsle agus teòthachd losgaidh mòran nas àirde). fèin-lasadh bhon fheadhainn anns a’ bhloigh dìosail), bidh lasadh a’ mheasgachaidh air a thòiseachadh le sradag agus bidh losgadh a’ tachairt ann an cruth aghaidh a’ gluasad aig ìre astair sònraichte. Gu mì-fhortanach, tha sònaichean le pròiseasan neo-choileanta air an cruthachadh anns an t-seòmar losgaidh, a ’leantainn gu cruthachadh carbon monoxide agus hydrocarbons seasmhach, agus nuair a ghluaiseas aghaidh an lasair, bidh an cuideam agus an teòthachd aig an iomall ag àrdachadh, a tha a’ leantainn gu cruthachadh nitrogen oxides cronail. eadar naitridean agus ogsaidean bhon adhar), peroxides agus hydroperoxides (eadar ogsaidean agus connadh). Tha cruinneachadh an fheadhainn mu dheireadh gu luachan èiginneach a ’leantainn gu losgadh spreadhaidh neo-riaghlaidh, mar sin, ann an gasolines an latha an-diugh, thathas a’ cleachdadh bloighean de mholacilean le “togail” ceimigeach a tha an ìre mhath seasmhach, duilich a spreadhadh - tha grunn phròiseasan a bharrachd air an coileanadh. aig fìneadairean gus an leithid de sheasmhachd a choileanadh. gabhail a-steach àrdachadh ann an àireamh ochdainn a' chonnaidh. Mar thoradh air a ’cho-mheas measgachadh stèidhichte gu ìre mhòr a dh’ fhaodas einnseanan gasoline a ruith, tha àite cudromach aig a ’bhalbhaid throttle annta, leis am bi luchd an einnsein air a riaghladh le bhith ag atharrachadh na tha de dh’ èadhar ùr ann. Ach, bidh e, an uair sin, na adhbhar call mòr ann am modh pàirt luchdan, a 'cluich pàirt seòrsa de "plug amhach" an einnsean.
Is e beachd neach-cruthachaidh an einnsean dìosail, Rudolf Diesel, an co-mheas teannachaidh àrdachadh gu mòr, agus mar sin èifeachdas thermodynamic an inneil. Mar sin, tha farsaingeachd an t-seòmair connaidh a 'lùghdachadh, agus chan eil an lùth losgadh air a sgaoileadh tro bhallaichean an t-siolandair agus an siostam fuarachaidh, ach tha e "air a chaitheamh" eadar na mìrean fhèin, a tha sa chùis seo mòran nas fhaisge air gach fear. eile. Ma thèid measgachadh connaidh èadhair ro-ullaichte a-steach don t-seòmar losgaidh den t-seòrsa einnsean seo, mar ann an cùis einnsean gasoline, an uairsin nuair a ruigear teòthachd èiginneach sònraichte tron phròiseas teannachaidh (a rèir a ’cho-mheas teannachaidh agus an seòrsa connaidh ), thèid am pròiseas fèin-lasadh a thòiseachadh fada ro GMT. losgadh tomhas-lìonaidh neo-riaghlaidh. Is ann air an adhbhar seo a tha connadh dìosail air a chuir a-steach aig a’ mhionaid mu dheireadh, goirid ro GMT, aig cuideam fìor àrd, a tha a’ cruthachadh dìth ùine airson deagh fhalamhachadh, sgaoileadh, measgachadh, fèin-lasadh agus an fheum air crìoch astair as àirde. is ann ainneamh a thèid e thairis air a’ chrìoch. bho 4500 rpm Tha an dòigh-obrach seo a’ suidheachadh riatanasan iomchaidh airson càileachd a’ chonnaidh, a tha sa chùis seo na bloigh de chonnadh dìosail - gu ìre mhòr driogadh dìreach le teòthachd fèin-adharachaidh gu math nas ìsle, leis gu bheil structar nas neo-sheasmhach agus moileciuilean fada riatanach airson a bhith nas fhasa briseadh agus freagairt le ocsaidean.
Is e feart de phròiseasan losgaidh einnsean dìosail, air an aon làimh, sònaichean le measgachadh beairteach timcheall air na tuill stealladh, far a bheil an connadh a ’lobhadh (sgàinidhean) bho theodhachd gun oxidachadh, a’ tionndadh gu stòr de ghràinean gualain (sùith), agus air an làimh eile. anns nach eil connadh idir agus fo bhuaidh naitridean aig teòthachd àrd agus ocsaidean an èadhair a ’dol an sàs ann an eadar-obrachadh ceimigeach, a’ cruthachadh ocsaidean nitrogen. Mar sin, tha einnseanan dìosail an-còmhnaidh air an gleusadh gus obrachadh le measgachaidhean meadhanach-leanmhainn (is e sin, le cus èadhar), agus chan eil smachd air an luchd ach le bhith a ’dòs na tha de chonnadh air a stealladh. Bidh seo a ’seachnadh cleachdadh smeòrach, a tha na bhuannachd mhòr thairis air na co-aoisean gasoline aca. Gus dìoladh a dhèanamh airson cuid de na h-uireasbhaidhean a th ’aig an einnsean gasoline, tha na dealbhadairean air einnseanan a chruthachadh anns a bheil pròiseas cruthachadh measgachadh mar a chanar ris an sin" stratification charge ".
Ann am modh luchdan pàirt, tha am measgachadh stoichiometric as fheàrr air a chruthachadh a-mhàin anns an sgìre timcheall air na dealanan plug spark mar thoradh air in-stealladh sònraichte de chidhe connaidh stealladh, sruthadh adhair stiùirichte, ìomhaigh sònraichte de na h-aghaidhean piston agus dòighean eile den aon seòrsa a nì cinnteach gu bheil lasachadh ann earbsachd. Aig an aon àm, tha am measgachadh anns a ’mhòr-chuid de mheud an t-seòmair fhathast caol, agus leis nach urrainn smachd a chumail air an luchd sa mhodh seo ach leis an ìre de chonnadh a chaidh a thoirt seachad, faodaidh a’ bhalbhaiche throttle fuireach làn fhosgailte. Bidh seo, an uair sin, a ’leantainn gu lùghdachadh aig an aon àm ann an call agus àrdachadh ann an èifeachdas teirmmodynamic an einnsean. Ann an teòiridh tha a h-uile dad a ’coimhead glè mhath, ach gu ruige seo cha robh soirbheachas an seòrsa einnsean seo a rinn Mitsubishi agus VW glamorous. San fharsaingeachd, gu ruige seo chan urrainn dha duine sam bith a bhith a ’dèanamh làn bhuannachd de na fuasglaidhean teicneòlais sin.
Agus ma tha thu “gu draoidheil” a’ cothlamadh buannachdan an dà sheòrsa einnsean? Dè an cothlamadh a bhiodh air leth freagarrach de dhlùthadh dìosail àrd, cuairteachadh aon-ghnèitheach den mheasgachadh air feadh meud an t-seòmair losgaidh agus fèin-lasadh èideadh san aon leabhar? Tha sgrùdaidhean dian obair-lann air aonadan deuchainneach den t-seòrsa seo anns na bliadhnachan mu dheireadh air lùghdachadh mòr a nochdadh ann an sgaoilidhean cronail ann an gasaichean fuadain (mar eisimpleir, tha an ìre de nitrogen oxides air a lughdachadh suas ri 99%!) Le àrdachadh ann an èifeachdas an coimeas ri einnseanan gasoline . Tha e coltach gum buin an àm ri teachd dha einnseanan, a tha companaidhean chàraichean agus companaidhean dealbhaidh neo-eisimeileach air a dhol còmhla o chionn ghoirid fon ainm sgàile HCCI - Einnseanan Ignition Compression Charge Homogeneous no Einnsean Fèin-Ignition Charge Homogeneous.
Coltach ri mòran leasachaidhean eile a tha coltach ri “rèabhlaideach”, chan eil am beachd a bhith a ’cruthachadh inneal mar seo ùr, agus ged nach eil oidhirpean gus modal toraidh earbsach a chruthachadh fhathast soirbheachail. Aig an aon àm, tha na cothroman a tha a ’sìor fhàs airson smachd dealanach air a’ phròiseas teicneòlais agus sùbailteachd mòr nan siostaman cuairteachaidh gas a ’cruthachadh ro-shealladh fìor dòchasach agus dòchasach airson seòrsa ùr de einnsean.
Gu dearbh, anns a ’chùis seo tha e na sheòrsa de hibrid de phrionnsapalan obrachaidh einnseanan gasoline agus dìosail. Bidh measgachadh le deagh homogenized, mar ann an einnseanan gasoline, a ’dol a-steach do sheòmraichean losgaidh an HCCI, ach bidh e ga leigeil fhèin fo bhuaidh teas bhon teannachadh. Chan eil an seòrsa einnsean ùr cuideachd a ’feumachdainn bhalbhaiche throttle oir is urrainn dha ruith air measgachaidhean lean. Ach, bu chòir a thoirt fa-near, anns a ’chùis seo tha brìgh a’ mhìneachaidh air “lean” gu math eadar-dhealaichte bhon mhìneachadh air dìosail, leis nach eil measgachadh gu tur leanailteach agus làn-bheairteach aig HCCI, ach tha e na sheòrsa de mheasgachadh a tha gu ìre mhath caol. Tha prionnsapal na h-obrach a ’gabhail ris gun tèid am measgachadh a lasadh aig an aon àm air feadh meud iomlan an t-siolandair gun aghaidh lasair a bhios a’ gluasad gu co-ionnan agus aig teòthachd gu math nas ìsle. Bidh seo gu fèin-ghluasadach a ’leantainn gu lùghdachadh mòr anns an uiread de naitridean ocsaidean agus sùith anns na gasaichean sgaoilte, agus, a rèir grunn stòran ùghdarrasach, toirt a-steach mòr HCCIs mòran nas èifeachdaiche a-steach gu cinneasachadh fèin-ghluasadach sreathach ann an 2010-2015. Sàbhalaidh e timcheall air leth mhillean baraille dha daonnachd. ola gach latha.
Ach, mus tèid seo a choileanadh, feumaidh luchd-rannsachaidh agus innleadairean faighinn thairis air a’ chnap-starra as motha an-dràsta - dìth dòigh earbsach air smachd a chumail air pròiseasan fèin-thoileil le bhith a’ cleachdadh bloighean le diofar cho-dhèanamh ceimigeach, feartan agus giùlan connadh an latha an-diugh. Tha grunn cheistean air an adhbhrachadh le bhith a 'cumail pròiseasan aig diofar luchdan, tionndadh agus suidheachadh teòthachd an einnsein. A rèir cuid de dh’eòlaichean, faodar seo a dhèanamh le bhith a’ tilleadh tomhas de ghasaichean fuasglaidh a tha air an tomhas gu mionaideach air ais chun siolandair, a’ ro-teasachadh a’ mheasgachadh, no ag atharrachadh a’ cho-mheas teannachaidh gu dinamach, no ag atharrachadh a’ cho-mheas teannachaidh gu dìreach (mar eisimpleir, prototype SVC Saab) no ag atharrachadh àm dùnaidh na bhalbhaichean a’ cleachdadh cuairteachadh gas siostaman caochlaideach.
Chan eil e soilleir fhathast ciamar a thèid cuir às don duilgheadas fuaim agus buaidhean thermodynamic air dealbhadh an einnsein mar thoradh air fèin-lasadh mòran de mheasgachadh ùr aig làn luchd. Is e an fhìor dhuilgheadas an einnsean a thòiseachadh aig teòthachd ìosal anns na siolandairean, leis gu bheil e gu math duilich fèin-lasadh a thòiseachadh ann an leithid de shuidheachaidhean. An-dràsta, tha mòran de luchd-rannsachaidh ag obair gus cuir às do na botail sin le bhith a’ cleachdadh toraidhean amharc air prototypes le mothachairean airson smachd dealanach leantainneach agus mion-sgrùdadh air pròiseasan obrach ann an siolandairean ann an àm fìor.
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.
Faodar lasadh a ’mheasgachaidh ann an einnseanan HCCI a dhèanamh ann an raon farsaing de cho-mheasan eadar connadh, èadhar agus gasaichean fuadain (tha e gu leòr gus an teòthachd autoignition a ruighinn), agus tha ùine losgaidh goirid a’ leantainn gu àrdachadh mòr ann an èifeachdas einnsean. Faodar cuid de dhuilgheadasan de sheòrsan aonadan ùra fhuasgladh gu soirbheachail ann an co-bhonn ri siostaman tar-chinealach, leithid Toyota Hybrid Synergy Drive - anns a ’chùis seo, chan urrainnear an einnsean losgaidh a-staigh a chleachdadh ach ann am modh sònraichte a tha as fheàrr a thaobh astar is luchd. aig an obair, mar sin a 'dol seachad air modhan anns a bheil an t-einnsean a' strì no a 'fàs neo-èifeachdach.
Tha cìreadh ann an einnseanan HCCI, air a choileanadh tro smachd aonaichte air teòthachd, cuideam, meud agus càileachd a ’mheasgachaidh ann an suidheachadh faisg air GMT, gu dearbh na dhuilgheadas mòr an aghaidh cùl-raon de mhothachadh mòran nas sìmplidh le pluga sradag. Air an làimh eile, chan fheum HCCI pròiseasan buaireasach a chruthachadh, a tha cudromach airson gasoline agus gu sònraichte einnseanan dìosail, air sgàth nàdar volumetric fèin-mhothachaidh aig an aon àm. Aig an aon àm, is ann air an adhbhar seo a dh ’fhaodadh eadhon gluasadan teòthachd beag leantainn gu atharrachaidhean mòra ann am pròiseasan cinneachail.
Ann an cleachdadh, is e an seòrsa connaidh an rud as cudromaiche airson àm ri teachd an seòrsa einnsean seo, agus chan fhaighear am fuasgladh dealbhaidh ceart ach le eòlas mionaideach air a ghiùlan anns an t-seòmar losgaidh. Mar sin, tha mòran chompanaidhean chàraichean an-dràsta ag obair le companaidhean ola (leithid Toyota agus ExxonMobil), agus tha a ’mhòr-chuid de na deuchainnean aig an ìre seo air an dèanamh le connadh synthetigeach a chaidh a dhealbhadh gu sònraichte, agus tha an sgrìobhadh agus an giùlan air an tomhas ro-làimh. Tha èifeachdas cleachdadh connadh gasoline agus dìosail ann an HCCI an aghaidh loidsig einnseanan clasaigeach. Mar thoradh air an teòthachd àrd fèin-lasadh gasoline, faodaidh an co-mheas teannachaidh annta atharrachadh bho 12: 1 gu 21: 1, agus ann an connadh dìosail, a bhios a ’lasadh aig teòthachd nas ìsle, bu chòir dha a bhith an ìre mhath beag - air òrdugh dìreach 8 :1.
Teacs: Georgy Kolev
Dealbh: companaidh
