Nwale mmanụ dizel na mmanụ ụgbọala: ụdị

Esemokwu dị egwu dị n'etiti injin diesel na mmanụ ụgbọala erutela njedebe ya. Teknụzụ turbo kachasị ọhụrụ, sistemu ịgba ọgwụ mgbochi ụgbọ oloko na-achịkwa nke ọma, oke mkpakọ dị elu - asọmpi na-eweta ụdị injin abụọ ahụ nso… Na mberede, n'etiti duel ochie, onye ọkpụkpọ ọhụrụ pụtara na mberede na ebe ahụ. ebe n'okpuru anyanwụ.

Mgbe ọtụtụ afọ nke nleghara anya, ndị na -emepụta achọpụtala nnukwu ikike nke mmanụ dizel ma mepe mmepe ya ngwa ngwa site na iwebata teknụzụ ọhụrụ. Ọ bịara ruo na arụmọrụ ya siri ike bịarutere njirimara nke onye na -asọmpi mmanụ ụgbọ ala wee nye ohere ịmepụta ụgbọ ala ndị a na -agaghị echetụ n'echiche ugbu a dị ka Volkswagen Race Touareg na Audi R10 TDI nwere nnukwu ebumnuche oke ịgba ọsọ. Usoro ihe omume nke afọ iri na ise gara aga ka amaara nke ọma ... Injin dizel nke 1936s adịghị iche na ndị nna nna ha, nke Mercedes-Benz mepụtara laa azụ na 13. Usoro nke mmalite evolushọn sochiri, nke n'ime afọ ndị na -adịbeghị anya etolitela n'ime mgbawa teknụzụ siri ike. N'ọgwụgwụ 1s, Mercedes weghachitere turbodiesel ụgbọ ala mbụ, na ngwụsị XNUMXs, ịgba ntụtụ nke arụpụtara na ụdị Audi, ndị diesel mechara nweta isi valvụ anọ, na ngwụsị XNUMXs, sistemụ nchịkwa ụgbọ okporo ígwè nkịtị na-ejikwa elektrọnik wee bụrụ eziokwu. ... Ka ọ dị ugbu a, etinyerela mgbanye mmanụ ọkụ dị elu n'ime mmanụ ụgbọ ala, ebe oke mkpakọ taa ruru XNUMX: XNUMX n'ọnọdụ ụfọdụ. N’oge na -adịbeghị anya, teknụzụ turbo na -enwekwa mmụba, yana ụkpụrụ torque nke mmanụ ụgbọ ala na -amalite ịbịaru nso na ụkpụrụ torque nke dizel turbo ama ama na -agbanwe agbanwe. Otú ọ dị, n'ikwekọ na nke ọgbara ọhụrụ, ọ na -anọgide na -enwe ọchịchọ ịrị elu dị elu na ọnụahịa mmanụ ụgbọ ala ... Ya mere, n'agbanyeghị ajọ mbunobi na mbibi nke echiche gbasara mmanụ ụgbọ ala na mmanụ dizel n'akụkụ dị iche iche nke ụwa, ọ nweghị nke ndị na -asọrịta mpi abụọ na -enweta ike a na -ahụ anya.

N’agbanyeghi na odidi nke ụdị nkeji abụọ a, enwere nnukwu ọdịiche dị na ọdịdị, agwa na omume nke igwe ọkụ abụọ ahụ.

N'ihe banyere engine petrol, ngwakọta nke ikuku na mmanụ ọkụ na-ekpo ọkụ na-etolite ogologo oge ma malite ogologo oge tupu mmalite nke usoro combustion. Ma ị na-eji carburetor ma ọ bụ sistemụ elektrọnik nke oge a, ihe mgbaru ọsọ nke ịgwakọta bụ imepụta otu, ngwakọta mmanụ ọkụ na-ejikọta ya na oke ikuku-mmanụ akọwapụtara nke ọma. Uru a na-adịkarị nso na ihe a na-akpọ "ngwakọta stoichiometric", nke enwere ikuku oxygen zuru oke iji nwee ike (n'ụzọ doro anya) ijikọ n'ime usoro kwụsiri ike na hydrogen na carbon carbon n'ime mmanụ ọkụ, na-eme naanị H20 na CO2. N'ihi na mkpakọ ruru bụ obere iji zere akaghi aka na-achịkwaghị achịkwa akpaaka mgbanye nke ụfọdụ bekee na mmanụ ụgbọala n'ihi elu mkpakọ okpomọkụ (peturuolu mejupụtara hydrocarbons na a ukwuu ala evaporation okpomọkụ na a ukwuu elu combustion okpomọkụ). ịgbanye onwe ya site na ndị nọ n'ime obere diesel), mgbanye nke ngwakọta na-amalite site na ọkụ ọkụ na combustion na-eme n'ụdị ihu na-aga n'ihu na njedebe ọsọ ọsọ. N'ụzọ dị mwute, zones na-ezughị ezu usoro na-guzobere na combustion ụlọ, na-eduga na e guzobere carbon monoxide na kwụsiri ike hydrocarbons, na mgbe ire ọkụ n'ihu na-akpali, nrụgide na okpomọkụ na mpụta abawanye, nke na-eduga ná guzobe nke emerụ nitrogen oxides ( n'etiti nitrogen na oxygen si ikuku), peroxides na hydroperoxides (n'etiti oxygen na mmanụ ụgbọala). Mkpokọta nke ikpeazụ na ụkpụrụ dị oke egwu na-eduga na mgbawa ọkụ na-achịkwaghị achịkwa, yabụ, na mmanụ ụgbọ ala ọgbara ọhụrụ, a na-eji obere akụkụ nke ụmụ irighiri ihe nwere kemịkalụ siri ike, nke siri ike ịgbawa - a na-eme ọtụtụ usoro ndị ọzọ. na refineries iji nweta nkwụsi ike dị otú ahụ. gụnyere mmụba nke ọnụọgụ octane nke mmanụ ụgbọala. N'ihi oke ngwakọta a kapịrị ọnụ nke engines petrol nwere ike ịgba ọsọ, valvụ trotul na-arụ ọrụ dị mkpa n'ime ha, nke a na-achịkwa ibu engine site n'ịgbanwe ọnụọgụ nke ikuku ọhụrụ. Otú ọ dị, ya, n'aka nke ya, na-aghọ isi iyi nke nnukwu mfu na ele mmadụ anya n'ihu ibu mode, na-arụ ọrụ nke a ụdị "akpịrị plọg" nke engine.

Echiche nke onye okike nke mmanụ dizel, Rudolf Diesel, bụ ịbawanye mkpakọ nke ukwuu, ya mere nrụpụta thermodynamic nke igwe. N'ihi ya, ebe nke mmanụ ụgbọala ụlọ mbelata, na ike nke combustion na-adịghị dissipated site na mgbidi nke cylinder na jụrụ usoro, ma "emefu" n'etiti ahụ onwe ha, nke na nke a na-nnọọ nso nke ọ bụla. ọzọ. Ọ bụrụ na ngwakọta ikuku-mmanụ a kwadebere nke ọma na-abanye n'ime ụlọ combustion nke ụdị engine a, dị ka ọ dị na mmanụ ụgbọala, mgbe ahụ, mgbe ụfọdụ okpomọkụ dị oke egwu ruru n'oge usoro mkpakọ (dabere na mkpakọ mkpakọ na ụdị mmanụ). ), a ga-amalite usoro ịgbanye onwe ya ogologo oge tupu GMT. combustion volumetric na-achịkwaghị achịkwa. Ọ bụ n'ihi nke a ka a na-agbanye mmanụ mmanụ diesel n'oge ikpeazụ, obere oge tupu GMT, na nrụgide dị elu, nke na-eme ka enweghi oge maka ezigbo evaporation, mgbasa ozi, ịgwakọta, ọkụ onwe ya na mkpa maka oke ọsọ ọsọ. nke na-adịkarịghị agafe oke. si 4500 rpm Nke a na obibia esetịpụrụ kwesịrị ekwesị chọrọ maka àgwà nke mmanụ ụgbọala, nke na nke a bụ a nta nke nta nke mmanụ dizel mmanụ ụgbọala - tumadi ogologo distillates na a budata ala autoignition okpomọkụ, ebe ọ bụ na a ọzọ ejighị n'aka Ọdịdị na ogologo ụmụ irighiri ihe ndị a mkpa maka ha mfe. mgbawa na mmeghachi omume na oxygen.

Njirimara nke usoro oku nke engine dizel bu, n'otu aka, mpaghara nwere ngwakọta juputara na gburugburu oghere ogwu, ebe mmanu ahu ghasiri (mgbawa) site na otutu oku na-ekpochapu oku, na-abanye n'ime isi ihe nke carbon (soot), na nke ozo. nke enweghị mmanụ ọ bụla na, n'okpuru mmetụta nke okpomọkụ dị elu, nitrogen na oxygen nke ikuku na-abanye na mmekọrịta kemịkal, na-akpụ nitrogen oxides. Ya mere, a na-egezi mmanụ diesel mgbe niile iji rụọ ọrụ na ngwakọta na-ajụ-ajụ (ya bụ, oke ikuku), na-achịkwa ibu ahụ naanị site na ịhazigharị mmanụ ọkụ agbara. Nke a na-ezere iji trotul, nke bụ nnukwu uru karịa mmanụ ụgbọala ha. Iji kwụọ ụgwọ ụfọdụ adịghị ike nke mmanụ ụgbọ ala, ndị na-emepụta ihe mepụtara injinị nke usoro ngwakọta ngwakọta bụ nke akpọrọ "ụgwọ stratification".

N'ọnọdụ ibu ele mmadụ anya n'ihu, a na -emepụta ngwakọta stoichiometric kacha mma naanị na mpaghara ọkụ eletrik na -enwu enwu n'ihi ntụtụ pụrụ iche nke ụgbọ elu mmanụ ọkụ, ikuku ikuku na -eduzi, profaịlụ pụrụ iche nke ihu piston na ụzọ ndị ọzọ yiri ya nke na -ahụ maka mgbanye ọkụ. ntụkwasị obi. N'otu oge ahụ, ngwakọta a na -etinyere na ọnụ ọgụgụ ka ukwuu nke ime ụlọ ka na -adị larịị, ebe ọ bụ na oke mmanụ a na -enye nwere ike ịchịkwa ibu dị na ọnọdụ a, valvụ ahụ nwere ike mepee kpamkpam. Nke a, n'aka nke ya, na -eduga n'ibelata mfu n'otu oge na mmụba na arụmọrụ thermodynamic nke injin ahụ. Na tiori, ihe niile na -adị oke mma, mana ka ọ dị ugbu a, ụdị injin a nke Mitsubishi na VW mepụtara abụghị ihe na -adọrọ adọrọ. Na mkpokọta, ruo ugbu a ọ nweghị onye nwere ike ịnya isi na ha ejirila ohere dị ukwuu nke ngwọta teknụzụ ndị a.

Ma ọ bụrụ na ị "na anwansị" ikpokọta uru nke abụọ ụdị engines? Gịnị ga-abụ ezigbo Nchikota elu dizel mkpakọ, homogenous nkesa nke ngwakọta dum olu nke combustion ụlọ na edo onwe mgbanye n'otu olu? Nnyocha ụlọ nyocha kpụ ọkụ n'ọnụ nke nkeji nnwale nke ụdị a n'afọ ndị na-adịbeghị anya egosila mbelata dị ukwuu na ikuku na-emerụ ahụ na ikuku iyuzucha (dịka ọmụmaatụ, ọnụọgụ nitrogen oxides na-ebelata ruo 99%!) Na mmụba nke arụmọrụ ma e jiri ya tụnyere mmanụ ụgbọala engines . Ọ dị ka ọdịnihu bụ nke injinia, nke ụlọ ọrụ ụgbọ ala na ụlọ ọrụ ndị nwere onwe ha gbakọtara ọnụ n'oge na-adịbeghị anya n'okpuru aha nche anwụ HCCI - Homogeneous Charge Compression Ignition Engines ma ọ bụ Homogeneous Charge Self Ignition Engines.

Dị ka ọtụtụ ihe ndị ọzọ yiri ka ọ bụ "mgbanwe", echiche nke imepụta igwe dị otú a abụghị ihe ọhụrụ, yabụ mbọ a ka ịmepụta ụdị mmepụta a pụrụ ịtụkwasị obi amabeghị nke ọma. N'otu oge ahụ, ikike na-eto eto nke usoro ntanetị na nnukwu mgbanwe nke usoro nkesa gas na-emepụta atụmanya dị mma ma nwee nchekwube maka ụdị igwe ọhụrụ.

N'ezie, na nke a ọ bụ ụdị ngwakọ nke ụkpụrụ nke ọrụ nke mmanụ ụgbọala na mmanụ dizel. Ngwakọta agwakọta nke ọma, dịka na mmanụ ụgbọ ala, na-abanye n'ime ụlọ ọkụ nke HCCI, mana ọ na-agbanye onwe ya n'okpuru mmetụta nke okpomọkụ site na mkpakọ. Ofdị engine ọhụrụ ahụ achọghịkwa valvụ trotul dịka ọ nwere ike ịgba ọsọ na ngwakọta na-ada ụda. Kaosinadị, ekwesịrị ịdeba ama na n’okwu a nkọwapụta nkọwa nke “dabere” dị ezigbo iche na nkọwa nke mmanụ dizel, ebe ọ bụ na HCCI enweghị ngwakọta zuru oke ma baa ọgaranya nke ukwuu, mana ọ bụ ụdị ngwakọta nke otu ụdị. Ofkpụrụ nke ọrụ na-agụnye mgbanye nke ngwakọta nke ngwakọta na ngwongwo ahụ dum na-enweghị ọkụ ọkụ na-agagharị na otu na ọnọdụ dị ala karị. Nke a na - ebute oke mbelata nke nitrogen oxides na soot na gas na - ekpochapu, na, dị ka ọtụtụ isi mmalite, oke iwebata HCCI na-arụ ọrụ nke ọma na nrụpụta ụgbọ ala na 2010-2015. Ga-azọpụta ụmụ mmadụ ihe dị ka ọkara nde gbọmgbọm. mmanụ kwa ụbọchị.

Otú ọ dị, tupu ime nke a, ndị na-eme nchọpụta na ndị injinia aghaghị imeri ihe ịsụ ngọngọ n'oge a - enweghị ụzọ a pụrụ ịdabere na ya iji chịkwaa usoro nke autoignition site na iji akụkụ nke nwere ihe dị iche iche nke kemịkalụ, ihe onwunwe na omume nke mmanụ ọkụ nke oge a. A na-akpata ọtụtụ ajụjụ site na njide nke usoro na ibu dị iche iche, mgbanwe na ọnọdụ okpomọkụ nke engine. Dị ka ụfọdụ ndị ọkachamara si kwuo, enwere ike ime nke a site n'iweghachite gas nke na-ekpocha ọkụ na cylinder, na-eme ka ngwakọta ahụ dị ọkụ, ma ọ bụ na-agbanwe mgbanwe mkpakọ, ma ọ bụ gbanwee mkpakọ ozugbo (dịka ọmụmaatụ, SVC Saab prototype) ma ọ bụ na-agbanwe oge mmechi valvụ site na iji nkesa gas na-agbanwe agbanwe.

Amabeghị ka a ga-esi kpochapụ nsogbu nke mkpọtụ na mmetụta thermodynamic na nhazi engine n'ihi ịgbanye onwe ya nke nnukwu ngwakọta ọhụrụ na ibu zuru oke. Ezigbo nsogbu bụ ịmalite engine na obere okpomọkụ na cylinders, ebe ọ bụ na ọ na-esiri ike ịmalite ọkụ onwe ya n'ọnọdụ ndị dị otú ahụ. Ugbu a, ọtụtụ ndị na-eme nchọpụta na-arụ ọrụ iji kpochapụ ihe mgbochi ndị a site na iji nsonaazụ nke nlele nke prototypes na sensọ maka njikwa eletrọnịkị na-aga n'ihu na nyocha nke usoro ọrụ na cylinders ozugbo.

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.

Enwere ike ịme ọkụ nke ngwakọta na engines HCCI n'ọtụtụ dịgasị iche iche n'etiti mmanụ ọkụ, ikuku na gas na-ekpochapụ (o zuru ezu iji ruo okpomọkụ nke autoignition), na obere oge ọkụ ọkụ na-eduga n'ịbawanye ụba nke engine. Enwere ike idozi ụfọdụ nsogbu nke ụdị ọhụrụ nke ọma na njikọta na sistemụ ngwakọ, dị ka Toyota's Hybrid Synergy Drive - na nke a, enwere ike iji injin combustion n'ime naanị n'ụdị ọnọdụ kachasị mma n'ihe gbasara ọsọ na ibu. na-arụ ọrụ, si otú ahụ gafere ụdịdị nke engine na-alụ ọgụ ma ọ bụ na-aghọ na-adịghị irè.

Mgbapu n'ime igwe HCCI, nke enwetara site na njikwa njikwa nke ọnọdụ okpomọkụ, nrụgide, ọnụọgụ na ogo nke ngwakọta na ọnọdụ dị nso GMT, bụ n'ezie nnukwu nsogbu megide ndabere nke ọkụ dị mfe karị na plọg ọkụ. N'aka nke ọzọ, HCCI adịghị mkpa mepụta usoro ọgbaghara, nke dị mkpa maka mmanụ ụgbọ ala na ọkachasị mmanụ mmanụ diesel, n'ihi ọdịdị oke ọkụ nke imepụta onwe onye. N'otu oge ahụ, ọ bụ n'ihi nke a ọbụlagodi obere mgbanwe nke okpomoku nwere ike ibute mgbanwe dị ukwuu na usoro kinetic.

Na omume, ihe kachasị mkpa maka ọdịnihu nke ụdị engine a bụ ụdị mmanụ ọkụ, na ngwọta nhazi ziri ezi nwere ike ịchọta naanị na ihe ọmụma zuru ezu banyere omume ya na ụlọ ọkụ ọkụ. Ya mere, ọtụtụ ụlọ ọrụ ụgbọ ala na-arụ ọrụ ugbu a na ụlọ ọrụ mmanụ (dị ka Toyota na ExxonMobil), na ọtụtụ n'ime nnwale na nke a na-eme ya na pụrụ iche e mere sịntetik mmanụ ụgbọala, mejupụtara na omume nke na-gbakọọ n'ọdịnihu. Ịrụ ọrụ nke iji mmanụ ụgbọ ala na mmanụ dizel na HCCI megidere echiche nke igwe ọgbara ọhụrụ. N'ihi na elu auto-mnye okpomọkụ nke gasoline, mkpakọ ruru n'ime ha nwere ike ịdị iche iche site na 12:1 ka 21:1, na mmanụ dizel, nke na-enwu na obere okpomọkụ, ọ kwesịrị ịdịtụ obere - na usoro nke naanị 8. :1.

Ederede: Georgy Kolev

Foto: ụlọ ọrụ