Жалгыз кыймылдаткычтарда же HCCI кыймылдаткычтарында сыноочу бензин жана дизелдик кыймылдаткычтар: 2-бөлүк

Мазда сериалда биринчилерден болуп колдонушат дейт

Бензин сыяктуу таза газдар жана дизелдик отундун эффективдүүлүгү менен. Бул макалада бир тектүү аралаштыруу жана кысуу учурунда автоингициясы бар идеалдуу кыймылдаткычты иштеп чыгууда эмне болот. Дизайнерлер аны жөн гана HCCI деп аташат.

Билимдин топтолушу

Мындай процесстердин негиздери 1979-жылдары япон инженери Ониши өзүнүн «Термо-атмосферада активдүү күйүү» технологиясын иштеп чыккандан кийин башталган. Короодо XNUMX-жыл экинчи мунай кризисинин жана экологиялык мүнөздөгү биринчи олуттуу мыйзамдык чектөөлөрдүн мезгили болуп саналат, ал эми инженердин максаты ошол кезде кеңири таралган эки такттуу мотоциклдерди ушул талаптарга ылайык келтирүү. Белгилүү болгондой, жеңил жана жарым-жартылай жүктөө режиминде эки тактылуу агрегаттардын цилиндрлеринде чоң көлөмдө чыккан газдар сакталат жана жапондук дизайнердин идеясы анын кемчиликтерин артыкчылыктарга айландыруу болуп саналат. күйүү процесси, анда калдык газдар жана отундун жогорку температурасы пайдалуу жумуш үчүн аралашат.

Ониши командасынын инженерлери биринчи жолу өзүнөн өзү дээрлик революциялык технологияны ишке ашыра алышты, бул өзүнөн-өзү күйүү процессин ишке киргизди, бул чындап эле чыккан газдарды ийгиликтүү азайткан. Бирок, алар ошондой эле кыймылдаткычтын натыйжалуулугун олуттуу жакшыртууну байкашкан жана өнүгүү ачылгандан көп өтпөй, окшош процесстер Toyota, Mitsubishi жана Honda тарабынан көрсөтүлгөн. Дизайнерлерди прототиптердеги өтө жылмакай жана ошол эле учурда жогорку ылдамдыкта күйүү, аз күйүүчү май керектөө жана зыяндуу газдарды чыгаруу таң калтырды. 1983-жылы төрт такттуу өзүнөн күйүүчү кыймылдаткычтардын биринчи лабораториялык үлгүлөрү пайда болгон, аларда химиялык курамы жана колдонулган отундагы компоненттердин катышы так белгилүү болгондугуна байланыштуу ар кандай иштөө режимдеринде процессти башкаруу мүмкүн. Бирок, бул процесстерди талдоо бир аз примитивдүү, анткени ал кыймылдаткычтын бул түрүндө алар химиялык процесстердин кинетикасынын эсебинен ишке ашырылат, аралашуу жана турбуленттүүлүк сыяктуу физикалык кубулуштар анча деле мааниге ээ эмес деген божомолго негизделген. 80-жылдары камеранын көлөмүндө күйүүчү майдын жана абанын компоненттеринин басымына, температурасына жана концентрациясына негизделген процесстердин биринчи аналитикалык моделдеринин негиздери түптөлгөн. Конструкторлор кыймылдаткычтын бул түрүнүн иштешин эки негизги бөлүккө бөлүүгө болот деген жыйынтыкка келишкен - от алдыруу жана көлөмдүү энергия чыгаруу. Изилдөөнүн натыйжаларын талдоо көрсөткөндөй, өзүн-өзү күйгүзүү ошол эле төмөн температурадагы алдын ала химиялык процесстер (пероксиддердин пайда болушу менен 700 градустан төмөн болгон) менен башталат, алар бензин кыймылдаткычтарында зыяндуу детонация күйүүсүнө жана негизги энергияны бөлүп чыгаруу процесстерине жооп берет. жогорку температура болуп саналат. жана бул шарттуу температура чегинен жогору аткарылат.

Температуранын жана басымдын таасири астында заряддын химиялык түзүлүшүнүн жана составынын өзгөрүшүнүн натыйжаларын изилдөөгө жана изилдөөгө багытталышы керектиги түшүнүктүү. Бул режимдерде муздак стартты жана максималдуу жүктөмдө иштөөнү көзөмөлдөө мүмкүн болбогондуктан, инженерлер учкунду колдонууга кайрылышат. Практикалык тест ошондой эле дизелдик отун менен иштөөдө эффективдүүлүк төмөн деген теорияны тастыктайт, анткени кысуу катышы салыштырмалуу төмөн болушу керек, ал эми жогорку кысуу учурунда өзүн-өзү күйгүзүү процесси өтө эрте пайда болот. компрессиялык инсульт. Ошол эле учурда дизелдик отун колдонууда дизелдик отундун тез күйүүчү фракцияларынын буулануусуна байланыштуу көйгөйлөр бар экени жана алардын отко чейинки химиялык реакциялары жогорку октандуу бензиндерге караганда алда канча ачык болот экен. Жана дагы бир абдан маанилүү жагдай - бул HCCI кыймылдаткычтары цилиндрлер тиешелүү арык аралашмаларда калдык газдардын 50% чейин көйгөйсүз иштейт экен. Мына ушулардын бардыгынан бензиндер бул типтеги агрегаттарда иштееге алда канча ылайыктуу жана иштеп чыгуулар ушул багытта багытталган.

Бул процесстер иш жүзүндө ийгиликтүү жүзөгө ашырылган чыныгы автоиндустрияга жакын биринчи кыймылдаткычтар, 1,6-жылы VW 1992 литрлик кыймылдаткычтар өзгөртүлгөн. Алардын жардамы менен Вольфсбургдун дизайнерлери жарым-жартылай жүктөлгөндө эффективдүүлүктү 34% га жогорулатышкан. Бир аздан кийин, 1996-жылы, HCCI кыймылдаткычын бензин жана түз инжектордук дизелдик кыймылдаткыч менен түздөн-түз салыштыруу көрсөткөндөй, HCCI кыймылдаткычтары эң аз күйүүчү майды жана NOx бөлүп чыгарууну кымбат инжектордук системаларга муктаж болбостон көрсөткөн. күйүүчү май боюнча.

Бүгүн эмне болуп жатат

Бүгүн, көрсөтмөлөрдүн кыскарышына карабастан, GM HCCI кыймылдаткычтарын өнүктүрүүнү улантууда жана компания бул машинанын түрү бензин кыймылдаткычын жакшыртууга жардам берет деп эсептейт. Ушундай эле пикирди Mazda инженерлери да карманышат, бирок алар жөнүндө кийинки санда сөз кылабыз. Sandia Улуттук Лабораторияларында, GM менен тыгыз иштешип, алар HCCIдин бир варианты болгон жаңы жумуш процессин өркүндөтүп жатышат. Иштеп чыгуучулар аны "Төмөн температурадагы бензин күйүүсү" үчүн LTGC деп аташат. Мурунку конструкцияларда HCCI режимдери өтө тар иш диапазону менен гана чектелген жана заманбап машиналардан өлчөмүн азайтууда көп артыкчылыкка ээ болбогондуктан, илимпоздор баары бир аралашманы стратификациялоону чечишкен. Башкача айтканда, так көзөмөлдөнүүчү жакыр жана бай аймактарды түзүү, бирок дизелдикинен айырмаланып. Кылымдын башындагы окуялар көрсөткөндөй, иштөө температурасы көбүнчө углеводороддордун жана СО-СО2 кычкылдануу реакцияларын аягына чыгаруу үчүн жетишсиз. Аралашма байытылганда жана түгөнгөндө, маселе чечилет, анткени анын температурасы күйүү процессинде көтөрүлөт. Бирок, азот кычкылдарынын пайда болушуна жол бербөө үчүн төмөн бойдон калууда. Кылымдын башында дизайнерлер дагы эле HCCI азот кычкылдарын пайда кылбаган дизелдик кыймылдаткычтын төмөн температуралуу альтернативасы деп эсептешкен. Бирок, алар жаңы LTGC процессинде да түзүлгөн эмес. Бензин да бул максатта колдонулат, баштапкы GM прототиптеринде, анткени буулануу температурасы төмөн (жана аба менен жакшыраак аралашат), бирок автоунаа температурасы жогору. Лабораториялык конструкторлордун айтымында, LTGC режими менен учкун тутануусун бир кыйла ыңгайсыз жана көзөмөлдөө кыйын болгон режимдерде айкалыштыруу, мисалы, толук жүктөө, машиналарды азыр иштеп жаткан агрегаттарга караганда алда канча эффективдүү кылат. Delphi Automotive окшош компрессиялоо тутумун иштеп чыгууда. Алар дизайнын GDCI деп аташат, "Күйүү тутумуна түздөн -түз бензин куюу" (бензинди тикеден -тике куюу жана күйгүзүү), бул күйүү процессин көзөмөлдөө үчүн арык жана бай жумушту камсыз кылат. Дельфиде бул татаал инъекция динамикасы бар инжекторлордун жардамы менен жасалат, андыктан түгөнүп, байыганына карабай, аралашма күйөө пайда кылбай тургандай, ал эми азот кычкылдарын пайда кылбай турган температура төмөн бойдон калат. Дизайнерлер аралашманын ар кайсы бөлүктөрүн көзөмөлдөп турушат, ошондуктан алар ар кандай убакта күйүп кетет. Бул татаал процесс дизелдик отунду элестетет, СО2 чыгарылышы аз жана NOx пайда болушу анча маанилүү эмес. Delphi АКШ өкмөтүнөн дагы 4 жылдан кем эмес каржылоо берди жана Hyundai сыяктуу өндүрүүчүлөрдүн алардын өнүгүүсүнө болгон кызыгуусу алар токтобой турганын билдирет.

Дисоттону эстейли

Untertürkheim Daimler Engine Research Labs конструкторлорунун иштеп чыгуу Diesotto деп аталат жана ишке киргизүү жана максималдуу жүктөө режиминде ал түздөн-түз инжектордук жана каскаддык турбо заряддоонун бардык артыкчылыктарын колдонуп, классикалык бензин кыймылдаткычы сыяктуу иштейт. Бирок, бир циклдин ичинде төмөн жана орто ылдамдыкта жана жүктөөдө электроника от алдыруу системасын өчүрүп, өзүн-өзү күйгүзүү режимин башкаруу режимине өтөт. Бул учурда чыгаруучу клапандардын фазалары алардын мүнөзүн түп-тамырынан бери өзгөртөт. Алар демейдегиден бир топ кыска убакытта жана бир топ кыскартылган сокку менен ачылат - андыктан чыккан газдардын жарымы гана күйүү камерасынан чыгып кетүүгө үлгүрөт, ал эми калганы атайылап цилиндрлерде, алардагы жылуулуктун көбү менен бирге сакталат. . Камераларда андан да жогорку температурага жетүү үчүн саптамалар күйбөй турган, бирок ысытылган газдар менен реакцияга кирген күйүүчү майдын бир аз бөлүгүн куюшат. Кийинки кабыл алуу инсульт учурунда ар бир цилиндрге күйүүчү майдын жаңы бөлүгү туура өлчөмдө куюлат. Кабыл алуу клапаны кыска убакытта ачылат жана таза абанын так өлчөнгөн көлөмүн цилиндрге киргизүүгө жана пайдаланылган газдардын жогорку үлүшү бар арык отун аралашмасын өндүрүү үчүн колдо болгон газдар менен аралашууга мүмкүндүк берет. Андан кийин компрессиялык инсульт келип чыгат, мында аралашманын температурасы өзүнөн өзү күйүү учуруна чейин көтөрүлө берет. Процесстин так убактысы күйүүчү майдын, таза абанын жана чыккан газдардын көлөмүн так көзөмөлдөө, цилиндрдеги басымды өлчөөчү сенсорлордон туруктуу маалымат алуу жана эксцентрдик механизмдин жардамы менен кысуу катышын заматта өзгөртө ала турган система аркылуу жетишилет. кранк валдын абалын өзгөртүү. Айтмакчы, каралып жаткан системанын иштеши HCCI режими менен эле чектелбейт.

Бул татаал операциялардын бардыгын башкаруу кадимки ичтен күйүүчү кыймылдаткычтарда табылган алдын ала аныкталган алгоритмдердин кадимки топтомуна таянбаган, бирок сенсордун маалыматтарынын негизинде реалдуу убакытта иштөөнү өзгөртүүгө мүмкүндүк берүүчү башкаруу электроникасын талап кылат. Тапшырма татаал, бирок натыйжасы татыктуу - 238 л.с. 1,8 литрлик Diesotto F700 концепциясына S-Class CO2 эмиссиясы 127 г/км жана Euro 6 катуу директиваларына ылайык келүүгө кепилдик берген.

Текст: Георгий Колев

Үй " макалалар" боштуктар » Бензин жана дизелдик кыймылдаткычтар бир же HCCI кыймылдаткычтарында: 2-бөлүк