Дизель жана бензинди сыноо: түрлөрү
Test Drive

Дизель жана бензинди сыноо: түрлөрү

Дизель жана бензинди сыноо: түрлөрү

Дизель жана бензин кыймылдаткычтарынын ортосундагы тирешүү туу чокусуна жетет. Эң акыркы турбо технологиясы, электрондук түрдө башкарылуучу жалпы рельс түз инжектордук системалар, жогорку кысуу катыштары – атаандаштык кыймылдаткычтардын эки түрүн жакындатат... Жана күтүлбөгөн жерден, байыркы дуэлдин ортосунда, жаңы оюнчу капысынан сахнага чыкты. күн астындагы жер.

Көп жылдык кароосуздуктан кийин, дизайнерлер дизелдик кыймылдаткычтын эбегейсиз зор мүмкүнчүлүгүн кайра ачып, жаңы технологияларды интенсивдүү киргизүү аркылуу анын өнүгүшүн тездетишти. Бул анын динамикалык көрсөткүчү бензин атаандашынын мүнөздөмөлөрүнө жакындап, олуттуу жарыш дымагы менен Volkswagen Race Touareg жана Audi R10 TDI сыяктуу ушул убакка чейин ойлонулбаган машиналарды түзүүгө мүмкүнчүлүк берди. Акыркы он беш жылдагы окуялардын хронологиясы жакшы белгилүү ... 1936тын дизелдик кыймылдаткычтары түпкү ата-бабаларынан айырмаланган эмес, Mercedes-Benz тарабынан 13-ж. Кийинчерээк жай эволюция процесси жүрдү, ал акыркы жылдары күчтүү технологиялык жарылууга айланды. 1-жылдардын аягында Мерседес биринчи автомобилдик турбодизельди кайра жараткан, XNUMX-жылдардын аягында Audi моделинде түздөн-түз инжекция болгон, кийин дизелдер төрт клапан башын алышкан жана XNUMXтин аягында электрондук башкарылган Common Rail инжектордук системалары реалдуулукка айланган. ... Ошол эле учурда, бензин кыймылдаткычтарына жогорку басым менен түздөн -түз күйүүчү май куюу киргизилди, мында кысуу коэффициенти бүгүн кээ бир учурларда XNUMX: XNUMXке жетет. Жакында, турбо технологиясы да кайра жаралуу доорун баштан кечирүүдө, бензин кыймылдаткычтарынын моментинин мааниси белгилүү ийкемдүү турбо дизелинин моментинин маанисине олуттуу жакындай баштады. Бирок, модернизация менен катар, бензин кыймылдаткычынын баасынын олуттуу өсүшүнө туруктуу тенденция сакталып калууда ... Ошентип, дүйнөнүн ар кайсы бөлүктөрүндө бензин жана дизель кыймылдаткычтары боюнча пикирлердин ачык -айкын пикирлерине жана поляризациясына карабастан, эки атаандаш материалдык үстөмдүккө ээ болот.

Эки типтеги агрегаттардын сапаттарынын дал келгендигине карабастан, эки жылуулук кыймылдаткычынын мүнөзүндө, мүнөзүндө жана жүрүм-турумунда дагы эле чоң айырмачылыктар бар.

Бензин кыймылдаткычында аба менен бууланган күйүүчү майдын аралашмасы бир топ узак убакыт аралыгында түзүлөт жана күйүү процесси башталганга чейин көп убакыт мурун башталат. Карбюратор же заманбап электрондук түздөн-түз инжектордук системаларды колдонуп болобу, аралаштыруунун максаты аба-күйүүчү майдын так аныкталган катышы менен бирдиктүү, бир тектүү отун аралашмасын өндүрүү болуп саналат. Бул маани, адатта, "стехиометриялык аралашмага" жакын, анда кычкылтек атомдору жетиштүү (теориялык жактан) күйүүчү майдагы ар бир суутек жана көмүртек атому менен туруктуу түзүмдө байланышып, H20 жана CO2 гана түзүшөт. Анткени кысуу коэффиценти отундагы кээ бир заттардын жогорку кысуу температурасынын (бензиндин фракциясы буулануу температурасы бир топ төмөн жана күйүү температурасы бир топ жогору болгон углеводороддордон турат) мөөнөтүнөн мурда башкарылбай, өзүнөн өзү күйүп кетүүсүн болтурбоо үчүн аз болгондуктан. дизелдик фракциядагылардан өзүн-өзү күйгүзүү), аралашма от алдыруу шамы менен башталат жана күйүү белгилүү бир ылдамдыкта кыймылдаган фронт түрүндө болот. Тилекке каршы, күйүү камерасында көмүртек кычкылы жана туруктуу углеводороддордун пайда болушуна алып келген процесстери толук эмес зоналар пайда болот, ал эми жалын фронту жылыганда анын четиндеги басым жана температура жогорулап, зыяндуу азот оксиддеринин пайда болушуна алып келет ( абадагы азот менен кычкылтектин ортосунда), пероксиддер жана гидропероксиддер (кычкылтек менен күйүүчү майдын ортосунда). Акыркысынын критикалык маанилерге топтолушу контролсуз детонация күйүүсүнө алып келет, ошондуктан, заманбап бензиндерде салыштырмалуу туруктуу, жардыруу кыйын химиялык "конструкциясы" бар молекулалардын фракциялары колдонулат - бир катар кошумча процесстер ишке ашырылат. Мындай туруктуулукка жетишүү үчүн мунай иштетүүчү заводдордо. анын ичинде отундун октандык санын жогорулатуу. Бензин кыймылдаткычтары иштей ала турган аралашма катышы көп болгондуктан, дроссель клапаны аларда маанилүү ролду ойнойт, анын жардамы менен кыймылдаткычтын жүгү таза абанын көлөмүн жөнгө салуу менен жөнгө салынат. Бирок, ал, өз кезегинде, кыймылдаткычтын кандайдыр бир "тамак тыгынынын" ролун ойноп, жарым-жартылай жүктөө режиминде олуттуу жоготуулардын булагы болуп калат.

Дизелдик кыймылдаткычтын жаратуучусу Рудольф Дизелдин идеясы кысуу катышын, демек, машинанын термодинамикалык эффективдүүлүгүн олуттуу жогорулатуу болуп саналат. Ошентип, күйүүчү камеранын аянты азаят, ал эми күйүү энергиясы цилиндрдин дубалдары жана муздатуу системасы аркылуу таркатылбайт, бирок бул учурда ар бирине бир топ жакын болгон бөлүкчөлөрдүн ортосунда "сарпталат". башка. Эгерде бензин кыймылдаткычындагыдай эле кыймылдаткычтын күйүү камерасына алдын ала даярдалган аба-отун аралашмасы кирсе, анда кысуу процессинде белгилүү бир критикалык температурага жеткенде (кысуу катышына жана күйүүчү майдын түрүнө жараша) ), өзүн-өзү күйгүзүү жараяны GMT чейин көп башталат. контролсуз көлөмдүү күйүү. Дал ушул себептен дизелдик күйүүчү май акыркы учурда, GMT саатына аз калганда, өтө жогорку басымда куюлат, бул жакшы буулануу, диффузия, аралашуу, өзүн-өзү тутантуу үчүн убакыттын жетишсиздигин жана жогорку ылдамдыкты чектөө зарылдыгын жаратат. бул сейрек чектен ашат. 4500 айн/мин Бул ыкма күйүүчү майдын сапатына тиешелүү талаптарды коёт, бул учурда дизелдик отундун бир бөлүгү болуп саналат - негизинен түз дистилляттар бир кыйла төмөн өз алдынча тутануу температурасы менен, анткени бир кыйла туруксуз түзүлүш жана узун молекулалар алардын оңой болушунун негизги шарты болуп саналат. жарылуу жана кычкылтек менен реакция.

Дизелдик кыймылдаткычтын күйүү процесстеринин өзгөчөлүгү, бир жагынан, инжектордук тешиктердин айланасында байытылган аралашмасы бар зоналар, ал жерде күйүүчү май температурадан ысып кетпестен (көмүр бөлүкчөлөрүнүн) булагына (күйөөсүнө) айланат (ажырайт). анда отун таптакыр жок жана жогорку температуранын таасири менен абанын азоту менен кычкылтек химиялык өз ара аракеттенишип, азот кычкылдарын пайда кылат. Ошондуктан, дизелдик кыймылдаткычтар ар дайым орто аралашмадагы аралашмалар менен иштөөгө (башкача айтканда, абанын кескин ашыкча болушу менен) жөнгө салынат жана жүктөлгөн нерсе күйүүчү майдын өлчөмүн дозалоо менен гана башкарылат. Бул газды колдонуудан качат, бул алардын бензинге салыштырмалуу чоң артыкчылыгы. Бензин кыймылдаткычындагы айрым кемчиликтердин ордун толтуруу үчүн, дизайнерлер кыймылдаткычтарды жаратышкан, анда аралашма пайда болуу процесси "заряддын стратификациясы" деп аталат.

Жарым -жартылай жүктөө режиминде, оптималдуу стехиометрикалык аралашма күйгүзүүчү күйүүчү учактын атайын сайылуусунун, багытталган аба агымынын, поршендик фронттун атайын профилинин жана тутанууну камсыз кылган башка ушул сыяктуу методдордун эсебинен шамдын электроддорунун айланасында гана түзүлөт. ишенимдүүлүк. Ошол эле учурда, камеранын көпчүлүк бөлүгүндөгү аралашма арык бойдон калууда жана бул режимдеги жүктү берилген күйүүчү майдын көлөмү менен гана башкарууга боло тургандыктан, дроссель клапаны толугу менен ачык бойдон кала берет. Бул өз кезегинде жоготуулардын азайышына жана кыймылдаткычтын термодинамикалык эффективдүүлүгүнүн жогорулашына алып келет. Теориялык жактан баары сонун көрүнөт, бирок азырынча Mitsubishi жана VW тарабынан чыгарылган бул типтеги кыймылдаткычтын ийгилиги көз жоосун алган эмес. Жалпысынан, азырынча эч ким бул технологиялык чечимдерди толук пайдалануу менен мактана албайт.

Ал эми биз "сыйкырдуу" кыймылдаткычтардын эки түрүнүн артыкчылыктарын айкалыштырсакчы? Жогорку дизелдик кысуу, аралашманы күйүү камерасынын бүткүл көлөмү боюнча бир тектүү бөлүштүрүү жана бирдей көлөмдө бирдей өзүнөн-өзү күйүү идеалдуу айкалышы кандай болмок? Акыркы жылдарда бул типтеги эксперименталдык агрегаттарды интенсивдуу лабораториялык изилдөөлөр бензин кыймылдаткычтарына салыштырмалуу эффективдүүлүктү жогорулатуу менен чыккан газдардагы зыяндуу эмиссиялардын олуттуу кыскаргандыгын көрсөттү (мисалы, азот оксиддеринин саны 99%ке чейин кыскарат! . Келечек чындыгында эле автомобиль компаниялары жана көз карандысыз дизайн компаниялары жакында эле HCCI - Гомогендүү заряддуу кысылган от алдыруу кыймылдаткычтары же бир тектүү заряддагы өзүн-өзү күйгүзүүчү кыймылдаткычтар деген ат менен бириктирилген кыймылдаткычтарга тиешелүү окшойт.

Башка көптөгөн "революциялык" көрүнүштөр сыяктуу эле, мындай машинаны түзүү идеясы жаңы деле эмес, ал эми ишенимдүү өндүрүш моделин түзүү аракеттери дагы деле болсо ийгиликсиз болууда. Ошол эле учурда, технологиялык процессти электрондук башкаруунун өсүп жаткан мүмкүнчүлүктөрү жана газ бөлүштүрүү тутумдарынын чоң ийкемдүүлүгү жаңы түрдөгү кыймылдаткыч үчүн абдан реалдуу жана оптимисттик келечекти жаратат.

Чындыгында, бул учурда бул бензин жана дизель кыймылдаткычтарынын иштөө принциптеринин гибрид түрү. Жакшы бир тектүү аралашма, бензин кыймылдаткычтарындагыдай эле, HCCIнин күйүү бөлмөлөрүнө кирет, бирок ал кысуудан чыккан жылуулуктун натыйжасында өзүн-өзү күйгүзөт. Жаңы типтеги кыймылдаткыч, ошондой эле, арык аралашмаларда иштей ала тургандыктан, дроссель клапанын талап кылбайт. Бирок, бул учурда "арык" аныктамасынын мааниси дизелдик отундун аныктамасынан кыйла айырмаланарын белгилей кетүү керек, анткени HCCI толук арык жана өтө байытылган аралашмага ээ эмес, бирок бир калыпта арык аралашма. Иштөө принциби бирдей жылып турган жалын фронту жок жана бир кыйла төмөн температурада аралашманы цилиндрдин бүткүл көлөмүндө тутандырууну камтыйт. Бул өзүнөн-өзү чыккан газдардагы азот кычкылынын жана күйөнүн көлөмүнүн бир кыйла төмөндөшүнө алып келет жана бир катар авторитеттүү булактарга ылайык, 2010-2015-жылдары сериялуу автомобилдик өндүрүшкө кыйла натыйжалуу HCCIлерди массалык түрдө киргизүү. Жарым миллион баррелге жакын адамзатты сактап калат. күн сайын май.

Бирок, буга жетүүдөн мурун, изилдөөчүлөр жана инженерлер азыркы учурда эң чоң мүдүрүлүүчү тоскоолду - заманбап күйүүчү майлардын ар кандай химиялык курамы, касиеттери жана жүрүм-туруму менен камтыган фракцияларды колдонуу менен өз алдынча тутануу процесстерин башкаруунун ишенимдүү ыкмасынын жоктугун жеңип чыгышы керек. Бир катар суроолор кыймылдаткычтын ар кандай жүктөөлөрүндө, айланууларында жана температуралык шарттарында процесстердин кармалышынан келип чыгат. Кээ бир эксперттердин пикири боюнча, бул иштен чыккан газдардын так өлчөнгөн көлөмүн кайра цилиндрге кайтаруу, аралашманы алдын ала ысытуу, кысуу катышын динамикалык түрдө өзгөртүү, же кысуу коэффициентин түз өзгөртүү (мисалы, SVC Saab прототиби) же өзгөрүлмө системаларды газ бөлүштүрүү аркылуу клапан жабуу убактысын өзгөртүү.

Толук жүктөөдө көп сандагы жаңы аралашманын өзүнөн өзү күйүп кетүүсүнөн улам кыймылдаткычтын конструкциясына ызы-чуу жана термодинамикалык таасир көрсөтүү маселеси кантип жоюла турганы азырынча так эмес. Чыныгы маселе цилиндрлерде төмөнкү температурада кыймылдаткычты ишке киргизүү болуп саналат, анткени мындай шарттарда өзүн-өзү күйгүзүү бир топ кыйын. Учурда көптөгөн изилдөөчүлөр реалдуу убакыт режиминде тынымсыз электрондук башкаруу жана цилиндрлердеги жумушчу процесстерди талдоо үчүн сенсорлор менен прототиптерге байкоолордун натыйжаларын колдонуу менен бул тоскоолдуктарды жоюу үчүн иштеп жатышат.

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.

HCCI кыймылдаткычтарында аралашманы күйгүзүү күйүүчү майдын, абанын жана чыккан газдардын ортосундагы пропорциялардын кеңири диапазонунда жүргүзүлүшү мүмкүн (өзүнөн күйүү температурасына жетүү үчүн жетиштүү), ал эми кыска күйүү убактысы кыймылдаткычтын натыйжалуулугун олуттуу жогорулатууга алып келет. Жаңы типтеги агрегаттардын кээ бир маселелерин гибриддик системалар менен айкалыштыруу менен ийгиликтүү чечүүгө болот, мисалы, Toyota компаниясынын Hybrid Synergy Drive - бул учурда ичинен күйүүчү кыймылдаткыч ылдамдык жана жүктөө боюнча оптималдуу белгилүү бир режимде гана колдонулушу мүмкүн. жумушта, ошентип кыймылдаткыч күрөшүп же натыйжасыз болуп калган режимдерди айланып өтүшөт.

Температураны, басымды, санын жана сапатын GMTге жакын абалда интегралдык контролдоо жолу менен жетишилген HCCI кыймылдаткычтарындагы күйүү чындыгында от алдыргычтын туташуусу менен бир топ жөнөкөй. Башка жагынан алганда, HCCI автотранспорттун көлөмдүү мүнөзүнө байланыштуу бензин жана өзгөчө дизелдик кыймылдаткычтар үчүн маанилүү болгон турбуленттүү процесстерди түзүүнүн кажети жок. Ошол эле учурда, дал ушул себептен температуранын кичине эле четтеп кетиши кинетикалык процесстерде олуттуу өзгөрүүлөргө алып келиши мүмкүн.

Практикада кыймылдаткычтын бул түрүнүн келечеги үчүн эң маанилүү фактор болуп күйүүчү майдын түрү саналат жана анын күйүү камерасындагы жүрүм-турумун деталдуу билүү менен гана туура долбоордук чечимди табууга болот. Ошондуктан, учурда көптөгөн автомобиль компаниялары мунай компаниялары (мисалы, Toyota жана ExxonMobil) менен иштешет жана бул этапта эксперименттердин көпчүлүгү курамы жана жүрүм-туруму алдын ала эсептелген атайын жасалган синтетикалык күйүүчү майлар менен жүргүзүлөт. HCCIде бензин жана дизелдик отун колдонуунун натыйжалуулугу классикалык кыймылдаткычтардын логикасына карама-каршы келет. Бензиндердин жогорку өз алдынча тутануу температурасына байланыштуу алардагы кысуу коэффициенти 12:1ден 21:1ге чейин өзгөрүшү мүмкүн, ал эми төмөнкү температурада күйүүчү дизелдик отунда ал салыштырмалуу аз болушу керек - болгону 8 гана тартипте. :1.

Текст: Георгий Колев

Сүрөт: компания

Комментарий кошуу