Testfuere Benzin- an Dieselmotoren an Eenmotoren oder HCCI Motoren: Deel 2

Mazda seet, si wären déi éischt, déi et an der Serie benotzen

Mat proppere Gase wéi Bensin an der Effizienz vum Diesel. Dësen Artikel ass ongeféier wat geschitt beim Design vun engem ideale Motor mat homogener Mëschung an Autoignition wärend der Kompressioun. Designers nennen et einfach HCCI.

Wëssenakkumulatioun

D'Fundamenter vun esou Prozesser daten zréck an de 1979er, wéi de japanesche Ingenieur Onishi seng Technologie "Aktiv Verbrennung an der Thermoatmosphär" entwéckelt huet. Am Haff ass d'Joer XNUMX d'Period vun der zweeter Pëtrolskris an den éischte seriöen gesetzleche Restriktiounen vun Ëmweltaspekter, an d'Zil vum Ingenieur ass et, zwee-Takt-Motorrieder, déi deemools heefeg waren, un dës Ufuerderungen unzepassen. Et ass bekannt, datt am Liicht an deelweis Laascht Modus eng grouss Quantitéit vun Ofgasen an de Zylinder vun zwee-Schlag-Eenheeten gespäichert ass, an d'Iddi vun der japanescher Designer ass seng Nodeeler an Virdeeler ze maachen andeems Dir eng Verbrennungsprozess an deem Reschtgasen an héich Brennstofftemperatur fir nëtzlech Aarbecht vermëschen. .

Fir d'éischte Kéier konnten d'Ingenieuren aus der Onishi-Team eng bal revolutionär Technologie u sech ëmsetzen, wat e spontane Verbrennungsprozess ausgeléist huet, deen d'Ofgasemissiounen wierklech erfollegräich reduzéiert huet. Wéi och ëmmer, si hunn och bedeitend Verbesserunge vun der Motoreffizienz fonnt, a séier nodeems d'Entwécklung enthüllt gouf, goufen ähnlech Prozesser vun Toyota, Mitsubishi an Honda demonstréiert. Designer waren iwwerrascht vun der extrem glatter a gläichzäiteg héich-Vitesse Verbrennung an de Prototypen, reduzéierter Dreifstoffverbrauch a schiedlech Emissiounen. Am Joer 1983 koumen déi éischt Labo Echantillon vu Véier-Schlag-Selbstzündungsmotoren, an deenen d'Prozesskontroll a verschiddene Betribsmodi méiglech ass wéinst der Tatsaach, datt d'chemesch Zesummesetzung an d'Verhältnis vun de Komponenten am benotzte Brennstoff absolut bekannt sinn. Wéi och ëmmer, d'Analyse vun dëse Prozesser ass e bësse primitiv, well se op der Virgab baséiert datt se an dëser Aart vu Motor duerch d'Kinetik vu chemesche Prozesser duerchgefouert ginn, an esou physesch Phänomener wéi Vermëschung an Turbulenzen sinn net bedeitend. Et war an den 80er Joren datt d'Fundamenter fir déi éischt analytesch Modeller vu Prozesser geluecht goufen op Basis vun Drock, Temperatur an Konzentratioun vu Brennstoff a Loftkomponenten am Kammervolumen. D'Designer koumen zur Conclusioun, datt d'Operatioun vun dëser Aart vu Motor an zwee Haaptdeeler opgedeelt ka ginn - Zündung an Volumetresch Energieverëffentlechung. Analyse vun de Fuerschungsresultater weist datt d'Selbstzündung duerch déiselwecht niddereg-Temperatur virleefeg chemesch Prozesser initiéiert gëtt (ënnert 700 Grad mat der Bildung vu Peroxiden) déi verantwortlech sinn fir schiedlech Detonatiounsverbrennung an Benzinmotoren, an d'Prozesser fir d'Haaptenergie ze befreien. sinn héich Temperaturen. a ginn iwwer dës bedingt Temperaturlimit gemaach.

Et ass kloer datt d'Aarbecht op d'Studie an d'Studie vun de Resultater vun Ännerungen an der chemescher Struktur an der Zesummesetzung vun der Charge ënner dem Afloss vun Temperatur an Drock konzentréiert ass. Wéinst der Onméiglechkeet fir de Kale Start ze kontrolléieren an op maximal Lasten an dëse Modi ze schaffen, fuerderen d'Ingenieuren op d'Benotzung vun engem Zündkerze. De prakteschen Test bestätegt och d'Theorie datt d'Effizienz manner ass wann Dir mam Diesel Brennstoff funktionnéiert, well de Kompressiounsverhältnis relativ niddereg muss sinn, a bei méi héijer Kompressioun de Selbstzündungsprozess ze fréi geschitt. Kompressiounsschlag. Zur selwechter Zäit stellt sech eraus datt wann Dir Diesel Brennstoff benotzt, et Problemer mat der Verdampfung vun entzündlechen Fraktiounen vum Diesel Brennstoff sinn, an datt hir chemesch Reaktiounen virun der Flam vill méi ausgeschwat sinn wéi mat héichoktan Benzin. An e weidere ganz wichtege Punkt - et stellt sech eraus datt HCCI Motore ouni Probleemer mat bis zu 50% vun de Reschtgase an de entspriechende schlanke Mëschungen an den Zylinder funktionnéieren. Vun all deem folgt, datt Benzin vill méi gëeegent sinn fir dës Zort vun Unitéiten ze schaffen an Entwécklungen an dëser Richtung riicht.

Déi éischt Motore no bei der realer Autoindustrie, an deenen dës Prozesser an der Praxis erfollegräich ëmgesat goufen, goufen VW 1,6-Liter Motore 1992 modifizéiert. Mat hirer Hëllef konnten d'Designers vu Wolfsburg d'Effizienz ëm 34% bei deelweiser Belaaschtung erhéijen. E bësse méi spéit, am Joer 1996, huet en direkten Verglach vum HCCI Motor mat engem Bensin an Direktinjektiouns Dieselmotor gewisen datt HCCI Motoren deen niddregsten Dreifstoffverbrauch an NOx Emissiounen ouni deier Injektiounssystemer weisen. op Brennstoff.

Wat leeft haut un

Haut, trotz den Downsizing Direktiven, ass GM weider HCCI Motoren ze entwéckelen, an d'Firma mengt datt dës Zort Gefier hëlleft de Benzinmotor ze verbesseren. Déi selwecht Meenung ass vun Mazda Ingenieuren ofgehalen, mä mir wäerten iwwer hinnen an der nächster Ausgab schwätzen. Sandia National Laboratories, déi enk mat GM zesumme schaffen, raffinéiert de Moment en neie Workflow deen eng Variant vum HCCI ass. D'Entwéckler nennen et LTGC fir "Low Temperature Benzin Verbrennung". Zënter fréieren Designen sinn HCCI Modi op eng zimlech schmuel Operatiounsberäich limitéiert an hunn net vill Virdeel iwwer modern Maschinnen fir d'Gréisstreduktioun, hunn d'Wëssenschaftler decidéiert d'Mëschung iwwerhaapt ze stratifiéieren. An anere Wierder, genee kontrolléiert méi aarm a räich Beräicher ze schafen, awer am Géigesaz zu méi Diesel. Eventer um Enn vum Joerhonnert hunn gewisen datt d'Betribstemperaturen dacks net genuch sinn fir d'Oxidatiounsreaktioune vu Kuelewaasserstoff a CO-CO2 ze kompletéieren. Wann d'Mëschung beräichert an ofgeschaaft gëtt, gëtt de Problem eliminéiert, well seng Temperatur am Verbrennungsprozess eropgeet. Wéi och ëmmer, et bleift niddereg genuch fir d'Bildung vu Stickstoffoxiden net ze initiéieren. Um Enn vum Joerhonnert hunn d'Designer nach ëmmer gegleeft datt HCCI eng niddreg Temperatur Alternativ zu engem Dieselmotor war deen keng Stickstoffoxide generéiert. Wéi och ëmmer, si ginn och net am neie LTGC Prozess erstallt. Benzin gëtt och fir dësen Zweck benotzt, wéi an den ursprénglechen GM Prototypen, well et eng méi niddereg Verdampungstemperatur huet (a besser Vermëschung mat der Loft) awer eng méi héich Autoignatiounstemperatur. No de Labo Designer, wäert d'Kombinatioun vun LTGC a Spark ignition an méi ongënschteg a schwéier-ze-Kontroll Modi, wéi voll Laascht, Maschinnen Resultat dass vill méi efficace wéi bestehend Downsizing Unitéiten. Delphi Automotive entwéckelt en ähnlechen Kompressiounszündungsprozess. Si nennen hir Designen GDCI, vun "Compression Ignition Direct Petrol Injection" (Gasoline Direct Injection and Compression Ignition), déi och schlank a räich Aarbecht bitt fir de Verbrennungsprozess ze kontrolléieren. Zu Delphi gëtt dat mat Injektoren mat komplexer Injektiounsdynamik gemaach, sou datt, trotz Ausschöpfung a Beräicherung, d'Mëschung als Ganzt schlank genuch bleift fir Rous ze bilden, an niddreg genuch Temperatur fir NOx net ze bilden. D'Designer kontrolléieren verschidden Deeler vun der Mëschung, sou datt se zu verschiddenen Zäiten verbrennen. Dëse komplexe Prozess gläicht Diesel Brennstoff, CO2 Emissiounen sinn niddereg an d'Bildung vu Stickstoffoxiden ass vernoléisseg. Delphi huet op d'mannst 4 méi Joer Finanzéierung vun der US Regierung zur Verfügung gestallt, an d'Interesse vun Hiersteller wéi Hyundai an hirer Entwécklung bedeit datt se net ophalen.

Loosst eis un Disotto erënneren

D'Entwécklung vun den Designer vun den Daimler Engine Research Labs zu Untertürkheim gëtt Diesotto genannt an am Start- a Maximumbelaaschtmodus funktionnéiert et wéi e klassesche Benzinmotor, mat all d'Virdeeler vun der direkter Injektioun a Kaskade Turbocharging. Wéi och ëmmer, bei niddregen bis mëttlere Geschwindegkeeten a Lasten bannent engem Zyklus wäert d'Elektronik den Zündsystem ausschalten an op d'Selbstzündungsmodus Kontrollmodus wiesselen. An dësem Fall änneren d'Phasen vun den Auspuffventile radikal hiren Charakter. Si ginn a vill méi kuerzer Zäit op wéi soss a mat engem vill reduzéierte Schlag - sou datt nëmmen d'Halschent vun den Ofgasen Zäit hunn d'Verbrennungskammer ze verloossen, an de Rescht gëtt bewosst an den Zylinder gehal, zesumme mat de gréissten Deel vun der Hëtzt an hinnen. . Fir eng nach méi héich Temperatur an de Kammern z'erreechen, sprëtzen d'Düsen e klengen Deel vu Brennstoff, deen net entzündegt, awer mat erhëtzte Gase reagéiert. Wärend dem spéideren Oflafschlag gëtt en neien Deel vu Brennstoff an all Zylinder a genau déi richteg Quantitéit injizéiert. Den Oflaafventil mécht kuerz mat engem kuerze Schlag op an erlaabt eng präzis gemoossene Quantitéit vu frëscher Loft an den Zylinder anzegoen a mat de verfügbare Gase vermëschen fir eng schlank Brennstoffmëschung mat engem héijen Undeel vun Ofgasen ze produzéieren. Duerno kënnt e Kompressiounsschlag, an deem d'Temperatur vun der Mëschung weider bis zum Moment vun der Selbstzündung eropgeet. Genau Timing vum Prozess gëtt erreecht duerch präzis Kontroll vun der Quantitéit vu Brennstoff, frëscher Loft an Ofgasgaser, konstant Informatioun vu Sensoren, déi den Drock am Zylinder moossen, an e System, deen direkt de Kompressiounsverhältnis mat engem exzentresche Mechanismus änneren kann. Ännerung vun der Positioun vun der crankshaft. Iwwregens, ass d'Operatioun vum System a Fro net op den HCCI Modus limitéiert.

D'Gestioun vun all dës komplex Operatiounen erfuerdert Kontrollelektronik, déi net op den übleche Set vu virdefinéierte Algorithmen vertrauen, déi a konventionelle Verbrennungsmotoren fonnt ginn, awer erlaabt Echtzäitleeschtungsännerungen baséiert op Sensordaten. D'Aufgab ass schwéier, awer d'Resultat ass et wäert - 238 HP. Den 1,8-Liter Diesotto garantéiert de Konzept F700 mat S-Klass CO2-Emissiounen vun 127 g/km an d'Konformitéit mat den strengen Euro 6-Direktiven.

Text: Georgy Kolev

Doheem" Artikelen " Blanks » Bensin an Diesel Motoren an eenzel oder HCCI Motoren: Deel 2