Testfahrt Diesel a Benzin: Zorte

Déi ugespaant Konfrontatioun tëscht Diesel a Benzinmotoren erreecht säin Héichpunkt. Déi lescht Turbo-Technologie, elektronesch kontrolléiert Common-Rail-Direkt-Injektiounssystemer, héich Kompressiounsverhältnisser - d'Rivalitéit bréngt déi zwou Aarte vu Motore méi no ... An op eemol, an der Mëtt vun engem antike Duell, koum op eemol en neie Spiller op der Szen. eng Plaz ënnert der Sonn.

No ville Joere vernoléissegen hunn d'Designers dat enormt Potenzial vum Dieselmotor erëmfonnt a seng Entwécklung beschleunegt duerch déi intensiv Aféierung vun neien Technologien. Et ass op de Punkt komm datt seng dynamesch Leeschtung d'Charakteristike vun engem Benzinkonkurrent ugeet an et erlaabt huet bis elo ondenkbar Autoen wéi de Volkswagen Race Touareg an den Audi R10 TDI mat méi wéi eeschte Rennsambitiounen ze kreéieren. D'Chronologie vun den Eventer vun de leschte fofzéng Joer ass bekannt ... Dieselmotore vun den 1936 hu sech net grondsätzlech vun hire Virfueren ënnerscheet, erstallt vum Mercedes-Benz am Joer 13. E Prozess vu lueser Evolutioun ass duerno gaang, deen an de leschte Joeren zu enger mächteger technologescher Explosioun gewuess ass. Am spéiden 1s huet Mercedes den éischten Autoturbodiesel erstallt, am spéiden XNUMXer, direkt Injektioun debattéiert am Audi Modell, spéider Dieselen kruten Véier-Ventil Kapp, an an de spéiden XNUMXs, elektronesch kontrolléiert Common Rail Injektiounssystemer gouf eng Realitéit. ... Mëttlerweil gouf Héichdrock direkt Brennstoffinjektioun a Bensinmotoren agefouert, wou d'Kompressiounsverhältnis haut XNUMX: XNUMX an e puer Fäll erreecht. Viru kuerzem erliewt d'Turbo Technologie och eng Renaissance, mat den Dréimomentwäerter vu Bensinmotoren, déi bedeitend un d'Drehmomentwäerter vum berühmte flexiblen Turbo Diesel ufänken. Wéi och ëmmer, parallel mat der Moderniséierung, bleift eng konstant Tendenz zu enger seriöer Erhéijung vun de Käschte vum Bensinmotor ... Also, trotz de ausgesproche Viruerteeler a Polariséierung vun de Meenungen iwwer Bensin an Dieselmotoren a verschiddenen Deeler vun der Welt, weder vun déi zwee Konkurrente gewannen konkret Dominanz.

Trotz dem Zoufall vun de Qualitéite vun den zwou Aarte vun Eenheeten, ginn et nach ëmmer enorm Ënnerscheeder an der Natur, dem Charakter an dem Verhalen vun den zwou Hëtzmotoren.

Am Fall vun engem Benzinmotor gëtt d'Mëschung aus Loft a verdampfte Brennstoff iwwer eng vill méi laang Zäit geformt a fänkt laang virum Ufank vum Verbrennungsprozess un. Egal ob en Vergaser oder modernen elektroneschen Direktinjektiounssystemer benotzt, ass d'Zil vun der Vermëschung eng eenheetlech, homogen Brennstoffmëschung mat engem gutt definéierte Loft-Brennstoffverhältnis ze produzéieren. Dëse Wäert läit normalerweis no bei der sougenannter "stoichiometrescher Mëschung", an där et genuch Sauerstoffatome sinn, fir (theoretesch) an enger stabiler Struktur mat all Waasserstoff- a Kuelestoffatom am Brennstoff ze verbannen, an nëmmen H20 a CO2 bilden. Well de Kompressiounsverhältnis kleng genuch ass fir virzäiteg onkontrolléiert Auto-Zündung vun e puer Substanzen am Brennstoff wéinst héijer Kompressiounstemperatur ze vermeiden (Benzinfraktioun besteet aus Kuelewaasserstoffer mat enger vill méi niddereger Verdampungstemperatur an enger vill méi héijer Verbrennungstemperatur). Selbstzündung vun deenen an der Dieselfraktioun), d'Zündung vun der Mëschung gëtt vun engem Zündkerze initiéiert an d'Verbrennung geschitt a Form vun enger Front déi mat enger gewësser Geschwindegkeetsgrenz beweegt. Leider ginn Zonen mat onkomplett Prozesser an der Verbrennungskammer geformt, wat zu der Bildung vu Kuelemonoxid a stabile Kuelewaasserstoffer féiert, a wann d'Flamfront bewegt, erhéicht den Drock an d'Temperatur op senger Peripherie, wat zu der Bildung vu schiedleche Stickstoffoxide féiert ( tëscht Stickstoff a Sauerstoff aus der Loft), Peroxiden an Hydroperoxiden (tëscht Sauerstoff a Brennstoff). D'Akkumulation vun der leschter zu kritesche Wäerter féiert zu onkontrolléierter Detonatiounsverbrennung, dofir ginn a modernen Benzinen Fraktioune vu Molekülle mat enger relativ stabiler, schwéier ze detonéieren chemescher "Konstruktioun" benotzt - eng Rei zousätzlech Prozesser ginn duerchgefouert bei Raffinerien fir esou Stabilitéit z'erreechen. dorënner eng Erhéijung vun der Oktanzuel vum Brennstoff. Wéinst dem gréisstendeels fixe Mëschungsverhältnis, dee Benzinmotore kënne lafen, spillt de Drosselventil an hinnen eng wichteg Roll, duerch déi d'Motorbelaaschtung duerch Upassung vun der Frësch Loft geregelt gëtt. Wéi och ëmmer, et gëtt eng Quell vu bedeitende Verloschter am Deellastmodus, spillt d'Roll vun enger Aart "Halsstecker" vum Motor.

D'Iddi vum Ersteller vum Dieselmotor, Rudolf Diesel, ass d'Kompressiounsverhältnis wesentlech ze erhéijen, an domat d'thermodynamesch Effizienz vun der Maschinn. Also fällt d'Gebitt vun der Brennstoffkammer erof, an d'Verbrennungsenergie gëtt net duerch d'Maueren vum Zylinder an de Killsystem opgeléist, awer "verbruecht" tëscht de Partikelen selwer, déi an dësem Fall vill méi no bei all sinn. aner. Wann eng pre-preparéiert Loft-Brennstoff-Mëschung an d'Verbrennungskammer vun dëser Aart vu Motor erakënnt, wéi am Fall vun engem Benzinmotor, dann wann eng gewësse kritesch Temperatur während dem Kompressiounsprozess erreecht gëtt (ofhängeg vum Kompressiounsverhältnis an Typ vum Brennstoff ), gëtt de Selbstzündungsprozess laang virum GMT initiéiert. onkontrolléiert Volumetresch Verbrennung. Et ass aus dësem Grond datt den Diesel Brennstoff am leschte Moment, kuerz virum GMT, bei ganz héijen Drock injizéiert gëtt, wat e wesentleche Mangel un Zäit fir eng gutt Verdampung, Diffusioun, Vermëschung, Selbstzündung an de Besoin fir eng Topgeschwindegkeet schaaft déi selten d'Limite iwwerschreift. Vun 4500 rpm Dës Approche stellt entspriechend Ufuerderunge fir d'Qualitéit vum Brennstoff, wat an dësem Fall eng Fraktioun vum Diesel Brennstoff ass - haaptsächlech direkt Destillate mat enger wesentlech méi niddereger Autoignatiounstemperatur, well eng méi onbestänneg Struktur a laang Moleküle eng Viraussetzung fir hir méi einfach sinn Broch a Reaktioun mat Sauerstoff.

Eng Feature vun de Verbrennungsprozesser vun engem Dieselmotor sinn engersäits Zonen mat enger beräicherter Mëschung ronderëm d'Injektiouns Lächer, wou de Brennstoff zerstéiert (Splécken) vun der Temperatur ouni Oxidatioun, an eng Quell vu Kuelestoffpartikelen (Ruß) gëtt, an op där anerer. an deem guer kee Brennstoff ass, an ënner dem Afloss vun héijer Temperatur Stéckstoff a Sauerstoff vun der Loft an eng chemesch Interaktioun aginn a Stéckoxiden bilden. Dofir sinn Dieselmotoren ëmmer ofgestëmmt fir mat mëttel-magerem Gemësch ze schaffen (dat heescht mat engem seriösen Iwwerfloss un Loft), an d'Belaaschtung gëtt nëmmen duerch d'Doséierung vun der Injektiounsmëttel kontrolléiert. Dëst vermeit d'Drosselverbrauch, wat e grousse Virdeel iwwer hir Bensinspartner ass. Fir e puer vun de Mängel vum Bensinnsmotor ze kompenséieren, hunn Designer Motoren erstallt an deenen de Mëschungsbildungsprozess de sougenannte "Charge Stratification" ass.

Am deelweisem Belaaschtungsmodus gëtt déi optimal stoichiometresch Mëschung erstallt nëmmen am Beräich ronderëm de Bougie -Elektroden wéinst enger spezieller Injektioun vun engem injizéierten Brennstoffjet, engem direkten Loftfloss, engem spezielle Profil vun de Pistonfronten an aner ähnlech Methoden, déi Zündung garantéieren Zouverlässegkeet. Zur selwechter Zäit bleift d'Mëschung am gréissten Deel vum Kammervolumen mager, a well d'Laascht an dësem Modus nëmme kontrolléiert ka ginn duerch d'Quantitéit u geliwwertem Brennstoff, kann den Drosselventil voll oppe bleiwen. Dëst féiert ofwiesselnd zu enger simultaner Ofsenkung vun de Verloschter an enger Erhéijung vun der thermodynamescher Effizienz vum Motor. An der Theorie gesäit alles super aus, awer bis elo war den Erfolleg vun dëser Motortyp vu Mitsubishi a VW net glamourös. Am Allgemengen, bis elo ka kee sech bretzen datt se d'Virdeeler vun dësen technologesche Léisunge voll profitéiert hunn.

A wann Dir "magesch" d'Virdeeler vun deenen zwou Zorte vu Motore kombinéieren? Wat wier déi ideal Kombinatioun vun héijer Diesel Kompressioun, homogen Verdeelung vun der Mëschung am ganze Volume vun der Verbrennungskammer an eenheetlech Selbstzündung am selwechte Volumen? Intensiv Laborstudien vun experimentellen Unitéiten vun dësem Typ an de leschte Joren hunn eng bedeitend Reduktioun vu schiedlechen Emissiounen an Ofgasgaser gewisen (zum Beispill gëtt d'Quantitéit u Stickstoffoxiden ëm bis zu 99% reduzéiert!) Mat enger Erhéijung vun der Effizienz am Verglach mat Benzinmotoren . Et schéngt, datt d'Zukunft wierklech zu Motore gehéiert, déi Autosfirmen an onofhängeg Designfirmen viru kuerzem ënner dem Regenschirmnumm HCCI zesummegefaasst hunn - Homogeneous Charge Compression Ignition Engines oder Homogeneous Charge Self Ignition Engines.

Wéi vill aner scheinbar "revolutionär" Entwécklungen ass d'Iddi fir sou eng Maschinn ze kreéieren net nei, a bis elo Versich en zouverléissege Produktiounsmodell ze kreéieren sinn nach ëmmer net erfollegräich. Zur selwechter Zäit kreéieren déi wuessend Méiglechkeete vun elektronescher Kontroll vum technologesche Prozess an der grousser Flexibilitéit vu Gasverdeelungssystemer e ganz realisteschen an optimistesche Perspektiv fir eng nei Aart vu Motor.

Tatsächlech, an dësem Fall ass et eng Aart Hybrid vun de Grondsätz vun der Operatioun vu Benzin an Dieselmotoren. Eng gutt homogeniséierter Mëschung, wéi a Bensinmotoren, kënnt an d'Verbrennungskummeren vun der HCCI, awer et entsteet selwer ënner dem Afloss vun der Hëtzt vun der Kompressioun. Déi nei Aart vu Motor erfuerdert och kee Drosselventil well se kann op magerer Mëschunge lafen. Wéi och ëmmer, et sollt ee bemierken datt an dësem Fall d'Bedeitung vun der Definitioun vu "Mager" wesentlech anescht ass wéi d'Definitioun vun Diesel, well HCCI net eng komplett mager an héich beräichert Mëschung huet, awer eng Aart uniform mager Mëschung ass. De Prinzip vun der Operatioun beinhalt d'simultan Zündung vun der Mëschung am ganze Volumen vum Zylinder ouni eenheetlech bewegt Flamfront a bei enger vill méi niddreger Temperatur. Dëst féiert automatesch zu enger däitlecher Reduktioun vun der Quantitéit vu Stickstoffoxiden a Ruß an den Ofgasen, an, laut enger Zuel vun autoritäre Quellen, déi massiv Aféierung vu vill méi effizienten HCCIen an der serieller Automobilsproduktioun am Joer 2010-2015. Wäert d'Mënschheet ongeféier eng hallef Millioun Fässer spueren. Ueleg all Dag.

Wéi och ëmmer, ier dëst erreecht gëtt, mussen d'Fuerscher an d'Ingenieuren dee gréissten Stoussblock am Moment iwwerwannen - de Mangel vun engem zouverléissege Wee fir Autoignatiounsprozesser ze kontrolléieren andeems se Fraktiounen mat enger anerer chemescher Zesummesetzung, Eegeschaften a Verhalen vun modernen Brennstoffer enthalen. Eng Zuel vu Froen ginn duerch d'Entféierung vu Prozesser bei verschiddene Lasten, Revolutiounen an Temperaturbedéngungen vum Motor verursaacht. Laut e puer Experten kann dëst gemaach ginn andeems Dir eng präzis gemoossene Quantitéit vun Ofgasen zréck an den Zylinder zréckschéckt, d'Mëschung virhëtzt oder d'Kompressiounsverhältnis dynamesch ännert oder d'Kompressiounsverhältnis direkt ännert (zum Beispill de SVC Saab Prototyp) oder Änneren vum Ventilschließzeit mat variabelen Systemer Gasverdeelung.

Et ass nach net kloer, wéi de Problem vun Kaméidi an thermodynamesch Effekter op de Motor Design duerch Self-zündung vun enger grousser Quantitéit vun frësch Mëschung op voll Laascht eliminéiert ginn. De richtege Problem ass de Motor bei enger niddereger Temperatur an den Zylinder ze starten, well et an esou Konditiounen zimmlech schwéier ass fir Selbstzündung ze starten. Momentan schaffen vill Fuerscher fir dës Flaschenhalsen ze eliminéieren andeems d'Resultater vun Observatioune vu Prototypen mat Sensoren fir kontinuéierlech elektronesch Kontroll an Analyse vun Aarbechtsprozesser an Zylinder an Echtzäit benotzt.

Laut Experten vun Autosfirmen, déi an dëser Richtung schaffen, dorënner Honda, Nissan, Toyota a GM, ass et wahrscheinlech datt d'Kombinatiounsautoe fir d'éischt erstallt ginn, déi d'Operatiounsmodi wiessele kënnen, an d'Zündkerze gëtt als eng Aart Assistent a Fäll benotzt. wou HCCI Schwieregkeeten erliewen. Volkswagen implementéiert schonn en ähnleche Schema a sengem CCS-Motor (Combined Combustion System), deen am Moment nëmmen op syntheteschen Brennstoff leeft, dee speziell dofir entwéckelt ass.

D'Zündung vun der Mëschung an HCCI-Motoren kann an enger breeder Palette vu Verhältnisser tëscht Brennstoff, Loft an Ofgasen duerchgefouert ginn (et ass genuch fir d'Autoignatiounstemperatur z'erreechen), an eng kuerz Verbrennungszäit féiert zu enger wesentlecher Erhéijung vun der Motoreffizienz. E puer Probleemer vun neien Typen vun Unitéiten kënnen erfollegräich a Kombinatioun mat Hybridsystemer geléist ginn, wéi Toyota Hybrid Synergy Drive - an dësem Fall kann d'Verbrennungsmotor nëmmen an engem gewësse Modus benotzt ginn, deen optimal ass wat d'Vitesse an d'Laascht ugeet. op der Aarbecht, doduerch Modi ëmgoen an deenen de Motor kämpft oder ineffizient gëtt.

Verbrennung an HCCI Motoren, erreecht duerch integréiert Kontroll vun Temperatur, Drock, Quantitéit a Qualitéit vun der Mëschung an enger Positioun no bei GMT, ass wierklech e grousse Problem géint den Hannergrond vu vill méi einfacher Zündung mat engem Zündkerz. Op där anerer Säit, HCCI brauch net turbulent Prozesser ze kreéieren, déi wichteg si fir Bensin a besonnesch Dieselmotoren, wéinst der simultaner Volumetrescher Natur vun der Selbstzündung. Zur selwechter Zäit ass et aus dësem Grond datt och kleng Temperaturabweichungen zu bedeitende Verännerunge vu kinetesche Prozesser féiere kënnen.

An der Praxis ass de wichtegste Faktor fir d'Zukunft vun dëser Aart vu Motor d'Zort vu Brennstoff, an déi richteg Designléisung kann nëmme mat engem detailléierte Wëssen iwwer säi Verhalen an der Verbrennungskammer fonnt ginn. Dofir schaffen am Moment vill Autosfirmen mat Uelegfirmen (wéi Toyota an ExxonMobil), an déi meescht Experimenter op dëser Etapp ginn mat speziell entwéckelt syntheteschen Brennstoffer duerchgefouert, d'Zesummesetzung an d'Verhalen vun deenen am Viraus berechent sinn. D'Effizienz vum Bensin an Diesel Brennstoff an HCCI ass géint d'Logik vu klassesche Motoren. Wéinst der héijer Auto-Zündungstemperatur vu Benziner kann de Kompressiounsverhältnis an hinnen vun 12:1 bis 21:1 variéieren, an am Diesel Brennstoff, deen bei méi nidderegen Temperaturen entzündegt, sollt et relativ kleng sinn - an der Uerdnung vun nëmmen 8 :1.

Text: Georgy Kolev

Foto: Firma