Փորձարկել բենզինային և դիզելային շարժիչները միայնակ շարժիչներով կամ HCCI շարժիչներով. Մաս 2

Mazda- ն ասում է, որ դրանք առաջինն են օգտագործելու սերիալներում

Բենզինի նման մաքուր գազերով և դիզելային վառելիքի արդյունավետությամբ: Այս հոդվածը այն մասին է, թե ինչ է տեղի ունենում, երբ իդեալական շարժիչ են նախագծում սեղմման ընթացքում միատարր խառնուրդով և ինքնալուսացումով: Դիզայներները պարզապես այն անվանում են HCCI:

Գիտելիքների կուտակում

Նման գործընթացների հիմքերը վերաբերում են յոթանասունականներին, երբ ճապոնացի ինժեներ Օնիշին մշակեց իր «Ակտիվ այրումը ջերմային մթնոլորտում» տեխնոլոգիան։ Բակում 1979 թվականը նավթի երկրորդ ճգնաժամի և բնապահպանական բնույթի առաջին լուրջ իրավական սահմանափակումների շրջանն է, և ինժեների նպատակն է այդ ժամանակ տարածված երկհարված մոտոցիկլետները համապատասխանեցնել այդ պահանջներին։ Հայտնի է, որ թեթև և մասնակի բեռնվածության ռեժիմում մեծ քանակությամբ արտանետվող գազեր են պահվում երկհարված ագրեգատների բալոններում, և ճապոնացի դիզայների գաղափարն է դրա թերությունները վերածել առավելությունների՝ ստեղծելով. այրման գործընթաց, որի ժամանակ մնացորդային գազերը և վառելիքի բարձր ջերմաստիճանը խառնվում են օգտակար աշխատանքի համար:

Առաջին անգամ Օնիշիի թիմի ինժեներները կարողացան իրականացնել գրեթե հեղափոխական տեխնոլոգիա ինքնին` առաջացնելով ինքնաբուխ այրման գործընթաց, որն իսկապես հաջողությամբ նվազեցրեց արտանետումների արտանետումները: Այնուամենայնիվ, նրանք հայտնաբերել են նաև շարժիչի արդյունավետության զգալի բարելավումներ, և մշակման բացահայտումից անմիջապես հետո նմանատիպ գործընթացներ ցուցադրվեցին Toyota-ի, Mitsubishi-ի և Honda-ի կողմից: Դիզայներներին զարմացրել է նախատիպերում չափազանց սահուն և միևնույն ժամանակ բարձր արագությամբ այրումը, վառելիքի կրճատված սպառումը և վնասակար արտանետումները: 1983-ին հայտնվեցին չորս հարվածային ինքնաբռնկման շարժիչների առաջին լաբորատոր նմուշները, որոնցում հնարավոր է գործընթացի վերահսկում տարբեր աշխատանքային ռեժիմներում, քանի որ օգտագործվող վառելիքի քիմիական կազմը և բաղադրիչների հարաբերակցությունը բացարձակապես հայտնի են: Այնուամենայնիվ, այս գործընթացների վերլուծությունը որոշ չափով պարզունակ է, քանի որ այն հիմնված է այն ենթադրության վրա, որ այս տեսակի շարժիչներում դրանք իրականացվում են քիմիական գործընթացների կինետիկայի պատճառով, և այնպիսի ֆիզիկական երևույթները, ինչպիսիք են խառնումը և տուրբուլենտությունը, աննշան են: Հենց 80-ական թվականներին հիմք դրվեցին գործընթացների առաջին վերլուծական մոդելներին, որոնք հիմնված էին խցիկի ծավալում վառելիքի և օդի բաղադրիչների ճնշման, ջերմաստիճանի և կոնցենտրացիայի վրա։ Դիզայներները եկել են այն եզրակացության, որ այս տեսակի շարժիչի աշխատանքը կարելի է բաժանել երկու հիմնական մասի՝ բռնկման և էներգիայի ծավալային արտանետման։ Հետազոտության արդյունքների վերլուծությունը ցույց է տալիս, որ ինքնահրկիզումը սկսվում է նույն ցածր ջերմաստիճանի նախնական քիմիական պրոցեսներով (700 աստիճանից ցածր պերօքսիդների ձևավորմամբ), որոնք պատասխանատու են բենզինային շարժիչներում վնասակար դետոնացիոն այրման և հիմնական էներգիայի արտանետման գործընթացների համար: բարձր ջերմաստիճան են. և կատարվում են այս պայմանական ջերմաստիճանի սահմանից բարձր:

Հասկանալի է, որ աշխատանքը պետք է ուղղված լինի ջերմաստիճանի և ճնշման ազդեցության տակ լիցքի քիմիական կառուցվածքի և բաղադրության փոփոխությունների արդյունքների ուսումնասիրմանը և ուսումնասիրմանը։ Այս ռեժիմներում սառը մեկնարկը վերահսկելու և առավելագույն բեռնվածությամբ աշխատելու անկարողության պատճառով ինժեներները դիմում են կայծային մոմերի օգտագործմանը: Գործնական թեստը հաստատում է նաև այն տեսությունը, որ դիզելային վառելիքով աշխատելիս արդյունավետությունն ավելի ցածր է, քանի որ սեղմման հարաբերակցությունը պետք է լինի համեմատաբար ցածր, իսկ ավելի բարձր սեղմման դեպքում ինքնաբռնկման գործընթացը շատ վաղ է տեղի ունենում: սեղմման հարված: Միևնույն ժամանակ պարզվում է, որ դիզելային վառելիք օգտագործելիս խնդիրներ են առաջանում դիզվառելիքի դյուրավառ ֆրակցիաների գոլորշիացման հետ կապված, և որ դրանց նախաբոցավառվող քիմիական ռեակցիաները շատ ավելի ցայտուն են, քան բարձր օկտանային բենզինները։ Եվ ևս մեկ շատ կարևոր կետ. պարզվում է, որ HCCI շարժիչները աշխատում են առանց խնդիրների մնացորդային գազերի մինչև 50% բալոնների համապատասխան նիհար խառնուրդներում: Այս ամենից հետևում է, որ բենզինները շատ ավելի հարմար են այս տեսակի ագրեգատներում աշխատելու համար, և մշակումներն ուղղված են հենց այս ուղղությամբ։

Իրական ավտոարդյունաբերությանը մոտ կանգնած առաջին շարժիչները, որոնցում այդ պրոցեսները հաջողությամբ իրականացվել են գործնականում, 1,6-ին ձևափոխվել են VW 1992 լիտր շարժիչներով: Նրանց օգնությամբ Վոլֆսբուրգից դիզայներները կարողացան մասնակի բեռի դեպքում արդյունավետությունը բարձրացնել 34% -ով: Մի փոքր ուշ ՝ 1996 թ.-ին, HCCI շարժիչի բենզինի և ուղղակի ներարկման դիզելային շարժիչի ուղղակի համեմատությունը ցույց տվեց, որ HCCI շարժիչները ցույց տվեցին վառելիքի ամենացածր սպառումն ու NOx արտանետումները ՝ առանց թանկարժեք ներարկման համակարգերի անհրաժեշտության: վառելիքի վրա:

Ինչ է կատարվում այսօր

Այսօր, չնայած նվազեցման հրահանգներին, GM- ն շարունակում է զարգացնել HCCI շարժիչներ, և ընկերությունը կարծում է, որ այս տեսակի մեքենաները կօգնեն բարելավել բենզինային շարժիչը: Նույն կարծիքն ունեն Mazda ինժեներները, սակայն դրանց մասին կխոսենք հաջորդ համարում: Sandia National Laboratories- ում, սերտորեն համագործակցելով GM- ի հետ, նրանք ներկայումս կատարելագործում են նոր աշխատանքային հոսք, որը HCCI- ի տարբերակ է: Մշակողները այն անվանում են LTGC «Temածր ջերմաստիճանի բենզինի այրման» համար: Քանի որ նախորդ նախագծերում HCCI ռեժիմները սահմանափակված են բավականին նեղ գործառնական տիրույթով և չափսերի կրճատման համար առավելություն չունեն ժամանակակից մեքենաների նկատմամբ, գիտնականները որոշեցին ամեն դեպքում շերտավորել խառնուրդը: Այլ կերպ ասած, ստեղծել ճշգրիտ վերահսկվող ավելի աղքատ և հարուստ տարածքներ, բայց ի տարբերություն ավելի դիզելային վառելիքի: Դարավերջի իրադարձությունները ցույց տվեցին, որ աշխատանքային ջերմաստիճանը հաճախ անբավարար է ածխաջրածինների և CO-CO2- ի օքսիդացման ռեակցիաներն ավարտելու համար: Երբ խառնուրդը հարստանում և սպառվում է, խնդիրը վերանում է, քանի որ այրման գործընթացում դրա ջերմաստիճանը բարձրանում է: Այնուամենայնիվ, այն մնում է բավական ցածր `ազոտի օքսիդների ձևավորումը չսկսելու համար: Դարի վերջում դիզայներները դեռ հավատում էին, որ HCCI- ն ցածր ջերմաստիճանի այլընտրանք է դիզելային շարժիչին, որը չի առաջացնում ազոտի օքսիդներ: Այնուամենայնիվ, դրանք չեն ստեղծվում նաև LTGC- ի նոր գործընթացում: Այս նպատակի համար օգտագործվում է նաև բենզինը, ինչպես բնօրինակը GM նախատիպերում, քանի որ այն ունի գոլորշիացման ավելի ցածր ջերմաստիճան (և ավելի լավ է խառնվում օդի հետ), բայց ավելի բարձր ինքնաայրման ջերմաստիճան: Ըստ լաբորատոր դիզայներների, LTGC ռեժիմի և կայծի բռնկման համադրությունն առավել անբարենպաստ և դժվար վերահսկվող ռեժիմներում, օրինակ ՝ ամբողջական բեռնվածությունը, կհանգեցնի մեքենաների, որոնք շատ ավելի արդյունավետ են, քան գոյություն ունեցող փոքրացման միավորները: Delphi Automotive- ը մշակում է սեղմման բռնկման նմանատիպ գործընթաց: Նրանք իրենց նախագծերն անվանում են GDCI «Սեղմման բռնկման ուղղակի բենզինի ներարկում» (Բենզինի ուղղակի ներարկում և սեղմում բռնկում) համար, որը նաև ապահովում է բարակ և հարուստ աշխատանք այրման գործընթացը վերահսկելու համար: Դելֆիում դա արվում է ներարկման բարդ դինամիկայով ներարկիչների միջոցով, այնպես որ, չնայած սպառմանը և հարստացմանը, խառնուրդն ամբողջությամբ մնում է այնքան նիհար, որ չի առաջացնում մուր, և բավական ցածր ջերմաստիճան `ազոտի օքսիդներ չձևավորելու համար: Դիզայներները վերահսկում են խառնուրդի տարբեր մասերը, որպեսզի դրանք այրվեն տարբեր ժամանակներում: Այս բարդ գործընթացը դիզելային վառելիքի է նման, CO2- ի արտանետումները ցածր են, իսկ NOx ձևավորումը ՝ աննշան: Delphi- ն ԱՄՆ կառավարության կողմից տրամադրել է ևս 4 տարվա ֆինանսավորում, և Hyundai- ի նման արտադրողների հետաքրքրությունը նրանց զարգացման մեջ նշանակում է, որ նրանք չեն դադարի:

Հիշենք դիսոտոյին

Untertürkheim-ում Daimler Engine Research Labs-ի դիզայներների մշակումը կոչվում է Diesotto և գործարկման և առավելագույն բեռնվածության ռեժիմում այն ​​աշխատում է դասական բենզինային շարժիչի նման՝ օգտագործելով ուղիղ ներարկման և կասկադային տուրբո լիցքավորման բոլոր առավելությունները: Այնուամենայնիվ, մեկ ցիկլի ընթացքում ցածր և միջին արագությունների և բեռների դեպքում էլեկտրոնիկան կանջատի բռնկման համակարգը և կանցնի ինքնաբռնկման ռեժիմի կառավարման ռեժիմին: Այս դեպքում արտանետվող փականների փուլերը արմատապես փոխում են իրենց բնույթը: Նրանք բացվում են սովորականից շատ ավելի կարճ ժամանակում և շատ կրճատված հարվածով, այնպես որ արտանետվող գազերի միայն կեսն է ժամանակ ունենում դուրս գալ այրման պալատից, իսկ մնացածը դիտավորյալ պահվում է բալոններում, դրանցում պարունակվող ջերմության մեծ մասի հետ միասին: . Խցիկներում նույնիսկ ավելի բարձր ջերմաստիճանի հասնելու համար վարդակները ներարկում են վառելիքի փոքր մասը, որը չի բռնկվում, բայց արձագանքում է ջեռուցվող գազերի հետ: Հետագա ընդունման ինսուլտի ժամանակ յուրաքանչյուր բալոնի մեջ վառելիքի նոր բաժին է ներարկվում ճիշտ չափով: Մուտքի փականը կարճ հարվածով բացվում է և թույլ է տալիս ճշգրիտ չափված մաքուր օդի մուտքը բալոն և խառնվել առկա գազերի հետ՝ արտադրելով վառելիքի նիհար խառնուրդ՝ արտանետվող գազերի մեծ քանակով: Դրան հաջորդում է սեղմման հարվածը, որի ժամանակ խառնուրդի ջերմաստիճանը շարունակում է բարձրանալ մինչև ինքնաբռնկման պահը։ Գործընթացի ճշգրիտ ժամանակացույցը ձեռք է բերվում վառելիքի, մաքուր օդի և արտանետվող գազերի քանակի ճշգրիտ վերահսկման, մխոցում ճնշումը չափող սենսորների մշտական ​​տեղեկատվության և մի համակարգի, որը կարող է ակնթարթորեն փոխել սեղմման հարաբերակցությունը էքսցենտրիկ մեխանիզմի միջոցով: փոխելով ծնկաձև լիսեռի դիրքը. Ի դեպ, տվյալ համակարգի աշխատանքը չի սահմանափակվում միայն HCCI ռեժիմով։

Այս բոլոր բարդ գործողությունների կառավարումը պահանջում է կառավարման էլեկտրոնիկա, որը չի հիմնվում սովորական ներքին այրման շարժիչներում հայտնաբերված նախապես սահմանված ալգորիթմների վրա, այլ թույլ է տալիս իրական ժամանակում կատարողականի փոփոխություններ՝ հիմնված սենսորների տվյալների վրա: Առաջադրանքը բարդ է, բայց արդյունքն արժե այն՝ 238 ձիաուժ։ 1,8 լիտրանոց Diesotto-ն երաշխավորում էր F700 կոնցեպտը S-Class CO2 արտանետումներով 127 գ/կմ և համապատասխանում է խիստ Euro 6 հրահանգներին:

Տեքստ ՝ Գեորգի Կոլև

Տուն " Հոդվածներ» Բլանկներ » Բենզինային և դիզելային շարժիչները մեկ կամ HCCI շարժիչներում. Մաս 2