Tès kondwi dyezèl ak gazolin: kalite

Konfwontasyon tansyon ant motè dyezèl ak gazolin rive nan pi gwo pwen. Dènye teknoloji turbo a, sistèm piki dirèk komen-ray ki kontwole elektwonikman, rapò konpresyon segondè - rivalite a pote de kalite motè yo pi pre... Epi toudenkou, nan mitan yon lut ansyen, yon nouvo jwè toudenkou parèt sou sèn nan. yon kote anba solèy la.

Apre anpil ane nan neglijans, konsèpteur yo te redekouvwi potansyèl menmen nan motè a dyezèl ak akselere devlopman li nan entwodiksyon entansif nan nouvo teknoloji. Li te rive nan pwen ke pèfòmans dinamik li yo apwoche karakteristik sa yo nan yon konkiran gazolin ak pèmèt kreyasyon an nan machin jusqu 'pansab tankou Volkswagen Ras Touareg la ak Audi R10 TDI ki gen plis pase anbisyon kous grav. Se kwonoloji a nan evènman nan kenz dènye ane yo byen li te ye ... Motè dyezèl nan 1936s yo pa te fondamantalman diferan de zansèt yo, ki te kreye pa Mercedes-Benz tounen nan 13. Yon pwosesis evolisyon dousman ki te swiv, ki nan dènye ane yo te grandi nan yon eksplozyon pwisan teknolojik. Nan fen 1s yo, Mercedes rkree premye turbodyezèl otomobil la, nan fen XNUMXs yo, piki dirèk debut nan modèl la Audi, pita dyezèl te resevwa kat tèt valv, ak nan fen XNUMXs yo, elektwonikman kontwole sistèm piki Common Rail te vin yon reyalite. ... Pandan se tan, gwo presyon dirèk piki gaz te entwodwi nan motè gazolin, kote rapò a konpresyon jodi a rive nan XNUMX: XNUMX nan kèk ka. Dènyèman, teknoloji turbo ap fè eksperyans tou yon renesans, ak valè yo koupl nan motè gazolin kòmanse apwòch siyifikativman valè yo koupl nan pi popilè dyezèl la turbo fleksib. Sepandan, nan paralèl ak modènizasyon an, yon tandans fiks nan direksyon pou yon ogmantasyon grav nan pri a nan motè a gazolin rete ... Se konsa, malgre prejije yo pwononse ak polarizasyon nan opinyon konsènan gazolin ak motè dyezèl nan diferan pati nan mond lan, ni nan de rival yo genyen dominasyon byen mèb.

Malgre konyensidans kalite de kalite inite yo, toujou gen gwo diferans nan nati, karaktè ak konpòtman de motè chalè yo.

Nan ka a nan yon motè gazolin, melanj de lè ak gaz evapore fòme sou yon peryòd tan ki pi long epi li kòmanse lontan anvan yo kòmanse pwosesis la ki degaje konbisyon. Kit itilize yon karburateur oswa sistèm piki dirèk elektwonik modèn, objektif melanje se pwodwi yon melanj gaz inifòm, omojèn ak yon rapò lè-gaz ki byen defini. Valè sa a anjeneral fèmen nan sa yo rele "melanj esteyyometrik la", nan ki gen ase atòm oksijèn pou kapab (teyorikman) lyezon nan yon estrikti ki estab ak chak atòm idwojèn ak kabòn nan gaz la, fòme sèlman H20 ak CO2. Paske rapò a konpresyon se ti ase pou fè pou evite twò bonè san kontwòl oto-ignisyon nan kèk sibstans nan gaz la akòz tanperati konpresyon segondè (fraksyon gazolin konsiste de idrokarbur ak yon tanperati evaporasyon pi ba ak yon tanperati ki degaje konbisyon ki pi wo). pwòp tèt ou-ignisyon soti nan sa yo ki nan fraksyon nan dyezèl), se ignisyon nan melanj la inisye pa yon ploge ak combustion rive nan fòm lan nan yon devan k ap deplase nan yon limit vitès sèten. Malerezman, zòn ki gen pwosesis enkonplè yo fòme nan chanm ki degaje konbisyon an, ki mennen nan fòmasyon monoksid kabòn ak idrokarbur ki estab, epi lè devan flanm dife a deplase, presyon an ak tanperati nan periferik li yo ogmante, ki mennen nan fòmasyon nan oksid nitwojèn danjere ( ant nitwojèn ak oksijèn ki soti nan lè a), peroksid ak idroperoksid (ant oksijèn ak gaz). Akimilasyon nan lèt la nan valè kritik mennen nan konbisyon deksplozyon san kontwòl, Se poutèt sa, nan gazolin modèn, fraksyon nan molekil ki gen yon relativman ki estab, difisil-a-eksploze "konstriksyon" chimik yo te itilize - yon kantite pwosesis adisyonèl yo te pote soti. nan rafineri yo reyalize estabilite sa yo. ki gen ladan yon ogmantasyon nan kantite oktan gaz la. Akòz rapò a melanj lajman fiks ke motè gazolin ka kouri, valv la gaz jwe yon wòl enpòtan nan yo, pa ki chaj motè a reglemante pa ajiste kantite lè fre. Sepandan, li, nan vire, vin tounen yon sous pèt enpòtan nan mòd nan chaj pasyèl, jwe wòl nan yon kalite "ploge gòj" nan motè a.

Lide a nan kreyatè motè dyezèl la, Rudolf Diesel, se ogmante siyifikativman rapò a konpresyon, e pakonsekan efikasite tèrmodinamik machin nan. Se konsa, zòn nan chanm gaz la diminye, ak enèji nan konbisyon pa gaye nan mi yo nan silenn lan ak sistèm refwadisman an, men li "depanse" ant patikil yo tèt yo, ki nan ka sa a pi pre chak. lòt. Si yon melanj lè-gaz ki te prepare davans antre nan chanm konbisyon an nan kalite motè sa a, tankou nan ka a nan yon motè gazolin, Lè sa a, lè yon sèten tanperati kritik yo rive nan pwosesis la konpresyon (ki depann sou rapò a konpresyon ak kalite gaz. ), pwosesis la pwòp tèt ou-ignisyon pral inisye lontan anvan GMT. konbisyon volumetrik san kontwòl. Se pou rezon sa a ke gaz dyezèl yo enjekte nan dènye moman an, yon ti tan anvan GMT, nan presyon trè wo, ki kreye yon mank de tan enpòtan pou bon evaporasyon, difizyon, melanje, pwòp tèt ou-ignisyon ak bezwen an pou yon limit vitès tèt. ki raman depase limit la. soti nan 4500 rpm Apwòch sa a etabli kondisyon ki apwopriye pou bon jan kalite gaz la, ki nan ka sa a se yon fraksyon nan gaz dyezèl - sitou distile dwat ak yon tanperati siyifikativman pi ba autoignition, depi yon estrikti ki pi enstab ak molekil long yo se yon avantou pou pi fasil yo. rupture ak reyaksyon ak oksijèn.

Yon karakteristik nan pwosesis yo ki degaje konbisyon nan yon motè dyezèl se, sou yon bò, zòn ki gen yon melanj rich alantou twou yo piki, kote gaz la dekonpoze (fant) soti nan tanperati san yo pa oksidasyon, vire nan yon sous patikil kabòn (swi), ak sou lòt la. nan ki pa gen okenn gaz nan tout, epi, ki anba enfliyans a tanperati ki wo, nitwojèn ak oksijèn nan lè a antre nan entèraksyon chimik, fòme oksid nitwojèn. Se poutèt sa, motè dyezèl yo toujou branche yo opere ak melanj mwayen-mèg (se sa ki, ak yon eksè grav nan lè), epi li se chaj la kontwole sèlman pa dòz kantite gaz la sou fòm piki. Sa a evite itilize gaz la, ki se yon gwo avantaj sou tokay gazolin yo. Pou konpanse pou kèk nan enpèfeksyon yo nan motè a gazolin, konsèpteur yo te kreye motè nan ki pwosesis la fòmasyon melanj se sa yo rele "stratifikasyon chaj la".

Nan mòd chaj pasyèl, se melanj la stoechiometrik optimal kreye sèlman nan zòn nan alantou elektwòd yo bouji akòz yon piki espesyal nan yon avyon gaz sou fòm piki, yon koule lè dirije, yon pwofil espesyal nan fwon yo Piston ak lòt metòd menm jan an ki asire ignisyon fyab. An menm tan an, melanj lan nan pi fò nan volim chanm lan rete mèg, e depi chay la nan mòd sa a ka kontwole sèlman pa kantite gaz apwovizyone, valv gaz la ka rete konplètman ouvè. Sa a, nan vire, mennen nan yon diminisyon similtane nan pèt ak yon ogmantasyon nan efikasite nan tèrmodinamik nan motè a. Nan teyori tout bagay sanble gwo, men byen lwen tèlman siksè nan sa a ki kalite motè ki te pwodwi pa Mitsubishi ak VW pa te selèb. An jeneral, byen lwen tèlman pèsonn pa ka vante nan pran anpil avantaj de solisyon sa yo teknolojik.

Men, si ou "majik" konbine avantaj ki genyen nan de kalite motè yo? Ki sa ki ta konbinezon ideyal la nan konpresyon dyezèl segondè, distribisyon omojèn nan melanj la nan tout volim nan chanm lan ki degaje konbisyon ak inifòm pwòp tèt ou-ignisyon nan volim nan menm? Etid laboratwa entansif nan inite eksperimantal nan kalite sa a nan dènye ane yo te montre yon rediksyon enpòtan nan emisyon danjere nan gaz echapman (pa egzanp, kantite oksid nitwojèn redwi jiska 99%!) Avèk yon ogmantasyon nan efikasite konpare ak motè gazolin. . Li sanble ke tan kap vini an tout bon fè pati motè yo, ki konpayi otomobil yo ak konpayi konsepsyon endepandan yo te fèk mete tèt yo ansanm anba non parapli HCCI - Homogeneous Charge Compression Ignition Engines oswa Homogeneous Charge Self Ignition Engines.

Tankou anpil lòt devlopman w pèdi "revolisyonè", lide pou kreye tankou yon machin se pa nouvo, e byen lwen tèlman eseye kreye yon modèl pwodiksyon serye yo toujou fèt san siksè. An menm tan an, kapasite kap grandi nan kontwòl pwosesis elektwonik ak gwo fleksibilite nan sistèm distribisyon gaz kreye yon pwospè trè reyalis ak optimis pou yon nouvo tip motè.

An reyalite, nan ka sa a li se yon kalite ibrid nan prensip yo nan operasyon nan gazolin ak motè dyezèl. Yon melanj ki byen omojeneize, tankou nan motè gazolin, antre nan chanm yo ki degaje konbisyon nan HCCI a, men li pwòp tèt ou-enflamasyon ki anba enfliyans a chalè soti nan konpresyon an. Nouvo kalite motè a tou pa mande pou yon valv gaz kòm li ka kouri sou melanj mèg. Sepandan, li ta dwe remake ke moun ki nan ka sa a nan definisyon an nan "mèg" se siyifikativman diferan de definisyon an nan dyezèl, depi HCCI pa gen yon melanj konplètman mèg ak trè rich, men se yon kalite melanj inifòm mèg. Prensip la nan operasyon enplike nan ignisyon an similtane nan melanj lan nan tout volim nan silenn lan san yo pa yon devan flanm dife uniforme deplase ak nan yon tanperati pi ba anpil. Sa a otomatikman mennen nan yon rediksyon enpòtan nan kantite oksid nitwojèn ak swi nan gaz yo echapman, epi, dapre yon kantite sous autorité, entwodiksyon an masiv nan HCCIs pi efikas nan pwodiksyon otomobil seri nan 2010-2015. Ap sove limanite apeprè yon demi milyon barik. lwil oliv chak jou.

Sepandan, anvan yo reyalize sa a, chèchè yo ak enjenyè yo dwe simonte pi gwo blokaj la nan moman sa a - mank nan yon fason serye kontwole pwosesis otoignisyon lè l sèvi avèk ki gen fraksyon ki gen diferan konpozisyon chimik, pwopriyete ak konpòtman nan gaz modèn. Yon nimewo de kesyon yo te koze pa kenbe nan pwosesis nan chaj divès kalite, revolisyon ak kondisyon tanperati nan motè a. Dapre kèk ekspè, sa ka fè lè yo retounen yon kantite jisteman mezire nan gaz tiyo echapman tounen nan silenn lan, prechofe melanj lan, oswa dinamik chanje rapò a konpresyon, oswa dirèkteman chanje rapò a konpresyon (pa egzanp, pwototip SVC Saab la) oswa chanje distribisyon an fèmen valv lè l sèvi avèk sistèm varyab distribisyon gaz.

Li poko klè ki jan pwoblèm nan bri ak efè tèmodinamik sou konsepsyon motè a akòz pwòp tèt ou-ignisyon nan yon gwo kantite melanj fre nan chaj plen yo pral elimine. Pwoblèm reyèl la se kòmanse motè a nan yon tanperati ki ba nan silenn yo, paske li se byen difisil yo kòmanse pwòp tèt ou-ignisyon nan kondisyon sa yo. Kounye a, anpil chèchè ap travay pou elimine blokaj sa yo lè l sèvi avèk rezilta obsèvasyon pwototip ak detèktè pou kontwòl elektwonik kontinyèl ak analiz pwosesis k ap travay nan silenn an tan reyèl.

Dapre ekspè nan konpayi otomobil k ap travay nan direksyon sa a, ki gen ladan Honda, Nissan, Toyota ak GM, li posib ke machin konbinezon yo pral premye kreye ki ka chanje mòd fonksyone, epi yo pral ploji a dwe itilize kòm yon kalite asistan nan ka. kote HCCI gen difikilte. Volkswagen deja aplike yon konplo menm jan an nan motè CCS (Combined Combustion System) li yo, ki kounye a kouri sèlman sou gaz sentetik espesyalman devlope pou li.

Ignisyon nan melanj lan nan motè HCCI ka te pote soti nan yon pakèt rapò ant gaz, lè ak gaz echapman (li se ase yo rive jwenn tanperati a autoignition), ak yon tan ki degaje konbisyon kout mennen nan yon ogmantasyon siyifikatif nan efikasite motè. Gen kèk pwoblèm nan nouvo kalite inite yo ka rezoud avèk siksè nan konbinezon ak sistèm ibrid, tankou Hybrid Synergy Drive Toyota a - nan ka sa a, motè a ki degaje konbisyon entèn ka sèlman itilize nan yon sèten mòd ki pi bon an tèm de vitès ak chaj. nan travay, konsa kontourne mòd nan ki motè a lite oswa vin efikas.

Konbisyon nan HCCI motè, reyalize nan kontwòl la entegre nan tanperati, presyon, kantite ak bon jan kalite nan melanj lan nan yon pozisyon fèmen nan GMT, se vre yon gwo pwoblèm kont background nan nan ignisyon pi senp ak yon bouji etensèl. Nan lòt men an, HCCI pa bezwen kreye pwosesis ajite, ki enpòtan pou gazolin ak espesyalman motè dyezèl, akòz nati a similtane volumetrik nan oto-ignisyon. An menm tan an, li se pou rezon sa a ke menm ti tanperati devyasyon ka mennen nan chanjman enpòtan nan pwosesis sinetik.

Nan pratik, faktè ki pi enpòtan pou lavni nan kalite motè sa a se kalite gaz, epi yo ka jwenn solisyon konsepsyon kòrèk la sèlman ak yon konesans detaye sou konpòtman li nan chanm ki degaje konbisyon an. Se poutèt sa, anpil konpayi otomobil yo ap travay kounye a ak konpayi lwil oliv (tankou Toyota ak ExxonMobil), ak pi fò nan eksperyans yo nan etap sa a yo te pote soti ak konbistib sentetik ki fèt espesyalman, konpozisyon an ak konpòtman yo kalkile davans. Efikasite nan lè l sèvi avèk gazolin ak gaz dyezèl nan HCCI se kontrè ak lojik la nan motè klasik. Akòz tanperati a oto-ignisyon segondè nan gazolin, rapò a konpresyon nan yo ka varye soti nan 12:1 a 21:1, ak nan gaz dyezèl, ki limen nan tanperati ki pi ba, li ta dwe relativman ti - sou lòd la sèlman 8. :1.

Tèks: Georgy Kolev

Foto: konpayi