Profi peiriannau gasoline a disel mewn peiriannau sengl neu beiriannau HCCI: Rhan 2

Dywed Mazda mai nhw fydd y cyntaf i'w ddefnyddio yn y gyfres

Gyda nwyon glân fel gasoline ac effeithlonrwydd disel. Mae'r erthygl hon yn ymwneud â'r hyn sy'n digwydd wrth ddylunio injan ddelfrydol gyda chymysgu homogenaidd ac awtoigniad yn ystod cywasgu. Mae'r dylunwyr yn syml yn ei alw'n HCCI.

Cronni gwybodaeth

Mae sylfeini prosesau o'r fath yn dyddio'n ôl i'r saithdegau, pan ddatblygodd y peiriannydd Siapan Onishi ei dechnoleg "Hylosgi gweithredol yn y thermo-awyrgylch". Yn yr iard, 1979 yw cyfnod yr ail argyfwng olew a'r cyfyngiadau cyfreithiol difrifol cyntaf o natur amgylcheddol, a nod y peiriannydd yw dod â beiciau modur dwy-strôc sy'n gyffredin bryd hynny yn unol â'r gofynion hyn. Mae'n hysbys, yn y modd llwyth ysgafn a rhannol, bod llawer iawn o nwyon gwacáu yn cael eu storio yn y silindrau o unedau dwy-strôc, a syniad y dylunydd Japaneaidd yw troi ei anfanteision yn fanteision trwy greu a proses hylosgi lle mae nwyon gweddilliol a thymheredd tanwydd uchel yn cymysgu ar gyfer gwaith defnyddiol. .

Am y tro cyntaf, roedd peirianwyr o dîm Onishi yn gallu gweithredu technoleg bron yn chwyldroadol ynddi'i hun, gan sbarduno proses hylosgi digymell a lwyddodd i leihau allyriadau nwyon llosg. Fodd bynnag, canfuwyd gwelliannau sylweddol hefyd yn effeithlonrwydd injan, ac yn fuan ar ôl i'r datblygiad gael ei ddadorchuddio, dangoswyd prosesau tebyg gan Toyota, Mitsubishi a Honda. Cafodd dylunwyr eu syfrdanu gan y hylosgiad hynod esmwyth ac ar yr un pryd yn gyflym iawn yn y prototeipiau, llai o ddefnydd o danwydd ac allyriadau niweidiol. Ym 1983, ymddangosodd y samplau labordy cyntaf o beiriannau hunan-danio pedwar-strôc, lle mae rheoli prosesau mewn amrywiol ddulliau gweithredu yn bosibl oherwydd bod cyfansoddiad cemegol a chymhareb cydrannau'r tanwydd a ddefnyddir yn gwbl hysbys. Fodd bynnag, mae'r dadansoddiad o'r prosesau hyn braidd yn gyntefig, gan ei fod yn seiliedig ar y rhagdybiaeth eu bod yn cael eu cynnal yn y math hwn o injan oherwydd cineteg prosesau cemegol, ac mae ffenomenau ffisegol fel cymysgu a chynnwrf yn ddibwys. Yn yr 80au y gosodwyd y sylfeini ar gyfer y modelau dadansoddol cyntaf o brosesau yn seiliedig ar bwysau, tymheredd a chrynodiad cydrannau tanwydd ac aer yng nghyfaint y siambr. Daeth y dylunwyr i'r casgliad y gellir rhannu gweithrediad y math hwn o injan yn ddwy brif ran - tanio a rhyddhau ynni cyfeintiol. Mae dadansoddiad o ganlyniadau ymchwil yn dangos bod hunan-danio yn cael ei gychwyn gan yr un prosesau cemegol rhagarweiniol tymheredd isel (sy'n digwydd o dan 700 gradd gyda ffurfio perocsidau) sy'n gyfrifol am hylosgi tanio niweidiol mewn peiriannau gasoline, a'r prosesau o ryddhau'r prif egni yn dymheredd uchel. ac yn cael eu perfformio uwchlaw'r terfyn tymheredd amodol hwn.

Mae'n amlwg y dylai'r gwaith ganolbwyntio ar astudio ac astudio canlyniadau newidiadau yn strwythur cemegol a chyfansoddiad y tâl o dan ddylanwad tymheredd a phwysau. Oherwydd yr anallu i reoli cychwyn oer a gweithio ar y llwythi mwyaf yn y moddau hyn, mae peirianwyr yn troi at ddefnyddio plwg gwreichionen. Mae'r prawf ymarferol hefyd yn cadarnhau'r ddamcaniaeth bod yr effeithlonrwydd yn is wrth weithredu gyda thanwydd diesel, gan fod yn rhaid i'r gymhareb gywasgu fod yn gymharol isel, ac ar gywasgu uwch, mae'r broses hunan-danio yn digwydd yn rhy gynnar. strôc cywasgu. Ar yr un pryd, wrth ddefnyddio tanwydd disel, mae'n ymddangos bod problemau gydag anweddiad ffracsiynau fflamadwy o danwydd diesel, a bod eu hadweithiau cemegol cyn-fflam yn llawer mwy amlwg na gasolines octan uchel. Ac un pwynt pwysig iawn arall - mae'n ymddangos bod peiriannau HCCI yn gweithio heb broblemau gyda hyd at 50% o nwyon gweddilliol yn y cymysgeddau heb lawer o fraster cyfatebol yn y silindrau. O hyn i gyd mae'n dilyn bod gasolines yn llawer mwy addas ar gyfer gweithio yn y math hwn o unedau a chyfeirir datblygiadau i'r cyfeiriad hwn.

Addaswyd yr injans cyntaf yn agos at y diwydiant ceir go iawn, lle gweithredwyd y prosesau hyn yn llwyddiannus yn ymarferol, yn beiriannau VW 1,6-litr ym 1992. Gyda'u help, llwyddodd y dylunwyr o Wolfsburg i gynyddu effeithlonrwydd 34% ar lwyth rhannol. Ychydig yn ddiweddarach, ym 1996, dangosodd cymhariaeth uniongyrchol o'r injan HCCI ag injan diesel gasoline a chwistrelliad uniongyrchol mai peiriannau HCCI oedd yn dangos y defnydd isaf o danwydd ac allyriadau NOx heb yr angen am systemau pigiad drud. ar danwydd.

Beth sy'n digwydd heddiw

Heddiw, er gwaethaf y cyfarwyddebau lleihau maint, mae GM yn parhau i ddatblygu peiriannau HCCI, ac mae'r cwmni o'r farn y bydd y math hwn o beiriant yn helpu i wella'r injan gasoline. Mae peirianwyr Mazda yn arddel yr un farn, ond byddwn yn siarad amdanynt yn y rhifyn nesaf. Ar hyn o bryd mae Sandia National Laboratories, gan weithio'n agos gyda GM, yn mireinio llif gwaith newydd, sy'n amrywiad o'r HCCI. Mae'r datblygwyr yn ei alw'n LTGC ar gyfer "Hylosgi Gasoline Tymheredd Isel". Ers mewn dyluniadau blaenorol, mae moddau HCCI wedi'u cyfyngu i ystod weithredu eithaf cul ac nid oes ganddynt lawer o fantais dros beiriannau modern ar gyfer lleihau maint, penderfynodd y gwyddonwyr haenu’r gymysgedd beth bynnag. Hynny yw, creu ardaloedd tlotach a chyfoethocach a reolir yn fanwl gywir, ond mewn cyferbyniad â mwy o ddisel. Mae digwyddiadau ar droad y ganrif wedi dangos bod tymereddau gweithredu yn aml yn annigonol i gwblhau adweithiau ocsideiddio hydrocarbonau a CO-CO2. Pan fydd y gymysgedd yn cael ei chyfoethogi a'i disbyddu, caiff y broblem ei dileu, gan fod ei thymheredd yn codi yn ystod y broses hylosgi. Fodd bynnag, mae'n parhau i fod yn ddigon isel i beidio â chychwyn ffurfio ocsidau nitrogen. Ar droad y ganrif, roedd dylunwyr yn dal i gredu bod HCCI yn ddewis amgen tymheredd isel yn lle injan diesel nad oedd yn cynhyrchu ocsidau nitrogen. Fodd bynnag, nid ydynt yn cael eu creu yn y broses LTGC newydd chwaith. Defnyddir gasoline hefyd at y diben hwn, fel yn y prototeipiau GM gwreiddiol, gan fod ganddo dymheredd anweddu is (a chymysgu'n well ag aer) ond tymheredd awto-ail uwch. Yn ôl dylunwyr labordy, bydd y cyfuniad o fodd LTGC a thanio gwreichionen mewn dulliau mwy anffafriol ac anodd eu rheoli, fel llwyth llawn, yn arwain at beiriannau sy'n llawer mwy effeithlon na'r unedau lleihau maint presennol. Mae Delphi Automotive yn datblygu proses tanio cywasgu debyg. Maent yn galw eu dyluniadau yn GDCI ar gyfer "Chwistrelliad Petrol Uniongyrchol Tanio Cywasgiad" (Chwistrelliad Uniongyrchol Gasoline ac Anwybyddu Cywasgiad), sydd hefyd yn darparu gwaith main a chyfoethog i reoli'r broses hylosgi. Yn Delphi, gwneir hyn gan ddefnyddio chwistrellwyr â dynameg chwistrelliad cymhleth, fel bod y gymysgedd yn ei chyfanrwydd, er gwaethaf disbyddu a chyfoethogi, yn parhau i fod yn ddigon main i beidio â ffurfio huddygl a thymheredd digon isel i beidio â ffurfio NOx. Mae'r dylunwyr yn rheoli gwahanol rannau o'r gymysgedd fel eu bod yn llosgi ar wahanol adegau. Mae'r broses gymhleth hon yn debyg i danwydd disel, mae allyriadau CO2 yn isel ac mae ffurfio ocsidau nitrogen yn ddibwys. Mae Delphi wedi darparu o leiaf 4 blynedd arall o gyllid gan lywodraeth yr UD, ac mae diddordeb gweithgynhyrchwyr fel Hyundai yn eu datblygiad yn golygu na fyddant yn dod i ben.

Gadewch i ni gofio Disotto

Gelwir datblygiad dylunwyr Labordai Ymchwil Peiriannau Daimler yn Untertürkheim yn Diesotto ac yn y modd cychwyn a llwyth uchaf mae'n gweithio fel injan gasoline glasurol, gan ddefnyddio holl fanteision pigiad uniongyrchol a rhaeadru turbocharging. Fodd bynnag, ar gyflymder isel i ganolig a llwythi o fewn un cylch, bydd yr electroneg yn diffodd y system danio ac yn newid i ddull rheoli modd hunan-danio. Yn yr achos hwn, mae cyfnodau'r falfiau gwacáu yn newid eu cymeriad yn sylweddol. Maent yn agor mewn amser llawer byrrach nag arfer a chyda strôc llawer llai - felly dim ond hanner y nwyon gwacáu sydd ag amser i adael y siambr hylosgi, ac mae'r gweddill yn cael ei gadw'n fwriadol yn y silindrau, ynghyd â'r rhan fwyaf o'r gwres sydd ynddynt. . Er mwyn cyrraedd tymheredd hyd yn oed yn uwch yn y siambrau, mae'r nozzles yn chwistrellu cyfran fach o danwydd nad yw'n tanio, ond yn adweithio â nwyon wedi'u gwresogi. Yn ystod y strôc cymeriant dilynol, mae cyfran newydd o danwydd yn cael ei chwistrellu i bob silindr yn union y swm cywir. Mae'r falf cymeriant yn agor yn fyr gyda strôc fer ac yn caniatáu i faint o aer ffres sydd wedi'i fesur yn fanwl gywir fynd i mewn i'r silindr a chymysgu â'r nwyon sydd ar gael i gynhyrchu cymysgedd tanwydd heb lawer o fraster gyda chyfran uchel o nwyon gwacáu. Dilynir hyn gan strôc cywasgu lle mae tymheredd y cymysgedd yn parhau i godi tan yr eiliad o danio ei hun. Cyflawnir amseriad manwl gywir y broses trwy reoli'n union faint o danwydd, aer ffres a nwyon gwacáu, gwybodaeth gyson gan synwyryddion sy'n mesur y pwysedd yn y silindr, a system a all newid y gymhareb gywasgu ar unwaith gan ddefnyddio mecanwaith ecsentrig. newid lleoliad y crankshaft. Gyda llaw, nid yw gweithrediad y system dan sylw yn gyfyngedig i'r modd HCCI.

Mae rheoli'r holl weithrediadau cymhleth hyn yn gofyn am electroneg rheoli nad ydynt yn dibynnu ar y set arferol o algorithmau rhagddiffiniedig a geir mewn peiriannau hylosgi mewnol confensiynol, ond sy'n caniatáu newidiadau perfformiad amser real yn seiliedig ar ddata synhwyrydd. Mae'r dasg yn anodd, ond mae'r canlyniad yn werth chweil - 238 hp. Roedd y Diesotto 1,8-litr yn gwarantu'r cysyniad F700 gydag allyriadau CO2 Dosbarth S o 127 g/km a chydymffurfio â chyfarwyddebau llym Ewro 6.

Testun: Georgy Kolev

Cartref" Erthyglau " Gwag » Peiriannau Gasoline a Diesel mewn Peiriannau Sengl neu HCCI: Rhan 2