Пробна вожња бензинских и дизел мотора у једноструким или ХЦЦИ моторима: Део 2

Мазда каже да ће бити прва која ће га користити у серији

Са чистим гасовима попут бензина и ефикасношћу дизела. Овај материјал говори о томе шта се дешава када се развија идеалан мотор са хомогеним мешањем и самозапаљењем током компресије. Дизајнери то једноставно зову ХЦЦИ.

Акумулација знања

Основи оваквих процеса датирају из седамдесетих година, када је јапански инжењер Ониши развио своју технологију „Активно сагоревање у термалној атмосфери“. То је 1979. година, период друге нафтне кризе и првих озбиљних законских ограничења еколошке природе, а циљ инжењера је да тада уобичајене двотактне мотоцикле усклади са овим захтевима. Познато је да се у режиму малог и делимичног оптерећења велика количина издувних гасова складишти у цилиндрима двотактних јединица, а идеја јапанског дизајнера је да његове недостатке претвори у предности, стварајући процес сагоревања у који заостали гасови и висока температура горива мешају за користан рад .

По први пут, инжењери из Онисхи тима су били у могућности да имплементирају скоро револуционарну технологију у себи, покрећући процес спонтаног сагоревања који је заиста успешно смањио емисију издувних гасова. Међутим, такође су открили значајна побољшања у ефикасности мотора, а убрзо након што је развој представљен, сличне процесе су демонстрирали Тоиота, Митсубисхи и Хонда. Дизајнери су задивљени изузетно глатким и у исто време великом брзином сагоревања у прототиповима, смањеном потрошњом горива и штетним емисијама. 1983. године појавили су се први лабораторијски узорци четворотактних мотора са самозапаљењем, у којима је могуће управљање процесом у различитим режимима рада због чињенице да су хемијски састав и однос компоненти у коришћеном гориву апсолутно познати. Међутим, анализа ових процеса је донекле примитивна, будући да се заснива на претпоставци да се код овог типа мотора они одвијају због кинетике хемијских процеса, а физичке појаве као што су мешање и турбуленција су безначајне. Осамдесетих година постављени су темељи за прве аналитичке моделе процеса на основу притиска, температуре и концентрације компоненти горива и ваздуха у запремини коморе. Дизајнери су дошли до закључка да се рад овог типа мотора може поделити на два главна дела - паљење и волуметријско ослобађање енергије. Анализа резултата истраживања показује да самозапаљење иницирају исти нискотемпературни прелиминарни хемијски процеси (који се јављају испод 80 степени са стварањем пероксида) који су одговорни за штетно детонационо сагоревање у бензинским моторима, као и процеси ослобађања главног енергије су високе температуре. а изводе се изнад ове условне температурне границе.

Јасно је да рад треба да буде усмерен на проучавање и проучавање резултата промена хемијске структуре и састава наелектрисања под утицајем температуре и притиска. Због немогућности контроле хладног стартовања и рада при максималним оптерећењима у овим режимима, инжењери прибегавају употреби свећице. Практични тестови такође потврђују теоријску позицију да је ефикасност мања при раду са дизел горивом, пошто степен компресије мора бити релативно низак, а при већој компресији процес самозапаљења настаје прерано. компресијски ход. Истовремено се испоставља да при коришћењу дизел горива настају проблеми са испаравањем лако запаљивих фракција дизел горива и да су њихове хемијске реакције пре пламена много израженије него код високооктанског бензина. И још једна веома важна ствар - испоставило се да ХЦЦИ мотори раде без проблема са до 50% заосталих гасова у одговарајућим сиромашним смешама у цилиндрима. Из свега произилази да су бензини много погоднији за рад у овом типу агрегата и развој је усмерен управо у том правцу.

Први мотори блиски правој ауто индустрији у којима су ови процеси успешно спроведени у пракси били су модификовани 1,6-литарски ВВ мотори 1992. године. Уз њихову помоћ, дизајнери из Волфсбурга успели су да повећају ефикасност за 34% у режиму делимичног оптерећења. Нешто касније, 1996. године, директно поређење ХЦЦИ мотора са бензинским и дизел моторима са директним убризгавањем показало је да ХЦЦИ мотори имају најмању потрошњу горива и емисију НОк без потребе за скупим системима за убризгавање. на гориво.

Шта се данас дешава

Данас, упркос директивама о смањењу, ГМ наставља да развија ХЦЦИ моторе, а компанија верује да ће ова врста машина помоћи да се побољша бензински мотор. Маздини инжењери деле исто мишљење, али о њима ћемо говорити у следећем броју. У Сандиа Натионал Лабораториес, блиско сарађујући са ГМ-ом, тренутно усавршавају нови ток посла који је варијанта ХЦЦИ. Програмери га зову ЛТГЦ за „сагоревање бензина на ниским температурама“. Пошто претходни дизајни ограничавају ХЦЦИ режиме на прилично узак радни опсег и нуде малу предност у односу на модерне машине за смањење величине, научници су ипак одлучили да слоје мешавину. Другим речима, да се прецизно контролишу сиромашнија и богатија подручја, али за разлику од дизела у већим количинама. Догађаји на почетку века показали су да су радне температуре често недовољне да заврше реакције оксидације угљоводоника и ЦО-ЦО2. Обогаћивањем и нагињањем смеше проблем се отклања, јер у процесу сагоревања њена температура расте. Међутим, он остаје довољно низак да не покрене формирање азотних оксида. На прелазу векова, дизајнери су и даље веровали да је ХЦЦИ алтернатива на ниским температурама за дизел мотор који није стварао азотне оксиде. Међутим, у новом процесу ЛТГЦ ни они нису креирани. У ту сврху се такође користи бензин, као у оригиналним ГМ прототиповима, пошто има нижу температуру испаравања (и боље мешање са ваздухом), али вишу температуру самопаљења. Према речима програмера лабораторије, комбинација ЛТГЦ режима и варничног паљења у неповољнијим и теже контролисаним режимима, као што је пуно оптерећење, довешће до машина које су много ефикасније од постојећих јединица за смањење величине. Делпхи Аутомотиве развија сличан процес паљења компресијом. Они свој дизајн називају ГДЦИ за директно убризгавање бензина и компресијско паљење, који такође обезбеђује танак и богат рад за контролу процеса сагоревања. У Делпхију, ово се ради помоћу ињектора са сложеном динамиком убризгавања, тако да, упркос исцрпљивању и обогаћивању, укупна смеша остаје довољно мршава да не ствара чађ и довољно ниска температура да не формира азотне оксиде. Дизајнери контролишу различите делове смеше како би осигурали да горе у различито време. Овај сложени процес подсећа на дизел гориво, емисије ЦО2 су ниске, а стварање азотних оксида је занемарљиво. Делпхи је обезбедио још најмање 4 године финансирања од владе САД, а интересовање произвођача као што је Хиундаи за њихов развој значи да неће стати.

Сетимо се Дизота

Развој дизајнера Даимлер Енгине Ресеарцх Лабс у Унтертуркхеиму се зове Диесотто и у режиму покретања и максималног оптерећења ради као класични бензински мотор, користећи све предности директног убризгавања и каскадног турбо пуњења. Међутим, при малим и средњим брзинама и оптерећењима током једног циклуса, електроника искључује систем паљења и прелази у режим контроле аутоматског паљења. У овом случају, фазе издувних вентила радикално мењају свој карактер. Отварају се за много краће време него иначе и са знатно смањеним ходом – тако да само половина издувних гасова има времена да напусти комору за сагоревање, а остатак се намерно задржава у цилиндрима заједно са већином топлоте која се у њима налази. Да би се постигла још већа температура у коморама ињектора, убризгава се мали део горива, које се не пали, већ реагује са загрејаним гасовима. Током следећег такта усисавања, нова порција горива се убризгава у сваки цилиндар у тачно одмереној количини. Усисни вентил се накратко отвара малим ходом и омогућава прецизно измереној количини свежег ваздуха да уђе у цилиндар и помеша се са постојећим гасовима да би се произвела сиромашна мешавина горива са великим уделом издувних гасова. Након тога следи такт компресије, током којег температура смеше наставља да расте до тренутка самозапаљења. Извођење процеса у одређено време постиже се прецизном регулацијом количине горива, свежег ваздуха и издувних гасова, константним информацијама са сензора који мере притисак у цилиндру, као и системом који може моментално променити степен компресије помоћу ексцентричног механизма. . мењање положаја радилице. Иначе, рад дотичног система није ограничен само на ХЦЦИ режим.

Управљање свим овим сложеним операцијама захтева контролну електронику која се не ослања на уобичајени скуп унапред дефинисаних алгоритама као код конвенционалних мотора са унутрашњим сагоревањем, већ омогућава да се карактеристике перформанси мењају у реалном времену у складу са подацима добијеним од сензора. Задатак је тежак, али резултат је вредан тога - 238 КС. 1,8-литарски Диесотто је осигурао да концепт Ф700 има емисију ЦО2 у С-Класи од 127 г/км и да испуњава строге Еуро 6 директиве.

Текст: Георгије Колев

Кућа " Чланци " Празнине » Бензински и дизел мотори у појединачним или ХЦЦИ моторима: Део 2