Test drive diesel lan bensin: jinis
Konfrontasi tegang antarane mesin diesel lan bensin tekan klimaks. Teknologi turbo paling anyar, sistem injeksi langsung common-rail sing dikontrol sacara elektronik, rasio kompresi sing dhuwur - saingan kasebut ndadekake rong jinis mesin luwih cedhak ... Lan dumadakan, ing tengah-tengah tandhing kuno, pemain anyar dumadakan muncul ing adegan. papan ing sangisore srengenge.
Sawise pirang-pirang taun nguciwakake, para desainer nemokake maneh potensial mesin diesel sing gedhe banget lan nyepetake pangembangan kanthi teknologi anyar sing intensif. Titik kasebut ndadekake kinerja dinamis nyedhaki karakteristik pesaing bensin lan ngidini nggawe mobil nganti saiki kaya Volkswagen Race Touareg lan Audi R10 TDI kanthi ambisi balap sing serius. Kronologi kedadeyan sajrone limalas taun kepungkur wis kondhang ... Mesin diesel 1936 pancen ora beda karo para leluhure, sing digawe dening Mercedes-Benz ing taun 13. Ana proses evolusi alon, sing dadi pirang-pirang taun kepungkur dadi bledosan teknologi sing kuat. Ing pungkasan taun 1-an, Mercedes nggawe turbodiesel mobil pertama, ing pungkasan taun XNUMX, injeksi langsung debut ing model Audi, banjur diesel entuk kepala papat katup, lan ing pungkasan XNUMX, sistem injeksi Common Rail sing dikontrol kanthi elektronik dadi kasunyatan. ... Sementara, injeksi bahan bakar langsung tekanan tinggi wis dilebokake menyang mesin bensin, ing endi rasio kompresi saiki tekan XNUMX: XNUMX ing sawetara kasus. Bubar iki, teknologi turbo uga ngalami Renaissance, kanthi nilai torsi mesin bensin wiwit nyedhaki angka torsi diesel turbo fleksibel sing misuwur. Nanging, sejajar karo modernisasi, cenderung terus mundhak rega mesin bensin tetep ... Dadi, sanajan prasangka lan polarisasi pendapat babagan petrol lan mesin diesel ing macem-macem jagad, ora ana loro saingan entuk dominasi nyata.
Sanajan ketepakan kualitas saka rong jinis unit kasebut, isih ana bedane alam, karakter lan prilaku loro mesin panas kasebut.
Ing kasus mesin bensin, campuran udara lan bahan bakar sing nguap dibentuk sajrone wektu sing luwih suwe lan diwiwiti sadurunge proses pembakaran. Apa nggunakake karburator utawa sistem injeksi langsung elektronik modern, tujuan kanggo nyampur yaiku kanggo ngasilake campuran bahan bakar sing seragam lan homogen kanthi rasio bahan bakar udara sing wis ditemtokake. Nilai iki biasane cedhak karo sing diarani "campuran stoikiometri", sing ana cukup atom oksigen supaya bisa (secara teoritis) kanggo ikatan ing struktur sing stabil karo saben atom hidrogen lan karbon ing bahan bakar, mung mbentuk H20 lan CO2. Amarga rasio komprèsi cukup cilik kanggo ngindhari ignition otomatis durung wayahe uncontrolled sawetara bahan bakar amarga suhu komprèsi dhuwur (fraksi bensin kasusun saka hidrokarbon kanthi suhu penguapan sing luwih murah lan suhu pembakaran sing luwih dhuwur). poto-ignition saka sing ana ing bagian sekedhik diesel), ignition saka dicampur diwiwiti dening busi lan pangobongan ana ing wangun ngarep obah ing watesan kacepetan tartamtu. Sayange, zona kanthi proses sing ora lengkap dibentuk ing ruang pembakaran, sing ndadékaké pembentukan karbon monoksida lan hidrokarbon stabil, lan nalika geni ngarep obah, tekanan lan suhu ing pinggiran saya tambah, sing ndadékaké pembentukan oksida nitrogen sing mbebayani ( antarane nitrogen lan oksigen saka udhara), peroksida lan hidroperoksida (antarane oksigen lan bahan bakar). Akumulasi sing terakhir kanggo nilai kritis nyebabake pembakaran detonasi sing ora bisa dikendhaleni, mula, ing bensin modern, fraksi molekul kanthi "konstruksi" kimia sing relatif stabil lan angel didetonasi digunakake - sawetara proses tambahan ditindakake. ing kilang kanggo entuk stabilitas kasebut. kalebu nambah nomer oktane bahan bakar. Amarga rasio campuran sing umume tetep sing bisa ditindakake mesin bensin, katup throttle nduweni peran penting, ing ngendi beban mesin diatur kanthi nyetel jumlah udara seger. Nanging, iku, ing siji, dadi sumber losses pinunjul ing mode mbukak sebagean, muter peran saka jenis "tenggorokan plug" engine.
Gagasan pencipta mesin diesel, Rudolf Diesel, yaiku nambah rasio kompresi kanthi signifikan, lan mula efisiensi termodinamika mesin kasebut. Mangkono, area ruang bahan bakar suda, lan energi pembakaran ora dibubarake liwat tembok silinder lan sistem pendinginan, nanging "ngentekake" ing antarane partikel kasebut, sing ing kasus iki luwih cedhak karo saben. liyane. Yen campuran bahan bakar udara sing wis disiapake mlebu ing kamar pangobongan jinis mesin iki, kaya ing mesin bensin, banjur nalika suhu kritis tartamtu tekan sajrone proses komprèsi (gumantung rasio komprèsi lan jinis bahan bakar). ), proses nyala dhewe bakal diwiwiti suwe sadurunge GMT. pembakaran volumetrik sing ora dikontrol. Mulane bahan bakar diesel disuntikake ing wayahe pungkasan, sakcepete sadurunge GMT, kanthi tekanan sing dhuwur banget, sing nggawe kekurangan wektu sing signifikan kanggo penguapan, difusi, nyampur, nyala dhewe lan mbutuhake watesan kacepetan paling dhuwur. sing arang ngluwihi watesan. saka 4500 rpm Pendekatan iki mranata syarat cocok kanggo kualitas bahan bakar, kang ing kasus iki minangka bagian sekedhik saka bahan bakar diesel - utamané distillates langsung karo suhu autoignition Ngartekno luwih murah, amarga struktur sing ora stabil lan molekul dawa minangka prasyarat kanggo luwih gampang. pecah lan reaksi karo oksigen.
Fitur proses pangobongan mesin diesel yaiku, ing tangan siji, zona kanthi campuran kaya ing sakubenge bolongan injeksi, ing endi bahan bakar terurai (retak) saka suhu tanpa oksidasi, dadi sumber partikel karbon (jelaga), lan liyane. ing endi wae ora ana bahan bakar, lan pengaruh suhu dhuwur, nitrogen lan oksigen saka udara mlebu ing interaksi kimia, mbentuk oksida nitrogen. Mula, mesin diesel mesthi disetel kanggo dioperasikake karo campuran medium-lean (yaiku, kanthi berlebihan hawa sing serius), lan beban mung dikendhaleni dening dosis jumlah bahan bakar sing disuntikake. Iki ngindhari nggunakake throttle, sing dadi kauntungan gedhe tinimbang mitra bensin. Kanggo menehi ganti rugi kanggo sawetara kekurangan mesin bensin, para desainer nggawe mesin ing endi proses pembentukan campuran diarani "muatan stratifikasi".
Ing mode muatan parsial, campuran stoichiometric optimal digawe mung ing area sekitar elektroda busi amarga injeksi khusus jet bahan bakar sing disuntik, aliran udara sing diarahake, profil khusus front piston lan cara liyane sing padha linuwih. Sanalika, campuran ing volume volume umume tetep langsing, lan amarga momotan ing mode iki mung bisa dikendhaleni kanthi jumlah bahan bakar sing disuplai, katup throttle bisa tetep mbukak. Sabanjure, nyebabake nyuda kerugian lan nambah efisiensi mesin termodinamika. Miturut teori, kabeh katon apik, nanging nganti saiki, sukses mesin jenis sing diproduksi dening Mitsubishi lan VW iki durung apik banget. Umume, nganti saiki ora ana sing bisa ngegungake manawa dheweke wis nguntungake solusi teknologi kasebut.
Lan yen sampeyan "gaib" gabungke kaluwihan saka rong jinis mesin? Apa bakal dadi kombinasi becik saka komprèsi diesel dhuwur, distribusi homogen saka dicampur ing saindhenging volume saka kamar pangobongan lan seragam poto-ignition ing volume padha? Pasinaon laboratorium intensif saka unit eksperimen saka jinis iki ing taun-taun pungkasan wis nuduhake pangurangan signifikan ing emisi mbebayani ing gas buang (contone, jumlah nitrogen oksida suda nganti 99%!) Kanthi paningkatan efisiensi dibandhingake mesin bensin. . Katon manawa masa depan pancen ana ing mesin, sing perusahaan otomotif lan perusahaan desain independen bubar digabungake kanthi jeneng payung HCCI - Mesin Pengapian Kompresi Daya Homogen utawa Mesin Pengapian Mandiri Biaya Homogen.
Kaya dene pangembangan "revolusioner" liyane, ide nggawe mesin kasebut ora anyar, lan nganti saiki upaya nggawe model produksi sing bisa dipercaya isih durung sukses. Sanalika, kemampuan kontrol proses elektronik sing tambah akeh lan fleksibilitas sistem distribusi gas nggawe prospek sing nyata banget lan optimis kanggo jinis mesin anyar.
Nyatane, ing kasus iki, iki kalebu jinis hibrida saka prinsip mesin bensin lan solar. Campuran sing wis homogenisasi kaya ing mesin bensin, mlebu ing ruangan pembakaran HCCI, nanging bisa nyebabake panas saka kompresi. Jinis mesin anyar uga ora mbutuhake katup throttle amarga bisa mlaku ing campuran tanpa lemak. Nanging, kudu dielingake yen ing makna iki definisi "ramping" beda banget karo definisi solar, amarga HCCI ora duwe campuran sing ramping lan diperkaya banget, nanging kalebu jinis campuran ramping. Prinsip operasi nyakup campuran kontak bebarengan ing kabeh volume silinder tanpa ngarepe obah sing seragam lan ing suhu sing luwih murah. Iki kanthi otomatis nyebabake nyuda jumlah nitrogen oksida lan soot ing gas pembuangan, lan, miturut sawetara sumber sing berwibawa, pangenalan HCCI sing luwih efisien dadi produksi otomotif serial ing taun 2010-2015. Bakal nylametake manungsa udakara setengah yuta barel. minyak saben dina.
Nanging, sadurunge entuk iki, peneliti lan insinyur kudu ngatasi alangan paling gedhe ing wektu iki - ora ana cara sing dipercaya kanggo ngontrol proses autoignition nggunakake fraksi sing ngemot komposisi kimia, sifat lan prilaku bahan bakar modern. Sawetara pitakonan disababaké déning ngemot pangolahan ing macem-macem kathah, révolusi lan kondisi suhu engine. Miturut sawetara ahli, iki bisa ditindakake kanthi mbalekake jumlah gas buang sing diukur kanthi tepat menyang silinder, preheating dicampur, utawa ngganti rasio kompresi kanthi dinamis, utawa ngganti rasio kompresi langsung (contone, prototipe SVC Saab) utawa ngganti wektu nutup tutup nggunakake sistem distribusi gas variabel.
Iku durung cetha carane masalah gangguan lan efek termodinamika ing desain engine amarga poto-ignition saka jumlah gedhe saka dicampur seger ing mbukak lengkap. Masalah nyata iku kanggo miwiti engine ing suhu kurang ing silinder, amarga iku cukup angel kanggo miwiti poto-ignition ing kahanan kuwi. Saiki, akeh peneliti ngupayakake ngilangi kemacetan kasebut kanthi nggunakake asil pengamatan prototipe kanthi sensor kanggo kontrol elektronik sing terus-terusan lan analisis proses kerja ing silinder kanthi wektu nyata.
По мнению специалистов автомобильных компаний, работающих в этом направлении, среди которых Honda, Nissan, Toyota и GM, вероятно, сначала будут созданы комбинированные машины, которые могут переключать режимы работы, а свеча зажигания будет использоваться как своего рода помощник в тех случаях, когда HCCI испытывает трудности. Volkswagen уже реализует аналогичную схему в своем двигателе CCS (Combined Combustion System), который в настоящее время работает только на специально разработанном для него синтетическом топливе.
Ignition saka dicampur ing mesin HCCI bisa digawa metu ing sawetara saka sudhut rasio antarane bahan bakar, online lan gas exhaust (iku cukup kanggo nggayuh suhu autoignition), lan wektu pangobongan cendhak ndadékaké kanggo Tambah pinunjul ing efficiency engine. Sawetara masalah saka jinis anyar saka Unit bisa kasil ditanggulangi ing kombinasi karo sistem Sato, kayata Hybrid Synergy Drive Toyota - ing kasus iki, mesin pembakaran internal mung bisa digunakake ing mode tartamtu sing optimal ing syarat-syarat kacepetan lan mbukak. ing karya, mangkono bypassing mode kang engine perjuangan utawa dadi ora efisien.
Pembakaran ing mesin HCCI, sing diraih kanthi kontrol integrasi suhu, tekanan, jumlah lan kualitas campuran ing posisi sing cedhak karo GMT, pancen dadi masalah gedhe tumrap latar mburi pengapian sing luwih sederhana kanthi busi. Saliyane, HCCI ora prelu nggawe proses kerusuhan, sing penting kanggo bensin lan utamane mesin solar, amarga sifat otomatis volumetrik bebarengan. Sanalika, amarga iki malah penyimpangan suhu cilik bisa nyebabake pangowahan signifikan ing proses kinetik.
Ing laku, faktor paling penting kanggo mangsa saka jinis engine iki jinis bahan bakar, lan solusi desain sing bener mung bisa ditemokaké karo kawruh rinci prilaku ing kamar pangobongan. Mulane, akeh perusahaan otomotif saiki nggarap perusahaan minyak (kayata Toyota lan ExxonMobil), lan akeh eksperimen ing tahap iki ditindakake kanthi bahan bakar sintetik sing dirancang khusus, komposisi lan prilaku sing diwilang luwih dhisik. Efisiensi nggunakake bahan bakar bensin lan diesel ing HCCI nalisir logika mesin klasik. Amarga suhu otomatis ignition dhuwur saka bensin, rasio komprèsi ing wong bisa beda-beda saka 12:1 kanggo 21:1, lan ing bahan bakar diesel, kang ignites ing suhu ngisor, iku kudu relatif cilik - ing urutan mung 8. :1.
Teks: Georgy Kolev
Foto: perusahaan
