Test drive gasolina eta diesel motorrak motor bakarrean edo HCCI motorretan: 2. zatia

Mazdak dio serieko lehenak erabiliko dituztela

Gasolina bezalako gas garbiekin eta gasolioaren efizientziarekin. Artikulu hau konpresioan zehar nahasketa homogeneoa eta autoinfekzioa duen motor ideal bat diseinatzean gertatzen denari buruzkoa da. Diseinatzaileek HCCI deitzen diote.

Ezagutza metatzea

Horrelako prozesuen oinarriak hirurogeita hamarreko hamarkadakoak dira, Onishi ingeniari japoniarrak "Errekuntza aktiboa termo-atmosferan" teknologia garatu zuenean. Patioan, 1979. urtea da petrolioaren bigarren krisiaren eta ingurumen izaerako lehen legezko murrizketa larrien garaia, eta ingeniariaren helburua da garai hartan ohikoak ziren bi aldiko motozikletak baldintza horietara egokitzea. Jakina da karga arineko eta partzialeko moduan, ihes-gas kopuru handia bi aldiko unitateen zilindroetan gordetzen dela, eta Japoniako diseinatzailearen ideia bere desabantailak abantaila bihurtzea da. errekuntza-prozesua, non hondar-gasak eta erregaiaren tenperatura altua nahasten diren lan erabilgarria lortzeko.

Lehenengo aldiz, Onishi taldeko ingeniariek berez teknologia ia iraultzaile bat ezarri ahal izan zuten, ihes-isuriak benetan arrakastaz murrizten zituen errekuntza prozesu espontaneoa abiaraziz. Hala ere, motorraren eraginkortasunean ere hobekuntza nabarmenak aurkitu zituzten, eta garapena ezagutarazi eta gutxira, antzeko prozesuak frogatu zituzten Toyota, Mitsubishi eta Hondak. Diseinatzaileak harritu egin ziren prototipoen errekuntza oso leuna eta aldi berean abiadura handikoa, erregaiaren kontsumoa murriztua eta isuri kaltegarriak. 1983an, lau aldiko auto-pizte motorren lehen laborategiko laginak agertu ziren, eta horietan prozesuen kontrola posible da hainbat funtzionamendu-modutan, erabilitako erregaiaren osagaien konposizio kimikoa eta proportzioa guztiz ezagunak direlako. Dena den, prozesu horien azterketa primitiboa da, zeren eta mota honetako motorretan prozesu kimikoen zinetikaren ondorioz egiten direla eta nahasketa eta turbulentzia bezalako fenomeno fisikoak hutsalak direla uste baitu. 80ko hamarkadan finkatu ziren erregaien eta airearen osagaien ganberako bolumenean presioan, tenperaturan eta kontzentrazioan oinarritutako prozesuen lehen eredu analitikoen oinarriak. Diseinatzaileek motor mota honen funtzionamendua bi zati nagusitan bana daitekeela ondorioztatu zuten: piztea eta energia bolumetrikoa askatzea. Ikerketaren emaitzen analisiak erakusten du tenperatura baxuko aurretiazko prozesu kimiko berberek (peroxidoen sorrerarekin 700 gradutik behera gertatzen direnak) eragiten dutela auto-pizte gasolina-motorretako detonazio-errekuntza kaltegarriaz eta energia nagusia askatzeko prozesuez. tenperatura handikoak dira. eta baldintzapeko tenperatura-muga horretatik gora egiten dira.

Argi dago lana tenperaturaren eta presioaren eraginez kargaren egitura kimikoaren eta konposizioaren aldaketen emaitzen azterketa eta azterketara bideratu behar dela. Modu hauetan abiarazte hotza kontrolatzeko eta karga maximoetan lan egiteko ezintasuna dela eta, ingeniariek bujia bat erabiltzen dute. Proba praktikoak, gainera, gasolioarekin funtzionatzen duenean eraginkortasuna txikiagoa dela dioen teoria berresten du, konpresio-erlazioa nahiko baxua izan behar baita, eta konpresio handiagoarekin, auto-sutze-prozesua goizegi gertatzen da. konpresio trazua. Aldi berean, ikusten da gasolioa erabiltzean, gasolioaren frakzio sukoiak lurruntzeko arazoak daudela eta suaren aurreko erreakzio kimikoak askoz ere nabarmenagoak direla oktano handiko gasolinekin baino. Eta beste puntu garrantzitsu bat: HCCI motorrek arazorik gabe funtzionatzen dute hondar-gasen % 50eraino zilindroetan dagozkion nahasketa giharrekin. Guzti honetatik ondorioztatzen da gasolinak askoz ere egokiagoak direla mota honetako unitateetan lan egiteko eta garapenak norabide horretara bideratzen direla.

Benetako automobilgintzatik hurbil zeuden lehen motorrak, prozesu horiek praktikan arrakastaz ezarri zirenean, VW 1,6 litroko motorrak aldatu zituzten 1992an. Haien laguntzarekin, Wolfsburgeko diseinatzaileek eraginkortasuna% 34 handitu zuten karga partzialean. Apur bat beranduago, 1996an, HCCI motorrak gasolina eta injekzio zuzeneko diesel motorrekin egindako konparazio zuzen batek erakutsi zuen HCCI motorrek erregai kontsumo txikiena eta NOx emisio txikiena zutela injekzio sistema garestien beharrik gabe. erregaian.

Zer gertatzen ari da gaur

Gaur egun, zuzentarauak murriztu arren, GM-k HCCI motorrak garatzen jarraitzen du, eta konpainiak uste du makina mota horrek gasolina motorra hobetzen lagunduko duela. Iritzi bera dute Mazdako ingeniariek, baina hurrengo zenbakian hitz egingo dugu. Sandia National Laboratories-ek, GM-rekin estuki lan egiten ari diren honetan, HCCIren aldaera den lan-fluxu berri bat hobetzen ari dira. Garatzaileek LTGC deitzen diote "Tenperatura baxuko gasolina errekuntza" dela eta. Aurreko diseinuetan, HCCI moduak funtzionamendu tarte nahiko estu batera mugatuta daudenez eta tamaina murrizteko makina modernoekiko abantaila handirik ez dutenez, zientzialariek nahasketa estratifikatzea erabaki zuten hala ere. Beste modu batera esanda, zehazki kontrolatutako gune pobreak eta aberatsak sortzeko, baina gasolio gehiagorekin alderatuta. Mende hasierako gertakariek erakutsi dute funtzionamendu tenperaturak askotan ez direla nahikoak hidrokarburoen eta CO-CO2 oxidazio erreakzioak osatzeko. Nahasketa aberastu eta agortzen denean, arazoa ezabatu egiten da, errekuntza prozesuan tenperatura igotzen baita. Hala ere, nahikoa baxua izaten jarraitzen du nitrogeno oxidoen sorrera ez hasteko. Mende hasieran, diseinatzaileek oraindik uste zuten HCCI tenperatura baxuko alternatiba zela nitrogeno oxidoak sortzen ez zituen diesel motor baten ordez. Hala ere, LTGC prozesu berrian ere ez dira sortzen. Gasolina ere horretarako erabiltzen da, jatorrizko GM prototipoetan bezala, lurruntze tenperatura baxuagoa duelako (eta airearekin hobeto nahastuta), baina autoinfekzio tenperatura altuagoa. Laborategi diseinatzaileen arabera, LTGC modua eta txinparta piztea konbinatzeak modu desegokiagoetan eta kontrolatzeko zailagoetan, esate baterako, karga osoan, dauden makinak uneak baino askoz ere eraginkorragoak izango dira. Delphi Automotive antzeko konpresio pizte prozesua garatzen ari da. Euren diseinuei GDCI deitzen diete, "Konpresiozko pizte zuzeneko gasolina injekzioa" izenarekin (Gasoline Direct Injection and Compression Ignition), eta, gainera, errekuntza prozesua kontrolatzeko lan eskerga eta aberatsa eskaintzen du. Delphi-n, injekzio dinamika konplexua duten injektoreak erabiltzen dira, horrela, agortu eta aberastu arren, nahastea, oro har, kedarra eratzeko nahikoa makala izaten da eta nitrogeno oxidoak ez sortzeko tenperatura baxua. Diseinatzaileek nahasketaren zati desberdinak kontrolatzen dituzte, une desberdinetan erre daitezen. Prozesu konplexu honek gasolioaren antza du, CO2 emisioak baxuak dira eta NOx eraketa ez da gutxi. Delphik gutxienez 4 urte gehiago eman ditu AEBetako gobernuaren aldetik, eta Hyundai bezalako fabrikatzaileek beren garapenean duten interesa ez direla geldituko esan nahi du.

Gogora dezagun Disotto

Untertürkheim-eko Daimler Engine Research Labs-en diseinatzaileen garapenari Diesotto deitzen zaio eta abiarazteko eta gehienezko karga moduan gasolinazko motor klasiko baten antzera funtzionatzen du, injekzio zuzenaren eta kaskadako turbokargaren abantaila guztiak erabiliz. Hala ere, ziklo bakarreko abiadura eta karga baxu edo ertainetan, elektronikak pizte-sistema itzaliko du eta auto-pizte-moduaren kontrol modura aldatuko da. Kasu honetan, ihes-balbulen faseek beren izaera goitik behera aldatzen dute. Ohi baino askoz denbora laburragoan irekitzen dira eta ibilaldi askoz murriztuarekin; beraz, ihes-gasen erdiak baino ez du denbora errekuntza-ganberatik irteteko, eta gainerakoa nahita gordetzen da zilindroetan, haietan duten bero gehienarekin batera. . Ganberetan are tenperatura altuagoa lortzeko, toberek erregaiaren zati txiki bat injektatzen dute, sutzen ez dena, baina berotutako gasekin erreakzionatzen du. Ondorengo sarrera-ibilbidean, erregai-zati berri bat injektatzen da zilindro bakoitzean kantitate egokian. Hartze-balbula labur-labur irekitzen da ibilaldi laburrean, eta zehaztasunez neurtutako aire freskoa zilindrora sartzen uzten du eta eskuragarri dauden gasekin nahastu daiteke ihes-gasen proportzio handia duen erregai nahasketa gihar bat sortzeko. Honen ondoren konpresio-kolpe bat da, eta bertan nahastearen tenperaturak gora egiten jarraitzen du auto-pizteko unera arte. Prozesuaren denbora zehatza lortzen da erregaiaren, aire freskoaren eta ihes-gasen kantitatea zehatz kontrolatuz, zilindroaren presioa neurtzen duten sentsoreen informazio etengabea eta mekanismo eszentriko baten bidez konpresio-erlazioa berehala alda dezakeen sistema baten bidez. biraderaren posizioa aldatzea. Bide batez, kasuan kasuko sistemaren funtzionamendua ez da HCCI modura mugatzen.

Eragiketa konplexu horiek guztiak kudeatzeko, barne-errekuntzako motor konbentzionaletan aurkitzen diren aurrez definitutako algoritmoen ohiko multzoan oinarritzen ez den kontrol-elektronika behar da, baina sentsoreen datuetan oinarritutako denbora errealeko errendimendu-aldaketak ahalbidetzen dituena. Zeregin zaila da, baina emaitzak merezi du - 238 hp. 1,8 litroko Diesotto-k F700 kontzeptua bermatu zuen S Klaseko 2 g/km-ko CO127 isuriarekin eta Euro 6 zuzentarau zorrotzak betetzen zituela.

Testua: Georgy Kolev

Hasiera" artikuluak" Hutsuneak » Gasolina eta Diesel Motorrak Motore Bakar edo HCCIetan: 2. zatia