Test drive diesel ug gasolina: matang

Ang tensiyonado nga komprontasyon tali sa mga makina sa diesel ug gasolina miabot sa kinatumyan niini. Ang pinakabag-o nga teknolohiya sa turbo, kontrolado sa elektroniko nga mga sistema sa direktang pag-injection sa common-rail, taas nga mga ratio sa compression - ang panag-indigay nagdala sa duha ka matang sa mga makina nga mas duol… Ug sa kalit, taliwala sa usa ka karaan nga duel, usa ka bag-ong magdudula ang kalit nga mitungha sa talan-awon. usa ka dapit ilalom sa adlaw.

Pagkahuman sa daghang mga tuig nga pagpabaya, nadiskobrehan sa mga tigdesinyo ang dako nga potensyal sa diesel engine ug gipadali ang pag-uswag pinaagi sa kusog nga pagpaila sa mga bag-ong teknolohiya. Miabut sa punto nga ang dinamiko nga paghimo niini nakaduol sa mga kinaiya sa usa ka kakompetensya sa gasolina ug gitugotan ang paghimo sa hangtod karon nga dili mahunahuna nga mga awto sama sa Volkswagen Race Touareg ug Audi R10 TDI nga adunay labi pa sa mga seryoso nga mga ambisyon sa karera. Ang kronolohiya sa mga hitabo sa miaging napulo ug lima ka tuig nahibal-an ... Ang mga diesel engine sa 1936s wala magkalainlain sa ilang mga katigulangan, nga gihimo ni Mercedes-Benz kaniadtong 13. Gisundan ang usa ka proseso sa hinay nga ebolusyon, nga sa ning-agi nga katuigan nahimo’g usa ka kusug nga pagbuto sa teknolohiya. Sa ulahing bahin sa ika-1 nga tuig, gimugna pag-usab sa Mercedes ang una nga turbodiesel sa awto, sa ulahing bahin sa ika-XNUMX, direkta nga pag-ineksiyon nga gisugdan sa modelo nga Audi, pagkahuman ang mga diesel nakadawat mga ulo nga adunay upat nga balbula, ug sa ulahing bahin sa XNUMXs, nahimo’g usa ka katinuud ang pagkontrol sa elektronik nga mga sistema sa Common Rail injection. ... Sa kasamtangan, ang high pressure direct fuel injection gipaila sa mga makina sa gasolina, diin ang compression ratio karon nakaabot sa XNUMX: XNUMX sa pipila nga mga kaso. Karon lang, ang teknolohiya sa turbo nakasinati usab usa ka renaissance, nga adunay mga kantidad nga torque sa mga makina sa gasolina nga nagsugod sa pagduol nga kamahinungdanon ang mga kantidad sa torque sa bantog nga nabag-o nga turbo diesel. Bisan pa, sa kahanay sa modernisasyon, ang usa ka makanunayon nga kalagmitan padulong sa usa ka seryoso nga pagtaas sa gasto sa gasolina engine magpabilin ... Ingon niana, bisan pa sa gipahayag nga pagpihig ug polariseytasyon sa mga opinyon bahin sa gasolina ug mga diesel nga makina sa lainlaing mga bahin sa kalibutan, ni sa ang duha nga karibal nakakuha ug mahikap nga dominasyon.

Bisan pa sa sulag sa mga hiyas sa duha ka lahi nga yunit, daghan pa usab nga pagkalainlain sa kinaiya, kinaiya ug pamatasan sa duha nga makina nga gipainit.

Sa kaso sa usa ka gasolina nga makina, ang sinagol nga hangin ug evaporated fuel naporma sa mas taas nga yugto sa panahon ug nagsugod sa wala pa magsugod ang proseso sa pagkasunog. Kung gigamit ang usa ka carburetor o moderno nga elektronik nga direkta nga mga sistema sa pag-injection, ang katuyoan sa pagsagol mao ang paghimo usa ka uniporme, homogenous nga sagol nga gasolina nga adunay usa ka maayo nga gihubit nga air-fuel ratio. Kini nga kantidad kasagaran duol sa gitawag nga "stoichiometric mixture", diin adunay igo nga oxygen atoms nga makahimo (theoretically) nga mag-bonding sa usa ka lig-on nga istruktura sa matag hydrogen ug carbon atom sa sugnod, nga nagporma lamang sa H20 ug CO2. Tungod kay gamay ra ang ratio sa compression aron malikayan ang wala’y panahon nga dili makontrol nga auto-ignition sa pipila nga mga sangkap sa gasolina tungod sa taas nga temperatura sa kompresiyon (ang fraction sa gasolina naglangkob sa mga hydrocarbon nga adunay labi ka ubos nga temperatura sa pag-alisngaw ug labi ka taas nga temperatura sa pagkasunog). self-ignition gikan sa mga sa diesel fraction), ignition sa sagol nga gisugdan pinaagi sa usa ka spark plug ug pagkasunog mahitabo sa dagway sa usa ka atubangan sa paglihok sa usa ka piho nga speed limit. Ikasubo, ang mga zone nga adunay dili kompleto nga mga proseso naporma sa combustion chamber, nga misangpot sa pagporma sa carbon monoxide ug stable nga mga hydrocarbon, ug sa diha nga ang siga sa atubangan molihok, ang presyur ug temperatura sa periphery nga pagtaas niini, nga mosangpot sa pagporma sa makadaot nga nitrogen oxides ( tali sa nitroheno ug oksiheno gikan sa hangin), peroxide ug hydroperoxides (tali sa oksiheno ug sugnod). Ang pagtipon sa naulahi sa kritikal nga mga kantidad nagdala sa dili makontrol nga pagkasunog sa detonation, busa, sa modernong mga gasolina, ang mga tipik sa mga molekula nga adunay medyo lig-on, lisud nga pagpabuto nga kemikal nga "konstruksyon" gigamit - daghang mga dugang nga proseso ang gihimo. sa mga refinery aron makab-ot ang ingon nga kalig-on. lakip ang pagsaka sa octane number sa sugnod. Tungod sa kadaghanan nga gitakda nga ratio sa sagol nga mahimo’g modagan ang mga makina sa gasolina, ang balbula sa throttle adunay hinungdanon nga papel sa kanila, diin ang pagkarga sa makina gi-regulate pinaagi sa pag-adjust sa gidaghanon sa presko nga hangin. Apan, kini, sa baylo, nahimong usa ka tinubdan sa mahinungdanon nga mga kapildihan sa partial load mode, pagdula sa papel sa usa ka matang sa "tutonlan plug" sa makina.

Ang ideya sa tiglalang sa diesel nga makina, si Rudolf Diesel, mao ang pagpataas sa ratio sa compression, ug busa ang thermodynamic efficiency sa makina. Sa ingon, ang lugar sa fuel chamber mikunhod, ug ang kusog sa pagkasunog dili mawala sa mga dingding sa silindro ug sa sistema sa paglamig, apan "gigasto" tali sa mga partikulo mismo, nga sa kini nga kaso mas duol sa matag usa. uban. Kung ang usa ka pre-prepared air-fuel mixture mosulod sa combustion chamber sa niini nga matang sa makina, sama sa kaso sa gasoline engine, unya kung ang usa ka kritikal nga temperatura maabot sa panahon sa proseso sa compression (depende sa compression ratio ug matang sa gasolina. ), ang proseso sa self-ignition sugdan sa wala pa ang GMT. dili makontrol nga volumetric combustion. Mao kini ang hinungdan nga ang diesel fuel gi-inject sa katapusang gutlo, sa wala pa ang GMT, sa taas kaayo nga presyur, nga nagmugna sa usa ka mahinungdanon nga kakulang sa panahon alang sa maayo nga pag-alisngaw, pagsabwag, pagsagol, pagsunog sa kaugalingon ug ang panginahanglan alang sa usa ka top speed limit nga panagsa ra molapas sa limitasyon. gikan sa 4500 rpm Kini nga pamaagi nagtakda sa angay nga mga kinahanglanon alang sa kalidad sa sugnod, nga sa kini nga kaso usa ka tipik sa diesel fuel - nag-una nga tul-id nga mga distillate nga adunay usa ka labi ka ubos nga temperatura sa autoignition, tungod kay ang usa ka labi ka dili lig-on nga istruktura ug taas nga mga molekula usa ka kinahanglanon alang sa ilang kadali. rupture ug reaksyon sa oxygen.

Usa ka bahin sa mga proseso sa pagkasunog sa usa ka diesel engine, sa usa ka bahin, mga zona nga adunay usa ka enriched nga sagol sa palibut sa mga lungag sa pag-injection, diin ang gasolina madunot (liki) gikan sa temperatura nga wala’y oksihenasyon, nga mahimong usa ka gigikanan sa mga partikulo sa carbon (soot), ug sa uban pa. diin wala gyud gasolina ug, ubos sa impluwensya sa taas nga temperatura, ang nitroheno ug oksiheno sa hangin mosulod sa pakig-uban sa kemikal, nga naghimo og mga nitroheno nga okido. Tungod niini, ang mga makina sa diesel kanunay gipatunhagan aron makaandar ang mga medium-lean nga mga panagsama (kana mao, nga adunay seryoso nga sobra sa hangin), ug ang pagkarga gikontrol ra pinaagi sa pagdugang sa kantidad sa giindyeksyon nga gasolina. Ginalikawan niini ang paggamit sa throttle balbula, nga usa ka dakong bentaha sa ilang mga katugbang gasolina. Aron mabayran ang pila ka mga kakulangan sa makina sa gasolina, naghimo ang mga tiglaraw og mga makina diin ang proseso sa paghulma sa sagol mao ang gitawag nga "charge stratification".

Sa bahin nga mode sa pag-load, ang labing kaayo nga sagol nga stoichiometric gimugna lamang sa lugar sa palibot sa mga spark plug electrode tungod sa usa ka espesyal nga pag-injection sa usa ka injected fuel jet, usa ka direksyon nga pag-agos sa hangin, usa ka espesyal nga profile sa mga piston front ug uban pang susama nga pamaagi aron masiguro ang pag-ulbo sa kalayo. kasaligan Sa parehas nga oras, ang sagol sa kadaghanan sa kadaghan sa volume sa silid nagpabilin nga maniwang, ug tungod kay ang pagkarga sa kini nga mode mahimo ra nga makontrol sa kadaghan nga gitagana nga gasolina, ang balbula sa throttle mahimong magpabilin nga hingpit nga bukas. Kini, sa baylo, mosangpot sa dungan nga pagminus sa pagkawala ug pagdugang sa thermodynamic nga kahusayan sa makina. Sa teyorya ang tanan nindot tan-awon, apan hangtod karon ang kalampusan sa kini nga klase nga makina nga gihimo sa Mitsubishi ug VW dili masilaw. Sa kinatibuk-an, hangtod karon wala’y bisan kinsa ang makapanghambog nga hingpit nilang gipahimuslan ang mga bentaha sa mga teknolohikal nga solusyon.

Ug kung "magically" imong gihiusa ang mga bentaha sa duha nga klase sa mga makina? Unsa man ang maayo nga kombinasyon sa taas nga compression sa diesel, homogenous nga pag-apod-apod sa sagol sa tibuuk nga volume sa combustion chamber ug uniporme nga pagsunog sa kaugalingon sa parehas nga gidaghanon? Ang intensive nga mga pagtuon sa laboratoryo sa mga eksperimento nga mga yunit sa niini nga matang sa bag-ohay nga mga tuig nagpakita sa usa ka mahinungdanon nga pagkunhod sa makadaot nga emissions sa tambutso gas (pananglitan, ang gidaghanon sa nitrogen oxides pagkunhod sa ngadto sa 99%!) Uban sa usa ka pagtaas sa efficiency kumpara sa gasoline nga mga makina . Ingon og ang kaugmaon sa tinuud iya sa mga makina, nga ang mga kompanya sa automotiko ug mga independente nga kompanya sa disenyo bag-o lang gihiusa sa ilawom sa payong nga ngalan nga HCCI - Homogeneous Charge Compression Ignition Engines o Homogeneous Charge Self Ignition Engines.

Sama sa daghang ubang mga "rebolusyonaryo" nga kalamboan, ang ideya sa paghimo sa mao nga makina dili bag-o, ug samtang ang mga pagsulay nga maghimo usa ka kasaligan nga modelo sa produksyon wala gihapon magmalampuson. Sa parehas nga oras, ang nagtubo nga posibilidad sa elektronik nga pagpugong sa proseso nga teknolohikal ug ang labi ka dali nga pag-abtik sa mga sistema sa pag-apod-apod sa gas nga nagmugna usa ka realistiko ug malaumon nga paglaum alang sa usa ka bag-ong klase nga makina.

Sa tinuud, sa kini nga kaso kini usa ka klase nga hybrid nga mga prinsipyo sa pagpadagan sa mga makina nga gasolina ug diesel. Ang usa ka maayo nga homogenized nga sagol, sama sa mga makina sa gasolina, mosulod sa mga pagkasunog nga mga lawak sa HCCI, apan kini gipasiga sa kaugalingon tungod sa kainit gikan sa compression. Ang bag-ong tipo sa makina wala usab magkinahanglan usa ka balbula sa throttle tungod kay kini mahimo’g modagan sa maniwang nga mga sagol. Bisan pa, kinahanglan hinumdoman nga sa kini nga kaso ang gipasabut sa kahulugan sa "maniwang" lahi kaayo gikan sa gipasabut sa diesel, tungod kay ang HCCI wala’y usa ka hingpit nga maniwang ug labi nga napayaman nga sagol, apan usa ka klase nga parehas nga maniwang nga sagol. Ang prinsipyo sa operasyon naglambigit sa dungan nga pagsunog sa sagol sa tibuuk nga kadaghan sa silindro nga wala managsama nga pagbalhin sa atubangan sa kalayo ug sa labi ka mubu nga temperatura. Kini awtomatikong mosangput sa usa ka hinungdanon nga pagkunhod sa kantidad sa nitrogen oxides ug soot sa mga gas nga tambutso, ug, pinauyon sa ubay-ubay nga mga awtoridad nga gigikanan, ang kadaghan nga pagpaila sa labi ka labi ka episyente nga HCCI sa serial automotive production kaniadtong 2010-2015. Maluwas ang katawhan sa tunga sa milyon nga baril. lana matag adlaw.

Bisan pa, sa wala pa kini makab-ot, ang mga tigdukiduki ug mga inhenyero kinahanglan nga mabuntog ang pinakadako nga babag sa pagkakaron - ang kakulang sa usa ka kasaligan nga paagi aron makontrol ang mga proseso sa autoignition gamit ang adunay sulud nga mga fraction nga adunay lainlaing komposisyon sa kemikal, mga kabtangan ug pamatasan sa mga modernong gasolina. Daghang mga pangutana ang gipahinabo sa pagpugong sa mga proseso sa lainlaing mga karga, rebolusyon ug kondisyon sa temperatura sa makina. Sumala sa pipila ka mga eksperto, mahimo kini pinaagi sa pagbalik sa tukma nga gisukod nga kantidad sa mga gas nga tambutso balik sa silindro, pagpainit sa sagol, o dinamikong pagbag-o sa compression ratio, o direkta nga pagbag-o sa compression ratio (pananglitan, ang SVC Saab prototype) o pagbag-o sa timing sa pagsira sa balbula gamit ang mga variable nga sistema sa pag-apod-apod sa gas.

Dili pa klaro kung giunsa ang problema sa kasaba ug thermodynamic nga mga epekto sa disenyo sa makina tungod sa pagsunog sa kaugalingon sa usa ka dako nga kantidad sa presko nga sagol sa bug-os nga karga mawagtang. Ang tinuud nga problema mao ang pagsugod sa makina sa usa ka ubos nga temperatura sa mga silindro, tungod kay lisud ang pagsugod sa kaugalingon nga pagsunog sa ingon nga mga kahimtang. Sa pagkakaron, daghang mga tigdukiduki ang nagtrabaho aron mawagtang kini nga mga bottleneck pinaagi sa paggamit sa mga resulta sa mga obserbasyon sa mga prototype nga adunay mga sensor alang sa padayon nga pagkontrol sa elektroniko ug pag-analisar sa mga proseso sa pagtrabaho sa mga silindro sa tinuod nga panahon.

Sumala sa mga eksperto gikan sa mga kompanya sa awto nga nagtrabaho sa kini nga direksyon, lakip ang Honda, Nissan, Toyota ug GM, lagmit nga ang mga kombinasyon nga mga awto una nga himuon nga mahimo’g magbalhin mga mode sa pag-operate, ug ang spark plug magamit ingon usa ka klase nga katabang sa mga kaso. diin ang HCCI nakasinati og mga kalisdanan. Ang Volkswagen nagpatuman na ug susamang laraw sa makina niini nga CCS (Combined Combustion System), nga sa pagkakaron nagdagan lamang sa sintetikong sugnod nga espesyal nga gihimo alang niini.

Ignition sa sagol sa HCCI makina mahimong gidala sa gawas sa usa ka halapad nga-laing mga ratios tali sa sugnod, hangin ug tambutso gas (kini mao ang igo sa pagkab-ot sa autoignition temperatura), ug ang usa ka mubo nga combustion panahon modala ngadto sa usa ka mahinungdanon nga pagtaas sa engine efficiency. Ang pipila ka mga problema sa bag-ong mga tipo sa mga yunit mahimong malampuson nga masulbad sa kombinasyon sa mga hybrid nga sistema, sama sa Toyota's Hybrid Synergy Drive - sa kini nga kaso, ang internal combustion engine magamit lamang sa usa ka mode nga labing maayo sa mga termino sa katulin ug pagkarga. sa trabahoan, sa ingon nag-bypass sa mga mode diin ang makina naglisud o nahimong dili episyente.

Ang pagkasunog sa mga makina sa HCCI, nga nakab-ot pinaagi sa hiniusa nga pagpugong sa temperatura, presyur, kadaghan ug kalidad sa sagol sa usa ka posisyon nga duul sa GMT, usa gyud ka dako nga problema kontra sa background sa labi ka yano nga pagsunog nga adunay spark plug. Sa pikas nga bahin, ang HCCI dili kinahanglan maghimo mga gubot nga proseso, nga hinungdanon alang sa gasolina ug labi na ang mga diesel engine, tungod sa dungan nga volumetric nga kinaiyahan sa autoignition. Sa parehas nga oras, kini ang hinungdan nga bisan ang gagmay nga mga pagtipas sa temperatura mahimong mosangput sa mahinungdanong pagbag-o sa mga proseso nga kinetic.

Sa praktis, ang labing importante nga butang alang sa kaugmaon niini nga matang sa makina mao ang matang sa sugnod, ug ang husto nga solusyon sa disenyo makita lamang sa usa ka detalyado nga kahibalo sa iyang kinaiya sa combustion chamber. Busa, daghang mga kompanya sa automotive ang karon nagtrabaho kauban ang mga kompanya sa lana (sama sa Toyota ug ExxonMobil), ug kadaghanan sa mga eksperimento sa kini nga yugto gihimo nga adunay espesyal nga gidisenyo nga sintetikong mga sugnod, ang komposisyon ug pamatasan nga gikalkula daan. Ang kahusayan sa paggamit sa gasolina ug diesel nga sugnod sa HCCI sukwahi sa lohika sa klasiko nga mga makina. Tungod sa taas nga temperatura sa auto-ignition sa mga gasolina, ang compression ratio sa kanila mahimong magkalainlain gikan sa 12: 1 hangtod 21: 1, ug sa diesel fuel, nga nagdilaab sa mas ubos nga temperatura, kini kinahanglan nga gamay ra - sa han-ay sa 8 ra. :1.

Text: Georgy Kolev

Litrato: kompanya