Test ajotina mazotê û benzînê: celeb
Pevçûna dijwar a di navbera motorên mazot û benzînê de digihîje asta herî jor. Teknolojiya herî dawî ya turbo, pergalên derzîlêdana rasterast a hevpar-hesinî yên bi elektronîkî têne kontrol kirin, rêjeyên tansiyonê yên bilind - hevrikî du celeb motoran nêziktir dike… Û ji nişkê ve, di nav duelek kevnare de, lîstikvanek nû ji nişka ve derket ser dîmenê. cihekî di bin rojê de.
Piştî gelek salên xemsariyê, sêwiraner potansiyela mezin a motora mazotê ji nû ve kifş kirin û bi danasîna zirav a teknolojiyên nû pêşkeftina wê zûtir kirin. Ew gihîşt wê astê ku performansa wê ya dînamîkî nêzî taybetmendiyên hevrikê benzînê bû û destûr da afirandina gerîdeyên heya nuha yên wekî Volkswagen Race Touareg û Audi R10 TDI bi ambargoyên pêşbaziyê yên ciddî. Kronolojiya bûyerên panzdeh salên dawîn baş tê zanîn ... Motorên mazotê yên 1936-ê bi bingehîn ji bav û kalên xwe cuda nebûn, ku ji hêla Mercedes-Benz ve di sala 13-an de hatine afirandin. Pêvajoyek pêşkeftina hêdî li dû xwe hişt, ku van salên dawî bûye teqînek teknolojîk a bihêz. Di dawiya salên 1-an de, Mercedes yekem turbodieselê otomobîlê ji nû ve çêkir, di dawiya XNUMX-an de, derziya rasterast di modela Audi de dest pê kir, dûvre mazotên serê çar-valfê werdigirin, û di dawiya XNUMX-an de, pergalên derzîkirina Common Rail-ê bi elektronîkî têne kontrol kirin. ... Di vê navberê de, tansiyona bilind derziya sotemeniyê ya rasterast ketiye nav motorên benzînê, ku îro rêjeya berhevkirinê îro digihîje XNUMX: Di hin rewşan de XNUMX. Di van demên dawî de, teknolojiya turbo di heman demê de vejînek jî dijî, digel ku nirxên torque yên motorên benzînê dest pê dikin ku bi girîngî nêzî nirxên torque yên navdar turbo mazotê nerm bibin. Lebê, paralel bi modernîzasyonê re, meylek domdar ber bi zêdebûnek ciddî ya bihayê motora benzînê dimîne ... Ji ber vê yekê, digel pêşdaraziyên berbiçav û polarîzasyona ramanan di derbarê motorên benzîn û mazotê de li deverên cihêreng ên cîhanê, ne yek du reqîb serdestiya berçav distînin.
Tevî lihevhatina taybetmendiyên du celeb yekeyan, di cewher, karakter û tevgera her du motorên germahiyê de hîn jî cûdahiyên mezin hene.
Di warê motora benzînê de, tevliheviya hewayê û sotemeniya hilkirî di demek pir dirêj de çê dibe û berî destpêkirina pêvajoya şewitandinê dest pê dike. Çi karburetorek an jî pergalên derzîlêdana rasterast a elektronîkî ya nûjen bikar bînin, mebesta tevlihevkirinê ev e ku meriv tevliheviyek sotemeniyê ya yekdest, homojen bi rêjeyek hewa-sotêlê ya baş diyarkirî hilberîne. Ev nirx bi gelemperî nêzîkî "tevliheviya stokyometrîk" e, ku tê de têra atomên oksîjenê hene ku karibin (bi teorîk) di avahiyek aram de bi her atomek hîdrojen û karbonê ya di sotemeniyê de bi hev ve girêbidin, tenê H20 û CO2 çê dikin. Ji ber ku rêjeya kompresyonê têra xwe piçûk e ku ji ber germahiya bilind a pêçanê (frasyona benzînê ji hîdrokarbonên bi germahiya evaporasyonê ya pir kêmtir û germahiya şewitandinê pir zêde ye) ji zû-vemirandina bêkontrol a hin maddeyên di sotemeniyê de nehêle. xwe şewitandin ji yên ku di beşa mazotê de ne), şewitandina têkelê bi çirûskekê dest pê dike û şewat di forma pêşiyê de ku bi sînorek bilezek diyar dimeşe pêk tê. Mixabin, di jûreya şewitandinê de deverên bi pêvajoyên netemam têne çêkirin, ku rê li ber avabûna karbonmonoksîtê û hîdrokarbonên stabîl digire, û dema ku eniya êgir dimeşe, zext û germahiya li derûdora wê zêde dibe, ku dibe sedema çêbûna oksîtên nîtrojenê yên zirardar ( di navbera nîtrojen û oksîjena hewayê de), peroksîdan û hîdroperoksîdan (di navbera oksîjen û sotemeniyê de). Kombûna ya paşîn li nirxên krîtîk dibe sedema şewitandina teqîna bêkontrol, ji ber vê yekê, di benzînên nûjen de, perçeyên molekulên bi "avakirin"ek kîmyewî ya nisbeten domdar, dijwar-teqandî têne bikar anîn - hejmarek pêvajoyên zêde têne kirin. li parzûngehan ji bo bidestxistina aramiyek weha. di nav de zêdebûna hejmara oktanê ya sotemeniyê. Ji ber rêjeya tevlêbûnê ya pir sabît a ku motorên benzînê dikarin bixebitin, valahiya tîrêjê di wan de rolek girîng dilîze, bi vî rengî barkirina motorê bi sererastkirina mîqdara hewaya nû ve tê rêve kirin. Lêbelê, ew, di encamê de, di moda barkirina qismî de dibe çavkaniyek windahiyên girîng, ku rola celebek "perçeya qirikê" ya motorê dilîze.
Fikra afirînerê motora mazotê, Rudolf Diesel, ew e ku bi girîngî rêjeya berhevkirinê zêde bike, û ji ber vê yekê kargêriya termodînamîkî ya makîneyê. Bi vî rengî, qada jûreya sotemeniyê kêm dibe, û enerjiya şewitandinê bi dîwarên silindirê û pergala sarbûnê ve nayê belav kirin, lê di navbera pariyên xwe de, ku di vê rewşê de pir nêzikî her yekê ne, "derbas dibe". yên din. Ger tevliheviyek hewa-sotê ya ji berê ve hatî amade kirin bikeve hundurê jûreya şewitandinê ya vê celeb motorê, mîna ku di motora benzînê de ye, wê hingê gava ku di dema pêvajoya kompresyonê de germek krîtîk tê gihîştin (li gorî rêjeya tansiyonê û celebê sotemeniyê ve girêdayî ye. ), Pêvajoya xwe-şewitandinê dê pir berî GMT were destpêkirin. şewitandina volumetric bêkontrol. Ji ber vê yekê ye ku mazotê di kêliya paşîn de, demek kurt berî GMT-ê, di tansiyona pir zêde de tê derzî kirin, ku ev yek kêmasiyek girîng a wextê ji bo evaporasyon, belavbûn, tevlihevkirin, xwe-şewitandin û hewcedariya sînorek leza herî bilind çêdike. ku kêm caran ji sînor derbas dibe. ji 4500 rpm Ev nêzîkatî ji bo kalîteya sotemeniyê, ku di vê rewşê de perçeyek ji mazotê ye - hewcedariyên guncav destnîşan dike - bi taybetî distilên rasterast bi germahiya xweragiriya pir kêmtir e, ji ber ku avahiyek ne aramtir û molekulên dirêj ji bo hêsantiriya wan şertek e. rijandin û reaksiyona bi oksîjenê.
Taybetmendiyek pêvajoyên şewitandina motorek mazotê, ji aliyekê ve, herêmên bi têkelê dewlemend li dora kunên derziyê, ku sotemenî ji oksîdasyonê bêyî oksîdasyonê vedizelîne (diqelişe), û vediguhere çavkaniyek keriyên karbonê (dûv), û ji aliyek din. ku tê de qet sotemenî tune û di bin bandora germahiya bilind de azot û oksîjena hewayê dikevin têkiliya kîmyewî, oksîdên azotê çêdikin. Ji ber vê yekê, motorên mazotê hertim têne saz kirin ku bi tevliheviyên navîn-lean (ango bi hewayek zêde cidî) re bixebitin, û barkêş tenê bi dozandina mîqdara sotemeniya vemirandî tê kontrol kirin. Ev ji karanîna gazê dûr dikeve, ku ev yek li hember hevkarên wan ên benzînê avantajek mezin e. Ji bo telafîkirina hin kêmasiyên motora benzînê, sêwiraneran motorên ku tê de pêvajoya çêbûna têkelê ya ku jê re "tebeqeya bargiraniyê" tê gotin çêkirine.
Di moda barkirina qismî de, tevliheviya stoichiometrîkî ya çêtirîn tenê li devera li dora elektrodên çirûskê tê çêkirin ji ber derziyek taybetî ya jotek sotemeniya derzîkirî, herikîna hewa ya rêvekirî, profîlek taybetî ya eniyên pistonê û rêbazên din ên wekhev ên ku vemirandinê misoger dike. pêbawerî. Di heman demê de, tevliheviya di piraniya jûreya jûreyê de zexm dimîne, û ji ber ku barkirin di vê modê de tenê dikare bi mîqdara sotemeniya hatî peyda kirin were kontrol kirin, valvola gazê dikare bi tevahî vekirî bimîne. Ev, di heman demê de, dibe sedema kêmbûna hevdemî ya windahiyan û zêdebûna kêrhatiya termodînamîkî ya motorê. Di teoriyê de her tişt xweş xuya dike, lê heya nuha serfiraziya vî celebê motorê ku ji hêla Mitsubishi û VW ve hatî hilberandin ne glamor bû. Bi gelemperî, heya naha kes nikare pesnê xwe bide ku ji van çareseriyên teknolojîk sûd werdigire.
Û heke hûn "bi efsûnî" avantajên du celeb motoran bi hev re bikin? Têkiliya îdeal a mazotê ya bilind, belavkirina homojen a tevliheviyê li seranserê qebareya jûreya şewitandinê û xwe-şewitandina yekreng di heman qebareyê de dê çi be? Di van salên dawî de lêkolînên laboratîf ên laboratîf ên yekîneyên ceribandinê yên bi vî rengî kêmbûnek berbiçav a bermayiyên zirardar ên di gazên eksozê de destnîşan kirin (mînak, mîqdara oksîtên nîtrojenê heya% 99 kêm dibe!) Bi zêdebûna karîgeriyê re li gorî motorên benzînê. . Wusa dixuye ku pêşeroj bi rastî aîdê motoran e, yên ku pargîdaniyên otomotîvê û pargîdaniyên sêwiranê yên serbixwe di van demên dawî de di bin navê sîwanê de HCCI - Motorên Agirkirina Kompresyonê ya Homogeneous an Motorên Xwe-Afandinê yên Karsaziya Homogeneous.
Mîna gelek geşedanên din ên ku wekî "şoreşger" xuya dibin, ramana afirandina makîneyek weha ne nû ye, û dema ku hewildanên afirandina modeleke hilberînê ya pêbawer hîn jî bê encam in. Di heman demê de, mezinbûna îmkanên kontrolkirina elektronîkî ya pêvajoya teknolojîkî û nermbûna mezin a pergalên belavkirina gazê ji bo motorek celebek nû hêviyek pir realîst û xweşbîn çêdike.
Bi rastî, di vê rewşê de ew celebek hîbrîda prensîbên xebitandina motorên benzîn û mazotê ye. Têkelek baş-homojenîzekirî, wekî di motorên benzînê de, dikeve hundurê odeyên şewitandina HCCI, lê ew bixwe di bin bandora germa ji pêlhev de dişewite. Cureyê nû yê motorê jî ne hewce ye ku tewra gazê hebe ku ew dikare li ser tevliheviyên bêhêl bixebite. Lêbelê, divê were zanîn ku di vê rewşê de wateya pênaseya "lean" bi girîng ji pênasekirina mazotê cuda ye, ji ber ku HCCI ne tevliheviyek bi tevahî lewaz û pir dewlemendkirî ye, lê celebek tevliheviya bêhempa ya lean e. Prensîpa xebitandinê bi şewitandina hevdemî ya tevahî volûma sîlînderê bêyî eniya pêlê ya yeksan û di germahiyek berbiçav kêmtir de difikire. Ev bixweber dibe sedema kêmbûnek girîng a mîqyada oksîtên nîtrojen û dûzê di gazên xilasbûyî de, û, li gorî hejmarek çavkaniyên otorîte, di 2010-2015-an de danasîna girseyî ya HCCI-yên pir jêhatîtir di hilberîna otomobîla serial de. Dê mirovahiyê bi qasî nîv mîlyon bermîl rizgar bike. rojane rûn.
Lêbelê, berî ku bigihîjin vê yekê, lêkolîner û endezyar divê di vê gavê de astengiya herî mezin derbas bikin - nebûna rêgezek pêbawer ji bo kontrolkirina pêvajoyên xweseriyê bi karanîna fraksiyonên bi pêkhateya kîmyewî, taybetmendî û tevgera sotemeniyên nûjen ên cihêreng. Hejmarek pirs ji ber girtina pêvajoyên di cûrbecûr barkirin, şoreş û mercên germahiya motorê de têne çêkirin. Li gorî hin pisporan, ev dikare bi vegerandina mîqdarek rastîn a pîvandinê ya gazên eksozê vegere ser silindirê, pêş germkirina tevliheviyê, an bi dînamîk guheztina rêjeya berhevkirinê, an rasterast bi guheztina rêjeya berhevkirinê (mînakî, prototîpa SVC Saab) an guhertina dema girtina valê bi karanîna dabeşkirina gazê ya pergalên guhêrbar.
Hîn ne diyar e ka dê çawa pirsgirêka deng û bandorên termodinamîkî yên li ser sêwirana motorê ji ber xwe-agirkirina mîqdarek mezin a tevliheviya nû di barkirina tevahî de were rakirin. Pirsgirêka rastîn ev e ku meriv motorê di germahiyek nizm de di silindiran de dest pê bike, ji ber ku di şert û mercên weha de destpêkirina xwe-afirandinê pir dijwar e. Heya nuha, gelek lêkolîner dixebitin ku van tengasiyan ji holê rakin bi karanîna encamên çavdêriyên prototîpên bi senzoran re ji bo kontrolkirina elektronîkî ya domdar û analîzkirina pêvajoyên xebatê yên di silindiran de di demek rast de.
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.
Di motorên HCCI de şewitandina tevliheviyê dikare di navberek berfireh a rêjeyên di navbera sotemenî, hewa û gazên derzê de pêk were (ev bes e ku meriv bigihîje germahiya xweagirkirinê), û demek kurt a şewitandinê dibe sedema zêdebûnek berbiçav a kargêriya motorê. Hin pirsgirêkên celebên nû yên yekîneyan dikarin bi serfirazî bi pergalên hîbrîd re, wek Toyota Hybrid Synergy Drive, werin çareser kirin - di vê rewşê de, motora şewitandina hundurîn tenê dikare di modek diyarkirî de were bikar anîn ku di warê lez û bar de çêtirîn e. di kar de, bi vî rengî modên ku motor tê de têdikoşe an bêbandor dibe derbas dike.
Inewitandina di motorên HCCI de, ku bi kontrola entegre ya germahî, tansiyon, hejmar û kalîteya têkelê di rewşek nêzîkê GMT de pêk tê, bi rastî li hemberê paşvekêşana pir hêsantir a bi çirûskek pirsgirêkek mezin e. Ji aliyê din ve, HCCI ne hewce ye ku ji ber xwezaya volumetrîkî ya hevdem a xwe-pêxistinê pêvajoyên tevlihev çêbike, ku ji bo benzîn û nemaze motorên mazotê girîng in. Di heman demê de, ji ber vê sedemê ye ku devikên germahî yên piçûk jî dikare bibe sedema guhertinên girîng ên pêvajoyên kînetîk.
Di pratîkê de, faktora herî girîng ji bo paşeroja vê celebê motorê celebê sotemeniyê ye, û çareseriya sêwirana rast tenê bi zanebûnek hûrgulî ya tevgera wê di odeya şewitandinê de dikare were dîtin. Ji ber vê yekê, gelek pargîdaniyên otomotîvê naha bi pargîdaniyên neftê re (wek Toyota û ExxonMobil) re dixebitin, û piraniya ceribandinên vê qonaxê bi sotemeniyên sentetîk ên taybetî têne çêkirin, ku pêkhate û tevgera wan ji berê ve têne hesibandin têne kirin. Karbidestiya karanîna benzîn û mazotê di HCCI de berevajî mantiqa motorên klasîk e. Ji ber germahiya xweber-agirkirina bilind a benzînê, rêjeya tansiyonê di wan de dikare ji 12:1 heya 21:1 diguhere, û di mazotê de, ku di germahiyên jêrîn de dişewite, divê ew nisbeten piçûk be - di rêza tenê 8 de. :1.
Nivîsar: Georgy Kolev
Wêne: pargîdanî
