Санҷиши гардонандаи дизелӣ ва бензин: намудҳо
Муқовимати шадиди байни муҳаррикҳои дизелӣ ва бензин ба авҷи худ мерасад. Технологияи навтарини турбо, системаҳои сӯзандоруи мустақими ба таври электронӣ идорашаванда, коэффитсиентҳои баланди фишурдашавӣ - рақобат ду намуди муҳаррикҳоро ба ҳам наздиктар мекунад... Ва ногаҳон, дар байни дуэли қадим, ногаҳон дар саҳна як бозигари нав пайдо шуд. ҷои зери офтоб.
Пас аз беэътиноии чандинсола, дизайнерҳо имконоти бузурги муҳаррики дизелиро аз нав кашф карданд ва рушди онро тавассути ҷорӣ намудани интенсивии технологияҳои нав суръат бахшиданд. Он ба дараҷае расид, ки иҷрои динамикии он ба хусусиятҳои як рақиби бензин наздик шуда, ба сохтани мошинҳои то ҳол тасаввурнашавандае ба мисли Volkswagen Race Touareg ва Audi R10 TDI бо беш аз шӯҳратпарастии ҷиддии пойга имкон фароҳам овард. Хронологияи рӯйдодҳои понздаҳ соли охир ба ҳама маълум аст ... Моторҳои дизелии 1936s аз аҷдодони худ, ки соли 13 аз ҷониби Мерседес-Бенс сохта шудаанд, ба куллӣ фарқ надоштанд. Раванди таҳаввулоти суст ба амал омад, ки дар солҳои охир ба як таркиши пурқуввати технологӣ табдил ёфт. Дар охири солҳои 1-ум, Мерседес аввалин турбодизели автомобилиро дубора офарид, дар охири солҳои XNUMX-ум, сӯзандоруи мустақим дар модели Audi, баъдтар дизелҳо сарпӯшҳои чор клапанро гирифтанд ва дар охири XNUMXs системаҳои электронии идоракунии Common Rail воқеӣ шуданд. ... Дар ҳамин ҳол, сӯзишвории мустақими сӯзишвории сӯзишворӣ ба муҳаррикҳои бензин ворид карда шудааст, ки дар он ҷо таносуби фишурдасозӣ имрӯз дар баъзе ҳолатҳо ба XNUMX: XNUMX мерасад. Ба наздикӣ, технологияи турбо низ эҳёи худро эҳсос мекунад, ки арзиши моменти муҳаррикҳои бензин ба арзишҳои моменти дизели машҳури турбои фасеҳ наздик шуданро оғоз мекунад. Аммо, дар баробари навсозӣ, тамоюли устувор ба болоравии ҷиддии нархи муҳаррики бензин боқӣ мемонад ... Ҳамин тариқ, сарфи назар аз таассуби возеҳ ва қутбнамоии ақидаҳо дар бораи бензин ва дизелҳо дар қисматҳои гуногуни ҷаҳон, на ду рақиб бартарияти моддӣ ба даст меоранд.
Сарфи назар аз якхелагии сифатҳои ду намуди агрегатҳо, дар табиат, хислат ва рафтори ду муҳаррики гармӣ ҳанӯз ҳам фарқиятҳои азим мавҷуданд.
Дар мавриди муҳаррики бензин омехтаи ҳаво ва сӯзишвории бухоршуда дар муддати хеле дарозтар ба вуҷуд меояд ва хеле пеш аз оғози раванди сӯзишворӣ оғоз меёбад. Новобаста аз он ки бо истифода аз карбюратор ё системаҳои муосири электронии мустақим, ҳадафи омехта истеҳсоли як омехтаи сӯзишвории якхела бо таносуби хуб муайяншудаи ҳаво ва сӯзишворӣ мебошад. Ин арзиш одатан ба ном "омехтаи стехиометрӣ" наздик аст, ки дар он атомҳои оксиген кофӣ ҳастанд, то тавонанд (аз ҷиҳати назариявӣ) дар сохтори устувор бо ҳар як атоми гидроген ва карбон дар сӯзишворӣ пайваст шаванд ва танҳо H20 ва CO2 -ро ташкил кунанд. Зеро коэффитсиенти фишурдашавӣ ба қадри кофӣ хурд аст, ки аз сабаби ҳарорати баланди фишурдашавӣ пеш аз мӯҳлат худкор оташ гирифтани баъзе моддаҳои сӯзишворӣ пешгирӣ карда шавад (фраксияи бензин аз карбогидридҳои дорои ҳарорати хеле пасти бухоршавӣ ва ҳарорати хеле баландтари сӯзиш иборат аст). худсӯзондан аз онҳое, ки дар фраксияи дизелӣ мебошанд), даргиронидани омехта бо шамъи шарора оғоз мешавад ва сӯзиш дар шакли фронт бо суръати муайян ҳаракат мекунад. Мутаассифона, дар камераи сӯзишворӣ минтақаҳои дорои равандҳои нопурра ба вуҷуд омада, боиси пайдоиши оксиди карбон ва карбогидридҳои устувор мегарданд ва ҳангоми ҳаракати фронти аланга фишор ва ҳарорат дар канори он зиёд мешавад, ки боиси пайдо шудани оксидҳои зарарноки нитроген мегардад ( байни нитроген ва оксиген аз хаво), пероксидхо ва гидропероксидхо (байни оксиген ва сузишворй). Ҷамъоварии охирин то арзишҳои критикӣ боиси сӯхтори беназорати таркиш мегардад, аз ин рӯ, дар бензинҳои муосир фраксияҳои молекулаҳо бо «сохти» химиявии нисбатан устувор ва душворгузар истифода мешаванд - як қатор равандҳои иловагӣ гузаронида мешаванд. дар заводхои нефтьтозакунй барои ба даст овардани чунин устуворй. аз чумла зиёд шудани октани сузишворй. Аз сабаби таносуби омехтаи асосан собит, ки муҳаррикҳои бензин метавонанд кор кунанд, дар онҳо клапани дроссел нақши муҳим мебозад, ки тавассути он сарбории муҳаррик тавассути танзими миқдори ҳавои тоза танзим карда мешавад. Аммо он, дар навбати худ, дар режими қисман боркунӣ манбаи талафоти назаррас мегардад ва нақши як навъ "пликаи гулӯ" -и муҳаррикро мебозад.
Идеяи офарандаи муҳаррики дизелӣ Рудольф Дизель ба таври назаррас баланд бардоштани таносуби фишурдашавӣ ва аз ин рӯ самаранокии термодинамикии мошин мебошад. Ҳамин тариқ, майдони камераи сӯзишворӣ кам мешавад ва энергияи сӯзиш тавассути деворҳои силиндр ва системаи хунуккунӣ пароканда намешавад, балки дар байни худи зарраҳо, ки дар ин ҳолат ба ҳар яки онҳо наздиктаранд, "сарф мешавад". дигар. Агар ба камераи сӯзишвории ин навъи муҳаррикҳо омехтаи сӯзишвории ҳавоии пешакӣ тайёршуда, мисли муҳаррики бензин ворид шавад, пас вақте ки дар ҷараёни фишурданӣ ҳарорати муайяни критикӣ мерасад (вобаста ба таносуби фишурдашавӣ ва навъи сӯзишворӣ). ), раванди худсӯзӣ хеле пеш аз GMT оғоз мешавад. сӯзиши ҳаҷмии беназорат. Маҳз аз ҳамин сабаб, сӯзишвории дизелӣ дар лаҳзаи охирин, чанде пеш аз GMT, бо фишори хеле баланд ворид карда мешавад, ки барои бухоршавӣ, паҳншавӣ, омехта, худсӯзӣ ва зарурати маҳдудияти суръати баланд кам будани вақтро ба вуҷуд меорад. ки аз норма хеле кам зиёд мешавад. аз 4500 rpm Ин равиш талаботҳои мувофиқро нисбат ба сифати сӯзишворӣ муқаррар мекунад, ки дар ин ҳолат як фраксияи сӯзишвории дизелӣ мебошад - асосан дистилятҳои рост бо ҳарорати ба таври назаррас пасттари худсӯзӣ, зеро сохтори ноустувортар ва молекулаҳои дароз шарти осонтари онҳо мебошанд шикастан ва реаксия бо оксиген.
Хусусияти равандҳои сӯзиши муҳаррики дизелӣ, аз як тараф, минтақаҳо бо омехтаи бой дар атрофи сӯрохиҳои тазриқӣ мебошад, ки сӯзишворӣ аз ҳарорат бидуни оксид пошида (мекафад), ба манбаи зарраҳои карбон (хум) табдил меёбад ва аз тарафи дигар. ки дар он сӯзишворӣ тамоман нест ва аз таъсири ҳарорати баланд нитроген ва оксигени ҳаво ба ҳамкории кимиёвӣ ворид шуда, оксидҳои нитрогенро ба вуҷуд меоранд. Аз ин рӯ, муҳаррикҳои дизелӣ ҳамеша барои кор бо омехтаҳои миёна лоғар (яъне бо вазнинии шадиди ҳаво) танзим карда мешаванд ва сарборӣ танҳо тавассути дозакунии миқдори сӯзишвории воридшуда идора карда мешавад. Ин истифодаи газро пешгирӣ мекунад, ки ин нисбат ба ҳамтоёни бензини онҳо бартарии калон дорад. Барои ҷуброни баъзе камбудиҳои муҳаррики бензин, дизайнерҳо муҳаррикҳоеро сохтаанд, ки дар онҳо раванди ташаккули омехта ба истилоҳ "табақаи заряд" номида мешавад.
Дар ҳолати қисман сарборӣ, омехтаи оптималии стехиометрӣ танҳо дар минтақаи атрофи электродҳои шарора бо сабаби тазриқи махсуси ҳавопаймои сӯзишворӣ, ҷараёни ҳавоии равона, профили махсуси фронтҳои поршенӣ ва дигар усулҳои шабеҳ, ки оташро таъмин мекунанд, эҷод карда мешавад. эътимоднокӣ Дар айни замон, омехта дар аксари ҳаҷми камера лоғар боқӣ мемонад ва азбаски сарбориро дар ин режим танҳо бо миқдори сӯзишвории додашуда идора кардан мумкин аст, клапани дроссель метавонад пурра кушода боқӣ монад. Ин, дар навбати худ, боиси кам шудани талафот ва баланд шудани самаранокии термодинамикии муҳаррик мегардад. Дар назария ҳама чиз ба назар аъло менамояд, аммо то ба ҳол муваффақияти ин навъи муҳаррикҳои истеҳсолкардаи Mitsubishi ва VW ҷолиб набуд. Умуман, то ба ҳол ҳеҷ кас фахр карда наметавонад, ки онҳо аз бартариҳои ин қарорҳои технологӣ пурра истифода кардаанд.
Ва агар шумо бартариҳои ду намуди муҳаррикҳоро "ба таври ҷодугарӣ" муттаҳид кунед? Комбинатсияи идеалии фишурдани баланди дизелӣ, тақсимоти якхелаи омехта дар тамоми ҳаҷми камераи сӯзишворӣ ва якхелаи худидоракунӣ дар ҳамон ҳаҷм чӣ гуна хоҳад буд? Тадкикоти лаборатории пуршиддати агрегатхои тачрибавии ин навъ дар солхои охир хеле кам шудани партовхои зарароварро дар газхои ихрочшуда нишон дод (масалан, микдори оксидхои нитроген то 99 фоиз кам мешавад!) Бо афзоиши самаранокии он нисбат ба двигательхои бензин. . Чунин ба назар мерасад, ки оянда воқеан ба муҳаррикҳое тааллуқ дорад, ки ширкатҳои автомобилсозӣ ва ширкатҳои мустақили тарроҳӣ ба наздикӣ таҳти унвони HCCI - Муҳаррикҳои якхела сӯзишвории пуркунии барқ ё муҳаррикҳои якхела барқгиранда муттаҳид шудаанд.
Мисли бисёр таҳаввулоти ба назар намоёни "инқилобӣ", идеяи сохтани чунин мошин нав нест ва то ба ҳол кӯшиши эҷоди як модели боэътимоди истеҳсолот то ҳол бенатиҷа аст. Дар айни замон, имкониятҳои афзояндаи назорати равандҳои электронӣ ва чандирии бузурги системаҳои тақсимоти газ барои як намуди нави муҳаррик дурнамои хеле воқеӣ ва оптимистиро ба вуҷуд меоранд.
Дар асл, дар ин ҳолат ин як навъ гибридии принсипҳои кори муҳаррикҳои бензин ва дизелист. Омехтаи хуб ҳамҷояшуда, ба мисли муҳаррикҳои бензин, ба камераҳои сӯхтани HCCI ворид мешавад, аммо он дар зери таъсири гармии фишурда худ аз худ фурӯзон мешавад. Намуди нави муҳаррик инчунин як халфаи дросселро талаб намекунад, зеро он метавонад бо омехтаҳои лоғар кор кунад. Аммо, бояд қайд кард, ки дар ин ҳолат маънои таърифи «лоғар» аз таърифи дизел ба таври назаррас фарқ мекунад, зеро HCCI омехтаи комилан лоғар ва хеле бойшуда надорад, балки як навъ омехтаи якхелаи лоғар аст. Принсипи кор дар бар мегирад, ки ҳамзамон дар тамоми ҳаҷми силиндр оташ гирифтани омехта бидуни фронти алангаи яксон ҳаракаткунанда ва дар ҳарорати хеле паст аст. Ин ба таври худкор ба таври назаррас коҳиш ёфтани миқдори оксидҳои нитроген ва дуди газҳои ихроҷшударо ба вуҷуд меорад ва тибқи як қатор манбаъҳои мӯътабар, ба таври васеъ ҷорӣ намудани HCCI-ҳои самараноки бештар ба истеҳсоли автомобилӣ дар солҳои 2010-2015. Оё инсониятро тақрибан ним миллион бушка наҷот хоҳад дод. равғани ҳаррӯза.
Аммо пеш аз ноил шудан ба ин, тадқиқотчиён ва муҳандисон бояд дар айни замон монеаи калонтаринро бартараф кунанд - набудани роҳи боэътимоди идоракунии равандҳои худсӯзӣ бо истифодаи фраксияҳои дорои таркиби химиявӣ, хосиятҳо ва рафтори сӯзишвории муосир. Як қатор саволҳо аз нигоҳ доштани равандҳо дар бори гуногун, гардишҳо ва шароити ҳарорати муҳаррик ба вуҷуд меоянд. Ба гуфтаи баъзе коршиносон, ин метавонад тавассути баргардонидани миқдори дақиқи ченшудаи газҳои ихроҷшуда ба силиндр, пеш аз гарм кардани омехта ё динамикӣ тағир додани таносуби фишурдашавӣ ё мустақиман тағир додани таносуби фишурдасозӣ (масалан, прототипи SVC Saab) ё тағир додани вақти бастани клапан бо истифода аз системаҳои тағирёбандаи тақсимоти газ.
Ҳанӯз маълум нест, ки мушкили садо ва таъсири термодинамикӣ ба конструксияи муҳаррик аз сабаби худтанзимкунии миқдори зиёди омехтаи тару тоза ҳангоми бори пурра чӣ гуна бартараф карда мешавад. Мушкилоти аслӣ ин аст, ки муҳаррик дар ҳарорати паст дар силиндрҳо ба кор андохта шавад, зеро дар чунин шароит оғоз кардани худсӯзӣ хеле душвор аст. Дар айни замон, бисёр тадқиқотчиён барои бартараф кардани ин монеаҳо бо истифода аз натиҷаҳои мушоҳидаҳои прототипҳо бо сенсорҳо барои назорати доимии электронӣ ва таҳлили равандҳои корӣ дар силиндрҳо дар вақти воқеӣ кор мекунанд.
Ба гуфтаи коршиносони ширкатҳои автомобилии дар ин самт коркунанда, аз ҷумла Honda, Nissan, Toyota ва GM, эҳтимол аст, ки аввал мошинҳои омехтае сохта шаванд, ки метавонанд шеваҳои корро иваз кунанд ва шамъҳои шамъӣ ҳамчун як ёвар дар ҳолатҳое истифода шаванд. ки дар он чо HCCI душворихоро аз cap мегузаронад. Фольксваген аллакай дар муҳаррики CCS (Системаи омехтаи сӯзишворӣ), ки айни замон танҳо бо сӯзишвории синтетикӣ, ки махсус барои он таҳия шудааст, кор мекунад, як схемаи шабеҳро ҷорӣ кардааст.
Оғози омехта дар муҳаррикҳои HCCI мумкин аст дар доираи васеи таносуби байни сӯзишворӣ, ҳаво ва газҳои ихроҷшуда амалӣ карда шавад (барои расидан ба ҳарорати худсӯзӣ кифоя аст) ва вақти кӯтоҳи сӯзиш боиси хеле баланд шудани самаранокии муҳаррик мегардад. Баъзе проблемахои навъхои нави агрегатхоро дар якчоягй бо системахои гибридй, масалан Hybrid Synergy Drive-и Toyota бомуваффакият хал кардан мумкин аст - дар ин маврид двигатели дарунсўзиро танхо дар як режими муайяне истифода бурдан мумкин аст, ки аз чихати суръат ва сарборй оптимал аст. дар кор, бо хамин роххоеро, ки дар он двигатель мубориза мебарад ё бесамар мешавад, канорагирӣ мекунад.
Сӯзиш дар муҳаррикҳои HCCI, ки тавассути назорати ҳамаҷонибаи ҳарорат, фишор, миқдор ва сифати омехта дар ҳолати наздик ба GMT ба даст оварда шудааст, дарвоқеъ дар заминаи алангагирии оддӣ бо шамъ мушкилоти калон аст. Аз тарафи дигар, ба HCCI лозим нест, ки бо назардошти хусусияти ҳаҷмии ҳамзамони худсӯзӣ, равандҳои нооромро, ки барои муҳаррикҳои бензин ва махсусан дизелӣ муҳиманд, эҷод кунанд. Дар айни замон, маҳз аз ҳамин сабаб, ҳатто каҷравиҳои ночизи ҳарорат метавонанд ба тағироти ҷиддии равандҳои кинетикӣ оварда расонанд.
Дар амал омили муҳимтарини ояндаи ин навъи муҳаррик навъи сӯзишворӣ мебошад ва ҳалли дурусти конструксияро танҳо бо донистани муфассали рафтори он дар камераи сӯзишворӣ пайдо кардан мумкин аст. Аз ин рӯ, дар айни замон бисёре аз ширкатҳои мошинсозӣ бо ширкатҳои нафтӣ (ба мисли Toyota ва ExxonMobil) ҳамкорӣ мекунанд ва аксари таҷрибаҳо дар ин марҳила бо сӯзишвории синтетикии махсус тарҳрезӣ карда мешаванд, ки таркиб ва рафтори онҳо пешакӣ ҳисоб карда мешавад. Самаранокии истифодаи бензин ва сӯзишвории дизелӣ дар HCCI ба мантиқи муҳаррикҳои классикӣ мухолиф аст. Аз сабаби ҳарорати баланди худкор оташ гирифтани бензинҳо, таносуби фишурдашавӣ дар онҳо метавонад аз 12:1 то 21:1 фарқ кунад ва дар сӯзишвории дизелӣ, ки дар ҳарорати пасттар оташ мегирад, он бояд нисбатан хурд бошад - бо тартиби танҳо 8 :1.
Матн: Георгий Колев
Аксҳо: ширкат
