Test drive diesel u gażolina: tipi

Il-konfront ta’ tensjoni bejn magni diesel u petrol jilħaq il-qofol tiegħu. L-aħħar teknoloġija turbo, sistemi ta 'injezzjoni diretta common-rail ikkontrollati elettronikament, proporzjonijiet ta' kompressjoni għolja - ir-rivalità tqarreb iż-żewġ tipi ta 'magni... U f'daqqa waħda, f'nofs duel antik, f'daqqa waħda deher fuq ix-xena plejer ġdid. post taħt ix-xemx.

Wara ħafna snin ta 'negliġenza, id-disinjaturi skoprew mill-ġdid il-potenzjal enormi tal-magna diesel u aċċelleraw l-iżvilupp tagħha permezz tal-introduzzjoni intensiva ta' teknoloġiji ġodda. Wasal sal-punt li l-prestazzjoni dinamika tagħha avviċinat il-karatteristiċi ta ’kompetitur tal-gażolina u ppermettiet il-ħolqien ta’ karozzi li s’issa ma kinux maħsuba bħall-Volkswagen Race Touareg u l-Audi R10 TDI b’ambizzjonijiet ta ’tlielaq aktar minn serji. Il-kronoloġija tal-avvenimenti tal-aħħar ħmistax-il sena hija magħrufa sew ... Il-magni diesel tax-1936s ma kinux fundamentalment differenti mill-antenati tagħhom, maħluqa minn Mercedes-Benz lura fl-13. Segwa proċess ta 'evoluzzjoni bil-mod, li kiber f'dawn l-aħħar snin fi splużjoni teknoloġika qawwija. Fl-aħħar ta ’1-il sena, il-Mercedes reġgħet ħolqot l-ewwel turbodiesel tal-karozzi, fl-aħħar ta’ XNUMXs, l-injezzjoni diretta għamlet id-debutt tagħha fil-mudell Audi, aktar tard id-diżil irċieva irjus b’erba ’valvi, u fl-aħħar XNUMXs, is-sistemi ta’ injezzjoni Common Rail ikkontrollati elettronikament saru realtà. . ... Sadanittant, injezzjoni diretta tal-fjuwil bi pressjoni għolja ġiet introdotta fil-magni tal-gażolina, fejn il-proporzjon tal-kompressjoni llum jilħaq XNUMX: XNUMX f'xi każijiet. Riċentement, it-teknoloġija turbo qed tesperjenza wkoll rinaxximent, bil-valuri tat-torque tal-magni tal-gażolina jibdew javviċinaw b'mod sinifikanti l-valuri tat-torque tal-famuż turbo diesel flessibbli. Madankollu, b'mod parallel mal-modernizzazzjoni, għad hemm tendenza kostanti lejn żieda serja fil-prezz tal-magna petrol ... Allura, minkejja l-preġudizzji qawwija u l-polarizzazzjoni tal-opinjonijiet rigward il-magni petrol u diesel f'partijiet differenti tad-dinja, la iż-żewġ rivali jiksbu dominanza tanġibbli.

Minkejja l-koinċidenza tal-kwalitajiet taż-żewġ tipi ta 'unitajiet, għad hemm differenzi kbar fin-natura, il-karattru u l-imġieba taż-żewġ magni tas-sħana.

Fil-każ ta 'magna tal-gażolina, it-taħlita ta' arja u fjuwil evaporat hija ffurmata fuq perjodu ta 'żmien ħafna itwal u tibda ħafna qabel il-bidu tal-proċess ta' kombustjoni. Kemm jekk tuża karburatur jew sistemi elettroniċi moderni ta 'injezzjoni diretta, l-għan tat-taħlit huwa li tipproduċi taħlita ta' fjuwil uniformi u omoġenja b'proporzjon ta 'arja-fjuwil definit tajjeb. Dan il-valur huwa ġeneralment qrib l-hekk imsejħa "taħlita stojkjometrika", li fiha hemm biżżejjed atomi ta 'ossiġnu biex ikunu jistgħu (teoretikament) jgħaqqdu fi struttura stabbli ma' kull atomu ta 'idroġenu u karbonju fil-fjuwil, li jiffurmaw biss H20 u CO2. Minħabba li l-proporzjon tal-kompressjoni huwa żgħir biżżejjed biex jevita awto-ignition prematur mhux ikkontrollat ​​ta 'xi sustanzi fil-karburant minħabba temperatura ta' kompressjoni għolja (frazzjoni tal-gażolina tikkonsisti f'idrokarburi b'temperatura ta 'evaporazzjoni ħafna aktar baxxa u temperatura ta' kombustjoni ħafna ogħla). awto-ignition minn dawk fil-frazzjoni tad-diżil), it-tqabbid tat-taħlita jinbeda minn spark plug u l-kombustjoni sseħħ fil-forma ta 'quddiem li jiċċaqlaq f'ċertu limitu ta' veloċità. Sfortunatament, żoni bi proċessi mhux kompluti huma ffurmati fil-kamra tal-kombustjoni, li jwasslu għall-formazzjoni ta 'monossidu tal-karbonju u idrokarburi stabbli, u meta l-faċċata tal-fjamma tiċċaqlaq, il-pressjoni u t-temperatura fil-periferija tagħha tiżdied, li twassal għall-formazzjoni ta' ossidi tan-nitroġenu ta 'ħsara ( bejn in-nitroġenu u l-ossiġnu mill-arja), perossidi u idroperossidi (bejn l-ossiġnu u l-fjuwil). L-akkumulazzjoni ta 'dawn tal-aħħar għal valuri kritiċi twassal għal kombustjoni ta' detonazzjoni mhux ikkontrollata, għalhekk, fil-gażolini moderni, jintużaw frazzjonijiet ta 'molekuli b'"kostruzzjoni" kimika relattivament stabbli, diffiċli biex tisplodi - jitwettqu għadd ta' proċessi addizzjonali. fir-raffineriji biex tinkiseb tali stabbiltà. inkluża żieda fin-numru tal-ottan tal-fjuwil. Minħabba l-proporzjon tat-taħlita fil-biċċa l-kbira fiss li l-magni tal-gażolina jistgħu jaħdmu, il-valv tat-throttle għandu rwol importanti fihom, li permezz tiegħu t-tagħbija tal-magna hija regolata billi taġġusta l-ammont ta 'arja friska. Madankollu, min-naħa tiegħu, isir sors ta 'telf sinifikanti fil-mod ta' tagħbija parzjali, li jilgħab ir-rwol ta 'tip ta' "plagg tal-gerżuma" tal-magna.

L-idea tal-kreatur tal-magna diesel, Rudolf Diesel, hija li żżid b'mod sinifikanti l-proporzjon tal-kompressjoni, u għalhekk l-effiċjenza termodinamika tal-magna. Għalhekk, iż-żona tal-kamra tal-fjuwil tonqos, u l-enerġija tal-kombustjoni ma tinħelax mill-ħitan taċ-ċilindru u s-sistema tat-tkessiħ, iżda "tintefaq" bejn il-partiċelli nfushom, li f'dan il-każ huma ħafna eqreb għal kull wieħed. oħra. Jekk taħlita ta' arja-karburant ippreparata minn qabel tidħol fil-kamra tal-kombustjoni ta' dan it-tip ta' magna, bħal fil-każ ta' magna tal-gażolina, allura meta tintlaħaq ċerta temperatura kritika matul il-proċess ta 'kompressjoni (skond il-proporzjon tal-kompressjoni u t-tip ta' karburant ), il-proċess ta 'awto-ignition se jinbeda ħafna qabel GMT. kombustjoni volumetrika mhux ikkontrollata. Huwa għal din ir-raġuni li l-karburant tad-diżil jiġi injettat fl-aħħar mument, ftit qabel GMT, bi pressjoni għolja ħafna, li toħloq nuqqas sinifikanti ta 'ħin għal evaporazzjoni tajba, diffużjoni, taħlit, awto-ignition u l-ħtieġa għal limitu ta' veloċità ogħla. li rari jaqbeż il-limitu. minn 4500 rpm Dan l-approċċ jistabbilixxi rekwiżiti xierqa għall-kwalità tal-fjuwil, li f'dan il-każ hija frazzjoni tal-fjuwil tad-diżil - prinċipalment distillati dritti b'temperatura ta 'awtoignition sinifikament aktar baxxa, peress li struttura aktar instabbli u molekuli twal huma prerekwiżit għal aktar faċli tagħhom. qsim u reazzjoni bl-ossiġnu.

Karatteristika tal-proċessi ta 'kombustjoni ta' magna diesel huma, minn naħa, żoni b'taħlita arrikkita madwar it-toqob ta 'l-injezzjoni, fejn il-karburant jiddekomponi (xquq) mit-temperatura mingħajr ossidazzjoni, u jinbidel f'sors ta' partiċelli tal-karbonju (nugrufun), u min-naħa l-oħra. li fih m'hemm l-ebda karburant u, taħt l-influwenza ta 'temperatura għolja, in-nitroġenu u l-ossiġenu ta' l-arja jidħlu f'interazzjoni kimika, u jiffurmaw ossidi tan-nitroġenu. Għalhekk, il-magni diesel huma dejjem sintonizzati biex jaħdmu b'taħlitiet dgħif medju (jiġifieri b'eċċess serju ta 'arja), u t-tagħbija hija kkontrollata biss bid-dożaġġ tal-ammont ta' fjuwil injettat. Dan jevita l-użu tat-throttle, li huwa vantaġġ enormi fuq il-kontropartijiet tal-gażolina tagħhom. Biex jikkumpensaw għal uħud min-nuqqasijiet ta 'magna tal-gażolina, id-disinjaturi ħolqu magni li fihom il-proċess ta' formazzjoni tat-taħlita huwa l-hekk imsejjaħ "stratifikazzjoni ta 'ċarġ".

Fil-modalità ta ’tagħbija parzjali, it-taħlita stojkjometrika ottimali tinħoloq biss fiż-żona madwar l-elettrodi ta’ l-ispark plug minħabba injezzjoni speċjali ta ’ġett tal-fjuwil injettat, fluss ta’ arja diretta, profil speċjali tal-faċċati tal-pistun u metodi oħra simili li jiżguraw it-tqabbid affidabilità. Fl-istess ħin, it-taħlita f'ħafna mill-volum tal-kamra tibqa 'dgħif, u billi t-tagħbija f'dan il-mod tista' tiġi kkontrollata biss mill-ammont ta 'fjuwil fornut, il-valv tat-throttle jista' jibqa 'miftuħ kompletament. Dan, imbagħad, iwassal għal tnaqqis simultanju fit-telf u żieda fl-effiċjenza termodinamika tal-magna. Fit-teorija, kollox jidher mill-aqwa, iżda s'issa s-suċċess ta 'dan it-tip ta' magna minn Mitsubishi u VW ma kienx glamorous. B’mod ġenerali, s’issa ħadd ma jista ’jiftaħar li ħa vantaġġ sħiħ mill-vantaġġi ta’ dawn is-soluzzjonijiet teknoloġiċi.

U jekk "maġikament" tgħaqqad il-vantaġġi taż-żewġ tipi ta 'magni? Liema tkun il-kombinazzjoni ideali ta 'kompressjoni għolja tad-diżil, distribuzzjoni omoġenja tat-taħlita fil-volum kollu tal-kamra tal-kombustjoni u awto-ignition uniformi fl-istess volum? Studji intensivi tal-laboratorju ta 'unitajiet sperimentali ta' dan it-tip f'dawn l-aħħar snin urew tnaqqis sinifikanti fl-emissjonijiet ta 'ħsara fil-gassijiet tal-egżost (pereżempju, l-ammont ta' ossidi tan-nitroġenu jitnaqqas sa 99%!) B'żieda fl-effiċjenza meta mqabbla mal-magni tal-gażolina . Jidher li l-futur tabilħaqq jappartjeni għal magni, li kumpaniji tal-karozzi u kumpaniji tad-disinn indipendenti reċentement għaqqdu flimkien taħt l-isem umbrella HCCI - Homogeneous Charge Compression Ignition Engines jew Homogeneous Charge Self Ignition Engines.

Bħal ħafna żviluppi oħra apparentement "rivoluzzjonarji", l-idea li tinħoloq magna bħal din mhijiex ġdida, u filwaqt li tentattivi biex jinħoloq mudell ta 'produzzjoni affidabbli għadhom ma rnexxewx. Fl-istess ħin, il-possibbiltajiet dejjem jikbru ta 'kontroll elettroniku tal-proċess teknoloġiku u l-flessibilità kbira tas-sistemi ta' distribuzzjoni tal-gass joħolqu prospett realistiku u ottimist ħafna għal tip ġdid ta 'magna.

Fil-fatt, f'dan il-każ, huwa tip ta 'ibridu tal-prinċipji tal-magni petrol u diesel. Taħlita omoġenizzata sew, bħal fil-magni tal-gażolina, tidħol fil-kmamar tal-kombustjoni tal-HCCI, iżda taqbad waħedha bis-sħana mill-kompressjoni. It-tip ġdid ta 'magna wkoll ma jeħtieġx valv tat-throttle peress li jista' jaħdem fuq taħlitiet dgħif. Madankollu, għandu jiġi nnutat li f'dan il-każ it-tifsira tad-definizzjoni ta '"dgħif" tvarja b'mod sinifikanti mid-definizzjoni ta' diżil, peress li HCCI m'għandhiex taħlita kompletament dgħif u arrikkita ħafna, iżda hija tip ta 'taħlita dgħif b'mod uniformi. Il-prinċipju ta 'tħaddim jinvolvi t-tqabbid simultanju tat-taħlita fil-volum kollu taċ-ċilindru mingħajr fjamma li tiċċaqlaq b'mod uniformi quddiem u f'temperatura ħafna iktar baxxa. Dan iwassal awtomatikament għal tnaqqis sinifikanti fl-ammont ta 'ossidi tan-nitroġenu u nugrufun fil-gassijiet tal-egżost, u, skont numru ta' sorsi awtorevoli, l-introduzzjoni massiva ta 'HCCIs ħafna aktar effiċjenti fil-produzzjoni tal-karozzi serjali fl-2010-2015. Se tiffranka lill-umanità madwar nofs miljun barmil. żejt kuljum.

Madankollu, qabel ma jintlaħaq dan, ir-riċerkaturi u l-inġiniera għandhom jegħlbu l-akbar ostaklu fil-mument - in-nuqqas ta 'mod affidabbli biex jikkontrollaw proċessi awtoignition bl-użu ta' frazzjonijiet li fihom kompożizzjoni kimika differenti, proprjetajiet u mġiba ta 'fjuwils moderni. Numru ta 'mistoqsijiet huma kkawżati mill-konteniment ta' proċessi f'diversi tagħbijiet, dawriet u kundizzjonijiet tat-temperatura tal-magna. Skond xi esperti, dan jista 'jsir billi terġa' lura ammont imkejjel b'mod preċiż ta 'gassijiet ta' l-egżost lura lejn iċ-ċilindru, issaħħan minn qabel it-taħlita, jew jibdel dinamikament il-proporzjon tal-kompressjoni, jew jinbidel direttament il-proporzjon tal-kompressjoni (per eżempju, il-prototip SVC ta 'Saab) jew jinbidel il-ħin tal-għeluq tal-valv bl-użu ta' sistemi varjabbli ta' distribuzzjoni tal-gass.

Għadu mhux ċar kif il-problema tal-ħsejjes u l-effetti termodinamiċi fuq id-disinn tal-magna minħabba l-awto-ignition ta 'ammont kbir ta' taħlita friska b'tagħbija sħiħa se tiġi eliminata. Il-problema reali hija li tibda l-magna f'temperatura baxxa fiċ-ċilindri, peress li huwa pjuttost diffiċli li tinbeda l-awto-ignition f'kundizzjonijiet bħal dawn. Bħalissa, ħafna riċerkaturi qed jaħdmu biex jeliminaw dawn il-konġestjonijiet billi jużaw ir-riżultati ta 'osservazzjonijiet ta' prototipi b'sensors għal kontroll elettroniku kontinwu u analiżi ta 'proċessi ta' ħidma f'ċilindri f'ħin reali.

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.

It-tqabbid tat-taħlita fil-magni HCCI jista 'jsir f'firxa wiesgħa ta' proporzjonijiet bejn il-fjuwil, l-arja u l-gassijiet tal-egżost (huwa biżżejjed li tintlaħaq it-temperatura ta 'awtoignition), u ħin qasir ta' kombustjoni jwassal għal żieda sinifikanti fl-effiċjenza tal-magna. Xi problemi ta 'tipi ġodda ta' unitajiet jistgħu jiġu solvuti b'suċċess flimkien ma 'sistemi ibridi, bħal Hybrid Synergy Drive ta' Toyota - f'dan il-każ, il-magna tal-kombustjoni interna tista 'tintuża biss f'ċertu mod li huwa ottimali f'termini ta' veloċità u tagħbija. fuq ix-xogħol, u b'hekk tevita modi li fihom il-magna tissielet jew issir ineffiċjenti.

Il-kombustjoni f'magni HCCI, miksuba permezz ta 'kontroll integrat tat-temperatura, pressjoni, kwantità u kwalità tat-taħlita f'pożizzjoni qrib il-GMT, hija tabilħaqq problema kbira fl-isfond ta' tqabbid ferm aktar sempliċi bi spark plug. Min-naħa l-oħra, l-HCCI m'għandhiex għalfejn toħloq proċessi turbulenti, li huma importanti għall-magni tal-gażolina u speċjalment tad-diżil, minħabba n-natura volumetrika simultanja tal-awto-ignizzjoni. Fl-istess ħin, huwa għal din ir-raġuni li anke devjazzjonijiet żgħar tat-temperatura jistgħu jwasslu għal bidliet sinifikanti fil-proċessi kinetiċi.

Fil-prattika, l-aktar fattur importanti għall-futur ta 'dan it-tip ta' magna huwa t-tip ta 'karburant, u s-soluzzjoni tad-disinn korretta tista' tinstab biss b'għarfien dettaljat tal-imġieba tagħha fil-kamra tal-kombustjoni. Għalhekk, ħafna kumpaniji tal-karozzi bħalissa qed jaħdmu ma 'kumpaniji taż-żejt (bħal Toyota u ExxonMobil), u ħafna mill-esperimenti f'dan l-istadju jitwettqu b'karburanti sintetiċi ddisinjati apposta, li l-kompożizzjoni u l-imġiba tagħhom huma kkalkulati minn qabel. L-effiċjenza tal-użu tal-petrol u tad-diżil f'HCCI tmur kontra l-loġika tal-magni klassiċi. Minħabba t-temperatura għolja ta 'awto-ignition tal-petrol, il-proporzjon tal-kompressjoni fihom jista' jvarja minn 12:1 sa 21:1, u fil-karburant tad-diżil, li jaqbad f'temperaturi aktar baxxi, għandu jkun relattivament żgħir - fl-ordni ta '8 biss :1.

Test: Georgy Kolev

Ritratt: kumpanija