211service.com
Benzino variklio išradimas iš naujo
Viskonsino-Madisono universiteto mokslininkų sukurta nauja variklio koncepcija galėtų sumažinti degalų sąnaudas automobiliuose apie 30 proc., o sunkiasvoriuose sunkvežimiuose – beveik 20 proc. Dujomis varomuose automobiliuose naujasis dizainas nežymiai padidintų variklio kainą. Sunkiasvoriuose sunkvežimiuose tai žymiai sumažintų sąnaudas, nes nereikėtų brangių papildomo apdorojimo sistemų, kad būtų sumažintas išmetamųjų teršalų kiekis.
Bandomasis variklis: Viskonsino-Madisono universiteto mokslininkai naudojo šį Caterpillar didelio našumo dyzelinį variklį, kad išbandytų naują didelio efektyvumo degimo koncepciją.
Bandomuosiuose varikliuose demonstruota koncepcija apima tikslų dviejų skirtingų degalų sumaišymą degimo kameroje, o tai leidžia geriau kontroliuoti degimo laiką ir trukmę. Tai galėtų būti būdas laikytis degalų taupymo taisyklių be brangesnių hibridinėse transporto priemonėse esančių elektros variklių ir akumuliatorių (nors siekiant dar didesnio efektyvumo, naujas dizainas gali būti įtrauktas į hibridinę transporto priemonę). Nauja variklio koncepcija tapo įmanoma dėl tikslaus elektroninio kuro įpurškimo ir kompiuterinio modeliavimo pažangos. Šį procesą atradome naudodami pažangų kompiuterinį modeliavimą, kuris leido mums nustatyti optimalaus kuro maišymo receptą. Rolfas Reitzas , UW-Madison mechanikos inžinerijos profesorius.
Šis dizainas turi dvi versijas: viena skirta pakeisti sunkiasvoriams dyzeliniams varikliams, o kita, kuri bus pristatyta šį rudenį, pakeis įprastus benzininius variklius. Abu jie naudoja tą patį degimo procesą, dėl kurio dyzeliniai varikliai yra žymiai efektyvesni nei benzininiai – suspaudžia degalus ir orą, kol pasiekia slėgį ir temperatūrą, dėl kurios jis užsidega, o ne degalus uždega kibirkštimi. Naujoji konstrukcija pagerina variklio efektyvumą nei dyzelinių variklių, nes sumažina energijos, iššvaistomos kaip šiluma, kiekį ir pagerina degimo laiko kontrolę. Tai taip pat labai sumažina išmetamų teršalų kiekį, susijusį su dyzeliniais varikliais, o tai ypač svarbu dabar, kai pagal naujus išmetamųjų teršalų reglamentus automobilių gamintojai privalo naudoti brangias papildomo apdorojimo sistemas.
Versijoje, skirtoje pakeisti sunkius dyzelinius variklius, benzinas iš vieno degalų bako įpurškiamas į įsiurbimo angą šalia degimo kameros, kur prieš patenkant į kamerą susimaišo su oru (tai yra įprastinė degalų įpurškimo forma benzininėse transporto priemonėse ). Tada dyzelinis kuras iš kito bako įpurškiamas tiesiai į kamerą naudojant žemo slėgio kuro purkštuką. Suspaudus šį mišinį, pirmiausia užsidega dyzelinas, o po kurio laiko užsidega benzinas, kuris yra atsparesnis degimui. Dviejų kuro rūšių santykio valdymas lemia ir degimo laiką, ir jo trukmę. Konstrukcija reikalauja tikslios degalų įpurškimo kontrolės, nes dviejų degalų santykis ir pasiskirstymas kameroje turi keistis priklausomai nuo variklio apkrovos. Esant nedideliam kroviniui, mišinys yra apie 50–50, o sunkesniems kroviniams gali prireikti vos 5 procentų dyzelino. Gautas variklis yra maždaug 55 procentų efektyvus, palyginti su 40–45 procentų efektyvumu įprastų sunkiųjų dyzelinių variklių atveju. Išmetamųjų teršalų kiekis yra pakankamai mažas, kad nebereikėtų papildomo apdorojimo sistemų išmetimo sistemoms, kurios sunkiasvoriuose sunkvežimiuose gali kainuoti tiek pat, kiek ir pats variklis.
Versijoje, skirtoje pakeisti įprastus benzininius variklius, dyzelinis kuras pakeičiamas benzinu, sumaišytu su priedu, kad jis būtų aktyvesnis, o tai pagerintų degalų užsidegimą. Vietoj dviejų degalų bakų automobiliui reikia tik vieno benzino bako ir nedidelio rezervuaro, kurio dydis prilygsta langų plovimo skysčio buteliui priedui laikyti. Įprastos dujos įpurškiamos angos purkštuvu, o su priedu sumaišytos dujos įpurškiamos tiesiai į kamerą. Rezultatas – variklis, kurio efektyvumas yra 45 procentai, palyginti su maždaug 30 procentų įprastų benzininių variklių efektyvumu.
Abiejose sistemose šis metodas sumažina variklio slėgį ir temperatūrą, o tai sumažina smogą formuojančių ir kitų pavojingų teršalų susidarymą. Dėl žemesnės temperatūros taip pat sumažėja energijos kiekis, kuris prarandamas dėl šilumos, todėl ji yra prieinama stūmokliui varyti. Mes pratęsiame degimo įvykį per kontroliuojamą laikotarpį, kad gautume švelnų šilumos išsiskyrimą, dėl kurio nepadidėtų slėgis ir nepadidėtų aukšta temperatūra degimo kameroje, sako Reitzas.
Robertas Diblas , mechanikos inžinerijos profesorius iš Kalifornijos universiteto Berklyje, sako, kad naujasis dizainas yra protinga idėja. Jis sako, kad gali būti sunku priversti automobilių gamintojus ir vartotojus pritaikyti dviejų degalų konstrukciją, tačiau jis pažymi, kad dabartinės dyzelino papildomo apdorojimo sistemos jau reikalauja, kad vairuotojai pildami degalus įpiltų atskiro išmetamųjų dujų apdorojimo skysčio, todėl dabar šis barjeras gali būti mažesnis. Naujos konstrukcijos versijai, kurioje naudojamas benzino priedas, reiktų tik papildyti priedą kiekvieną kartą keičiant alyvą, sako Reitzas, taip sumažindamas nepatogumus.
Dibble'as teigia, kad kitas mokslininkas laikosi panašaus požiūrio į variklio efektyvumo didinimą, tačiau jo metodas naudoja tik vieną kurą. Bengtas Johanssonas , Švedijos Lundo universiteto vidaus degimo variklių skyriaus vadovas, kontroliuodamas degimo laiką ir trukmę keliais degalų įpurškimais, parodė didelį efektyvumą ir mažą emisiją. Tačiau skirtingai nuo UW-Madison metodo, kuriame naudojami skirtingų degimo savybių degalai, Johanssono metodas kontroliuoja degimą, kurdamas degimo kameroje sritis su skirtingomis degalų ir oro koncentracijomis. Vienas iš galimų trūkumų yra tas, kad dėl didelio naudojamo suspaudimo lygio jam reikia brangesnio variklio nei tie, kurie naudojami įprastuose dujomis varomuose automobiliuose.