211service.com
Naujas dyzelinis variklis išskiria švaresnius dūmus
Naujas Vokietijoje sukurtas variklis sumažina dyzelino išmetamųjų teršalų kiekį iki vos išmatuojamo lygio. Variklis priklauso nuo itin didelio degalų įpurškimo ir degimo slėgio, kad būtų galima pilnai sudeginti degalus – dramatiškai sumažinant suodžių ir azoto oksido emisiją.
Švari mašina: Miuncheno technikos universiteto mokslininkai naudojo šį bandomąjį variklį, kad pademonstruotų tuo pačiu metu vykstantį azoto oksidų ir suodžių redukciją be katalizinio konverterio.
Dyzeliniai varikliai naudoja degalus efektyviau nei benzininiai ir išmeta mažiau anglies dvideginio, tačiau kompromisas yra tas, kad jie paprastai yra labiau teršiantys. Didesnė degimo temperatūra, reikalinga dyzelinui deginti, padidina azoto oksido emisiją. O kadangi dyzelinas yra sunkus ir mažiau lakus nei benzinas, degimo metu sudegina ne visas kuras, todėl susidaro suodžių dalelės. Blogiausi pažeidėjai yra autobusai ir sunkiasvoriai sunkvežimiai.
Inžinieriai prie Miuncheno technikos universitetas (TUM) sukūrė naują variklį trejų metų projekte, pavadintame Mažiausios emisijos sunkvežimio dyzelinis variklis (NEMo), o tai reiškia mažiausios emisijos dyzelinį sunkvežimio variklį. Georgas Wachtmeisteris, universiteto Mechanikos inžinerijos katedros vidaus degimo variklių katedros vedėjas. Naudodama vieno cilindro tyrimų variklį, Wachtmeister komanda rado pusiausvyrą tarp išmetamųjų dujų recirkuliacijos, turbokompresoriaus slėgio ir kuro purkštuko purkštuko konfigūracijos, kuri leido sumažinti suodžių ir azoto oksido susidarymą.
Šiuolaikiniai dyzeliniai varikliai sumažina azoto oksido susidarymą, atvėsindami dalį išmetamųjų dujų ir grąžindami jas atgal į degimo kamerą (kartu su grynu oru, naudojamu kurui deginti). Šiame mišinyje išmetamųjų dujų anglies dioksidas ir vanduo slopina degimo procesą ir palaiko kontroliuojamą temperatūrą. Dėl to susidaro mažiau azoto oksidų, tačiau didėja suodžių gamyba, nes deguonies dalis oro ir išmetamųjų dujų mišinyje yra mažesnė, o kuras dega mažiau iki galo.
TUM tyrėjai suprojektavo savo bandomąjį variklį taip, kad turbokompresorius suslėgtų oro ir išmetamųjų dujų mišinį iki 10 barų – maždaug 10 kartų didesnio už atmosferos slėgį jūros lygyje – prieš įvesdamas jį į degimo kamerą. Priešingai, masinės gamybos varikliai gali suspausti mišinį iki daugiausiai maždaug 3,5 baro. Taip suspaustame oro ir išmetamųjų dujų mišinyje naujajame variklyje yra pakankamai deguonies, kad dyzelinis kuras galėtų visapusiškiau sudegti. Maksimalus oro slėgis degimo kameroje yra 300 barų, dvigubai didesnis nei naudojamas daugumoje gamybos variklių.
Siekdama kompensuoti padidėjusį suodžių susidarymą dėl išmetamųjų dujų recirkuliacijos greičio keitimo, NEMo komanda modifikavo kuro purkštuko antgalį taip, kad jis išpuršktų dyzelinį kurą esant didesniam nei 3000 barų slėgiui, sukurdamas mikroskopinių dalelių kuro rūką, kuris labai greitai sudega. ir praktiškai be suodžių. Pažangiausi serijiniai varikliai šiandien naudoja apie 1800 barų įpurškimo slėgį.
Dėl modifikuotos išmetamųjų dujų recirkuliacijos, pripūtimo slėgio ir purkštukų konfigūracijos TUM variklis beveik atitinka Europos išmetamųjų teršalų standartus, kurie turėtų įsigalioti iki 2014 m. Tie standartai numato, kad sunkiasvorių sunkvežimių dyzelinis variklis gali išmesti tik penkis miligramus suodžių dalelių ir 80 miligramų azoto oksidų viename kilometre. Wachtmeister teigia, kad TUM bandomasis variklis be problemų atitiko azoto oksido ribas ir yra labai arti suodžių ribos.
Sirakūzų universiteto mokslininkas George'as Anitescu skeptiškai vertina projekto praktiškumą. Tyrimas gali šiek tiek išspręsti kietųjų dalelių ir azoto oksido susidarymo, būdingo dyzelino deginimui, kompromisą, sako jis. Tačiau jis mano, kad energija, reikalinga aukštam slėgiui pasiekti, sumažins variklio efektyvumą. Kitas rūpestis, anot jo, yra rasti medžiagų, ypač įperkamų, kurios galėtų atlaikyti didelį spaudimą.
Kol kas šią konstrukciją paversti gamybos varikliu nėra praktiška, pripažįsta Wachtmeister. TUM vidaus degimo variklių dirbtuvės turėjo specialiai pagaminti 95 komponentus bandomajam varikliui. Tačiau naudojant šiuos specialius komponentus, komandai pavyko sėkmingai pritaikyti modifikacijas gamybos sunkvežimio varikliui.
Wachtmeister tikisi, kad prireiks nuo penkerių iki 10 metų, kol bus sugalvoti sprendimai, kurie leistų gaminti pakankamai patikimus variklius, kurie be gedimų galėtų nuvažiuoti šimtus tūkstančių kilometrų. Turbokompresorių ir degalų įpurškimo sistemą bus ypač sudėtinga pritaikyti tiek sunkiasvoriams sunkvežimiams, tiek automobilių varikliams.
Tuo tarpu, anot jo, šį dizainą šiandien būtų galima nesunkiai pritaikyti tam tikruose pramoniniuose varikliuose, pavyzdžiui, dyzeliniuose generatoriuose, kurie dažniausiai naudojami budėjimo ir avarinio maitinimo sistemose. Wachtmeister sako, kad automobilių pramonės įmonės Vokietijoje ir Japonijoje išreiškė susidomėjimą šia technologija.