Test drive diesel è benzina: tipi

U tensu cunfrontu trà i motori diesel è benzina righjunghji u so culmine. L'ultime tecnulugia turbo, sistemi di iniezione diretta common-rail cuntrullati elettronicamente, alti rapporti di compressione - a rivalità avvicina i dui tipi di mutori ... È di colpu, à mezu à un anticu duellu, un novu ghjucadore apparsu subitu in scena. un locu sottu à u sole.

Dopu parechji anni di trascuranza, i cuncettori anu scupertu l'enorme putenziale di u mutore diesel è acceleratu u so sviluppu attraversu l'introduzione intensiva di e novi tecnulugie. Hè ghjuntu à u puntu chì e so prestazioni dinamiche si avvicinavanu à e caratteristiche di un concorrente à benzina è permettenu a creazione di vitture impensabili finu à u momentu cum'è Volkswagen Race Touareg è Audi R10 TDI cun più di serie ambizioni di corsa. A cronulugia di l'eventi di l'ultimi quindici anni hè ben cunnisciuta ... I mutori diesel di i 1936 ùn anu micca differitu fundamentalmente da i so antenati, creati da Mercedes-Benz in u 13. Seguita un prucessu d'evoluzione lenta, chì in l'ultimi anni hè diventatu una putente splusione tecnologica. À a fine di 1s, Mercedes hà ricreatu u primu turbodiesel di l'automobile, à a fine di XNUMXs, l'iniezione diretta hà debuttatu in u mudellu Audi, più tardi i diesel anu ricevutu teste di quattru valvule, è à a fine di XNUMX, i sistemi d'iniezione Common Rail cuntrullati elettronicamente sò diventati una realtà. ... Intantu, l'iniezione diretta di carburante à alta pressione hè stata introdotta in i motori à benzina, induve u rapportu di compressione ghjunghje oghje à XNUMX: XNUMX in certi casi. Ricertamenti, a tecnulugia turbo cunnosce dinò una rinascita, cù i valori di coppia di i motori à benzina chì cumincianu à avvicinassi significativamente à i valori di coppia di u famosu turbo diesel flessibile. Tuttavia, in parallelu à a mudernizazione, ferma una tendenza costante versu una crescita seria di u prezzu di u mutore à benzina ... Dunque, malgradu i pregiudizii pronunziati è a polarizazione di l'opinioni riguardanti i motori à benzina è diesel in diverse parti di u mondu, nè i dui rivali guadagnanu una dominanza tangibile.

Malgradu a cuincidenza di e qualità di i dui tippi di unità, ci sò sempre enormi differenze in a natura, u caratteru è u cumpurtamentu di i dui motori termichi.

In u casu di un mutore di gasoline, a mistura di l'aria è u carburante evaporatu hè furmatu annantu à un periudu assai più longu è principia assai prima di l'iniziu di u prucessu di combustione. Sia cù un carburatore o sistemi di iniezione diretta elettronica muderni, u scopu di mischjà hè di pruduce una mistura di carburante uniforme è omogenea cù un rapportu aria-carburante ben definitu. Stu valore hè di solitu vicinu à l 'accussì-chiamatu "miscela stoichiometric", in u quali ci sò abbastanza atomi di ossigenu per esse capaci (teoricamente) di ligà in una struttura stabile cù ogni atomu di l'idrogenu è di carbone in u carburante, furmendu solu H20 è CO2. Perchè u rapportu di compressione hè abbastanza chjuca per evità l'autoignizione prematura incontrollata di certi sustanzi in u carburante per via di una temperatura di compressione alta (a frazione di gasoline hè custituita da idrocarburi cù una temperatura di evaporazione assai più bassa è una temperatura di combustione assai più altu). auto-ignizione da quelli in a frazione di diesel), l'ignizione di a mistura hè iniziata da una bugia è a combustione si trova in a forma di un fronte chì si move à un certu limitu di velocità. Sfurtunatamente, i zoni cù prucessi incompleti sò furmati in a camera di combustione, chì porta à a furmazione di monossidu di carbonu è idrocarburi stabili, è quandu u fronte di fiamme si move, a pressione è a temperatura in a so periferia aumentanu, chì porta à a furmazione di ossidi di nitrogenu dannosu ( trà nitrogenu è ossigenu da l'aria), perossidi è idroperossidi (trà ossigenu è carburante). L'accumulazione di l'ultime à i valori critichi porta à a combustione di detonazione incontrollata, per quessa, in i gasoline muderni, sò aduprate frazzioni di molécule cù una "custruzzione" chimica relativamente stabile, difficiuli di detonare - una quantità di prucessi supplementari sò realizati. in raffinerie per ottene una tale stabilità. cumpresu un aumentu di l'ottanu di u carburante. A causa di u rapportu di mistura largamente fissu chì i motori di benzina ponu funziunà, a valvula di l'acceleratore ghjoca un rolu impurtante in elli, da quale a carica di u mutore hè regulata aghjustendu a quantità di aria fresca. In ogni casu, à u turnu, diventa una fonte di perditi significativu in u modu di carica parziale, ghjucanu u rolu di una spezia di "plug di gola" di u mutore.

L'idea di u creatore di u mutore diesel, Rudolf Diesel, hè di aumentà significativamente u rapportu di compressione, è dunque l'efficienza termodinamica di a macchina. Cusì, l'area di a camera di carburante diminuite, è l'energia di a combustione ùn hè micca dissipata à traversu i mura di u cilindru è u sistema di rinfrescante, ma hè "spendu" trà e particelle stessu, chì in questu casu sò assai più vicinu à ognunu. altru. Se una mistura aria-carburante pre-preparata entra in a camera di combustione di stu tipu di mutore, cum'è in u casu di un mutore di benzina, quandu una certa temperatura critica hè righjunta durante u prucessu di cumpressione (secondu a ratio di compressione è u tipu di carburante). ), u prucessu d'auto-ignizione serà iniziatu assai prima di GMT. combustione volumetrica incontrollata. Hè per quessa chì u gasoil hè injected à l'ultimu mumentu, pocu prima di GMT, à una pressione assai alta, chì crea una mancanza significativa di tempu per una bona evaporazione, diffusione, mischju, autoignizione è a necessità di un limitu di velocità massima. chì raramente supera u limitu. da 4500 rpm Stu approcciu stabilisce esigenze appropritate per a qualità di u carburante, chì in questu casu hè una frazzioni di carburante diesel - principarmenti distillati dritti cù una temperatura di autoignizione significativamente più bassa, postu chì una struttura più inestabile è molécule longu sò un prerequisite per a so facilità. rupture è reazione cù l'ossigenu.

Una caratteristica di i prucessi di combustione di un mutore diesel hè, da una parte, e zone cun un riccu mischju intornu à i fori di iniezione, induve u carburante si decompone (crepe) da a temperatura senza ossidazione, trasformendu in una fonte di particelle di carbonu (fuliggine), è da l'altra. in chì ùn ci hè mancu carburante è, sottu à l'influenza di l'alta temperatura, u nitrogenu è l'ossigenu di l'aria entranu in l'interazzione chimica, furmendu ossidi di azotu. Dunque, i motori diesel sò sempre sintonizzati per operà cù mischji media magri (vale à dì cù un eccessu seriu di aria), è a carica hè cuntrullata solu da dosà a quantità di carburante iniettatu. Questu evita l'usu di l'acceleratore, chì hè un vantaghju enorme nantu à i so omologhi di benzina. Per cumpensà alcune di e mancanze di u mutore à benzina, i cuncettori anu creatu motori in cui u prucessu di furmazione di u mischju hè a cosiddetta "stratificazione di carica".

In modu di carica parziale, u mischju stechiometricu ottimali hè creatu solu in a zona intornu à l'elettrodi di candela per via di una iniezione speciale di un getto di carburante iniettatu, un flussu d'aria direttu, un prufilu speciale di i fronti di pistoni è altri metudi simili chì assicuranu l'accensione affidabilità. À u listessu tempu, u mischju in a maiò parte di u vulume di a camera ferma magru, è postu chì a carica in questu modu pò esse cuntrullata solu da a quantità di carburante furnitu, a valvula di accelerazione pò rimanere completamente aperta. Ciò, à sua volta, porta à una diminuzione simultanea di perdite è à un aumentu di l'efficienza termodinamica di u mutore. In teoria tuttu pare bellu, ma finu à avà u successu di stu tipu di mutore pruduttu da Mitsubishi è VW ùn hè statu glamour. In generale, sin'à avà nimu ùn pò vantà di prufittà à pienu di ste suluzione tecnologiche.

E si cumminate "magicamente" i vantaghji di i dui tipi di mutori? Chì saria a cumminazzioni ideale di alta compressione di diesel, distribuzione homogeneia di a mistura in tuttu u voluminu di a camera di combustione è l'autoignizione uniforme in u stessu voluminu? Studi intensivi di laboratoriu di unità sperimentali di stu tipu in l'ultimi anni anu dimustratu una significativa riduzzione di emissioni dannusu in gasi di scarico (per esempiu, a quantità di l'ossidi di nitrogenu hè ridutta finu à 99%!) Cù un aumentu di l'efficienza cumparatu cù i motori di gasoline. . Sembra chì u futuru appartene veramente à i motori, chì l'imprese automobilistiche è l'imprese di design indipendenti anu riunitu recentemente sottu u nome ombrello HCCI - Homogeneous Charge Compression Ignition Engines o Homogeneous Charge Self Ignition Engines.

Cum'è assai altri sviluppi apparentemente "rivoluzionarii", l'idea di creà una tale macchina ùn hè micca nova, è mentre i tentativi di creà un mudellu di produzzione affidabile ùn anu ancu successu. In listessu tempu, e crescente possibilità di cuntrollu elettronicu di u prucessu tecnologicu è a grande flessibilità di i sistemi di distribuzione di gas creanu una prospettiva assai realista è ottimista per un novu tipu di mutore.

In fatti, in questu casu hè un tipu di ibridu di i principii di funziunamentu di i motori à benzina è diesel. Un mischju ben omogeneizatu, cum'è in i motori à benzina, entra in e camere di combustione di l'HCCI, ma s'accende da solu sottu à l'influenza di u calore da a cumpressione. U novu tippu di mutore ùn hà ancu bisognu di una valvola di accelerazione perchè pò funzionà nantu à mischji magri. Tuttavia, deve esse nutatu chì in questu casu u significatu di a definizione di "magru" hè significativamente diversu da a definizione di diesel, postu chì HCCI ùn hà micca un mischju cumpletamente magru è assai arricchitu, ma hè una sorta di mischju uniformemente magru. U principiu di funziunamentu implica l'accensione simultanea di u mischju in tuttu u vulume di u cilindru senza una fiamma in muvimentu uniforme davanti è à una temperatura assai più bassa. Questu porta automaticamente à una diminuzione significativa di a quantità di ossidi di azotu è di fuliggine in i gasi di scappamentu, è, secondu una serie di fonti autoritarie, l'introduzione massiccia di HCCI assai più efficienti in a pruduzzioni automobilistica seriale in 2010-2015. Salverà l'umanità circa un mezu milione di barili. oliu cutidianu.

In ogni casu, prima di ottene questu, i circadori è l'ingegneri anu da superà u più grande ostaculu in u mumentu - a mancanza di un modu affidabile per cuntrullà i prucessi d'autoignition usendu fraccioni chì cuntenenu cù diverse cumpusizioni chimiche, proprietà è cumpurtamentu di i carburanti muderni. Una quantità di dumande sò causati da u cuntinimentu di prucessi à varii carichi, rivoluzioni è cundizioni di temperatura di u mutore. Sicondu certi sperti, questu pò esse fattu riturnendu una quantità precisa di gasi di scarico à u cilindru, preriscaldamentu di a mistura, o cambiendu dinamicamente u rapportu di compressione, o cambiendu direttamente u rapportu di compressione (per esempiu, u prototipu SVC Saab) o cambiendu u timing di chjusura di a valvula utilizendu sistemi di distribuzione di gas variabili.

Ùn hè ancu chjaru cumu u prublema di u rumore è l'effetti termodinamici nantu à u disignu di u mutore per via di l'autoignizione di una grande quantità di mistura fresca à piena carica serà eliminata. U veru prublema hè di inizià u mutore à una temperatura bassu in i cilindri, postu chì hè abbastanza difficiule di inizià l'autoignizione in tali cundizioni. Attualmente, parechji circadori sò travagliendu per eliminà questi colli di bottiglia utilizendu i risultati di l'osservazioni di prototipi cù sensori per u cuntrollu elettronicu continuu è l'analisi di i prucessi di travagliu in cilindri in tempu reale.

Sicondu i sperti di l'imprese automobilistiche chì travaglianu in questa direzzione, cumpresi Honda, Nissan, Toyota è GM, hè prubabile chì e vitture cumminate seranu prima create chì ponu cambià i modi di funziunamentu, è a bugia serà usata cum'è un tipu d'assistente in casi. induve HCCI hà avutu difficultà. Volkswagen hà digià implementatu un schema simile in u so mutore CCS (Combined Combustion System), chì attualmente funziona solu cù carburante sinteticu sviluppatu apposta per questu.

L'ignizione di a mistura in i motori HCCI pò esse realizatu in una larga gamma di rapporti trà carburante, aria è gasi di scarico (hè abbastanza per ghjunghje à a temperatura di l'autoignizione), è un brevi tempu di combustione porta à un incrementu significativu di l'efficienza di u mutore. Certi prublemi di novi tipi di unità ponu esse risolti cù successu in cumminazione cù sistemi hibridi, cum'è Hybrid Synergy Drive di Toyota - in questu casu, u mutore di combustione interna pò esse usatu solu in un certu modu chì hè ottimali in termini di velocità è carica. à u travagliu, cusì bypassing modi in quale u mutore si batte o diventa inefficient.

A combustione in i motori HCCI, ottenuta per mezu di u cuntrollu integratu di temperatura, pressione, quantità è qualità di u mischju in una pusizione vicina à GMT, hè veramente un grande prublema in u fondu di accensione assai più simplice cù una candela. D'altra parte, HCCI ùn hà micca bisognu di creà processi turbolenti, chì sò impurtanti per i motori à benzina è in particulare diesel, per via di a natura volumetrica simultanea di autoaccensione. In listessu tempu, hè per questa ragione chì ancu e piccule deviazioni di temperatura ponu purtà à cambiamenti significativi in ​​i prucessi cinetichi.

In a pratica, u fattore più impurtante per u futuru di stu tipu di mutore hè u tipu di carburante, è a suluzione curretta di u disignu pò esse truvata solu cù una cunniscenza dettagliata di u so cumpurtamentu in a camera di combustione. Per quessa, assai cumpagnie di l'automobile sò attualmente travagliendu cù cumpagnie petrolifere (cum'è Toyota è ExxonMobil), è a maiò parte di l'esperimenti in questa fase sò realizati cù carburanti sintetici apposta, a cumpusizioni è u cumpurtamentu di quale sò calculati in anticipu. L'efficienza di l'usu di gasoline è diesel in HCCI hè contru à a logica di i motori classici. A causa di l'alta temperatura di l'auto-ignizione di gasoline, u rapportu di compressione in elli pò varià da 12: 1 à 21: 1, è in u gasoil, chì s'ignite à a temperatura più bassa, deve esse relativamente chjuca - in l'ordine di solu 8. :1.

Testu: Georgy Kolev

Foto: cumpagnia