Teatavasti vaatavad osad margid uuesti oma bensiinimootorite poole, kui diisli saastamise staadium on möödas ja elektrimootorite probleemide/hinna tõttu. Seetõttu pole sisepõlemismootorid surnud, kaugel sellest. Siin ma näitan madala temperatuuriga põlemise mõiste, paljulubav tehnoloogia, mis võib sektorile palju kaasa aidata.
Pidage meeles, et ICE-d on endiselt masinad, mis põhinevad termodünaamika põhimõttedja seetõttu on temperatuuri kõikumised kriitilised. Sellest ka see kontseptsioon või kütuse jahutamine, mida mõned F1 meeskonnad tegid varem, et parandada jõudlust paljude muude "nippide" kaudu...
Vajadus puhtamate mootorite järele
Nagu teate, uurib autotööstus aktiivselt täiustatud põlemisstrateegiaid, nagu madala temperatuuriga põlemine või tuntud ka kui LTC (madala temperatuuriga põlemine). Sellel revolutsioonilisel tehnoloogial on suur potentsiaal ja seepärast keskendumegi sellele, et saavutada puhtamate ja tõhusamate mootorite eesmärk, ning just nii tahavad uued heitmemäärused.
Fossiilkütuste domineerimine transpordisektoris on toonud kaasa kasvu kasvuhoonegaaside heitkogused ja õhusaaste, eriti diiselmootorite puhul, mida valitsused nii palju propageerisid ja mida nüüd rünnatakse bensiinimootorite kasuks. Murettekitavamate gaaside hulgas on lämmastikoksiid, süsinikoksiid, süsinikdioksiid ja ka muud osakesed, mis võivad põhjustada olulisi terviseprobleeme.
Kui soovite teada saada Lisateavet heitkoguste kohta saate lugeda sellest teisest artiklist...
Rahvusvaheline Energiaagentuur ennustab, et 2035. aastaks kasvab ülemaailmne energianõudlus märkimisväärselt, millega kaasneb CO20 heitkoguste võimalik 2% suurenemine. Mootorite vallas ei paista alternatiivkütustest piisavat, samuti ei piisa hübriidmootoritest ega kallitest elektrilahendustest. Seetõttu võib LTC-l olla nii palju lubadusi üha võimsamate, tõhusamate ja väiksema heitega bensiinimootorite tootmisel.
Madala temperatuuriga põlemine (LTC)
osa LTC mootorid Need töötavad traditsiooniliste neljataktiliste mootorite põhiprintsiipidel, kuid neil on peamised erinevused põlemisprotsessis. Erinevalt diiselmootoritest (diiseltsükkel) ja tavalistest otto- või ottomootoritest (Otto Cycle), LTC saavutab põlemise oluliselt madalamatel temperatuuridel. Sellel lähenemisviisil on mitmeid eeliseid:
- Suurem soojuslik efektiivsus: Tänu selgelt eristuva leegi esiosa puudumisele ja peaaegu pidevale mahulisele põlemisele saavutavad LTC-mootorid tavaliste mootoritega võrreldes kõrgema termilise efektiivsuse. See tähendab paremat kütusekasutust ja CO2 heitkoguste vähenemist.
- Vähendatud heitkogused- LTC mootorite madalam põlemistemperatuur minimeerib NOx moodustumist. Lisaks takistab rikkaliku kütusesegu puudumine tahma teket, vähendades oluliselt tahkete osakeste heitkoguseid, st hõljuvaid osakesi, mis väljuvad ka väljalasketorudest.
- Kütuse paindlikkus: taluvad paremini kütust kui traditsioonilised mootorid. Neid saab kasutada laiemalt erinevate kütustega, sealhulgas bensiin, diislikütus, biokütused ja alkoholid, nagu etanool. See paindlikkus tagab tulevase kütusepuuduse suhtes vastupidavuse ja võimaldab integreerida alternatiivseid kütuseid.
LTC põlemisprotsess
LTC mootorid saavutavad põlemise läbi mitmete sammud või etapid:
- Lahjendatud kütuse-õhu segu valmistamine- Heitgaasitagastus (EGR) mängib LTC-mootorite korraliku põlemise saavutamisel üliolulist rolli. EGR lahjendab sissetulevat õhku heitgaasidega, vähendades maksimaalset põlemistemperatuuri ja kontrollides soojuse vabanemise kiirust.
- Isesüttimine mitmes kohas- Kui kolb surub lahjendatud kütuse-õhu segu kokku, jõuab see olekusse, kus isesüttimine toimub üheaegselt silindri mitmes punktis (kuumad kohad). See on vastupidine tavalistele mootoritele, kus põlemine algab ühest punktist (süüteküünal SI-mootorites või kütuse sissepritsekoht diiselmootorites).
- Soojuse vabanemise kiiruse täpne juhtimine- Soojuse vabanemise kiiruse (HRR) täpne juhtimine on tõhususe optimeerimiseks ja heitkoguste minimeerimiseks ülioluline. Mitmed tegurid, nagu surveaste, sisselaske laadimistemperatuur ja EGR-määr, mõjutavad LTC-mootorite HRR-i.
Kui te ei teaks, HRR tähistab Heat Release Rate. See viitab sellele, kui kiiresti soojusenergia vabaneb, kui kütus silindris põleb. See on oluline mitmel põhjusel. Ühelt poolt optimaalse HRR-iga suureneb muundamise efektiivsus kütuse keemilise energia ja mehaanilise töö vahel, teisalt vähenevad heitkogused, tekitades aeglase HRR-i, NOx teke ei ole nii soositud. Ja lõpuks paraneb ka mootori pöördemoment, võimsus ja vibratsioon.
LTC tüübid
Selles kategoorias on erinevad põlemisstrateegiad Need erinevad õhu-kütuse segu valmistamise ja põlemise käivitamise viisi poolest:
- HCCI (homogeense laengu survesüüte): Õhu-kütuse segu valmistatakse enne kokkupressimist homogeenseks. Segu süttib isesüttimise tõttu kokkusurumisel, ilma et oleks vaja sädet. Sellega saavutatakse madal NOx ja PM moodustumine ning kõrge termiline efektiivsus, kuid põlemist on raske kontrollida.
- PCCI (osaliselt eelsegatud survesüüte): sel juhul segatakse osa õhu-kütuse segust eelnevalt läbi ja teine süstitakse otse põlemiskambrisse. Eelsegatud segu süüdatakse esmalt, seejärel põletatakse otse süstitud osa. Nii saavutatakse parem põlemiskontroll võrreldes HCCI-ga.
- RCCI (reaktiivsusega juhitav survesüüte): Kasutatakse kahte erineva reaktsioonivõimega kütust. Põlemist kontrollitakse kahe kütuse vahekorra reguleerimisega, mis võimaldab reaktsioonikiirust ja põlemise algust moduleerida. See tähendab, et ühelt poolt on meil madala reaktsioonivõimega kütus, tuntud kui LRF (näiteks bensiin või etanool), ja teisest küljest kõrge reaktsioonivõimega kütus, mida tuntakse HRC-na (näiteks diisel või biodiisel). . Kui LRF-i süstitakse sisselaskekollektorisse või sisselaskeavasse, siis HRC-d süstitakse otse põlemiskambrisse. Sellel on eelmiste eelis, kuid see on kallim ja keerulisem, kuna peate haldama kahte kütust ja mitte ühte ning kontrollima LRF:HRC suhet.
Kuigi detaile pole liiga palju, näib, et Mazda on oma Skyactiv-X-tehnoloogiaga turustatavates mootorites kasutanud teatud tüüpi LTC-tehnoloogiat, kuigi see tundub pigem SPCCI (Spark Controlled Compression Ignition) nime all tuntud tehnoloogiate segu. , süüde sädemega juhitava kompressiooniga ja mis ühendab need kaks süütemeetodit väikese koguse õhk-kütuse süütamiseks sädeme abil ning ülejäänud kütus süttib isesüttimise tõttu esialgsest põlemisest tuleneva kõrge rõhu ja temperatuuri tõttu. .
Väljakutsed
Kuigi LTC pakub suurt potentsiaali heitgaaside vähendamiseks ja sisepõlemismootorite efektiivsuse parandamiseks, on see siiski väljakutseid on millega tuleb tegeleda suuremahuliseks rakendamiseks:
- Põlemisstabiilsus: Stabiilse ja kontrollitud põlemise saavutamine paljudes töötingimustes on endiselt väljakutse. Sellised tegurid nagu sisselaskeõhu temperatuur, silindri rõhk ja kütuse koostis võivad oluliselt mõjutada LTC põlemise stabiilsust.
- HC ja CO heitkoguste kontroll- Kuigi LTC vähendab oluliselt NOx- ja PM-heitmeid aeglasema HRR-iga, võivad HC- ja CO-heitmed olla suuremad võrreldes tavaliste kiirema HRR-iga mootoritega, eriti osalise koormuse tingimustes. Selle probleemi lahendamiseks on vaja keerukamaid heitekontrollistrateegiaid.
- Integreerimine järeltöötlussüsteemidega- Saab keerukal viisil suhelda olemasolevate heitgaaside järeltöötlussüsteemidega, nagu näiteks diisli tahkete osakeste filtrid (DPF) ja selektiivsed reduktsioonikatalüsaatorid (SCR). Mõlema süsteemi jõudluse optimeerimiseks on vaja välja töötada integreeritud juhtimisstrateegiad.
- Maksumus ja keerukus: LTC rakendamine nõuab olulisi muudatusi mootori konstruktsioonis ja keerukamate juhtimissüsteemide kaasamist. See võib suurendada sõiduki tootmis- ja hoolduskulusid.
Vaatamata nendele väljakutsetele edenevad LTC-alased uuringud kiires tempos: hiljutised edusammud kütuse sissepritsestrateegiates, uued täiustatud materjalid mootori töökindluse ja soojusefektiivsuse parandamiseks, LTC-protsessi modelleerimine ja simuleerimine disaini optimeerimiseks või tehisintellekt, mis samuti võimaldavad põlemist paremini kontrollida tulevaste mootorite juhtimiseks.
Pildid | lõuend