211service.com
Wydajniejszy silnik
Zgodnie z ostatnimi odkryciami naukowców z MIT, nowa wersja silnika spalinowego, która może znacznie obniżyć zużycie gazu, może być zaskakująco praktyczna i łatwa do wdrożenia. Testy na prototypie opartym na technologii, która umożliwia przełączanie silników między technologią konwencjonalną a nowym gazooszczędnym rodzajem spalania, pokazują, że nie wymaga on specjalnego paliwa, a silniki wykorzystujące tę technologię można tanio wykonać z konwencjonalnych samochodów Części.
Czyste spalanie: Nowy beziskrowy silnik gazowy może znacznie zmniejszyć zużycie paliwa. W konwencjonalnym silniku (góra) mieszanina paliwa i powietrza jest zapalana przez świecę zapłonową. W oleju napędowym (w środku) paliwo zapala się, gdy jest wtryskiwane do gorącego, sprężonego powietrza. Alternatywą dla obu jest tzw. zapłon samoczynny z jednorodnym ładunkiem (na dole). Tutaj mieszanka paliwa i powietrza jest sprężana, aż do spalenia. Ponieważ paliwo i powietrze są wstępnie wymieszane, spalają się bardziej równomiernie niż w silniku wysokoprężnym, wytwarzając znacznie mniej sadzy i tlenku azotu.
Technologia oszczędzania gazu, zwana zapłonem samoczynnym z jednorodnym ładunkiem lub HCCI, wykorzystuje formę spalania, która jest znacznie wydajniejsza niż konwencjonalny zapłon iskrowy. W pewnych warunkach może zmniejszyć zużycie paliwa o 25 procent, mówi Williama Greena , profesor inżynierii chemicznej na MIT, który był współautorem nowego badania. Jest to bardzo podobne do wydajności silnika wysokoprężnego, który również osiąga spalanie poprzez sprężanie, a nie iskrę. Ale w przeciwieństwie do silników wysokoprężnych, HCCI zapewnia bardziej równomierne spalanie, a tym samym jest znacznie czystsze. Green mówi, że system, który łączy HCCI z konwencjonalnym spalaniem, może poprawić oszczędność paliwa średnio o kilka mil na galon.
Nad nowym rodzajem spalania pracuje kilka grup badawczych. Volvo, na przykład, zbudowało system hybrydowy, który może przełączać się między konwencjonalnym zapłonem iskrowym a HCCI. Niektórzy eksperci spodziewali się jednak, że nowy typ silnika będzie wymagał specjalnego paliwa.
Badania MIT pokazują, że silnik HCCI może pracować z dowolnymi odmianami benzyny sprzedawanymi w Ameryce Północnej, dzięki czemu specjalne paliwo nie jest konieczne. Naukowcy przetestowali szereg różnych benzyn wytwarzanych w różnych rafineriach. Odkryli, że silnik HCCI był mniej wrażliwy na paliwo, niż ludzie się obawiali, mówi Green.
Chociaż HCCI ma kilka ograniczeń wydajności, można je rozwiązać za pomocą podejścia hybrydowego, w którym silnik może przełączać się między HCCI a konwencjonalnym zapłonem iskrowym. Wykorzystanie już masowo produkowanych części może sprawić, że zbudowanie takiej hybrydy będzie stosunkowo niedrogie, mówi Green.
W konwencjonalnych silnikach benzynowych iskra zapala mieszankę paliwa i powietrza w komorze spalania, wywołując eksplozję napędzającą tłok. Chociaż dzieje się to bardzo wydajnie, gdy silnik ciężko pracuje, jest mniej wydajny przy niższych obciążeniach, na przykład podczas rejsu, kiedy do komory spalania pompuje się mniej benzyny. W tym czasie, w celu utrzymania optymalnego stosunku paliwa do tlenu, w komorze powstaje podciśnienie. Wytworzenie tej próżni wymaga dodatkowej energii, co zmniejsza wydajność silnika.
Technologia HCCI pozwala uniknąć marnowania energii próżni. Zamiast tego w komorze pozostają gorące gazy z poprzedniego cyklu spalania; silnik wykorzystuje kombinację ciepła z tych gorących gazów i ciepła wytwarzanego przez sprężanie mieszanki, aby podnieść temperaturę na tyle wysoką, że mieszanka wybuchnie.
Ale jeśli temperatura silnika jest zbyt niska, na przykład podczas uruchamiania lub pracy przy bardzo niskich obciążeniach, mieszanina nie nagrzewa się wystarczająco, aby się spalić. A przy dużych obciążeniach, gdy temperatura jest wysoka, mieszanina może zapalić się zbyt wcześnie, niezsynchronizowana z cyklami pracy silnika, powodując potencjalnie szkodliwe zjawisko zwane stukiem. Różnice w paliwach mogą również wpływać dokładnie na to, kiedy mieszanka się pali.
System hybrydowy przełącza się między dwiema formami spalania. W tym celu konieczna jest zmiana sposobu, w jaki silnik radzi sobie ze spalanymi gazami. Podczas spalania iskrowego gazy są wypychane przez otwarty zawór. W HCCI czas otwarcia tego zaworu jest zmieniany tak, że zamyka się zanim gazy całkowicie uciekną, zatrzymując je w środku.
John Heywood , profesor inżynierii mechanicznej na MIT, który nie był zaangażowany w te prace, mówi, że HCCI może ostatecznie zapewnić jeszcze większe korzyści, ponieważ naukowcy znajdą sposoby na dostosowanie silnika, aby mogli go używać do szerszego zakresu obciążeń. Co więcej, może być stosowany w połączeniu z innymi technologiami oszczędzania gazu, które są już dostępne w wielu pojazdach. Zakres, w jakim HCCI można łączyć z innymi podejściami, może decydować o tym, jak szeroko jest on stosowany, sugeruje Heywood.