ДВС. Совершенно другие модификации
Пока одни спецы предрекают повальный переход на электротягу, другие продолжают усовершенствовать старенькые добрые бензиновые моторы. И достигают хороших результатов.
Движок 2/4 SIGHT
© Фото: Ricardo
В течение 1-го года появилось сходу два новых экспериментальных мотора, способных перевернуть наше представление о ДВС. В то время как характеристики экономии горючего и роста КПД на уровне 3–5% числятся авто инженерами очень солидными плодами, создатели новых проектов обещают 25–30%. При этом о таких неописуемых способностях совершенствования имеющихся сейчас (и серийно выпускаемых) движков молвят не дилетанты со «среднегаражным» образованием, а полностью ученые мужи из пользующихся почтением компаний.
Об инжиниринговой английской компании Ricardo мы не один раз гласили в связи с автомобилями, участвующими и побеждающими в «24 часах Ле-Мана». Ricardo plc. — ведущий независящий технологический провайдер и стратегический консультант по вопросам мировой транспортной индустрии. Другими словами, по заказу компаний, производящих различные тс, включая авто, Ricardo разрабатывает узлы, агрегаты и системы, отрабатывает технологии и делает нужное программное обеспечение. Не считая того, компания занимается самостоятельными исследованиям и разработками, в случае необходимости привлекая другие компании (разработчиков и производителей), научно-исследовательские организации и институты. В сотрудничестве с Denso и рядом других партнеров сотворен и новый «чудо-мотор».
Двухтактный движок эффективнее четырехтактного, но не свободен от ряда «врожденных пороков», сначала экологических. Инженерам Ricardo и их партнерам удалось на базе серийного сделать концептуальный движок, способный плавненько перебегать из четырехтактного режима работы в двухтактный. Решить сложную техно задачку посодействовали заслуги авто отрасли, ставшие обычными за последний десяток лет: наддув (турбинный и механический), впрыск горючего, электрическое управление рабочим процессом.
Движок, нареченный 2/4 SIGHT, запускается как четырехтактный. Потом, после выхода нагнетателей и иных «энергопотребителей» на устойчивую работу, переводится на более действенный двухтактный. При этом переход не приводит к прерыванию вращающего момента и может выполняться как на установившихся, так и в переходных режимах.
В качестве базы для макета был применен один ряд серийного мотора V6 рабочим объемом 2,1 л. Ожидается, что таковой движок 2/4 SIGHT при 6 цилиндрах по мощности, вращающему моменту и иным чертам будет соответствовать бензиновому мотору V8 рабочим объемом 3–4 литра.
Движок HCCI
© Фото: Ricardo
Для отработки фаз газораспределения на испытательном щите была применена система электрогидравлического привода клапанов (EHV). Система подачи воздуха — двухступенчатая с промежным остыванием (супернагнетатель Rotrex + турбонагнетатель Honeywell). В первых опытах для упрощения опыта воздух подавался из централизованной магистрали. Электрическая система управления движком — особая система Denso для резвого подбора характеристик — работала с системами впрыска и зажигания такого же производителя. Движок был собран в техническом центре Ricardo в Шорхеме и установлен для испытаний в лаборатории имени сэра Гарри Риккардо Брайтонского института.
В процессе тестов были разработаны и улучшены механизмы работы систем мотора, обеспечивающие его устойчивую работу в двух- и четырехтактном режимах. Система управления, разработанная Denso вместе с Ricardo, и гибкое управление клапанами позволили улучшить стратегию управления движком 2/4 SIGHT, включая режимы переключения. Результаты испытаний обнадежили: удельный вращающий момент в двухтактном режиме оказался экстремально высочайшим — 150 Нм при 2500 мин-1. А это открывает путь к конструктивному уменьшению габаритов и рабочего объема будущих моторов.
По окончании программки испытаний было проведено компьютерное моделирование рабочего дорожного цикла и разгона при размеренном расходе горючего и полной мощности. Опыт проводился с внедрением пакета программного обеспечения MSC «Easy5», позволяющего выполнить детализированное моделирование движков, коробок передач, приводов, шин и аэродинамических устройств.
Опытнейший «бензо-дизельный» движок уже встал на колеса
© Фото: Ricardo
Базисным для сопоставления был избран серийный легковой автомобиль массой 1800 кг, продаваемый на европейском рынке с 3,5-литровым двигателем внутреннего сгорания V6 без наддува и обыкновенной автоматической коробкой к конвертерам вращающего момента. Для уточнения базисных черт и проверки методики результаты расчета базисного расхода горючего сравнили с размещенными данными. Разница меж показателями модели и реального автомобиля не превысила 1%, что для таких вычислений полностью допустимо. Результаты моделирования проявили, что заместо серийной силовой установки рабочим объемом 3,5 литра для заслуги таких же разгонных черт, включая старт с места, довольно мотора V6 2/4 SIGHT рабочим объемом 2,0 литра. Это значит, что экономия горючего по новенькому европейскому дорожному циклу (NEDC — New European Drive Cycle) составит 27%, а выбросы двуокиси углерода (СО2) снизятся с 260 до 190 г на 1 км пробега.
Наряду с испытаниями в Англии инженеры Ricardo в Детройтском технологическом кампусе компании разработали и запатентовали механическую систему переключения, действующую по методам, отработанным с внедрением EHV. Эта разработка не только лишь позволяет использовать механизмы работы 2/4 SIGHT на серийных движках при малой доработке последних, да и значительно удешевляет конструкцию, делая цена мотора 2/4 SIGHT наименьшей, чем у других сложных современных бензиновых и дизельных силовых установок. При этом все эталоны на выбросы будут соблюдены «с запасом».
Рабочий процесс движков
© Фото: Ricardo
Обычный цикл мотора Отто не приглянулся и конструкторам Дженерал моторс — компании, не нуждающейся в представлении. Но они посчитали «идеалом» дизель и разработали процесс HCCI (Homogenous Charge Compression Ignition — зажигание гомогенного заряда (рабочей консистенции) сжатием). Вынудить исправный двигатель внутреннего сгорания работать в дизельном режиме нереально. При степени сжатия 11–15 образующегося тепла недостаточно для воспламенения консистенции. Бывалые автомобилисты знают, что мотор «дизелит» только тогда, когда в камере сгорания наличествуют какие-то перегретые объекты: огромное количество нагара, электродиоды некорректно подобранной свечки и т.п. Калильное зажигание не имеет ничего общего с дизельным процессом, как и зажигание электронное, оставаясь принудительным. О самовоспламенении в данном случае речи не идет. При обычной для дизеля степени сжатия 22 и поболее бензин в цилиндре не сгорает, а взрывается. Процесс становится очень «жестким» даже по дизельным меркам. Процесс HCCI подразумевает, что до рабочей температуры движок разогревается как бензиновый, а нужную для дизельного цикла теплоту получает, оставляя в цилиндре значительную часть отработавших газов. Для этого выпускной клапан запирается существенно ранее обыденного.
Для получения «гомогенной», другими словами отлично и умеренно перемешанной обедненной топливно-воздушной консистенции форсунка (инжектор) размещается по центру камеры сгорания. Управление самовоспламенением осуществляется с учетом сигналов от датчиков давления, расположенных в каждом цилиндре. Процесс HCCI просит резвой перенастройки фаз газораспределения и 2-ух уровней высоты открытия клапанов.
Самое принципиальное: процесс HCCI может быть осуществлен на серийном движке, подвергнутом относительно маленьким переделкам. Меняется головка блока цилиндров, газораспределительный механизм и программка управления. Воплощение бензинового дизельного воспламенения сулит экономию горючего в границах 15% при значимом понижении выбросов.
Опытнейший эталон уже сделан. Четырехцилиндровый движок рабочим объемом 2,2 л установлен на Опель Вектра. Для прохладного запуска и резких разгонов употребляется процесс Отто, при равномерном движении воздушно-топливная смесь самовоспламеняется в управляемом режиме. В обоих случаях употребляется трехступенчатый каталитический нейтрализатор. В отличие от дизельного мотора, нейтрализации NOx (из-за низкого содержания окислов азота) не требуется. КПД мотора HCCI приближается к показателям дизеля. Основная неувязка, с которой столкнулись испытатели, — непостоянность наружных критерий. Разные погодные условия (температура, атмосферное давление, влажность воздуха) и нестабильное (даже в границах промышленных допусков) качество бензина «сбивают» регулировки, затрудняя получение гомогенной консистенции. Обыденный двигатель внутреннего сгорания наименее капризен. Да и HCCI по мере скопления опыта может стать «всеядным»: в конце концов, все дело в настоящем программном обеспечении.
А разницу в работе движков различных типов сумеет ощутить каждый. На автозаправке.
Рабочие циклы мотора 2/4 SIGHT
© Фото: Ricardo
Ведущий независящий технологический провайдер и стратегический консультант по вопросам мировой транспортной промышленности. Компания имеет технические центры и кабинеты в Англии, США, Германии, Чехии, Китае, Стране восходящего солнца и Корее. Инженерный опыт компании простирается от интеграции систем тс, систем управления, разработки электроники и программного обеспечения до новейших систем приводов и трансмиссий; бензиновых, дизельных, гибридных и водородных силовых установок. Посреди ее клиентов наикрупнейшие мировые производители тс, движков и трансмиссий и ведущие гоночные команды. Более 70% работников — инженеры и техники высочайшей квалификации, владеющие несколькими областями познаний. Доход компании в 2007 финансовом году составил 171,5 млн фунтов.
Владимир Заборщиков, www.5koleso.ru
ремонт автомобиля
Движок 2/4 SIGHT© Фото: Ricardo
В течение 1-го года появилось сходу два новых экспериментальных мотора, способных перевернуть наше представление о ДВС. В то время как характеристики экономии горючего и роста КПД на уровне 3–5% числятся авто инженерами очень солидными плодами, создатели новых проектов обещают 25–30%. При этом о таких неописуемых способностях совершенствования имеющихся сейчас (и серийно выпускаемых) движков молвят не дилетанты со «среднегаражным» образованием, а полностью ученые мужи из пользующихся почтением компаний.
Об инжиниринговой английской компании Ricardo мы не один раз гласили в связи с автомобилями, участвующими и побеждающими в «24 часах Ле-Мана». Ricardo plc. — ведущий независящий технологический провайдер и стратегический консультант по вопросам мировой транспортной индустрии. Другими словами, по заказу компаний, производящих различные тс, включая авто, Ricardo разрабатывает узлы, агрегаты и системы, отрабатывает технологии и делает нужное программное обеспечение. Не считая того, компания занимается самостоятельными исследованиям и разработками, в случае необходимости привлекая другие компании (разработчиков и производителей), научно-исследовательские организации и институты. В сотрудничестве с Denso и рядом других партнеров сотворен и новый «чудо-мотор».
Двухтактный движок эффективнее четырехтактного, но не свободен от ряда «врожденных пороков», сначала экологических. Инженерам Ricardo и их партнерам удалось на базе серийного сделать концептуальный движок, способный плавненько перебегать из четырехтактного режима работы в двухтактный. Решить сложную техно задачку посодействовали заслуги авто отрасли, ставшие обычными за последний десяток лет: наддув (турбинный и механический), впрыск горючего, электрическое управление рабочим процессом.
Движок, нареченный 2/4 SIGHT, запускается как четырехтактный. Потом, после выхода нагнетателей и иных «энергопотребителей» на устойчивую работу, переводится на более действенный двухтактный. При этом переход не приводит к прерыванию вращающего момента и может выполняться как на установившихся, так и в переходных режимах.
В качестве базы для макета был применен один ряд серийного мотора V6 рабочим объемом 2,1 л. Ожидается, что таковой движок 2/4 SIGHT при 6 цилиндрах по мощности, вращающему моменту и иным чертам будет соответствовать бензиновому мотору V8 рабочим объемом 3–4 литра.
Движок HCCI© Фото: Ricardo
Для отработки фаз газораспределения на испытательном щите была применена система электрогидравлического привода клапанов (EHV). Система подачи воздуха — двухступенчатая с промежным остыванием (супернагнетатель Rotrex + турбонагнетатель Honeywell). В первых опытах для упрощения опыта воздух подавался из централизованной магистрали. Электрическая система управления движком — особая система Denso для резвого подбора характеристик — работала с системами впрыска и зажигания такого же производителя. Движок был собран в техническом центре Ricardo в Шорхеме и установлен для испытаний в лаборатории имени сэра Гарри Риккардо Брайтонского института.
В процессе тестов были разработаны и улучшены механизмы работы систем мотора, обеспечивающие его устойчивую работу в двух- и четырехтактном режимах. Система управления, разработанная Denso вместе с Ricardo, и гибкое управление клапанами позволили улучшить стратегию управления движком 2/4 SIGHT, включая режимы переключения. Результаты испытаний обнадежили: удельный вращающий момент в двухтактном режиме оказался экстремально высочайшим — 150 Нм при 2500 мин-1. А это открывает путь к конструктивному уменьшению габаритов и рабочего объема будущих моторов.
По окончании программки испытаний было проведено компьютерное моделирование рабочего дорожного цикла и разгона при размеренном расходе горючего и полной мощности. Опыт проводился с внедрением пакета программного обеспечения MSC «Easy5», позволяющего выполнить детализированное моделирование движков, коробок передач, приводов, шин и аэродинамических устройств.
Опытнейший «бензо-дизельный» движок уже встал на колеса© Фото: Ricardo
Базисным для сопоставления был избран серийный легковой автомобиль массой 1800 кг, продаваемый на европейском рынке с 3,5-литровым двигателем внутреннего сгорания V6 без наддува и обыкновенной автоматической коробкой к конвертерам вращающего момента. Для уточнения базисных черт и проверки методики результаты расчета базисного расхода горючего сравнили с размещенными данными. Разница меж показателями модели и реального автомобиля не превысила 1%, что для таких вычислений полностью допустимо. Результаты моделирования проявили, что заместо серийной силовой установки рабочим объемом 3,5 литра для заслуги таких же разгонных черт, включая старт с места, довольно мотора V6 2/4 SIGHT рабочим объемом 2,0 литра. Это значит, что экономия горючего по новенькому европейскому дорожному циклу (NEDC — New European Drive Cycle) составит 27%, а выбросы двуокиси углерода (СО2) снизятся с 260 до 190 г на 1 км пробега.
Наряду с испытаниями в Англии инженеры Ricardo в Детройтском технологическом кампусе компании разработали и запатентовали механическую систему переключения, действующую по методам, отработанным с внедрением EHV. Эта разработка не только лишь позволяет использовать механизмы работы 2/4 SIGHT на серийных движках при малой доработке последних, да и значительно удешевляет конструкцию, делая цена мотора 2/4 SIGHT наименьшей, чем у других сложных современных бензиновых и дизельных силовых установок. При этом все эталоны на выбросы будут соблюдены «с запасом».
Рабочий процесс движков
© Фото: Ricardo
Обычный цикл мотора Отто не приглянулся и конструкторам Дженерал моторс — компании, не нуждающейся в представлении. Но они посчитали «идеалом» дизель и разработали процесс HCCI (Homogenous Charge Compression Ignition — зажигание гомогенного заряда (рабочей консистенции) сжатием). Вынудить исправный двигатель внутреннего сгорания работать в дизельном режиме нереально. При степени сжатия 11–15 образующегося тепла недостаточно для воспламенения консистенции. Бывалые автомобилисты знают, что мотор «дизелит» только тогда, когда в камере сгорания наличествуют какие-то перегретые объекты: огромное количество нагара, электродиоды некорректно подобранной свечки и т.п. Калильное зажигание не имеет ничего общего с дизельным процессом, как и зажигание электронное, оставаясь принудительным. О самовоспламенении в данном случае речи не идет. При обычной для дизеля степени сжатия 22 и поболее бензин в цилиндре не сгорает, а взрывается. Процесс становится очень «жестким» даже по дизельным меркам. Процесс HCCI подразумевает, что до рабочей температуры движок разогревается как бензиновый, а нужную для дизельного цикла теплоту получает, оставляя в цилиндре значительную часть отработавших газов. Для этого выпускной клапан запирается существенно ранее обыденного.
Для получения «гомогенной», другими словами отлично и умеренно перемешанной обедненной топливно-воздушной консистенции форсунка (инжектор) размещается по центру камеры сгорания. Управление самовоспламенением осуществляется с учетом сигналов от датчиков давления, расположенных в каждом цилиндре. Процесс HCCI просит резвой перенастройки фаз газораспределения и 2-ух уровней высоты открытия клапанов.
Самое принципиальное: процесс HCCI может быть осуществлен на серийном движке, подвергнутом относительно маленьким переделкам. Меняется головка блока цилиндров, газораспределительный механизм и программка управления. Воплощение бензинового дизельного воспламенения сулит экономию горючего в границах 15% при значимом понижении выбросов.
Опытнейший эталон уже сделан. Четырехцилиндровый движок рабочим объемом 2,2 л установлен на Опель Вектра. Для прохладного запуска и резких разгонов употребляется процесс Отто, при равномерном движении воздушно-топливная смесь самовоспламеняется в управляемом режиме. В обоих случаях употребляется трехступенчатый каталитический нейтрализатор. В отличие от дизельного мотора, нейтрализации NOx (из-за низкого содержания окислов азота) не требуется. КПД мотора HCCI приближается к показателям дизеля. Основная неувязка, с которой столкнулись испытатели, — непостоянность наружных критерий. Разные погодные условия (температура, атмосферное давление, влажность воздуха) и нестабильное (даже в границах промышленных допусков) качество бензина «сбивают» регулировки, затрудняя получение гомогенной консистенции. Обыденный двигатель внутреннего сгорания наименее капризен. Да и HCCI по мере скопления опыта может стать «всеядным»: в конце концов, все дело в настоящем программном обеспечении.
А разницу в работе движков различных типов сумеет ощутить каждый. На автозаправке.
Рабочие циклы мотора 2/4 SIGHT
© Фото: Ricardo
Ведущий независящий технологический провайдер и стратегический консультант по вопросам мировой транспортной промышленности. Компания имеет технические центры и кабинеты в Англии, США, Германии, Чехии, Китае, Стране восходящего солнца и Корее. Инженерный опыт компании простирается от интеграции систем тс, систем управления, разработки электроники и программного обеспечения до новейших систем приводов и трансмиссий; бензиновых, дизельных, гибридных и водородных силовых установок. Посреди ее клиентов наикрупнейшие мировые производители тс, движков и трансмиссий и ведущие гоночные команды. Более 70% работников — инженеры и техники высочайшей квалификации, владеющие несколькими областями познаний. Доход компании в 2007 финансовом году составил 171,5 млн фунтов.
Владимир Заборщиков, www.5koleso.ru
ремонт автомобиля