Máy chạy bằng xăng. Tỷ số nén của động cơ Tỷ số nén của propan là gì

Evgeny Konstantinov

Trong khi nhiên liệu xăng và dầu diesel tăng giá chóng mặt, và tất cả các loại nhà máy điện thay thế cho phương tiện giao thông vẫn còn rất xa so với người dân, thua các loại động cơ đốt trong truyền thống về giá cả, quyền tự chủ và chi phí vận hành, thì cách tiết kiệm chi phí tiếp nhiên liệu thực tế nhất là để chuyển xe sang chế độ "ăn kiêng xăng". Thoạt nhìn, điều này có lợi: chi phí chuyển đổi một chiếc ô tô sẽ sớm được thanh toán do chênh lệch giá nhiên liệu, đặc biệt là với lưu lượng hành khách và thương mại thường xuyên. Không phải không có lý do mà ở Moscow và nhiều thành phố khác, một phần đáng kể các phương tiện giao thông đô thị từ lâu đã được chuyển sang sử dụng khí đốt. Nhưng ở đây một câu hỏi tự nhiên được đặt ra: tại sao tỷ trọng phương tiện giao thông khí đốt trong lưu lượng giao thông cả nước ta và nước ngoài lại không vượt quá một vài phần trăm? Mặt sau của bình khí là gì?

Khoa học và Đời sống // Minh họa

Các cảnh báo của trạm xăng là có lý do: mọi kết nối gas trong quy trình đều là một vị trí tiềm ẩn dẫn đến rò rỉ khí dễ cháy.

Xi lanh dùng cho khí đốt hóa lỏng nhẹ hơn, rẻ hơn và hình dạng đa dạng hơn so với khí nén, và do đó dễ dàng lắp ráp chúng hơn dựa trên không gian trống trong xe và phạm vi yêu cầu.

Chú ý đến sự khác biệt về giá của nhiên liệu lỏng và khí.

Các xi lanh với khí metan nén ở phía sau của một "Gazelle" nghiêng.

Bộ giảm tốc-bay hơi trong hệ thống propan yêu cầu gia nhiệt. Bức ảnh chụp rõ ống nối bộ trao đổi nhiệt lỏng của hộp số với hệ thống làm mát động cơ.

Sơ đồ nguyên lý hoạt động của các thiết bị nạp khí trên động cơ chế hòa khí.

Sơ đồ vận hành thiết bị cung cấp khí hóa lỏng không chuyển sang thể khí trong động cơ đốt trong phun đa điểm.

Propane-butane được lưu trữ và vận chuyển trong các bồn chứa (hình sau cánh cổng màu xanh). Nhờ tính cơ động như vậy, trạm xăng có thể được đặt ở bất kỳ nơi nào thuận tiện, và nếu cần, có thể nhanh chóng chuyển đến nơi khác.

Cột propan không chỉ được sử dụng để tiếp nhiên liệu cho ô tô mà còn cho các xi lanh gia dụng.

Cột dành cho khí đốt hóa lỏng trông khác với cột xăng, nhưng quy trình làm đầy thì tương tự. Nhiên liệu đổ đầy được tính bằng lít.

Khái niệm "nhiên liệu ô tô khí" bao gồm hai hỗn hợp hoàn toàn khác nhau: khí tự nhiên, trong đó có tới 98% là mêtan, và propan-butan được sản xuất từ ​​khí dầu mỏ đồng hành. Ngoài khả năng cháy vô điều kiện, chúng còn có trạng thái tập hợp chung ở áp suất khí quyển và nhiệt độ dễ chịu cho cuộc sống. Tuy nhiên, ở nhiệt độ thấp, tính chất vật lý của hai nhóm hiđrocacbon nhẹ này rất khác nhau. Do đó, chúng yêu cầu các thiết bị hoàn toàn khác nhau để lưu trữ trên tàu và cung cấp cho động cơ, và khi vận hành, các xe có hệ thống cung cấp khí khác nhau có một số khác biệt đáng kể.

Khí hóa lỏng

Hỗn hợp propan-butan đã được nhiều du khách và cư dân mùa hè biết đến: nó được đổ đầy vào các bình gas gia dụng. Nó cũng tạo nên phần lớn khí bị đốt lãng phí trong các lò đốt của các doanh nghiệp sản xuất và lọc dầu. Thành phần tỷ lệ của hỗn hợp nhiên liệu propan-butan có thể khác nhau. Thành phần ban đầu của khí dầu không phải là vấn đề quan trọng của đặc tính nhiệt độ của nhiên liệu tạo thành. Là một nhiên liệu động cơ, butan tinh khiết (C 4 H 10) tốt về mọi mặt, ngoại trừ việc nó chuyển sang trạng thái lỏng đã ở 0,5 ° C ở áp suất khí quyển. Do đó, một propan ít calo hơn, nhưng chịu lạnh hơn (C 2 H 8) với nhiệt độ sôi –43 ° C được thêm vào nó. Tỷ lệ của các khí này trong hỗn hợp đặt giới hạn nhiệt độ thấp hơn cho việc sử dụng nhiên liệu, vì lý do tương tự là "mùa hè" và "mùa đông".

Nhiệt độ sôi tương đối cao của propan-butan, ngay cả trong phiên bản "mùa đông", cho phép nó được lưu trữ trong các xi lanh ở dạng chất lỏng: đã ở dưới áp suất thấp, nó chuyển sang pha lỏng. Do đó có tên gọi khác cho nhiên liệu propan-butan - khí đốt hóa lỏng. Nó thuận tiện và tiết kiệm: tỷ trọng cao của pha lỏng cho phép bạn lắp một lượng lớn nhiên liệu trong một thể tích nhỏ. Phần không gian trống phía trên chất lỏng trong xi lanh bị hơi nước bão hòa chiếm giữ. Khi tiêu thụ hết khí, áp suất trong xilanh không đổi cho đến khi hết khí. Người điều khiển phương tiện “propan” nên đổ đầy bình đến 90% tối đa khi tiếp nhiên liệu để chừa chỗ cho đệm hơi bên trong.

Áp suất bên trong xi lanh chủ yếu phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường. Ở nhiệt độ âm, nó giảm xuống dưới một bầu khí quyển, nhưng ngay cả điều này cũng đủ để duy trì hiệu suất của hệ thống. Nhưng với sự ấm lên, nó phát triển nhanh chóng. Ở 20 ° C, áp suất trong xi lanh đã là 3-4 atm, và ở 50oC, nó đạt 15-16 atm. Đối với hầu hết các bình khí ô tô, các giá trị này gần với giới hạn. Và điều này có nghĩa là nếu nó quá nóng vào một buổi trưa nắng gắt ở phương Nam, một chiếc xe hơi tối với một chai khí đốt hóa lỏng trên tàu ... Không, nó sẽ không phát nổ, như trong phim hành động của Hollywood, nhưng sẽ bắt đầu phóng điện quá mức. propan-butan vào khí quyển thông qua một van an toàn được thiết kế cho trường hợp như vậy ... Đến tối, khi trời lạnh trở lại, nhiên liệu trong xi lanh sẽ ít đi đáng kể, nhưng không ai và không có gì bị ảnh hưởng. Đúng như thống kê cho thấy, một số người thích tiết kiệm tiền mua van an toàn theo thời gian đã thêm vào biên niên sử các sự cố.

Khí nén

Các nguyên tắc khác làm nền tảng cho hoạt động của thiết bị xi lanh khí dùng cho máy móc tiêu thụ khí đốt tự nhiên làm nhiên liệu, trong cuộc sống hàng ngày thường được gọi là khí mêtan do thành phần chính của nó. Đây là cùng một loại khí được dẫn vào các căn hộ trong thành phố. Không giống như khí dầu mỏ, mêtan (CH 4) có tỷ trọng thấp (nhẹ hơn không khí 1,6 lần), và quan trọng nhất là nhiệt độ sôi thấp. Nó chỉ chuyển sang trạng thái lỏng ở –164 ° С. Sự có mặt của một tỷ lệ nhỏ tạp chất của các hydrocacbon khác trong khí thiên nhiên không làm thay đổi nhiều tính chất của metan nguyên chất. Điều này làm cho việc biến khí này thành chất lỏng để sử dụng trong ô tô là vô cùng khó khăn. Trong thập kỷ qua, công việc đã được thực hiện tích cực nhằm tạo ra cái gọi là bể chứa đông lạnh cho phép lưu trữ khí mê-tan hóa lỏng trong xe hơi ở nhiệt độ –150 ° C trở xuống và áp suất lên đến 6 atm. Nguyên mẫu của các phương tiện và trạm tiếp nhiên liệu cho loại nhiên liệu này đã được tạo ra. Nhưng cho đến nay công nghệ này vẫn chưa nhận được sự phân phối thực tế.

Do đó, trong phần lớn các trường hợp, để sử dụng làm nhiên liệu cho động cơ, mêtan được nén đơn giản, đưa áp suất trong xi lanh lên 200 atm. Do đó, độ bền và do đó, khối lượng của một hình trụ như vậy phải cao hơn đáng kể so với khí propan. Và nó được đặt trong cùng một thể tích khí nén nhỏ hơn đáng kể so với khí hóa lỏng (tính theo số mol). Và điều này làm giảm khả năng tự chủ của xe. Một bất lợi khác là giá cả. Hệ số an toàn lớn hơn đáng kể được tích hợp vào thiết bị khí mê-tan dẫn đến giá một bộ cho một chiếc ô tô cao hơn gần mười lần so với thiết bị khí propan cùng loại.

Các bình khí mêtan có ba kích cỡ tiêu chuẩn, trong đó chỉ có loại nhỏ nhất, dung tích 33 lít mới được đặt trong xe du lịch. Nhưng để cung cấp phạm vi bay đảm bảo là ba trăm km, cần phải có năm xi lanh như vậy, với tổng khối lượng là 150 kg. Rõ ràng là trong một thành phố chật chội, không có ý nghĩa gì khi mang theo một tải trọng như vậy thay vì hành lý hữu ích mọi lúc. Vì vậy, có lý do để chuyển đổi chỉ những chiếc ô tô lớn sang khí metan. Trước hết là xe tải và xe buýt.

Với tất cả những điều này, mêtan có hai lợi thế đáng kể so với khí dầu mỏ. Thứ nhất, nó thậm chí còn rẻ hơn và không bị ràng buộc bởi giá dầu. Và thứ hai, thiết bị mêtan được bảo hiểm về mặt cấu trúc để chống lại các vấn đề khi vận hành vào mùa đông và cho phép, nếu muốn, có thể hoạt động mà không cần xăng. Trong trường hợp của propan-butan trong điều kiện khí hậu của chúng ta, sự tập trung như vậy sẽ không hoạt động. Trên thực tế, chiếc xe sẽ vẫn sử dụng nhiên liệu kép. Lý do chính xác là sự hóa lỏng của khí. Chính xác hơn, trong quá trình bay hơi tích cực, khí được làm lạnh mạnh. Kết quả là nhiệt độ trong xi lanh giảm đột ngột, và đặc biệt là ở bộ giảm khí. Để ngăn thiết bị bị đóng băng, hộp số được làm nóng bằng cách xây dựng trong một bộ trao đổi nhiệt kết nối với hệ thống làm mát động cơ. Nhưng để hệ thống này bắt đầu hoạt động, chất lỏng trong dây chuyền phải được làm nóng trước. Do đó, khuyến nghị khởi động và làm nóng động cơ ở nhiệt độ môi trường dưới 10 ° C hoàn toàn bằng xăng. Và chỉ sau đó, khi động cơ đạt đến nhiệt độ hoạt động, hãy chuyển sang khí. Tuy nhiên, các hệ thống điện tử hiện đại tự chuyển đổi mọi thứ mà không cần sự trợ giúp của người lái xe, sẽ tự động kiểm soát nhiệt độ và ngăn thiết bị đóng băng. Đúng vậy, để duy trì hoạt động chính xác của các thiết bị điện tử trong các hệ thống này, bạn không thể đổ khô bình xăng, ngay cả trong thời tiết nắng nóng. Chế độ khởi động bằng gas là trường hợp khẩn cấp đối với thiết bị đó và hệ thống chỉ có thể được chuyển sang chế độ này trong trường hợp khẩn cấp.

Thiết bị mêtan không gặp khó khăn gì khi khởi động vào mùa đông. Ngược lại, việc khởi động động cơ bằng khí này trong thời tiết lạnh thậm chí còn dễ dàng hơn so với chạy bằng xăng. Việc không có pha lỏng không yêu cầu làm nóng bộ giảm tốc, điều này chỉ làm giảm áp suất trong hệ thống từ 200 bầu khí quyển vận chuyển xuống một môi trường làm việc.

Những điều kỳ diệu của tiêm trực tiếp

Khó khăn nhất là chuyển đổi sang động cơ hiện đại chạy bằng gas với hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp vào xi-lanh. Nguyên nhân là do kim phun khí theo truyền thống nằm trong đường nạp, nơi mà sự hình thành hỗn hợp xảy ra trong tất cả các loại động cơ đốt trong khác mà không cần phun trực tiếp. Nhưng sự hiện diện của nó hoàn toàn phủ nhận khả năng bổ sung năng lượng khí một cách dễ dàng và công nghệ. Thứ nhất, lý tưởng nhất, khí cũng nên được cấp trực tiếp vào xi lanh, và thứ hai, và quan trọng hơn, nhiên liệu lỏng dùng để làm mát các vòi phun trực tiếp của chính nó. Nếu không có nó, chúng rất nhanh chóng bị hỏng do quá nóng.

Có các tùy chọn để giải quyết vấn đề này, và ít nhất là hai. Đầu tiên biến động cơ thành một loại nhiên liệu kép. Nó đã được phát minh từ khá lâu trước đây, thậm chí trước cả sự ra đời của hệ thống phun trực tiếp trên động cơ xăng và được đề xuất để điều chỉnh động cơ diesel hoạt động nhờ khí mê-tan. Khí không bốc cháy khi nén, và do đó "động cơ diesel có ga" khởi động bằng nhiên liệu diesel và tiếp tục hoạt động ở tốc độ không tải và tải tối thiểu. Và sau đó khí phát huy tác dụng. Chính do nguồn cung cấp của nó mà tốc độ quay của trục khuỷu được điều chỉnh ở chế độ số vòng quay trung bình và cao. Đối với điều này, bơm nhiên liệu áp suất cao (bơm nhiên liệu áp suất cao) bị hạn chế bởi việc cung cấp nhiên liệu lỏng đến 25-30% giá trị danh nghĩa. Khí mê-tan đi vào động cơ qua đường riêng của nó đi qua bơm nhiên liệu áp suất cao. Không có vấn đề gì với khả năng bôi trơn của nó do việc cung cấp nhiên liệu diesel giảm ở tốc độ cao. Trong trường hợp này, các kim phun diesel tiếp tục được làm mát bằng nhiên liệu đi qua chúng. Đúng, tải nhiệt lên chúng ở chế độ tốc độ cao vẫn tăng.

Một sơ đồ cung cấp năng lượng tương tự bắt đầu được sử dụng cho động cơ xăng phun xăng trực tiếp. Hơn nữa, nó hoạt động với cả thiết bị metan và propan-butan. Nhưng trong trường hợp thứ hai, một giải pháp thay thế đã xuất hiện khá gần đây được coi là hứa hẹn hơn. Tất cả bắt đầu với ý tưởng từ bỏ hộp số truyền thống với thiết bị bay hơi và cung cấp propan-butan cho động cơ dưới áp suất trong pha lỏng. Các bước tiếp theo là từ bỏ các kim phun xăng và cung cấp khí hóa lỏng thông qua các kim phun xăng tiêu chuẩn. Một mô-đun kết hợp điện tử đã được thêm vào mạch, kết nối đường xăng hoặc khí đốt tùy theo tình huống. Đồng thời, hệ thống mới đã làm mất đi những vấn đề truyền thống đối với khởi động lạnh bằng gas: không bay hơi - không làm lạnh. Đúng như vậy, chi phí trang bị cho động cơ phun xăng trực tiếp trong cả hai trường hợp đều chỉ được đền đáp khi quãng đường đi được rất cao.

Nhân tiện, tính khả thi về kinh tế hạn chế việc sử dụng thiết bị LPG trong động cơ diesel. Vì lý do có lợi mà chỉ thiết bị mêtan mới được sử dụng cho động cơ đốt cháy do nén, hơn nữa, về mặt đặc tính chỉ phù hợp với động cơ hạng nặng trang bị bơm nhiên liệu cao áp truyền thống. Thực tế là việc chuyển giao động cơ chở khách tiết kiệm nhỏ từ diesel sang khí không có kết quả, và việc phát triển và triển khai kỹ thuật thiết bị khí cho động cơ common rail mới nhất ngày nay được coi là phi lý về mặt kinh tế.

Đúng vậy, có một cách khác, thay thế để chuyển động cơ diesel thành khí - bằng cách chuyển hoàn toàn nó thành động cơ khí đốt bằng tia lửa. Trong một động cơ như vậy, tỷ số nén giảm xuống 10-11 đơn vị, nến và điện cao áp xuất hiện, và nó nói lời tạm biệt với nhiên liệu diesel mãi mãi. Nhưng nó bắt đầu tiêu thụ xăng một cách không đau đớn.

Điều kiện làm việc

Các hướng dẫn của Liên Xô cũ về việc chuyển đổi xe chạy xăng sang khí đốt yêu cầu mài các đầu xi lanh (đầu xi lanh) để nâng cao tỷ số nén. Điều này có thể hiểu được: đối tượng của khí hóa trong chúng là các đơn vị năng lượng của xe thương mại chạy bằng xăng có chỉ số octan từ 76 trở xuống. Metan có chỉ số octan là 117, trong khi hỗn hợp propan-butan có khoảng một trăm. Do đó, cả hai loại nhiên liệu khí đều ít bị kích nổ hơn đáng kể so với xăng và cho phép nâng cao tỷ số nén động cơ để tối ưu hóa quá trình đốt cháy.

Ngoài ra, đối với động cơ chế hòa khí kiểu cổ có trang bị hệ thống cung cấp khí cơ học, việc tăng tỷ số nén giúp bù lại lượng điện bị hao hụt xảy ra khi chuyển sang ga. Thực tế là xăng và khí được trộn với không khí trong đường nạp với tỷ lệ hoàn toàn khác nhau, đó là lý do tại sao khi sử dụng propan-butan, và đặc biệt là metan, động cơ phải chạy bằng hỗn hợp loãng hơn nhiều. Kết quả là - mô-men xoắn động cơ giảm, dẫn đến công suất giảm 5-7% trong trường hợp đầu tiên và giảm 18-20% trong trường hợp thứ hai. Đồng thời, trên đồ thị của đặc tính tốc độ ngoài, hình dạng của đường biểu diễn mômen đối với từng động cơ cụ thể không thay đổi. Nó chỉ đơn giản là dịch chuyển xuống dọc theo "trục của mét newton."

Tuy nhiên, đối với động cơ có hệ thống phun điện tử được trang bị hệ thống cung cấp khí hiện đại, tất cả các khuyến nghị và số liệu này hầu như không có ý nghĩa thực tế. Bởi vì, thứ nhất, tỷ số nén của chúng đã đủ, và ngay cả đối với quá trình chuyển đổi sang mêtan, công việc mài đầu xi lanh là hoàn toàn không hợp lý về mặt kinh tế. Và thứ hai, bộ xử lý thiết bị khí, phối hợp với thiết bị điện tử trên ô tô, tổ chức cung cấp nhiên liệu theo cách mà nó bù đắp được ít nhất một nửa mô-men xoắn hỏng hóc nói trên. Trong các hệ thống phun trực tiếp và trong động cơ xăng-diesel, nhiên liệu khí ở các dải tốc độ nhất định thậm chí có khả năng tăng mô-men xoắn.

Ngoài ra, thiết bị điện tử giám sát rõ ràng thời điểm đánh lửa cần thiết, khi chuyển sang khí, phải lớn hơn đối với xăng, tất cả những thứ khác đều bằng nhau. Nhiên liệu khí đốt cháy chậm hơn, có nghĩa là nó cần được đánh lửa sớm hơn. Vì lý do tương tự, tải nhiệt trên các van và chỗ ngồi của chúng tăng lên. Mặt khác, tải trọng xung kích lên nhóm xylanh-piston trở nên ít hơn. Ngoài ra, một khởi động vào mùa đông bằng khí mê-tan hữu ích hơn nhiều cho cô ấy so với xăng: khí không rửa sạch dầu khỏi thành xi-lanh. Và nói chung, nhiên liệu khí không chứa chất xúc tác cho sự già hóa của kim loại, việc đốt cháy nhiên liệu hoàn toàn hơn sẽ làm giảm độc tính của khí thải và cặn cacbon trong xylanh.

Bơi tự chủ

Có lẽ nhược điểm đáng chú ý nhất ở một chiếc xe ga là khả năng tự chủ hạn chế của nó. Thứ nhất, việc tiêu thụ nhiên liệu khí, nếu tính theo khối lượng, hóa ra còn nhiều hơn xăng và thậm chí nhiều hơn cả nhiên liệu diesel. Và thứ hai, xe đổ xăng được gắn với các cây xăng tương ứng. Nếu không, ý nghĩa của việc chuyển nó sang nhiên liệu thay thế bắt đầu có xu hướng bằng không. Đặc biệt khó khăn đối với những người sử dụng khí mê-tan. Có rất ít trạm khí mêtan và tất cả chúng đều được gắn với các đường ống dẫn khí chính. Chúng chỉ là những trạm nén nhỏ trên các nhánh của đường ống chính. Cuối những năm 80 - đầu những năm 90 của thế kỷ XX, nước ta đã cố gắng tích cực chuyển hóa vận chuyển sang mêtan trong khuôn khổ chương trình của nhà nước. Đó là thời điểm phần lớn các trạm nạp khí mêtan xuất hiện. Đến năm 1993, 368 chiếc trong số đó đã được chế tạo, và kể từ đó con số này, nếu có tăng lên, là không đáng kể. Hầu hết các trạm xăng nằm ở phần châu Âu của đất nước gần các đường cao tốc và thành phố của liên bang. Nhưng đồng thời, vị trí của họ được xác định không quá nhiều từ quan điểm về sự thuận tiện của người lái xe ô tô như theo quan điểm của nhân viên xăng dầu. Do đó, chỉ trong một số trường hợp hiếm hoi, các trạm xăng mới quay thẳng ra đường cao tốc và hầu như không bao giờ vào bên trong các đại dương. Hầu như ở khắp mọi nơi, để tiếp nhiên liệu bằng khí mê-tan, bạn cần phải đi đường vòng vài km đến một khu công nghiệp nào đó. Vì vậy, khi lên kế hoạch đi đường dài, các cây xăng này phải được tìm kiếm và ghi nhớ trước. Điều duy nhất thuận tiện trong tình huống như vậy là chất lượng nhiên liệu ổn định cao tại bất kỳ trạm mêtan nào. Khí từ đường ống dẫn khí chính rất dễ bị loãng hoặc hư hỏng. Trừ khi một bộ lọc hoặc hệ thống sấy khô tại một trong những trạm chiết rót này có thể đột ngột bị hỏng.

Propane-butane có thể được vận chuyển trong các bồn chứa, và do đặc tính này, địa lý tiếp nhiên liệu cho nó rộng hơn nhiều. Ở một số vùng, chúng có thể được tiếp nhiên liệu ngay cả trong những khu rừng xa nhất. Nhưng sẽ không có hại gì nếu nghiên cứu sự hiện diện của các trạm xăng propane trên tuyến đường sắp tới, để sự vắng mặt đột ngột của họ trên đường cao tốc không trở thành một bất ngờ khó chịu. Đồng thời, khí đốt hóa lỏng luôn để lại một phần rủi ro do sử dụng nhiên liệu trái mùa hoặc đơn giản là chất lượng kém.

Nó được đặc trưng bởi một số giá trị. Một trong số đó là tỷ số nén của động cơ. Điều quan trọng là không được nhầm lẫn nó với độ nén - giá trị của áp suất tối đa trong xi lanh động cơ.

Tỷ lệ nén là gì

Độ này là tỷ số giữa thể tích xi lanh động cơ với thể tích buồng đốt. Nếu không, chúng ta có thể nói rằng giá trị nén là tỷ số giữa thể tích không gian tự do phía trên piston khi nó ở tâm điểm chết dưới cùng với cùng một thể tích khi piston ở điểm trên cùng.

Nó đã được đề cập ở trên rằng nén và tỷ lệ nén không đồng nghĩa với nhau. Sự khác biệt cũng áp dụng cho các ký hiệu, nếu độ nén được đo bằng khí quyển, tỷ lệ nén được viết dưới dạng một tỷ lệ nhất định, ví dụ: 11: 1, 10: 1, v.v. Vì vậy, không thể nói chính xác tỷ số nén trong động cơ được đo bằng bao nhiêu - đây là thông số “không thứ nguyên” mà nó phụ thuộc vào các đặc tính khác của động cơ đốt trong.

Thông thường, tỷ số nén cũng có thể được mô tả là sự chênh lệch giữa áp suất trong buồng khi hỗn hợp được cung cấp (hoặc nhiên liệu diesel trong trường hợp động cơ diesel) và khi một phần nhiên liệu được đốt cháy. Chỉ số này phụ thuộc vào kiểu máy và loại động cơ và do thiết kế của nó. Tỷ lệ nén có thể là:

  • cao;
  • Thấp.

Tính toán nén

Chúng ta hãy xem cách tìm ra tỷ số nén của động cơ.

Nó được tính theo công thức:

Ở đây Vр có nghĩa là thể tích làm việc của một xi lanh riêng lẻ, và Vс - giá trị thể tích của buồng đốt. Công thức cho thấy tầm quan trọng của giá trị thể tích của buồng: ví dụ, nếu nó bị giảm, thì thông số nén sẽ trở nên lớn hơn. Điều tương tự cũng sẽ xảy ra trong trường hợp tăng thể tích của hình trụ.

Để tìm ra sự dịch chuyển, bạn cần biết đường kính xi lanh và hành trình piston. Chỉ số này được tính theo công thức:

Ở đây D là đường kính và S là hành trình piston.

Hình minh họa:


Vì buồng đốt có hình dạng phức tạp nên thể tích của nó thường được đo bằng cách đổ chất lỏng vào. Biết bao nhiêu nước phù hợp với khoang, bạn có thể xác định thể tích của nó. Nó là thuận tiện để sử dụng nước để xác định vì khối lượng riêng của 1 gam trên mét khối. cm - đổ bao nhiêu gam thì trong hình trụ có bấy nhiêu “khối”.

Một cách khác để xác định tỷ số nén của động cơ là tham khảo tài liệu về nó.

Tỷ lệ nén ảnh hưởng gì?

Điều quan trọng là phải hiểu những gì ảnh hưởng đến tỷ số nén động cơ: sức nén và công suất phụ thuộc trực tiếp vào nó. Nếu bạn thực hiện nén nhiều hơn, bộ công suất sẽ đạt được hiệu suất cao hơn, vì mức tiêu thụ nhiên liệu cụ thể sẽ giảm.

Tỷ số nén của động cơ xăng xác định nhiên liệu mà nó sẽ tiêu thụ với số octan. Nếu nhiên liệu có trị số octan thấp, điều này sẽ dẫn đến hiện tượng kích nổ khó chịu, và trị số octan quá cao sẽ gây ra hiện tượng thiếu công suất - động cơ có độ nén thấp chỉ đơn giản là không thể cung cấp độ nén cần thiết.

Bảng tỷ số nén chính và nhiên liệu khuyến nghị dùng cho động cơ đốt trong xăng:

Nén Xăng dầu
Đến 10 92
10.5-12 95
Từ 12 98

Điều thú vị: động cơ tăng áp xăng hoạt động bằng nhiên liệu có chỉ số octan cao hơn so với động cơ đốt trong hút khí tự nhiên tương tự, vì vậy tỷ số nén của chúng cao hơn.

Động cơ diesel thậm chí còn có nhiều hơn thế. Do áp suất cao phát triển trong động cơ đốt trong diesel, thông số này cũng sẽ cao hơn đối với chúng. Tỷ số nén tối ưu cho động cơ diesel nằm trong khoảng từ 18: 1 đến 22: 1, tùy thuộc vào đơn vị.

Thay đổi tỷ lệ nén

Tại sao phải thay đổi mức độ?

Trong thực tế, nhu cầu này phát sinh không thường xuyên. Bạn có thể cần thay đổi cách nén:

  • nếu muốn, hãy tăng động cơ;
  • nếu bạn cần điều chỉnh bộ nguồn để hoạt động trên xăng không tiêu chuẩn, có trị số octan khác với chỉ số được khuyến nghị. Ví dụ, điều này đã được thực hiện bởi các chủ sở hữu ô tô Liên Xô, vì không có bộ dụng cụ để chuyển đổi một chiếc ô tô sang khí đốt được bán, nhưng họ muốn tiết kiệm xăng;
  • sau khi sửa chữa không thành công, để loại bỏ hậu quả của sự can thiệp không chính xác. Đây có thể là một biến dạng nhiệt của đầu xi lanh, sau đó cần phải phay. Sau khi tỷ số nén của động cơ được tăng lên bằng cách loại bỏ lớp kim loại, hoạt động trên xăng dự kiến ​​ban đầu sẽ trở nên bất khả thi.

Đôi khi tỷ số nén bị thay đổi khi chuyển đổi ô tô để lái bằng nhiên liệu mêtan. Mêtan có trị số octan là 120, yêu cầu tăng độ nén đối với một số xe chạy xăng và giảm đối với động cơ diesel (SD nằm trong khoảng 12-14).

Việc chuyển hóa dầu diesel thành mêtan ảnh hưởng đến công suất và dẫn đến một số tổn thất có thể được bù đắp bằng cách tăng áp. Động cơ tăng áp yêu cầu giảm thêm tỷ số nén. Có thể phải sửa lại điện và cảm biến, thay thế các vòi phun của động cơ diesel bằng bugi, một bộ xi-lanh-pít-tông mới.

Buộc động cơ

Để loại bỏ nhiều công suất hơn hoặc để có thể lái trên các loại nhiên liệu rẻ hơn, động cơ đốt trong có thể được thúc đẩy bằng cách thay đổi thể tích của buồng đốt.

Để có thêm công suất, động cơ nên được cưỡng bức bằng cách tăng tỷ số nén.

Quan trọng: sự gia tăng công suất đáng chú ý sẽ chỉ xảy ra trên động cơ thường hoạt động với tỷ số nén thấp hơn. Vì vậy, ví dụ, nếu một động cơ đốt trong với tỷ lệ 9: 1 được điều chỉnh thành 10: 1, nó sẽ tạo ra nhiều "ngựa" hơn so với động cơ có thông số cổ phiếu là 12: 1, được tăng lên 13: 1.

Các phương pháp có thể để tăng tỷ số nén của động cơ như sau:

  • lắp đặt một miếng đệm đầu xi lanh mỏng và sửa đổi đầu khối;
  • doa của xi lanh.

Bằng cách làm lại đầu xi lanh, chúng tôi có nghĩa là phay phần dưới của nó tiếp xúc với chính khối. Đầu xi-lanh trở nên ngắn hơn làm giảm thể tích buồng đốt và tăng tỷ số nén. Điều tương tự cũng xảy ra khi lắp một miếng đệm mỏng hơn.

Quan trọng: những thao tác này cũng có thể yêu cầu lắp đặt các pít-tông mới với các hốc van mở rộng, vì trong một số trường hợp có nguy cơ xảy ra sự cố pít-tông và van. Bắt buộc phải điều chỉnh lại thời gian của van.

Việc doa BC cũng dẫn đến việc lắp đặt các piston mới có đường kính tương ứng. Kết quả là khối lượng làm việc tăng lên và tỷ số nén trở nên lớn hơn.

Làm suy giảm nhiên liệu có chỉ số octan thấp

Hoạt động như vậy được thực hiện khi vấn đề công suất là thứ yếu, và nhiệm vụ chính là điều chỉnh động cơ cho một loại nhiên liệu khác. Điều này được thực hiện bằng cách giảm tỷ số nén, cho phép động cơ chạy bằng xăng có chỉ số octan thấp mà không bị kích nổ. Ngoài ra, còn tiết kiệm được tài chính nhất định về chi phí xăng dầu.

Điều thú vị: một giải pháp tương tự thường được sử dụng cho động cơ chế hòa khí của những chiếc ô tô cũ. Đối với các ICE tiêm hiện đại có điều khiển điện tử, việc giảm tốc độ rất không được khuyến khích.

Cách chính để giảm tỷ số nén của động cơ là làm cho gioăng đầu xilanh dày hơn. Để làm điều này, hãy lấy hai miếng đệm tiêu chuẩn, giữa chúng tạo một miếng đệm bằng nhôm. Kết quả là thể tích buồng đốt và chiều cao của đầu xi lanh tăng lên.

Một số sự thật thú vị

Động cơ metanol trong xe đua có tỷ số nén lớn hơn 15: 1. Để so sánh, động cơ tiêu chuẩn sử dụng xăng không chì có tỷ số nén tối đa là 1,1: 1.

Trong số các kiểu động cơ nối tiếp chạy bằng xăng với độ nén 14: 1, có những mẫu của Mazda (dòng Skyactiv-G) trên thị trường, được lắp trên CX-5, chẳng hạn. Nhưng SG thực tế của chúng nằm trong khoảng 12, vì các động cơ này sử dụng cái gọi là "chu trình Atkinson", khi hỗn hợp được nén 12 lần sau khi các van đóng muộn. Hiệu suất của những động cơ như vậy không được đo bằng lực nén, mà bằng tỷ lệ giãn nở.

Vào giữa thế kỷ XX trong việc chế tạo động cơ trên thế giới, đặc biệt là ở Mỹ, có xu hướng tăng tỷ số nén. Vì vậy, vào những năm 70, phần lớn các mẫu của ngành công nghiệp ô tô Mỹ có SD từ 11 đến 13: 1. Nhưng hoạt động thường xuyên của các động cơ đốt trong như vậy đòi hỏi phải sử dụng xăng có chỉ số octan cao, vào thời điểm đó chỉ có thể thu được bằng quá trình etyl hóa - bằng cách thêm chì tetraetyl, một thành phần có độc tính cao. Khi các tiêu chuẩn môi trường mới xuất hiện vào những năm 1970, chì bị cấm, và điều này dẫn đến xu hướng ngược lại - giảm LF trong động cơ sản xuất.

Các động cơ hiện đại có hệ thống điều khiển góc đánh lửa tự động cho phép động cơ đốt trong chạy bằng nhiên liệu không có nguồn gốc - ví dụ: 92 thay vì 95 và ngược lại. Hệ thống kiểm soát UOZ giúp tránh kích nổ và các hiện tượng khó chịu khác. Nếu nó không có ở đó, thì, ví dụ, một động cơ xăng có trị số octan cao không được thiết kế cho loại nhiên liệu như vậy có thể mất công suất và thậm chí làm đầy nến, vì quá trình đánh lửa sẽ muộn. Tình hình có thể được khắc phục bằng cách cài đặt UOZ theo cách thủ công theo hướng dẫn cho một kiểu xe ô tô cụ thể.

1

1 Trung tâm Nghiên cứu Nhà nước của Liên bang Nga - Doanh nghiệp Nhà nước Liên bang "Đơn vị Trung ương của Biểu ngữ Đỏ của Viện Nghiên cứu Lao động Ô tô và Ô tô (NAMI)"

Khi chuyển đổi động cơ diesel sang động cơ khí, quá trình tăng áp được sử dụng để bù đắp cho việc giảm công suất. Để tránh kích nổ, tỷ số nén hình học bị giảm, điều này làm giảm hiệu suất được chỉ định. Sự khác biệt giữa tốc độ nén hình học và thực tế được phân tích. Việc đóng van nạp bằng cùng một lượng trước hoặc sau BDC gây ra cùng một mức giảm tỷ số nén thực tế so với tỷ số nén hình học. So sánh các thông số của quá trình làm đầy cho các giai đoạn nạp tiêu chuẩn và rút ngắn được đưa ra. Người ta đã chỉ ra rằng việc đóng van nạp sớm cho phép giảm tỷ số nén thực tế, hạ thấp ngưỡng kích nổ, đồng thời duy trì tỷ số nén hình học cao và hiệu suất chỉ thị cao. Đầu vào ngắn hơn giúp tăng hiệu quả cơ học bằng cách giảm áp suất tổn thất bơm.

máy chạy bằng xăng

tỷ lệ nén hình học

tỷ lệ nén thực tế

thời gian van

chỉ số hiệu quả

hiệu quả cơ học

sự phát nổ

tổn thất bơm

1. Kamenev V.F. Triển vọng cải thiện các chỉ số độc hại của động cơ diesel của xe cơ giới có trọng lượng trên 3,5 tấn / V.F. Kamenev, A.A. Demidov, P.A. Shcheglov // Kỷ yếu NAMI: Sat. thuộc về khoa học. Nghệ thuật. - M., 2014. - Đặt vấn đề. Số 256. - P. 5–24.

2. Nikitin A.A. Van biến thiên dẫn động đường vào của môi chất công tác vào xilanh động cơ: Pat. 2476691 Liên bang Nga, IPC F01L1 / 34 / A.A. Nikitin, G.E. Sedykh, G.G. Ter-Mkrtichyan; người nộp đơn và người nhận bằng sáng chế SSC RF FSUE "NAMI", publ. 27/02/2013.

3. Ter-Mkrtichyan G.G. Động cơ điều khiển công suất không cần bướm ga định lượng // Công nghiệp ô tô. - 2014. - Số 3. - Tr 4-12.

4. Ter-Mkrtichyan G.G. Cơ sở khoa học để tạo ra động cơ có tỷ số nén được kiểm soát: dis. học thuyết. ... công nghệ. khoa học. - M., 2004 .-- 323 tr.

5. Ter-Mkrtichyan G.G. Điều khiển chuyển động của các piston trong động cơ đốt trong. - M.: Metallurgizdat, 2011. - 304 tr.

6. Ter-Mkrtichyan G.G. Xu hướng phát triển hệ thống nhiên liệu dự trữ cho động cơ diesel lớn / G.G. Ter-Mkrtichyan, E.E. Starkov // Kỷ yếu NAMI: Sat. thuộc về khoa học. Nghệ thuật. - M., 2013. - Số phát hành. Số 255. - P. 22–47.

Gần đây, động cơ khí, chuyển đổi từ động cơ diesel, đã được sử dụng rộng rãi trên xe tải và xe buýt bằng cách sửa đổi đầu xi lanh thay thế vòi phun bằng bugi và trang bị cho động cơ thiết bị cung cấp khí vào ống nạp hoặc ống dẫn nạp. Theo quy luật, để tránh kích nổ, tỷ số nén được hạ thấp bằng cách điều chỉnh piston.

Động cơ xăng có công suất thấp hơn ưu tiên và hiệu suất nhiên liệu kém hơn so với động cơ diesel cơ bản. Sự giảm công suất của động cơ khí được giải thích là do sự giảm nạp hỗn hợp nhiên liệu - không khí vào các xylanh do sự thay thế một phần không khí bằng khí có thể tích lớn hơn so với nhiên liệu lỏng. Để bù đắp cho việc giảm công suất, quá trình tăng áp được sử dụng, đòi hỏi phải giảm thêm tỷ lệ nén. Trong trường hợp này, hiệu suất chỉ thị của động cơ giảm, kéo theo sự suy giảm hiệu suất nhiên liệu.

Một động cơ diesel thuộc họ YaMZ-536 (6ChN10.5 / 12.8) với tỷ số nén hình học được chọn làm động cơ cơ bản để chuyển đổi thành khí ε = 17,5 và công suất định mức là 180 kW ở tốc độ trục khuỷu là 2300 min -1.

Hình 1. Sự phụ thuộc của công suất cực đại của động cơ khí vào tỷ số nén (giới hạn kích nổ).

Hình 1 cho thấy sự phụ thuộc của công suất cực đại của động cơ khí vào tỷ số nén (biên kích). Trong động cơ được chuyển đổi với thời gian van tiêu chuẩn, chỉ có thể đạt được công suất định mức 180 kW mà không cần kích nổ khi tỷ số nén hình học giảm đáng kể từ 17,5 xuống 10, điều này gây ra sự giảm đáng kể về hiệu suất được chỉ định.

Tránh kích nổ mà không giảm hoặc giảm tỷ số nén hình học tối thiểu, và do đó hiệu suất chỉ thị giảm tối thiểu, có thể thực hiện được bằng cách thực hiện chu trình có đóng van nạp sớm. Trong chu trình này, van nạp đóng trước khi piston đạt BDC. Sau khi đóng van đầu vào, khi piston chuyển động đến BDC, hỗn hợp khí-không khí trước tiên nở ra và nguội đi, và chỉ sau khi piston đi qua BDC và chuyển đến BDC thì nó mới bắt đầu nén. Tổn thất làm đầy xi lanh được bù đắp bằng cách tăng áp suất tăng áp.

Nhiệm vụ chính của nghiên cứu là xác định khả năng chuyển đổi động cơ diesel hiện đại thành động cơ khí với sự hình thành hỗn hợp bên ngoài và điều chỉnh định lượng trong khi vẫn duy trì công suất và hiệu suất nhiên liệu cao của động cơ diesel cơ bản. Chúng ta hãy xem xét một số điểm chính của các phương pháp tiếp cận để giải quyết các nhiệm vụ được giao.

Tỷ lệ nén hình học và thực tế

Thời điểm bắt đầu quá trình nén trùng với thời điểm đóng van nạp φ Một... Nếu điều này xảy ra ở BDC, thì tỷ lệ nén thực tế ε NS bằng tỷ số nén hình học ε. Với cách tổ chức truyền thống của quá trình làm việc, van đầu vào đóng 20-40 ° sau BDC để cải thiện sự lấp đầy do nạp lại. Trong chu kỳ đầu vào ngắn, van đầu vào đóng thành BDC. Vì vậy, ở động cơ thực, tỷ số nén thực luôn nhỏ hơn tỷ số nén hình học.

Việc đóng van nạp bằng cùng một lượng trước hoặc sau BDC sẽ làm giảm tỷ số nén thực tế như nhau so với tỷ số nén hình học. Vì vậy, ví dụ, với sự thay đổi trong φ Một 30 ° trước hoặc sau BDC, tỷ lệ nén thực tế giảm khoảng 5%.

Thay đổi các thông số của chất lỏng làm việc trong quá trình làm đầy

Trong quá trình nghiên cứu, các giai đoạn xả tiêu chuẩn được giữ lại, và các giai đoạn nạp được thay đổi do sự thay đổi của góc đóng van nạp φ Một... Trong trường hợp này, với việc đóng van nạp sớm (trước BDC) và duy trì khoảng thời gian nạp tiêu chuẩn (Δφ vp= 230 °), van nạp sẽ phải được mở rất lâu trước khi TDC, do sự chồng chéo của van lớn, chắc chắn sẽ dẫn đến sự gia tăng quá mức tỷ lệ khí dư và gây xáo trộn trong quá trình làm việc. Do đó, việc đóng van nạp sớm yêu cầu giảm đáng kể thời gian nạp xuống 180 °.

Hình 2 cho thấy biểu đồ của áp suất nạp trong quá trình nạp phụ thuộc vào góc đóng của van nạp đến BDC. Áp lực cuối p aáp suất trong đường ống nạp càng thấp và áp suất giảm càng lớn thì van nạp đóng trước BDC càng sớm.

Khi đóng van nạp ở TDC, nhiệt độ nạp khi kết thúc nạp T a nhiệt độ cao hơn một chút trong ống nạp T k... Khi van nạp đóng sớm hơn, nhiệt độ sẽ tiếp cận và khi φ Một> 35 ... 40 ° PCV, điện tích trong quá trình làm đầy không được làm nóng, nhưng được làm mát.

1 - φ Một= 0 °; 2 - φ Một= 30 °; 3 - φ Một= 60 °.

Hình 2 Ảnh hưởng của góc đóng van nạp đến sự thay đổi áp suất trong quá trình nạp đầy.

Tối ưu hóa giai đoạn nạp ở chế độ công suất danh định

Tất cả những thứ khác bằng nhau, việc tăng hoặc tăng tỷ số nén trong động cơ có sự hình thành hỗn hợp bên ngoài bị hạn chế bởi cùng một hiện tượng - sự xuất hiện của tiếng gõ. Rõ ràng, với cùng một tỷ lệ không khí dư và cùng một thời điểm đánh lửa, các điều kiện để xảy ra hiện tượng kích nổ tương ứng với các giá trị áp suất nhất định. máy tính và nhiệt độ T c tính phí khi kết thúc quá trình nén, tùy thuộc vào tỷ lệ nén thực tế.

Với cùng một tỷ lệ nén hình học và do đó, cùng một khối lượng nén, tỷ lệ máy tính/ T c xác định duy nhất lượng điện tích mới trong xi lanh. Tỷ số giữa áp suất của chất lỏng làm việc với nhiệt độ của nó tỷ lệ với khối lượng riêng. Do đó, tỷ số nén thực tế cho thấy mật độ của chất lỏng làm việc tăng lên bao nhiêu trong quá trình nén. Các thông số của chất lỏng làm việc ở cuối quá trình nén, ngoài tỷ lệ nén thực tế, bị ảnh hưởng đáng kể bởi áp suất và nhiệt độ của điện tích ở cuối quá trình nạp, được xác định bởi quá trình trao đổi khí, chủ yếu là quá trình chiết rót.

Xem xét các tùy chọn động cơ có cùng tỷ số nén hình học và cùng áp suất chỉ thị trung bình, một trong số đó có thời lượng nạp tiêu chuẩn ( Δφ vp= 230 °), và ở đầu vào khác được rút ngắn ( Δφ vp= 180 °), các thông số được trình bày trong Bảng 1. Trong phiên bản đầu tiên, van đầu vào đóng 30 ° sau TDC và trong phiên bản thứ hai, van đầu vào đóng 30 ° trước TDC. Do đó, tỷ lệ nén thực tế là ε f hai biến thể có van nạp đóng muộn và đóng sớm là như nhau.

Bảng 1

Thông số chất lỏng làm việc khi kết thúc quá trình nạp cho đầu vào tiêu chuẩn và đầu vào ngắn

Δφ vp, °

φ Một, °

P k, MPa

P a, MPa

ρ Một, kg / m 3

Áp suất trung bình được chỉ ra ở một giá trị không đổi của tỷ lệ không khí dư tỷ lệ với tích của hiệu suất được chỉ định bằng lượng điện tích ở cuối quá trình nạp đầy. Hiệu suất chỉ báo, những thứ khác bằng nhau, được xác định bởi tỷ số nén hình học, tỷ lệ này giống nhau trong các tùy chọn đang xem xét. Do đó, hiệu quả chỉ tiêu cũng có thể được giả định là như nhau.

Lượng điện tích khi kết thúc quá trình làm đầy được xác định bởi tích của mật độ điện tích tại đầu vào bởi hệ số làm đầy ρ kη v... Việc sử dụng bộ làm mát không khí nạp hiệu quả giúp duy trì nhiệt độ nạp trong ống nạp gần như không đổi, bất kể mức độ tăng áp suất trong máy nén. Do đó, chúng ta hãy giả sử gần đúng đầu tiên rằng mật độ điện tích trong ống nạp tỷ lệ thuận với áp suất tăng.

Ở phiên bản có thời gian đầu vào tiêu chuẩn và đóng van đầu vào sau BDC, tỷ lệ lấp đầy cao hơn 50% so với phiên bản có thời gian đầu vào ngắn và đóng van đầu vào trước BDC.

Với việc giảm tỷ lệ làm đầy, để duy trì áp suất chỉ thị trung bình ở một mức nhất định, cần phải điều chỉnh theo tỷ lệ, tức là bằng 50%, tăng áp suất tăng. Trong trường hợp này, ở biến thể có van đầu vào đóng sớm, cả áp suất và nhiệt độ của điện tích ở cuối quá trình nạp đầy sẽ thấp hơn 12% so với áp suất và nhiệt độ tương ứng trong biến thể có van đầu vào đóng. sau BDC. Do thực tế là ở các biến thể được xem xét, tỷ số nén thực tế là như nhau, áp suất và nhiệt độ cuối quá trình nén ở biến thể có van nạp đóng sớm cũng sẽ thấp hơn 12% so với khi van nạp đóng sau. BDC.

Do đó, trong động cơ có thời gian nạp và đóng van nạp trước BDC được rút ngắn, trong khi vẫn duy trì cùng áp suất chỉ thị trung bình, xác suất kích nổ có thể giảm đáng kể so với động cơ có thời gian nạp tiêu chuẩn và đóng van nạp sau. BDC.

Bảng 2 cho thấy sự so sánh các thông số của các tùy chọn động cơ khí khi vận hành ở chế độ danh định.

ban 2

Các thông số tùy chọn động cơ xăng

Tùy chọn số

Tỷ lệ nén ε

Mở van nạp φ NS, ° PKV

Đóng van nạp φ Một, ° PKV

Tỷ lệ áp suất máy nén Pk

Bơm mất áp suất Pnp, MPa

Áp suất tổn thất cơ học PNS, MPa

Hệ số lấp đầy η v

Chỉ số hiệu quả η tôi

Hiệu quả cơ học η NS

Hiệu quả hiệu quả η e

Áp suất bắt đầu nén p a, MPa

Nhiệt độ bắt đầu nén T a, K

Hình 3 cho thấy sơ đồ trao đổi khí ở các góc đóng khác nhau của van nạp và cùng thời gian làm đầy, và Hình 4 cho thấy sơ đồ trao đổi khí ở cùng một tỷ số nén thực tế và thời gian nạp khác nhau.

Ở chế độ công suất định mức, góc đóng van nạp φ Một= 30 ° đến tỷ lệ nén thực tế BDC ε NS= 14,2 và tỷ số áp suất của máy nén π k= 2,41. Điều này đảm bảo mức tổn thất bơm ở mức tối thiểu. Nếu van nạp đóng sớm hơn, do tỷ lệ nạp khí giảm, cần phải tăng đáng kể áp suất đẩy lên 43% (π k= 3,44), kèm theo đó là sự gia tăng đáng kể áp suất của tổn thất bơm.

Khi van nạp đóng sớm, nhiệt độ nạp ở đầu hành trình nén T a, do nó giãn nở trước, thấp hơn 42 K so với động cơ có pha nạp tiêu chuẩn.

Việc làm mát bên trong chất lỏng làm việc, kèm theo việc lựa chọn một phần nhiệt từ các phần tử nóng nhất của buồng đốt, làm giảm nguy cơ kích nổ và bắt lửa phát sáng. Hệ số lấp đầy giảm đi một phần ba. Nó có thể hoạt động mà không cần kích nổ với tỷ số nén là 15, so với 10 với thời lượng nạp tiêu chuẩn.

1 - φ Một= 0 °; 2 - φ Một= 30 °; 3 - φ Một= 60 °.

Lúa gạo. 3. Các sơ đồ trao đổi khí ở các góc độ đóng van nạp khác nhau.

1 -φ Một= 30 ° sang TDC; 2 -φ Một= 30 ° ngoài TDC.

Hình 4. Các sơ đồ trao đổi khí ở cùng một tỷ số nén thực tế.

Phần thời gian của các van nạp của động cơ có thể được thay đổi bằng cách điều chỉnh chiều cao của thang máy. Một trong những giải pháp kỹ thuật khả thi là cơ chế điều khiển nâng van đầu vào được phát triển tại SSC NAMI. Sự phát triển của các thiết bị truyền động thủy lực để điều khiển điện tử độc lập việc đóng và mở van, dựa trên các nguyên tắc được thực hiện công nghiệp trong hệ thống nhiên liệu tích lũy của động cơ diesel, có triển vọng lớn.

Mặc dù sự gia tăng áp suất tăng và tỷ số nén cao hơn trong động cơ nạp ngắn, do việc đóng van nạp sớm và do đó áp suất khởi động nén thấp hơn, áp suất xi lanh trung bình không tăng. Do đó, áp suất ma sát cũng không tăng. Mặt khác, với việc rút ngắn lượng nạp vào, áp suất của tổn thất bơm giảm đáng kể (21%), dẫn đến tăng hiệu suất cơ học.

Việc thực hiện tỷ số nén cao hơn trong động cơ có lượng hút ngắn làm tăng hiệu suất được chỉ định và kết hợp với hiệu suất cơ học tăng nhẹ, đồng thời với việc tăng hiệu suất hiệu dụng lên 8%.

Phần kết luận

Kết quả của các nghiên cứu được thực hiện chỉ ra rằng việc đóng van nạp sớm giúp có thể điều chỉnh tỷ lệ lấp đầy và tỷ số nén thực tế trong một phạm vi rộng, hạ thấp ngưỡng kích nổ mà không làm giảm hiệu quả được chỉ định. Đầu vào ngắn hơn giúp tăng hiệu quả cơ học bằng cách giảm tổn thất áp suất bơm.

Người đánh giá:

Kamenev VF, Tiến sĩ Khoa học Kỹ thuật, Giáo sư, Chuyên gia hàng đầu, Trung tâm Khoa học Nhà nước Liên bang Nga FSUE "NAMI", Moscow.

Saykin A.M., Tiến sĩ Khoa học Kỹ thuật, Trưởng phòng, Trung tâm Khoa học Nhà nước Liên bang Nga FSUE "NAMI", Moscow.

Tham khảo thư mục

Ter-Mkrtichyan G.G. SỰ CHUYỂN ĐỔI DIESEL THÀNH ĐỘNG CƠ KHÍ CÓ SỰ GIẢM ĐỘ THỰC TẾ CỦA KHÍ NÉN // Những vấn đề hiện đại của khoa học và giáo dục. - Năm 2014. - Số 5 .;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=14894 (ngày truy cập: 02/01/2020). Chúng tôi mang đến cho bạn sự chú ý của các tạp chí được xuất bản bởi "Viện Hàn lâm Khoa học Tự nhiên"

Ưu điểm của khí đốt làm nhiên liệu cho ô tô là các chỉ số sau:

Tiết kiệm nhiên liệu

Tiết kiệm nhiên liệu máy chạy bằng xăng- chỉ số quan trọng nhất của động cơ - được xác định bằng trị số octan của nhiên liệu và giới hạn bắt lửa của hỗn hợp nhiên liệu không khí. Chỉ số octan là thước đo khả năng chống kích nổ của nhiên liệu, giới hạn việc sử dụng nhiên liệu trong các động cơ có tỷ số nén cao mạnh mẽ và hiệu quả. Trong công nghệ hiện đại, chỉ số octan là chỉ số chính để đánh giá loại nhiên liệu: càng cao thì nhiên liệu càng tốt và càng đắt tiền. SPBT (hỗn hợp propan-butan kỹ thuật) có trị số octan từ 100 đến 110 đơn vị, do đó, không xảy ra hiện tượng kích nổ ở bất kỳ chế độ vận hành động cơ nào.

Phân tích các tính chất nhiệt lý của nhiên liệu và hỗn hợp dễ cháy của nó (nhiệt đốt và nhiệt trị của hỗn hợp cháy) cho thấy tất cả các chất khí đều vượt trội hơn xăng về nhiệt trị, tuy nhiên, khi trộn lẫn với không khí, các chỉ số năng lượng của chúng giảm xuống, là một trong những nguyên nhân làm giảm công suất động cơ. Mức giảm điện năng khi làm việc ở chế độ hóa lỏng lên đến 7%. Một động cơ tương tự, khi chạy bằng khí metan nén (nén), mất tới 20% công suất.

Đồng thời, số octan cao cho phép tỷ lệ nén cao hơn. động cơ khí và nâng cao chỉ số công suất, nhưng chỉ có các nhà máy sản xuất xe hơi mới làm được điều này với giá rẻ. Trong điều kiện của địa điểm cài đặt, quá đắt để thực hiện bản sửa đổi này và thường là không thể.

Số octan cao yêu cầu tăng thời điểm đánh lửa thêm 5 °… 7 °. Tuy nhiên, đánh lửa sớm có thể khiến các bộ phận của động cơ bị quá nhiệt. Trong thực tế vận hành động cơ khí, đã có trường hợp cháy đỉnh piston và van khi đánh lửa quá sớm và hoạt động trên hỗn hợp quá loãng.

Mức tiêu thụ nhiên liệu cụ thể của động cơ càng ít, hỗn hợp nhiên liệu không khí mà động cơ hoạt động càng kém, tức là trên 1 kg không khí đi vào động cơ càng ít nhiên liệu hơn. Tuy nhiên, các hỗn hợp rất loãng, có quá ít nhiên liệu, chỉ đơn giản là không bắt lửa từ tia lửa. Điều này đặt ra giới hạn cho việc cải thiện hiệu quả sử dụng nhiên liệu. Trong hỗn hợp xăng với không khí, hàm lượng nhiên liệu giới hạn trong 1 kg không khí, tại đó có thể bắt lửa, là 54 g. Trong hỗn hợp khí-không khí cực kỳ nạc, hàm lượng này chỉ là 40 g. Khí tự nhiên tiết kiệm hơn nhiều so với xăng. Thực nghiệm cho thấy mức tiêu hao nhiên liệu trên 100 km khi điều khiển ô tô chạy bằng ga ở tốc độ từ 25 đến 50 km / h ít hơn 2 lần so với ô tô cùng điều kiện chạy bằng xăng. Nhiên liệu khí có các giới hạn dễ cháy thiên về hỗn hợp nạc, điều này mang lại cơ hội bổ sung để cải thiện khả năng tiết kiệm nhiên liệu.

An toàn môi trường của động cơ khí

Nhiên liệu hydrocacbon dạng khí là một trong những loại nhiên liệu động cơ thân thiện với môi trường nhất. Phát thải các chất độc hại với khí thải ít hơn 3-5 lần so với khí thải khi làm việc bằng xăng.
Động cơ xăng, do giá trị của giới hạn nạc cao (54 g nhiên liệu trên 1 kg không khí), buộc phải điều chỉnh để có nhiều hỗn hợp, dẫn đến thiếu ôxy trong hỗn hợp và đốt cháy nhiên liệu không hoàn toàn. Kết quả là, khí thải của một động cơ như vậy có thể chứa một lượng đáng kể carbon monoxide (CO), luôn được hình thành khi thiếu oxy. Trong trường hợp có đủ oxy, nhiệt độ cao (hơn 1800 độ) phát triển trong động cơ trong quá trình đốt cháy, lúc đó nitơ trong không khí bị oxy hóa với lượng oxy dư thừa để tạo thành oxit nitơ, độ độc của nó cao hơn 41 lần so với của CO.

Ngoài các thành phần này, khí thải của động cơ xăng còn chứa các hydrocacbon và các sản phẩm của quá trình oxy hóa không hoàn toàn của chúng, được hình thành ở lớp gần thành của buồng đốt, nơi các vách được làm mát bằng nước không cho phép nhiên liệu lỏng bay hơi trong thời gian ngắn. thời gian của chu kỳ hoạt động của động cơ và hạn chế sự xâm nhập của oxy vào nhiên liệu. Trong trường hợp sử dụng nhiên liệu khí, tất cả các yếu tố này đều yếu hơn nhiều, chủ yếu là do hỗn hợp kém hơn. Các sản phẩm cháy không hoàn toàn thực tế không được tạo thành, vì luôn có lượng dư oxy. Ôxít nitơ được hình thành với số lượng nhỏ hơn, vì với hỗn hợp nạc, nhiệt độ đốt cháy thấp hơn nhiều. Lớp gần thành của buồng đốt chứa ít nhiên liệu với hỗn hợp khí-không khí hơn với hỗn hợp khí-không khí giàu hơn. Do đó, với một khí được điều chỉnh thích hợp động cơ phát thải khí carbon monoxide vào khí quyển ít hơn từ 5-10 lần so với xăng, nitơ oxit ít hơn 1,5-2,0 lần và hydrocacbon ít hơn 2-3 lần. Điều này cho phép chúng tôi tuân thủ các tiêu chuẩn hứa hẹn về độc tính của ô tô ("Euro-2" và có thể là "Euro-3") với hiệu suất động cơ phù hợp.

Việc sử dụng khí đốt làm nhiên liệu cho động cơ là một trong số ít các biện pháp bảo vệ môi trường, các chi phí này được đền bù bằng hiệu quả kinh tế trực tiếp dưới hình thức giảm chi phí nhiên liệu và chất bôi trơn. Phần lớn các hoạt động môi trường khác là vô cùng tốn kém.

Trong một thành phố với một triệu động cơ, việc sử dụng khí đốt làm nhiên liệu có thể giảm thiểu đáng kể ô nhiễm môi trường. Ở nhiều nước, các chương trình môi trường riêng biệt nhằm giải quyết vấn đề này, kích thích quá trình chuyển đổi động cơ từ xăng sang khí. Các chương trình môi trường của Moscow hàng năm đều thắt chặt các yêu cầu đối với chủ phương tiện liên quan đến khí thải. Việc chuyển đổi sang sử dụng khí đốt là một giải pháp cho một vấn đề môi trường, kết hợp với một hiệu quả kinh tế.

Độ bền và độ an toàn của động cơ khí

Độ bền của động cơ liên quan mật thiết đến sự tương tác của nhiên liệu và dầu động cơ. Một trong những hiện tượng khó chịu ở động cơ xăng là xăng bị rửa trôi lớp màng dầu bám trên bề mặt bên trong của xilanh động cơ khi khởi động nguội, khi nhiên liệu đi vào xilanh mà không bay hơi. Hơn nữa, xăng ở dạng lỏng đi vào dầu, hòa tan trong dầu và hóa lỏng, làm giảm đặc tính bôi trơn của nó. Cả hai tác động đều làm tăng tốc độ mài mòn của động cơ. GOS, không phụ thuộc vào nhiệt độ động cơ, luôn duy trì trong giai đoạn khí, điều này hoàn toàn loại trừ các yếu tố trên. GOS (khí dầu mỏ hóa lỏng) không thể xâm nhập vào xi lanh, như xảy ra khi sử dụng nhiên liệu lỏng thông thường, vì vậy không cần phải xả động cơ. Đầu và lốc xi lanh ít mài mòn làm tăng tuổi thọ của động cơ.

Nếu các quy tắc vận hành và bảo trì không được tuân thủ, bất kỳ sản phẩm kỹ thuật nào cũng gây ra nguy hiểm nhất định. Việc lắp đặt bình gas cũng không ngoại lệ. Đồng thời, khi xác định các rủi ro tiềm ẩn, người ta phải tính đến các đặc tính hóa lý khách quan của khí như giới hạn nhiệt độ và nồng độ của quá trình tự cháy. Đối với một vụ nổ hoặc đánh lửa, sự hình thành hỗn hợp nhiên liệu-không khí là cần thiết, tức là sự trộn thể tích của khí với không khí. Sự hiện diện của khí trong xi lanh dưới áp suất loại trừ khả năng không khí xâm nhập ở đó, trong khi trong các bình chứa nhiên liệu xăng hoặc dầu diesel luôn có một hỗn hợp hơi của chúng với không khí.

Theo quy luật, chúng được lắp đặt ở những bộ phận ít bị hư hỏng nhất và ít bị hư hỏng nhất trên xe. Dựa trên dữ liệu thực tế, xác suất bị thương và phá hủy cấu trúc của thân xe đã được tính toán. Kết quả tính toán cho thấy xác suất phá hủy thùng xe tại khu vực vị trí xylanh là 1-5%.
Kinh nghiệm vận hành xe gas ở đây cũng như nước ngoài cho thấy, xe gas ít cháy nổ trong các tình huống khẩn cấp.

Tính khả thi về kinh tế của ứng dụng

Việc vận hành xe trên hệ điều hành GOS mang lại hiệu quả tiết kiệm khoảng 40%. Vì, về đặc điểm của nó, nó là hỗn hợp của propan và butan gần nhất với xăng, nên không cần thay đổi cơ bản trong thiết bị động cơ để sử dụng. Hệ thống động cơ phổ thông vẫn giữ nguyên hệ thống nhiên liệu xăng chính thức và giúp dễ dàng chuyển từ xăng sang ga và ngược lại. Động cơ được trang bị hệ thống phổ thông có thể chạy bằng nhiên liệu xăng hoặc khí đốt. Chi phí chuyển đổi một chiếc ô tô chạy xăng sang hỗn hợp propan-butan, tùy thuộc vào thiết bị được chọn, dao động từ 4 đến 12 nghìn rúp.

Khi sinh ra khí, động cơ không dừng ngay mà dừng hoạt động sau 2-4 km chạy. Hệ thống nhiên liệu xăng và xăng kết hợp chạy được 1000 km với một lần đổ đầy cả hai hệ thống nhiên liệu. Tuy nhiên, vẫn tồn tại một số khác biệt nhất định về đặc tính của các loại nhiên liệu này. Ví dụ, khi sử dụng khí đốt hóa lỏng, cần phải có điện áp bugi cao hơn để tạo ra tia lửa điện. Nó có thể vượt quá giá trị điện áp khi xe chạy xăng từ 10-15%.

Việc chuyển đổi động cơ sang nhiên liệu khí làm tăng tuổi thọ của nó lên 1,5-2 lần. Hoạt động của hệ thống đánh lửa được cải thiện, tuổi thọ của bugi tăng lên 40% và quá trình đốt cháy hỗn hợp khí-không khí xảy ra hoàn toàn hơn so với khi vận hành bằng xăng. Các cặn carbon trong buồng đốt, đầu xi-lanh và piston được giảm bớt do cặn carbon được giảm bớt.

Một khía cạnh khác về tính khả thi kinh tế của việc sử dụng TPBT làm nhiên liệu động cơ là việc sử dụng khí đốt giúp giảm thiểu khả năng xả nhiên liệu trái phép.

Xe có hệ thống phun xăng dễ bảo vệ chống trộm hơn xe có động cơ xăng: bằng cách ngắt và mang theo bên mình một công tắc có thể tháo rời dễ dàng, bạn có thể chặn nguồn cung cấp nhiên liệu một cách đáng tin cậy và từ đó chống trộm. Rất khó nhận ra một “bộ chặn” như vậy, nó được dùng như một thiết bị chống trộm nghiêm trọng để khởi động động cơ trái phép.

Như vậy, nhìn chung, việc sử dụng khí đốt làm nhiên liệu cho động cơ là hiệu quả kinh tế, thân thiện với môi trường và an toàn hợp lý.

Người ta đã nói nhiều về lợi thế của nhiên liệu động cơ khí, đặc biệt là khí mê-tan, nhưng chúng ta hãy nhớ lại chúng một lần nữa.

Đây là loại khí thải thân thiện với môi trường, đáp ứng các quy định về khí thải hiện tại và thậm chí trong tương lai. Trong khuôn khổ sự sùng bái của sự nóng lên toàn cầu, đây là một lợi thế quan trọng, vì các tiêu chuẩn Euro 5, Euro 6 và tất cả các tiêu chuẩn tiếp theo sẽ được áp dụng mà không thất bại và vấn đề về khí thải sẽ phải được giải quyết bằng cách này hay cách khác. Đến năm 2020, các phương tiện mới ở Liên minh châu Âu sẽ được phép sản xuất trung bình không quá 95 gam CO2 trên mỗi km. Đến năm 2025, giới hạn này vẫn có thể được hạ xuống. Động cơ mêtan có thể đáp ứng các tiêu chuẩn khí thải này, và không chỉ vì lượng khí thải CO2 thấp hơn. Động cơ xăng cũng có lượng khí thải dạng hạt thấp hơn so với động cơ xăng hoặc động cơ diesel.

Hơn nữa, nhiên liệu NGV không rửa sạch dầu khỏi thành xi lanh, làm chậm quá trình mài mòn của chúng. Theo những người tuyên truyền về nhiên liệu NGV, tài nguyên của động cơ đôi khi phát triển một cách kỳ diệu. Đồng thời, họ im lặng một cách khiêm tốn về cường độ nhiệt của động cơ chạy bằng ga.

Và lợi thế chính của nhiên liệu NGV là giá của nó. Giá cả và giá chỉ bao gồm tất cả các nhược điểm của khí đốt như một nhiên liệu động cơ. Nếu chúng ta đang nói về khí mê-tan, thì đây là một mạng lưới các trạm nạp khí CNG chưa phát triển, theo nghĩa đen, nó gắn một chiếc xe hơi với một trạm xăng. Số lượng trạm chiết nạp khí thiên nhiên hóa lỏng không đáng kể, loại nhiên liệu động cơ khí ngày nay là một sản phẩm ngách, có tính chuyên môn hóa cao. Hơn nữa, thiết bị khí chiếm một phần trọng tải và không gian hữu ích, LPG gây rắc rối và tốn kém để bảo trì.

Tiến bộ công nghệ đã làm phát sinh ra một loại động cơ như diesel-gas, sống trong hai thế giới: diesel và khí. Nhưng với tư cách là một phương tiện phổ biến, khí-diesel không hoàn toàn nhận ra các khả năng của thế giới này hay thế giới khác. Cả quá trình đốt cháy, các số liệu về hiệu suất, cũng như việc tạo ra khí thải đều không thể được tối ưu hóa cho hai loại nhiên liệu trên cùng một động cơ. Để tối ưu hóa chu trình khí - không khí, bạn cần một công cụ chuyên dụng - động cơ khí.

Tất cả các động cơ xăng ngày nay đều sử dụng sự hình thành không khí / khí bên ngoài và đánh lửa bằng bugi, như trong động cơ xăng có chế hòa khí. Các giải pháp thay thế đang được phát triển. Hỗn hợp không khí-khí được tạo thành trong đường ống nạp bằng cách phun khí. Quá trình này diễn ra càng gần xi lanh, động cơ phản ứng càng nhanh. Tốt nhất, khí nên được phun trực tiếp vào buồng đốt, điều này sẽ được thảo luận dưới đây. Sự phức tạp của việc kiểm soát không phải là nhược điểm duy nhất của sự hình thành hỗn hợp bên ngoài.

Việc phun xăng được điều khiển bởi một bộ phận điện tử có chức năng điều chỉnh thời điểm đánh lửa. Mêtan cháy chậm hơn nhiên liệu diesel, tức là hỗn hợp khí - không khí nên bốc cháy sớm hơn, góc tiến cũng được điều chỉnh tùy theo tải. Ngoài ra, mêtan cần tỷ số nén thấp hơn so với nhiên liệu diesel. Vì vậy, trong động cơ khí quyển, tỷ số nén được giảm xuống 12-14. Đối với động cơ khí quyển, thành phần đẳng áp của hỗn hợp khí-không khí là đặc trưng, ​​nghĩa là, hệ số không khí dư a bằng 1, ở một mức độ nào đó bù đắp cho sự mất công suất do giảm tỷ số nén. Hiệu suất của động cơ khí trong khí quyển là 35%, trong khi hiệu suất của động cơ diesel trong khí quyển ở mức 40%.

Các nhà sản xuất ô tô khuyến nghị sử dụng các loại dầu động cơ đặc biệt cho động cơ khí có khả năng chịu nước, ít tro sunfat và đồng thời có số cơ bản cao, nhưng các loại dầu tất cả các mùa cho động cơ diesel thuộc cấp SAE 15W-40 và 10W-40 thì không. bị cấm, được sử dụng trong thực tế trong chín trường hợp trong số mười trường hợp.

Bộ tăng áp cho phép bạn giảm tỷ số nén xuống 10–12, tùy thuộc vào kích thước của động cơ và áp suất trong đường nạp, đồng thời tăng tỷ lệ không khí thừa lên 1,4–1,5. Đồng thời, hiệu suất đạt 37%, nhưng đồng thời cường độ nhiệt của động cơ tăng lên đáng kể. Để so sánh: hiệu suất của động cơ diesel tăng áp đạt 50%.

Mật độ nhiệt của động cơ khí tăng lên có liên quan đến việc không thể xả sạch buồng đốt khi các van đóng, khi van xả và van nạp đồng thời mở ở cuối hành trình xả. Luồng không khí trong lành, đặc biệt là trong động cơ tăng áp, có thể làm mát các bề mặt của buồng đốt, do đó làm giảm mật độ nhiệt của động cơ, cũng như giảm sự đốt nóng của phí tươi, điều này sẽ làm tăng tỷ lệ lấp đầy, nhưng đối với một động cơ xăng, van chồng lên nhau là không thể chấp nhận được. Do sự hình thành bên ngoài của hỗn hợp khí - không khí nên không khí luôn được cung cấp cho xi lanh cùng với khí mêtan, lúc này các van xả phải được đóng lại để tránh khí mêtan đi vào đường xả và gây nổ.

Tỷ số nén giảm, mật độ nhiệt tăng và các tính năng của chu trình khí-không khí đòi hỏi những thay đổi tương ứng, đặc biệt, trong hệ thống làm mát, trong thiết kế của trục cam và các bộ phận của CPG, cũng như trong các vật liệu được sử dụng chúng để duy trì khả năng hoạt động và tài nguyên của chúng. Do đó, giá thành của động cơ xăng không quá chênh lệch so với giá của động cơ diesel, thậm chí còn cao hơn. Thêm vào đó, chi phí của thiết bị gas.

Công ty hàng đầu của ngành công nghiệp ô tô trong nước, KAMAZ PTC, đã nối tiếp sản xuất động cơ khí 8 xi-lanh hình chữ V của dòng KamAZ-820.60 và KamAZ-820.70 với kích thước 120x130 và thể tích làm việc 11.762 lít. Đối với động cơ khí, CPG được sử dụng để cung cấp tỷ số nén là 12 (đối với động cơ diesel KamAZ-740, tỷ số nén là 17). Trong xi lanh, hỗn hợp khí-không khí được đánh lửa bằng một bugi lắp ở vị trí của kim phun.

Đối với các loại xe hạng nặng có động cơ khí, bugi đặc biệt được sử dụng. Ví dụ, thị trường Federal-Mogul cắm điện cực trung tâm iridi và điện cực bên làm bằng iridi hoặc bạch kim. Bản thân thiết kế, vật liệu và đặc điểm của các điện cực và bugi đã tính đến chế độ nhiệt độ của xe tải nặng, đặc trưng của dải tải rộng và tỷ số nén tương đối cao.

Động cơ KamAZ-820 được trang bị hệ thống phun khí mêtan phân tán vào đường ống nạp thông qua các vòi phun với thiết bị định lượng điện từ. Khí được bơm vào đường nạp của từng xi lanh riêng lẻ, điều này có thể điều chỉnh thành phần của hỗn hợp khí-không khí cho từng xi lanh để có được mức thải tối thiểu các chất độc hại. Lưu lượng khí được điều chỉnh bởi hệ thống vi xử lý phụ thuộc vào áp suất phía trước kim phun, lượng khí cung cấp được điều chỉnh bởi van tiết lưu dẫn động bằng bàn đạp ga điện tử. Hệ thống vi xử lý điều khiển thời điểm đánh lửa, cung cấp khả năng bảo vệ chống đánh lửa khí mê-tan trong đường ống nạp trong trường hợp hệ thống đánh lửa bị hỏng hoặc trục trặc van, cũng như bảo vệ động cơ khỏi các chế độ khẩn cấp, duy trì tốc độ xe đã đặt, cung cấp mô-men xoắn giới hạn trên các bánh lái của xe và tự chẩn đoán khi bật hệ thống ...

KAMAZ có phần lớn các bộ phận hợp nhất của động cơ khí và động cơ diesel, nhưng không phải tất cả, và nhiều bộ phận bề ngoài tương tự đối với động cơ diesel - trục khuỷu, trục cam, piston với thanh kết nối và vòng, đầu xylanh, bộ tăng áp, bơm nước, bơm dầu, ống nạp, chảo dầu, vỏ bánh đà - không thích hợp cho động cơ gas.

Vào tháng 4 năm 2015, KAMAZ đã cho ra mắt dòng xe khí với công suất 8 nghìn chiếc mỗi năm. Cơ sở sản xuất nằm trong tòa nhà khí-diesel trước đây của nhà máy ô tô. Công nghệ lắp ráp như sau: khung xe được lắp ráp và một động cơ khí được lắp trên dây chuyền chính của một nhà máy ô tô. Sau đó, khung xe được kéo vào thân xe khí để lắp đặt thiết bị khí và thực hiện toàn bộ chu trình thử nghiệm, cũng như cho xe đang chạy và khung gầm. Đồng thời, các động cơ khí KAMAZ (bao gồm cả những động cơ được nâng cấp với cơ sở linh kiện BOSH) được lắp ráp tại nhà máy sản xuất động cơ cũng đã được kiểm tra và vận hành hoàn chỉnh.

Avtodiesel (Yaroslavl Motor Plant), hợp tác với Westport, đã phát triển và sản xuất dòng động cơ khí dựa trên dòng động cơ YMZ-530 gồm động cơ 4 và 6 xi-lanh thẳng hàng. Phiên bản sáu xi-lanh có thể được lắp đặt trên xe Ural NEXT thế hệ mới.

Như đã đề cập ở trên, phiên bản lý tưởng của động cơ khí là phun khí trực tiếp vào buồng đốt, nhưng cho đến nay nền kỹ thuật cơ khí mạnh nhất toàn cầu vẫn chưa tạo ra được công nghệ như vậy. Tại Đức, nghiên cứu đang được thực hiện bởi tập đoàn Direct4Gas do Robert Bosch GmbH đứng đầu, hợp tác với Daimler AG và Viện Nghiên cứu Động cơ và Ô tô Stuttgart (FKFS). Bộ Kinh tế và Năng lượng Đức đã hỗ trợ dự án 3,8 triệu euro, thực tế không nhiều lắm. Dự án sẽ hoạt động từ năm 2015 đến tháng 1 năm 2017. Na-Gora nên ban hành kiểu dáng công nghiệp của hệ thống phun khí mê-tan trực tiếp và không kém phần quan trọng là công nghệ sản xuất hệ thống này.

So với các hệ thống hiện tại sử dụng hệ thống phun khí đa điểm vào ống góp, hệ thống phun xăng trực tiếp đầy hứa hẹn có khả năng tăng mô-men xoắn lên 60% ở vòng tua thấp, tức là loại bỏ điểm yếu của động cơ xăng. Phun trực tiếp giải quyết toàn bộ phức tạp của các bệnh "thời thơ ấu" của động cơ khí, kéo theo sự hình thành hỗn hợp bên ngoài.

Dự án Direct4Gas đang phát triển một hệ thống phun trực tiếp có khả năng đáng tin cậy, được niêm phong và đo lượng khí chính xác được bơm vào. Các sửa đổi đối với bản thân động cơ đã được giữ ở mức tối thiểu để ngành công nghiệp có thể sử dụng các thành phần cũ. Nhóm dự án trang bị cho động cơ khí thử nghiệm một van phun áp suất cao mới được phát triển. Hệ thống được cho là sẽ được thử nghiệm trong phòng thí nghiệm và trực tiếp trên các phương tiện. Các nhà nghiên cứu cũng đang nghiên cứu sự hình thành của hỗn hợp nhiên liệu / không khí, quá trình điều khiển đánh lửa và sự hình thành của khí độc. Mục tiêu dài hạn của tập đoàn là tạo ra các điều kiện để công nghệ có thể thâm nhập thị trường.

Vì vậy, động cơ khí là một hướng đi còn non trẻ, chưa đạt độ chín về công nghệ. Sự chín muồi sẽ đến khi Bosch và các đồng chí của mình phát triển công nghệ bơm trực tiếp khí mê-tan vào buồng đốt.



Các bài báo tương tự