Новости    Библиотека    Карта сайтов    Ссылки    О сайте


22.05.2012

Бензиновый двигатель может превзойти по эффективности дизель

Американская компания Delphi, крупный поставщик автокомпонентов из Мичигана, провела предварительное исследование нового типа бензинового ДВС, в котором впрыск за один цикл осуществляется трижды. Тепловой КПД нового двигателя оказался выше, чем у дизеля, пишет Delphi.

В эксперименте использовался одноцилиндровый Ricardo Hydra объёмом 0,5 л. (Иллюстрация Delphi.)
В эксперименте использовался одноцилиндровый Ricardo Hydra объёмом 0,5 л. (Иллюстрация Delphi.)

Дизель сегодняшних легковых автомобилей имеет КПД в 40–45%. Бензиновым двигателям, КПД которых не превышает 30–35%, трудно с ним соревноваться. Правда, дизелю всё сложнее удовлетворять требованиям по выбросам окислов азота и сажи.

Разумеется, модификации бензинового ДВС для использования в них дизельного цикла (и воспламенения сжатием) не редкость, но все они по разным причинам терпели фиаско. То, что сейчас разработали инженеры Delphi Марк Селлхау, Джеймс Синнамон, Кевин Хойер и Гарри Хастед, трудно назвать и обычным бензиновым, и обычным дизельным двигателем. Скорее это гибрид.

Разработка была представлена на Всемирном конгрессе общества инженеров автомобильной промышленности 2012 года (24–26 апреля, Детройт, шт. Мичиган, США).

Официальное название изобретения таково: «Бензиновый двигатель с воспламенением сжатием и непосредственным впрыском в цилиндры» (GDCI). Описание похоже на дизель, и всё-таки это не он: эксперименты показали, что для наиболее полного сгорания при воспламенении сжатием бензин следует подавать в цилиндр тремя порциями за один цикл. Именно тогда КПД получается максимальным. За основу был выбран серийный одноцилиндровый четырёхклапанный двигатель Hydra объёмом 499 см3 производства британской Ricardo. Экспериментальные замеры проводились при примерно 6 атм и 1 500 об/мин, с использованием различных технологий впрыска, при давлениях на впрыске от низкого до умеренного. Октановое число — 86.

При технологии впрыска тремя порциями за один цикл работы удалось добиться на том же одноцилиндровом двигателе КПД в 46,5% для бензинового цикла при воспламенении сжатием и 43% на чисто дизельном цикле. То есть тепловой КПД бензинового цикла превысил дизельный на 8%! При этом удельный расход топлива (г/кВт•ч) для бензина был на 9,5% меньше. Разумеется, из-за более высокой плотности дизтоплива расход бензина в литрах превысил расход солярки на 4,5% — так ведь и энергии в литре солярки запасено больше, чем в том же количестве бензина. Не говоря уже о том, что сегодня бензин с октановым числом 86 стоит в большинстве случаев даже меньше, чем солярка. Что особенно интересно, выработка углекислого газа на один киловатт-час упала на 14,4%.

Иными словами, новый бензиновый двигатель оказался не просто экономичнее дизельного, но ещё и «зеленее», экологичнее!

Слева направо: удельный расход топлива по весу, тепловой КПД, удельный расход топлива по объёму и выработка углекислого газа для GDCI и дизеля соответственно. (Иллюстрация Delphi.)
Слева направо: удельный расход топлива по весу, тепловой КПД, удельный расход топлива по объёму и выработка углекислого газа для GDCI и дизеля соответственно. (Иллюстрация Delphi.)

Завершив эксперименты с одноцилиндровым мотором, инженеры Delphi провели численное моделирование эффективности их гибридного цикла работы ДВС, сочетающего в себе черты дизельного и классического бензинового, для многоцилиндровых моторов в сравнении с существующими на рынке моделями. Соперники были выбраны достойные: турбодизель Volkswagen Jetta 2.01 (250г/кВт•ч), Daimler 3.5L V6 с распределённым впрыском (247 г/кВт•ч), а также бензиновые экспериментальные двигатели с обычным зажиганием и рециркуляцией охлаждённых выхлопных газов (245 г/кВт•ч). И вот результат: Delphi-двигатель, работающий по GDCI-схеме, показал удельный расход топлива в 210 г/кВт•ч, что на 16% меньше, чем у турбодизеля Volkswagen Jetta!

В специальной работе, посвящённой результатам экспериментов, изобретатели оговариваются, что 1 500 об/мин — не самый нагруженный цикл, и в идеале потребуются дополнительные испытания, чтобы выяснить КПД и удельный расход в других режимах и в самом широком диапазоне оборотов. Но уже сейчас двигатель такого цикла может считаться, по их словам, подходящим для гибридов, в которых есть возможность эксплуатации мотора в наиболее щадящих «генераторных» условиях, при практически постоянных оборотах. Согласитесь, снижение расхода топлива, одновременно с ещё более резким сокращением выхлопов углекислого газа, того стоит.

Александр Березин


Источники:

  1. КОМПЬЮЛЕНТА







Пользовательский поиск





© Злыгостев Алексей Сергеевич, подборка материалов, оцифровка, статьи, оформление, разработка ПО 2001-2017
При копировании материалов проекта обязательно ставить активную ссылку на страницу источник:
http://motorzlib.ru/ 'MotorzLib.ru: Статьи и книги по автомобилестроению, наземному транспорту и организации движения'