יעילות תרמית של 55%: מנוע דיזל דו-פעימי בוכנה מנוגדת

תחת מגמת ניטרליות הפחמן העולמית, רכבים מסחריים, כאזור מפתח של צריכת דלק ופליטת פחמן, עומדים בפני לחץ חסר תקדים לשדרוגים טכנולוגיים . למרות שמנועי דיזל מסורתיים עם ארבעה פעימות, התוודעו ליותר מאה, הם עדיין מנוגדים על ידי דו-סיסטים במודרניים על ידי דו-סיסטים במודרניים על ידי 2- מנוע (מנוגדים לבוכנה דו-סמוכית, OP2S) . מבוסס על מודל מנוע 4 . 9L 9L OP2S OP2S (כולל דגם דינמיקת נוזלים חישוביים תלת מימדיים, מודל מדגם של DISHICTION}. performance of a 9.8L three-cylinder heavy-duty OP engine. In terms of intake system design, an analysis of port optimization revealed that smaller ports can lead to better scavenging performance. The combustion system was optimized using experimental design methods. Computational fluid dynamics predictions show that at a partial load condition of 1200 סל"ד, החלת ציפויי מחסום תרמי משני צידי קערת הבוכנה יכולה להשיג יעילות תרמית מצוינת של 58 . 4%; היעילות התרמית הבלם במצב זה מגיעה ל 55%. במצב המדורג (מהירות המנוע של 1800 סל"ד), היעילות התרמית הבלם היא 48.1%; בעוד שבמצב מומנט השיא (1200 סל"ד), היעילות התרמית של הבלם יכולה להגיע ל 50.8%. המנוע בן שלוש הצילינדרים בן שלוש הצילינדרים המתנגד לשני פעימות (מנוע OP) משיג יעילות תרמית בלם של 55% מבלי להסתמך על מערכות התאוששות חום פסולת (WHR) או טכנולוגיית הרכבת טורבו, תוך עמידה ביעדי פליטת פליטה קפדניים. הישג זה מספק פיתרון בעלות נמוכה ויעילות גבוהה לרכבים כבדים מסחריים באמצעות אופטימיזציה של מבנה המנוע ומערכת הבעירה.

I . לידה מחדש המודרנית של טכנולוגיה בת מאה שנה

מנוע הבוכנה המנוגדת אינו מושג חדש . ניתן לייחס את ההיסטוריה שלו למנוע הג'ונקרס ג'ומו 205 תעופה דיזל בשנות השלושים של המאה העשרים . עם זאת, הכוח הכוח חולל אותו על ידי התייחסות לפגמים המובנים של עיצובים מסורתיים:

- אין ראש גליל ורכבת שסתום: על ידי ביטול ראש הצילינדר, גל זיזים, שסתומים ומעל 200 רכיבים אחרים של מנוע קונבנציונאלי, ההפסדים המכניים מופחתים ב -30%ועלויות הייצור נחתכות ביותר מ- 15%.

-מערכת חריפה יעילה: ראש הצילינדר של מנוע ארבע פעימות המסורתי מוסר, ותא הבעירה נוצר על ידי שתי בוכנות מנוגדות . נמלי הכריכה והפליטה נשלטים על ידי קצות הבוכנות, ומשיגים את האובדן של הניתוח, בהשוואה לניתוח, בהשוואה לניתוח, בהשוואה לניתוח של 40%, בהשוואה ל -20% בהשוואה לניתוח של 40%, בהשוואה ל -40. ראש הצילינדר מופחת .

- Thermodynamic advantages: The surface area to volume ratio of the combustion chamber is reduced by 25%, minimizing heat loss. With a high compression ratio and thermal management technology, the compression ratio is raised to 21:1. By optimizing the piston volume and combining intake pressure control, efficient combustion is achieved, with an indicated thermal efficiency (ITE) of 58 . 6%.

- ציפוי מחסום תרמי (TBC): ציפוי קרמי מוחל על פני קערת הבוכנה, ומפחית את אובדן החום מתא הבעירה למערכת הקירור ומשפר את היעילות התרמית בכ- 2%{2}}

II . עיצוב ליבה: איזון מושלם של יעילות וכוח

1. פריצת דרך בארכיטקטורת הבוכנה המוטבעת

בעזרת ארכיטקטורה מונעת גל CALLANK-THRECHAFT, שתי הבוכנות נעות בכיוונים מנוגדים בתוך הצילינדר ומסונכרנים באמצעות מערכת הילוכים . עיצוב זה מציע שלושה יתרונות עיקריים:

• פריסה קומפקטית: רוחב המנוע הוא רק 60% מזה של דגמים מסורתיים, מה שהופך אותו למתאים לשלדת הרכב המסחרית הקיימת .

• מאפייני רטט נמוכים: האינרציה של הבוכנות מבטלת זה את זה, ומפחיתה את הרטט הכללי ב- 50%, משפרת את הנוחות והעמידות {}}

• תפוקת חשמל גמישה: על ידי התאמת יחס העברת ההילוכים, ניתן להשיג מומנט גבוה (מתאים למשאיות כבדות) או מהירות סיבוב גבוהה (המתאימה לציוד לייצור חשמל) .

2. הסוד ליעילות של מחזור שתי פעימות

בהשוואה למנועי ארבע פעימות, העיצוב הדו-פעימות מאפשר לכל צילינדר להשלים מחזור בעירה אחד לכל מהפכה . בשילוב עם האופטימיזציות הבאות, הביצועים משופרים משמעותית:

• צפיפות כוח גבוהה: עם אותה תזוזה, תפוקת הכוח מוגברת ב- 60%, ודגם 6L 3- צילינדר 1 . 6L יכול להגיע לכוח של 160kW.

• תהליך ניקוי מבוקר במדויק: באמצעות אופטימיזציה של סימולציה של CFD של תזמון מעבר האוויר, הספינה הושלמה בטווח זווית גל הארכובה של 145 מעלות {}}}, כאשר יעילות המפנה מגיעה ליותר מ- 95%{}}

• אובדן שאיבה נמוך: נדרש רק ניקוי חלקי כדי לשמור על יעילות הבעירה, ואובדן השאיבה מופחת ב -30% בהשוואה לארבע מנועי פעימות .

3. יחס הזהב של פרמטרי המפתח

• יחס קוטר שבץ/צילינדר 2 . 4: באמצעות אימות סימולציה של שדה רב-פיזיקה, יחס זה משיג את האיזון האופטימלי של אובדן חום, אובדן חיכוך ואובדן שאיבה.

• תצורת תלת-צילינדרים: נמנע מבעיית הפרעות האנרגיה של טורבינה של דגמי צילינדר2- והפרעות הפליטה של דגמי צילינדר4-, השגת פעולה יעילה בכל תנאי העבודה.

• מסילה משותפת בלחץ גבוה 2000bar: פריסת מזרק כפול, בשילוב עם תכנון זרבובית קניינית, עם גודל חלקיקי אטומיזציה של דלק פחות מ- 8 מיקרומטר, ומשך הבעירה מתקצר ל 10-19 זווית גל ארכובה {}}

III . סיכויי היישום בענף הרכב המסחרי

מנוע OP2S הוכיח את יכולת ההסתגלות שלו בתרחישים שונים:

• משאיות כבדות: דגם ה- 4-צילינדרים של 4 . 9L יכול להפיק 480 קילוואט של כוח, להפחית את המשקל ב -300 ק"ג בהשוואה לאותו מנוע דיזל כוח, וחוסך 12, 000 ליטר דלק מדי שנה.

• מכונות בנייה: תכונת צפיפות המומנט הגבוהה מאפשרת למנוע להיות קטן ב -40% בגודל, ומשפר את הניידות הכוללת של המכונה .

• מערכות כוח היברידיות: כאשר משתמשים בו כמאיץ אנרגיה, הוא מכסה 80% מתנאי העבודה בטווח היעילות הגבוהה, ומפחית את צריכת הדלק הכוללת של המערכת ב- 25% .

החוויה המעשית של כוח הכאבים הוכיחה כי על ידי הגדרת מנועי בעירה פנימית מסורתית מחדש, עדיין ניתן לשחרר את פוטנציאל הביצועים המשמעותי לשחרר . בוכנה זו המנוגדת לשני שותפות, שמשלבת חוכמה של המאה עם טכנולוגיה מודרנית, לא רק נתיב מעשי להפחתת עלויות ושיפור השיפור של הרכב, אלא גם בנה את הברידג ', תוך כדי שיפור ברזל, אך הוא בעל קיימות ברזולוגיה של ברזולוגיה ברכב. חשמל . (הערה: הנתונים הטכניים במאמר זה נגזרים מהעיתון הבינלאומי SAE "פיתוח מנוע בוכנה כבד של 55% BTE כבד מתנגד בוכנה")