Loading

Трансзвуковое горение топлива увеличит эффективность ДВС на 30%

Создано 30.08.2010 11:33
Автор: Александр Компанеец

Transonic Combustion - новая система прямого впрыска топливаУчитывая тот факт, что обычный поршневой двигатель внутреннего сгорания (ДВС), работающий по циклу Отто, имеет тепловую эффективность 25-30%, инженерам остается еще огромное пространство для творчества в попытках улучшить КПД классического ДВС.

В то время как основное внимание общественности приковано к электрификации персонального транспорта, жидкое топливо по-прежнему имеет в 100 раз более высокую энергетическую емкость, чем лучшие современные литиево-ионные батареи, и этот отрыв по прогнозам сохранится еще не один десяток лет.

Учитывая этот факт, инвестиции в совершенствование ДВС продолжают оставаться актуальными, тем более что за последнее время не только вырос КПД ДВС, но и значительно сократились вредные выбросы. Поэтому сейчас очень многие компании и исследовательские учреждения разрабатывают новые и модернизируют существующие конструкции этого популярного источника кинетической энергии. Оппозитный двигатель от EcoMotors (OPOC), интеллектуальные системы впрыска HCCI и электронного управления клапанами TwinAir и MultiAir от FIAT  - вот только несколько примеров перспективных разработок, которые улучшают КПД ДВС на десятки процентов.

Еще одна интересная идея модернизации ДВС предложена калифорнийской компанией Transonic Combustion. В 2007 году представители компании утверждали, что создали технологию позволяющую автомобилю уменьшить расход топлива до 2.3 литров на 100 км пути. И только теперь, по прошествии трех лет, мы, наконец, можем получить подробности, касающиеся новой технологии.

Transonic Combustion - быстрый впрыск суперкритической жидкости (слева) и обычного топлива (справа)

Основным элементом трансзвуковой технологии является система доставки топливной смеси в рабочие цилиндры ДВС, придуманная основателем компании Майком Чейки (Mike Cheiky). Идея Майка заключалась в перевод топливной жидкости в суперкритическое состояние перед впрыском в рабочую камеру цилиндра. Вещества в природе обычно могут существовать в трех состояниях: твердом, жидком и газообразном в зависимости от температуры и давления. Жидкие топлива такие как бензин и солярка обычно сгорают только после того как они превратились в пар.

Сверхкритическое состояние вещества – четвертое состояние вещества, которое находится между жидкостью и газом и имеет свойства того и другого, также как и свои уникальные свойства. Чтобы достичь такого состояния жидкость нагревают до температуры превышающей точку кипения, в тоже время, повышая давление. Как утверждают исследователи компании Transonic Combustion, в сверхкритическом состоянии вещество может гореть намного быстрее, чем в обычном газообразном состоянии, что дает ряд преимуществ в увеличении эффективности ДВС и снижении выбросов.

Transonic Combustion состояния вещества (голубой цвет - суперкритическая жидкость)

Новая трансзвуковая технология включает два основных аспекта: подготовка топлива и прямой впрыск. Система впрыска – это модернизированная система прямого впрыска высокого давления (200-300 бар), доставляющая подготовленную специальным образом смесь в рабочие цилиндры двигателя. Перед впрыском специальная система переводит топливо в сверхкритическое состояние – это и является основным секретом новой технологии.

В традиционном поршневом ДВС до одной третьей энергии горения теряется на нагревание стенок цилиндра и далее охлаждающие жидкости. Один из  способов уменьшить эти потери – сконцентрировать «факел» ближе к центру цилиндра, снизив температуру у стенок. Transonic Combustion утверждает, что топливо в суперкритическом состоянии сгорает намного быстрее, и поэтому меньшая часть тепла достигает боковых поверхностей цилиндра, уменьшая тем самым потери на нагревание. В это случае большее количество химической энергии топлива может быть трансформировано в механическую энергию поршня.

Transonic Combustion система подготовки топливной смеси и впрыска

Быстрое горение топлива дает еще одно преимущество. В типичном поршневом двигателе воспламенение смеси начинается тогда, когда поршень еще движется вверх в цикле сжатия топливной смеси, что приводит к потерям энергии, которая тормозит поднимающийся поршень. Благодаря более высокой скорости сгорания топливной смеси, момент воспламенения топлива можно задержать до того момента пока поршень не достигнет верхней мертвой точки, или даже начнет двигаться вниз, что приведет к еще одному снижению потерь. Интересной особенностью трансзвукового двигателя является то, что работая на бензине с октановым числом 87, для воспламенения смеси он использует высокое давление (15:1) также как и дизельные двигатель.

Инженеры компании испытали двигатель с различными типами топлива, и новая технология показала совместимость с бензином, дизельным топливом, этанолом и бутанолом. Разработчики остановились на бензине, как на самом распространенном топливе.

Transonic Combustion - можно модернизировать классический ДВС

Далее были успешно проведены попытки модернизации существующих двигателей самых известных производителей установкой системы Transonic. Что позволило получить экономию топлива 25-30% по сравнению с базовыми версиями двигателей. Более того, испытания модернизированных двигателей показали значительное снижение вредных выбросов.

Сейчас компания сотрудничает с несколькими автопроизводителями, которые помогают проводить эксперименты с прототипами новых моторов. Более детальная информация держится в тайне, так как ее разглашение может привести к потере конкурентного преимущества, а значит и инвестиций вложенных в эту перспективную разработку.

Источник: autoblog.com

Комментарии: