Дизельные двигатели являются одними из самых простых концепций двигателя внутреннего сгорания, используемых сегодня, их дизайн не особо изменился за последние полвека. Но что изменилось, так это сложность систем, которые окружают блок дизельного двигателя, чтобы уменьшить присущие ему вредные выбросы.
Исследовательская группа в институте New ACE в Японии разработала новую концепцию дизельного двигателя внутреннего сгорания с использованием нескольких топливных форсунок, которые не требуют снижения отходящего тепла. С заявленным термическим эффективным коэффициентом полезного действия более чем 50 процентов, новый двигатель может сократить расходы на его производство.
Утилизация отходящего тепла (WHR) обычно используется в качестве способа сбора тепла двигателя для поддержания температуры в пылепоглощающем фильтре и других системах контроля выбросов. WHR является относительно дорогой системой, но помогает увеличить общую эффективность транспортного средства как в использования топлива, так и в сокращении выбросов.
Группа исследователей искала способ оптимизации процесса горения, который преодолевал бы или устранял сложный компромисс между выбросами, тепловым коэффициентом полезного действия и потерей энергии при обычном сгорании топлива в дизельном двигателе.
Двигатель, разработанный командой, использует три топливных форсунки в модифицированом Цикла Тринклера. Ограниченное давление и двойной цикл регулируют тепло путем поддержания постоянного объема и давления в цилиндре. Модификация с этой новой концепцией управляет впрыском топлива, чтобы временно создать изоляцию между зоной предварительного сжигания топливовоздушной смеси и зоной диффузионного горения в цилиндре, что обеспечивает последовательное выделение тепла.
Это достигается путем установки цилиндра с тремя форсунками. Одна установлена вертикально центре, и еще два расположены под углом на каждой стороне окружности поршневой камеры. Боковые разбрызгиватели направлены вдоль закрученного воздушного потока, улучшая смешивание, предотвращая нарушение распыления и отражения от стенки полости. Это улучшает смешивание воздуха в центре полости, что создает более плотную точку горения. Особая форма верхней части поршня (коронки) помогает предотвратить нарушение вспрысков между форсунками.
Контролируя время впрыска и продолжительность под постоянным давлением топлива, можно контролировать выделение тепла при различных степенях сжатия и рабочих температурах. Центральная форсунка делает впрыск первой, а боковые следом за ней, через строго контролируемые промежутки времени.
Экспериментальные результаты концепта двигателя показали, что трение и тепловые потери были снижены. Это вызвало снижение выбросов дыма и оксида азота по сравнению с обычным дизельным двигателем внутреннего сгорания.
Институт планирует дальнейшую работу над развитием концепции этого двигателя.
3 Мая 2016
