Проблемы развития производства гибридных двигателей

Проблемы развития производства гибридных двигателей

Проблемы развития производства гибридных двигателей

Основной целью производителей гибридных двигателей внутреннего сгорания является повышение экологических параметров автомобиля. При этом постоянное снижение норм по вредным выбросам служит ускорителем решения проблемы с экологией.

Создание конструкций с возможностью регулирования фаз распределения газа без применения распределительных валов или двигателей с переменной степенью сжатия до сих пор находится на начальном этапе. Позволить себе такие разработки могут только крупные производители или конструкторские компании.

Бензиновый двигатель с переменной степенью сжатия

Пока европейские производители пытаются улучшить свои двигатели-гибриды, японские автомобильные компании выбрали другой путь развития и начали повышать эффективность характеристик традиционного мотора. Японским конструкторам удалось превысить степень сжатия этого двигателя до уровня четырнадцати к одному, что прежде ни у кого не получалось и казалось невозможным. При этом они утверждают, что с таким показателем сжатия в принципе обычно функционирует и дизельмотор, впрочем, как и бензомотор, более того, на обычной девяносто пятой марке бензина. Каким же образом им это удалось?

Небольшая степень сжатия всегда была одним из главных недостатков двигателей искрового зажигания, работающих на бензине. Обычно такой показатель составляет 10:1 и редко поднимался до 11:1. Дело в том, что чем сильнее поршнем двигателя сжимается насыщенный бензиновыми парами воздух, тем выше риск того, что смесь может самовоспламениться. Результатом этого неконтролируемого процесса детонации могут быть перегрев от высокой температуры двигателя, высокие нагрузки, поломки поршня или нескольких колец или еще каких-либо других комплектующих.

Решить эту проблему можно лишь снизив средние температурные показатели всего цикла. Чем ниже в камере сгорания температура смеси бензина и воздуха, тем больше ее можно сжимать, не боясь детонации. Японские инженеры не стали заниматься проблемой охлаждения всасываемого в двигатель воздуха, а начали усовершенствовать выпускную систему.

Примером для этого послужил принцип работы выхлопной системы двигателей спортивных гоночных автомобилей. В них выхлопные газы выходят в атмосферу из каждого из четырех цилиндров не все сразу, а по очереди. Строго определенный выпуск газов с газодинамическим наддувом способствует повышению эффективности продувки каждого цилиндра. В результате в них остается меньше отработанного горячего газа, который смешивается на такте входа со свежим воздухом и при окончании такта сжатия температура понижается.

Если обычную долю выхлопных газов в 8% снизить наполовину, это позволит улучшить показатели степени сжатия сразу на 3 единицы. Еще на одну единицу можно поднять эти показатели, если удастся охладить воздух непосредственно при распылении бензина в цилиндр.

С целью реализации такого газообмена на впускной и выпускной распределительные валы были установлены специально разработанные фазовращатели. С помощью компьютерного моделирования был подобран оптимальный размер диаметра цилиндра, который был уменьшен на 4 мм от обычного, что значительно улучшило ход поршня.

Все это поспособствовало ускорению вращательного момента при низких оборотах. Средние показатели оборотов при движении автомобиля в итоге снизились на 15%, что существенно снизило расход бензина и уровень выброса углекислого газа в атмосферу в сравнении с простым двигателем.

ДД с переменной степенью сжатия

В сконструированном более века назад Р.Дизелем двигателе топливное вспрыскивание было изначально прямым – смесь воздуха и топлива воспламенялась от нагревания.

В атмосферном дизельном двигателе такой показатель равен 20:1, в двигателе, оснащенном турбокомпрессором, можно достичь сжатия в 16:1. Японские инженеры смогли добиться улучшения степени сжатия дизельного двигателя легкового автомобиля до значения 14:1.

Для чего это было сделано? В цилиндрах обычных дизельных двигателей в конечной стадии такта сжатия температура и давление высоки настолько, что не дают быстро смешаться воздухом входящему потоку дизельного топлива. В итоге топливо сгорает неравномерно и в выхлопных газах содержится много токсичных веществ. Улучшение показателей степени сжатия дизельного двигателя позволяет более эффективно решить проблему равномерного сжигания топлива, что значительно повышает экологические характеристики автомобиля.

Проблемы развития производства гибридных двигателей

Какова цена?
Секундочку…