Будет ли революция в дизельных движках?

На сайте Diesel & Gas Turbine WORLDWIDE появилась статья про разработку швейцарской компании RKLAB AG. Как утверждается RKLAB AG подписал соглашение с Mazda Co. Это соглашение является комплексной программой по оценке, тестированию и улучшению работы швейцарской разработки в течение двух лет для использования в следующем поколении дизельных двигателей. Ожидается получить значительное снижение стоимости и веса двигателя, снижения NOx и количества твердых частиц в выхлопе, и увеличение эффективности на 15% или более.

Центральным проектом RKLAB AG является самосжимающий топливный инжектор, обеспечивающий значительное снижение выбросов, что позволяет отказаться от последующей очистки выхлопов. Благодаря этому инжектору также отпадает необходимость в использовании внешнего насоса высокого давления. Таким образом, новая разработка, как полагается, упростит двигатель, снизит цену и его вес.



Как объясняет специалист из RKLAB AG Бернард Чаллен – «RK инжектор создает более высокое давление (до 5000 бар), чем любая действующая система и может доставить топливо через большое количество мельчайших отверстий (до 180) по сравнению с шестью или восемью в современных обычных инжекторах. Он создает более мелкие капли топлива, с лучшим перемешиванием, более холодное и более полное сжигание, что приводит к снижению NOx, меньшему объему твердых частиц и большей экономии топлива.»
Согласно Чаллену, с RK инжектором давление, подающее топливо, определяется давлением цилиндра. “Оно непрерывно саморегулируется, что обеспечивает заложенный внутри, плавно формирующийся импульс в инжекторе и позволяет снизить пиковую скорость нарастания давления во время сжигания" - отметил он. "Это приводит к снижению нагрузки на двигатель (снижение до 60% в тестах), шума и вибрации, уменьшая характерный дизельный звук".
Процесс с встроенной обратной связью внутри РК инжектора, берущий сигнал от давления в камере сгорания, "подразумевает, что кривая горения топлива определяет скорость с которой топливо добавляется, оптимизируя скорость впрыска для того чтобы устранить избыток или нехватку топлива и адаптироваться к различным топливным характеристикам”.
Инжектор также может управляться с помощью электромагнитных клапанов, разработанных для обеспечения таких же (или улучшенных) мер по диагностике, как в случае с обычным инжектором, способных отслеживать и контролировать процесс горения.
Форма распыления топлива также отличается от обычных систем. Вместо образующей конической поверхности, распыление может иметь форму плоского диска, который делает завихрения и традиционную чашу для сжигания ненужными. Это создает новые возможности для конструкции поршней, камеры сгорания и каналов, что может привести к более легким и компактным двигателям с лучшим газообменом.
Более тонкое распыление производимое РК инжектором также уменьшает задержку между впрыском и сгоранием, фундаментальное ограничение на максимально полезную скорость оборотов для дизеля. Чаллен считает, что это может помочь принести конструкцию дизельных и бензиновых двигателей гораздо ближе друг к другу: “Возможность расширить диапазон скоростей при использовании более легкой конструкции блока цилиндров и более компактной конструкции поршня дает больший потенциал для общего оборудования ” - сказал он.

Проект стартовал в 2014 году и протестированные прототипы двигателей включат диапазон дизельных двигателей от одноцилиндрового до двигателя для больших грузовиков. Технология РК также была опробована на ряде бензиновых двигателей преобразованных в дизельные, используя преимущества более низкого рабочего пикового давления в цилиндрах данной технологии.
Создание рентабельного производства, позволяющего получить высококачественные поверхности, имеет большое значение для развития. До тех пор, пока не закончится следующий этап патентной защиты, RKLAB не раскрывает детали касательно инжектора. Но инженеры участвующие в проекте подтверждают, что инжектор используется электро-гидравлический усилитель для увеличения давление и клапанную систему, рассчитанную на высокие скорости и расходы, для регулировки подачи топлива.
Приоритетом в разработках сейчас является добиться управляемости и контроля чтобы удовлетворить требованиям мировых стандартов для бортовой диагностики (OBD), чтобы сделать возможным коммерциализировать эту технологию.
С разработками Чаллену помогает компания Powertrain Technology Ltd. Для того чтобы определить приоритетные области для проверки и сделать физические эксперименты более эффективными было использовано моделирование с использованием программного продукта Gamma Technologies’ GT-Suite. Компанией Powertrain Technology Ltd применялся детальный многокритериальный подход в моделировании для определения особенностей конструкции инжектора. Эффективное использование моделирования позволяет сократить количество образцов для испытания и сокращает затраты на разработку, что очень важно.
Явления, как работа электромагнитных катушек, поведение гидравлических золотниковых клапанов, сжимаемость и кавитация топлива, изменение зазоров с давлением, а также эффект подогрева топлива от воздействия горячих газов сгорания на поршни инжектора, все они должны быть учтены. Инженеры участвующие в проекте RKLAB отметили, что оптимизированные формы камера сгорания должны быть разработаны с помощью CFD с учетом сгорания до проверки на реальных тестах двигателей.

Источник