 Аргоннская национальная лаборатория работает с компаниями Achates Power и Delphi Automotive с целью разработать инновационный новый двигатель, который может иметь до 50 процентов больше эффективности по сравнению с сопоставимым обычным двигателем.
В новом двигателе сочетаются две перспективные технологии - бензин с воспламенением от сжатия и противоположные поршни. Конечная цель заключается в создании «супердвигателя», который может кардинально изменить способ работы двигателей внутреннего сгорания в легковом транспорте.
Обычные двигатели с искровым зажиганием настолько улучшились за последние несколько десятилетий, что осталось лишь немного возможностей, чтобы и дальше повысить эффективность. Новый двигатель будет объединять в себе лучшие характеристики бензиновых и воспламеняемых от сжатия двигателей с инновационной архитектурой поршня, улучшенной Achates Power, которая устанавливает два поршня, движущихся противоположно друг другу в одном цилиндре. Когда венцы поршней скользят друг к другу, они сжимают смесь воздуха и бензина до экстремальных давлений, в ходе которых смесь автоматически воспламеняется без необходимости использования свечей зажигания. Подобный процесс известен как воспламенение от сжатия.
Когда поршни осуществляют обратный ход и скользят к противоположным концам цилиндра, то порты в цилиндре, позволяют выхлопным газам уходить в свежий воздух. Затем поршни снова перемещаются вместе для сжатия и зажигания в двухтактном цикле. Конструкция исключает использование головок цилиндров, которые являются основной причиной потери тепла и неэффективности в обычных двигателях, и позволяет двигателю работать на эффективности и мощности, схожей с дизельным двигателем, сохраняя преимущества выбросов бензина.
Анализ Achates Power показывает, что новый двигатель предоставляет повышение эффективности топлива более чем на 50 процентов по сравнению с обычным бензиновым двигателем, при одновременном снижении общей стоимости системы трансмиссии. Создание такого нового двигателя потребует многолетний опыт всех членов команды в различных аспектах конструкции и производстве двигателя.
Другим ключом к успеху проекта будет моделирование сложной гидродинамики и горения внутри двигателя, которое будет проводиться в специализированном научно-исследовательском институте. При использовании высокопроизводительных вычислений для моделирования и прогнозирования движения топлива и воздуха в цилиндрах, исследователи смогут оптимизировать конструкцию форсунок двигателей и топлива с использованием вычислений, а не прототипов, что обеспечит ускоренное развитие.
Моделирование и имитация становятся все более важными для конструкторов двигателей в последние годы. Оптимизация технологии сжигания для промышленности позволит значительно сократить время разработки и поможет привести к более экономичным двигателям.
Сокращение времени разработки за счет численного моделирования, и повышение эффективности, разработанные в ходе экспериментальных исследований, будут иметь решающее значение для создания двигателя, который может быть широк принят на коммерческой основе. На протяжении многих лет предлагались различные двигатели, которые показывают преимущества по сравнению с обычным бензиновым двигателем с искровым зажиганием, но повышение эффективности не были достаточно высоким, чтобы убедить автопроизводителей переоснастить производственные линии и конструкцию автомобиля, чтобы включить новые подходы. Теперь исследовательская группа готова разорвать этот барьер и создать двигатель, который может преобразить автомобильный рынок.
|
