Effeithlonrwydd Thermol 55%: Peiriant Disel Piston Gwrthwynebu Dau Strôc

O dan y duedd niwtraliaeth carbon fyd -eang, mae cerbydau masnachol, fel maes allweddol o ddefnydd tanwydd ac allyriadau carbon, yn wynebu pwysau digynsail ar gyfer uwchraddio technolegol. Er bod peiriannau disel pedair strôc traddodiadol wedi'u optimeiddio ers dros ganrif, maent yn dal i gael eu cyfyngu gan dagfeydd strwythurol cynhenid. Mae Aches Power wedi datblygu injan diesel dwy-strôc gwrthgyferbyniol modern (gwrthwynebu piston dwy-strôc, OP2s). Yn seiliedig ar fodel injan OP2S tri-silindr 4.9L (gan gynnwys model dynameg hylif cyfrifiadol tri dimensiwn, model un dimensiwn, a model ffrithiant), cynhaliwyd dadansoddiad cydberthynas â'r data mesuredig o brofion dynamomedr. Yna estynnwyd y model wedi'i raddnodi i ragweld perfformiad injan OP dyletswydd trwm tri-silindr 9.8L. O ran dyluniad system gymeriant, datgelodd dadansoddiad o optimeiddio porthladdoedd y gall porthladdoedd llai arwain at well sgwrio perfformiad. Optimeiddiwyd y system hylosgi gan ddefnyddio dulliau dylunio arbrofol. Mae rhagfynegiadau dynameg hylif cyfrifiadol yn dangos y gall rhoi haenau rhwystr thermol ar ddwy ochr y bowlen piston ar gyflwr rhannol o 1200 rpm gyflawni effeithlonrwydd thermol a nodwyd o 58.4%; Mae'r effeithlonrwydd thermol brêc ar y cyflwr hwn yn cyrraedd 55%. Yn y cyflwr sydd â sgôr (cyflymder injan 1800 rpm), effeithlonrwydd thermol y brêc yw 48.1%; Tra ar y cyflwr torque brig (1200 rpm), gall effeithlonrwydd thermol y brêc gyrraedd 50.8%. Mae'r injan dwy-strôc 9.8L tri-silindr sy'n gwrthwynebu piston (injan OP) yn cyflawni effeithlonrwydd thermol brêc o 55% heb ddibynnu ar systemau adfer gwres gwastraff (WHR) na thechnoleg cyfansawdd turbo, wrth gyrraedd targedau allyriadau gwacáu llym. Mae'r cyflawniad hwn yn darparu datrysiad cost isel ac effeithlonrwydd uchel ar gyfer cerbydau trwm masnachol trwy optimeiddio strwythur injan a system hylosgi.

I. Aileni modern technoleg ganrif oed

Nid yw'r injan gwrthwynebus-piston yn gysyniad newydd. Gellir olrhain ei hanes yn ôl i Beiriant Diesel Hedfan Junkers Jumo 205 yn y 1930au. Fodd bynnag, mae Aches Power wedi ei chwyldroi trwy fynd i'r afael â diffygion cynhenid dyluniadau traddodiadol:

- Dim pen silindr a thrên falf: Trwy ddileu pen y silindr, camsiafft, falfiau, a dros 200 o gydrannau eraill o injan gonfensiynol, mae colledion mecanyddol yn cael eu lleihau 30%, a thorri costau gweithgynhyrchu mwy na 15%.

- System sgwrio effeithlon: Mae pen silindr yr injan pedair strôc draddodiadol yn cael ei dynnu, a ffurfir y siambr hylosgi gan ddau biston gwrthwynebol. Mae'r porthladdoedd cymeriant a gwacáu yn cael eu rheoli gan bennau'r pistons, gan gyflawni sgwrio un cyfeiriadol ac unffurf. Mae'r effeithlonrwydd cyfnewid nwy yn cynyddu 40% o'i gymharu ag injans dwy strôc traddodiadol, tra bod colli gwres trwy'r pen silindr yn cael ei leihau.

- Manteision thermodynamig: Mae'r gymhareb arwynebedd i gyfaint y siambr hylosgi yn cael ei lleihau 25%, gan leihau colli gwres. Gyda chymhareb cywasgu uchel a thechnoleg rheoli thermol, codir y gymhareb gywasgu i 21: 1. Trwy optimeiddio cyfaint y piston a chyfuno rheoli pwysau cymeriant, cyflawnir hylosgi effeithlon, gydag effeithlonrwydd thermol a nodwyd (ITE) o 58.6%.

- Gorchudd rhwystr thermol (TBC): Mae cotio cerameg yn cael ei roi ar wyneb y bowlen piston, gan leihau colli gwres o'r siambr hylosgi i'r system oeri a gwella effeithlonrwydd thermol oddeutu 2%.

II. Dyluniad Craidd: Cydbwysedd perffaith o effeithlonrwydd a phwer

1. Breakthrough mewn pensaernïaeth piston mewnol

Gyda phensaernïaeth sy'n cael ei gyrru gan grankshaft deuol, mae'r ddau biston yn symud i gyfeiriadau gwahanol yn y silindr ac yn cael eu cydamseru trwy system gêr. Mae'r dyluniad hwn yn cynnig tair prif fantais:

• Cynllun Compact: Dim ond 60% o fodelau traddodiadol yw lled yr injan, sy'n golygu ei fod yn addas ar gyfer siasi cerbydau masnachol presennol.

• Nodweddion Dirgryniad Isel: Mae syrthni'r Pistons yn canslo ei gilydd, gan leihau'r dirgryniad cyffredinol 50%, gan wella cysur a gwydnwch.

• Allbwn pŵer hyblyg: Trwy addasu'r gymhareb trosglwyddo gêr, gellir cyflawni torque uchel (sy'n addas ar gyfer tryciau trwm) neu gyflymder cylchdro uchel (sy'n addas ar gyfer offer cynhyrchu pŵer).

2. Y gyfrinach i effeithlonrwydd cylch dwy strôc

O'i gymharu â pheiriannau pedair strôc, mae'r dyluniad dwy strôc yn galluogi pob silindr i gwblhau un cylch hylosgi fesul chwyldro. O'i gyfuno â'r optimeiddiadau canlynol, mae perfformiad yn cael ei wella'n sylweddol:

• Dwysedd pŵer uchel: Gyda'r un dadleoliad, mae'r allbwn pŵer yn cynyddu 60%, a gall model silindr 1.6L 3- gyrraedd pŵer o 160kW.

• Proses sgwrio a reolir yn fanwl gywir: Trwy optimeiddio efelychiad CFD o amseriad y darn aer, cwblheir y scavenging o fewn yr ystod ongl crankshaft o radd 145 gradd - 230, gydag effeithlonrwydd sgwrio yn cyrraedd dros 95%.

• Colled pwmpio isel: Dim ond scavenging rhannol sy'n ofynnol i gynnal effeithlonrwydd hylosgi, ac mae'r golled bwmpio yn cael ei lleihau 30% o'i gymharu ag injans pedair strôc.

3. Cymhareb euraidd y paramedrau allweddol

• Cymhareb diamedr strôc/silindr 2.4: Trwy ddilysu efelychiad maes aml-ffiseg, mae'r gymhareb hon yn cyflawni'r cydbwysedd gorau posibl o golli gwres, colli ffrithiant a cholli pwmpio.

• Cyfluniad tri-silindr: Yn osgoi problem ymyrraeth egni tyrbin o fodelau silindr 2- ac ymyrraeth wacáu modelau silindr 4-, gan sicrhau gweithrediad effeithlon ym mhob cyflwr gwaith.

• Rheilffordd gyffredin bwysedd uchel 2000Bar: Cynllun chwistrellwr deuol, wedi'i gyfuno â dyluniad ffroenell perchnogol, gyda maint gronynnau atomization tanwydd llai na 8μm, ac mae'r hyd hylosgi yn cael ei fyrhau i 10-19 ongl crankshaft gradd.

Iii. Rhagolygon cais yn y sector cerbydau masnachol

Mae'r injan OP2S wedi dangos ei gallu i addasu mewn amrywiol senarios:

• Tryciau dyletswydd trwm: Gall y model tri-silindr 4.9L allbwn 480kW o bŵer, gan leihau'r pwysau 300kg o'i gymharu â'r un injan diesel pŵer, ac arbed 12, 000 litr o danwydd yn flynyddol.

• Peiriannau adeiladu: Mae'r nodwedd dwysedd trorym uchel yn galluogi'r injan i fod 40% yn llai o ran maint, gan wella symudedd cyffredinol y peiriant.

• Systemau pŵer hybrid: Pan gaiff ei ddefnyddio fel atgyfnerthu ynni, mae'n cynnwys 80% o'r amodau gwaith yn yr ystod effeithlonrwydd uchel, gan leihau cyfanswm y defnydd o danwydd y system 25%.

Mae profiad ymarferol pŵer Aches wedi profi, trwy ad -drefnu peiriannau hylosgi mewnol traddodiadol yn ddwfn, y gellir rhyddhau potensial perfformiad sylweddol o hyd. Mae'r injan ddisel dwy-strôc gwrthwynebol hon, sy'n cyfuno doethineb canrif oed â thechnoleg fodern, nid yn unig yn darparu llwybr ymarferol ar gyfer lleihau costau a gwella effeithlonrwydd yn y diwydiant cerbydau masnachol, ond hefyd yn adeiladu pont dechnolegol gynaliadwy yn ystod y newid i drydaneiddio. (Nodyn: Mae'r data technegol yn yr erthygl hon yn deillio o Bapur Rhyngwladol SAE "Datblygu Peiriant Piston Gwrthwynebiad Trwm Masnachol 55% BTE")