55% Lämpötehokkuus: Kaksitahti vastakkaiset männän dieselmoottori

Maailmanlaajuisen hiilen neutraalisuussuuntauksen mukaan hyötyajoneuvot ovat polttoaineen kulutuksen ja hiilidioksidipäästöjen avainalueena teknologisten päivitysten ennennäkemättömän paineen . Vaikka perinteiset nelitahtiset dieselmoottorit on optimoitu yli vuosisadan ajan, ne ovat edelleen rakentaneet voiman, joka on kehittynyt A-tavanomaisiin rakenteellisiin poistoihin .}}}}}}}}}}}}}}}}}} -tapahtumiaan on kehitetty voimanlähteenä olevia rakenteellisia potinkauloja. (Vastakkainen männän kaksitahti, OP2S) . perustuu 4 . 9L kolmisylinteriseen OP2S-moottorimalliin (mukaan lukien kolmiulotteinen laskennallinen nestedynamiikkamalli, yhden ulottuvuusmalli ja kitkamalli), korolaitosanalyysi suoritettiin mitattuun tietoihin. -malliin. the performance of a 9.8L three-cylinder heavy-duty OP engine. In terms of intake system design, an analysis of port optimization revealed that smaller ports can lead to better scavenging performance. The combustion system was optimized using experimental design methods. Computational fluid dynamics predictions show that at a partial load condition of 1200 RPM, lämmönestepinnoitteiden levittäminen männän kulhon molemmille puolille voi saavuttaa ilmoitetun lämpötehokkuuden 58 . 4%; Jarrujen lämpötehokkuus tässä tilassa saavuttaa 55%. nimellisolosuhteissa (moottorin nopeus 1800 rpm) jarrun lämpötehokkuus on 48,1%; Vaikka jarrun lämpötehokkuus voi saavuttaa 50,8%. 9,8 litran kolmen sylinterin vastapäätä männän kaksimuotoinen moottori (OP-moottori) on 55% jarrujen lämpötehokkuus luottamatta jätealueen talteenottojärjestelmiin (WHR) tai turbo-yhdistävään tekniikkaan, samalla kun saavutetaan tiukat pakokaasupäästötavoitteet. Tämä saavutus tarjoaa edullisen ja korkean tehokkaan ratkaisun kaupallisille raskaiden ajoneuvoille moottorin rakenteen ja palamisjärjestelmän optimoinnin avulla.

I . vuosisadan vanhan tekniikan nykyaikainen uudestisyntyminen

Vastakkaisen männän moottori ei ole uusi konsepti . sen historiaa voidaan jäljittää Junkers JuMo 205 -ilmailun dieselmoottoriin 1930-luvulla ., Achates Power on kuitenkin mullistanut sen perinteisten kuvioiden luontaisiin virheisiin:

- Ei sylinterin pää- ja venttiilijunaa: Eliminoimalla sylinterin pää, nokka -akseli, venttiilit ja yli 200 muuta tavanomaisen moottorin komponenttia, mekaaniset häviöt vähenevät 30%ja valmistuskustannukset leikkaavat yli 15%.}}}}}

-Tehokas poistojärjestelmä: Perinteinen nelitahtimoottorin sylinterin pää poistetaan, ja palamiskammio muodostuu kahdesta vastakkaisesta männästä .. Pistonien päät säätelevät imu- ja pakoportit. Pää pienennetään .

- Termodynaamiset edut: Palamiskammion pinta -alan ja tilavuussuhde pienenee 25%, minimoimalla lämpöhäviöt . korkealla pakkaussuhteella ja lämpöhallintatekniikalla, pakkaussuhde nostetaan 21: 1. optimoimalla männän tilavuus ja yhdistämällä inting -paineenhallinta), tehokas pinta -alainen. 58 . 6%.

- Lämpöesteen päällyste (TBC): Männän kulhojen pintaan kohdistetaan keraaminen pinnoite, vähentämällä lämmönhäviötä palamiskammiosta jäähdytysjärjestelmään ja parantamalla lämpötehokkuutta noin 2%.

II . ydinsuunnittelu: Täydellinen tehokkuuden ja voiman tasapaino

1. läpimurto inline -männän arkkitehtuurissa

Kaksikerroksisella arkkitehtuurilla kaksi mäntä liikkuvat vastakkaisiin suuntiin sylinterissä ja synkronoidaan vaihdejärjestelmän kautta . Tämä malli tarjoaa kolme suurta etua:

• Kompakti asettelu: Moottorin leveys on vain 60% perinteisistä malleista, joten se sopii olemassa olevaan hyötyajoneuvojen runkoon .

• Matala värähtelyominaisuudet: Pistonien hitaus peruuttaa toisiaan, vähentäen yleistä tärinää 50%, mikä parantaa mukavuutta ja kestävyyttä .

• Joustava tehonlähtö: Säätämällä vaihdevaihteisto, korkea vääntömomentti (soveltuu raskaille kuorma -autoihin) tai suurta pyörimisnopeutta (soveltuvan sähköntuotantolaitteisiin) voidaan saavuttaa .

2. kaksitahtisen syklin tehokkuuden salaisuus

Verrattuna nelitahtimoottoreihin, kaksitahti-suunnittelu antaa jokaiselle sylinterille mahdollisuuden suorittaa yhden palamisjakson vallankumousta kohti . yhdistettynä seuraaviin optimointiin, suorituskykyä parannetaan merkittävästi:

• Suuri tehotiheys: Samalla siirtymällä tehonlähtö kasvaa 60%ja 3- sylinteri 1 . 6L -malli voi saavuttaa 160 kW: n tehon.

• Tarkkaan ohjattu poistoprosessi: CFD -simulaation optimoinnin kautta ilmakäytävän ajoituksen optimoinnin avulla poistuminen on saatettu päätökseen kampiakselin kulma -alueella 145 astetta - 230 aste, ja poistotehokkuus saavuttaa yli 95%.}}}}}}}}

• Polunhäviö: Polun hyötysuhteen ylläpitämiseksi tarvitaan vain osittaista poistoa, ja pumppaushäviö vähenee 30% verrattuna nelitahtisiin moottoreihin .

3. avainparametrien kultainen suhde

• Aivohalvauksen/sylinterin halkaisijan suhde 2 . 4: Multi-fysiikan kentän simulaation varmennuksen kautta tämä suhde saavuttaa lämmön menetyksen, kitkahäviön ja pumppaushäviön optimaalisen tasapainon.

• Kolmisylinterinen kokoonpano: Vältetään 2- sylinterimallien turbiinin energian keskeytymisongelma ja 4- sylinterimallien pakokaasuhäiriöt, jotka saavuttavat tehokkaan toiminnan kaikissa työolosuhteissa .}}}}}}

• 2000barin korkeapaineinen yhteinen kisko: kaksoisinjektorien asettelu yhdistettynä omaan suuttimen suunnitteluun, polttoaineen sumutuspartikkelikoko alle 8 μm, ja palamisen kesto lyhennetään 10-19 asteen kampiakselin kulma .}}}}}}}}} {{3}

III . sovellusnäkymät hyötyajoneuvoalalla

OP2S -moottori on osoittanut sopeutumiskyvyn erilaisissa skenaarioissa:

• Raskaat kuorma-autot: 4 . 9L kolmisylinterinen malli voi tulostaa 480 kW tehoa, vähentämällä painoa 300 kg verrattuna samaan tehon dieselmoottoriin ja säästää 12, 000 litraa polttoainetta vuodessa.

• Rakennuskoneet: Korkea vääntömomentin tiheysominaisuus mahdollistaa moottorin olevan 40% pienempi, mikä parantaa koneen yleistä liikkuvuutta .

• Hybridivoimajärjestelmät: Kun sitä käytetään energianvahvistimena, se kattaa 80% korkean tehokkuusalueen työoloista vähentäen järjestelmän polttoaineen kokonaiskulutusta 25% .

Achates-voiman käytännöllinen kokemus on osoittanut, että syvästi konfiguroimalla perinteiset sisäiset palamismoottorit voidaan silti vapauttaa . Tämä vastakkainen männän kaksitahti-dieselmoottori, joka yhdistää vuosisadan vanhan viisauden, ei vain tarjoa vain kestävää teknologiasta ja tehokkuuden paranemista hyötyajoneuvoteollisuudessa, vaan myös kestävän teknologian sillan aikana, Sähköistä . (HUOMAUTUS: Tämän artikkelin tekniset tiedot on johdettu SAE: n kansainvälisestä paperista "55% BTE-kaupallisen raskaan aseman vastakkaisen männän moottorin kehittäminen")