بازده حرارتی 55 ٪: موتور دیزل پیستون دو زمانه مخالف

تحت روند جهانی بی طرفی کربن ، وسایل نقلیه تجاری ، به عنوان یک منطقه اصلی مصرف سوخت و انتشار کربن ، با فشار بی سابقه ای برای به روزرسانی های تکنولوژیکی روبرو می شوند {0 {0} اگرچه موتورهای دیزل چهار سنتی سنتی به مدت بیش از یک قرن بهینه شده اند ، اما هنوز هم با توجه به ایجاد حقوقی ساختاری ، دارای نقاط ضعف ساختاری هستند. . پیش بینی عملکرد یک موتور OP با وظیفه سنگین 9 {19} 8L . از نظر طراحی سیستم ورودی ، تجزیه و تحلیل بهینه سازی بندر نشان داد که پورت های کوچکتر می توانند منجر به عملکرد بهتر شوند. سیستم احتمالی با استفاده از روش های طراحی آزمایشی بهینه شده است. شرط 1200 دور در دقیقه ، استفاده از پوشش های سد حرارتی در هر دو طرف کاسه پیستون می تواند به یک راندمان حرارتی نشان داده شده از 58. 4 ٪ برسد. راندمان حرارتی ترمز در این شرایط به 55 ٪. در شرایط رتبه (سرعت موتور 1800 دور در دقیقه) می رسد ، راندمان حرارتی ترمز 48.1 ٪ است. در حالی که در شرایط اوج گشتاور (1200 دور در دقیقه) ، راندمان حرارتی ترمز می تواند به 50.8 ٪ برسد. موتور سه سیلندر سه سیلندر 9.8L مخالف موتور دو زمانه (موتور OP) بدون تکیه بر سیستم های بازیابی گرمای زباله (WHR) یا فناوری ترکیبی توربو ، در حالی که اهداف دقیق انتشار اگزوز را برآورده می کند ، 55 ٪ از 55 ٪ به یک بازده حرارتی ترمز می رسد. این دستاورد یک راه حل کم هزینه و با راندمان بالا برای وسایل نقلیه سنگین تجاری از طریق بهینه سازی ساختار موتور و سیستم احتراق فراهم می کند.

من . تولد مدرن فناوری یک قرن قدیمی

موتور پیستون مخالف یک مفهوم جدید نیست. تاریخچه آن را می توان در دهه 1930 به موتور دیزل هواپیمایی JUMO 205 Aviation ردیابی کرد ، با این وجود ، با پرداختن به نقص های ذاتی طرح های سنتی ، آن را انقلابی ایجاد کرده است:

- بدون قطار سر و دریچه سیلندر: با از بین بردن سر سیلندر ، میل لنگ ، دریچه ها و بیش از 200 مؤلفه دیگر یک موتور معمولی ، تلفات مکانیکی 30 ٪ کاهش می یابد و هزینه های تولید بیش از 15 ٪ {4 {} کاهش می یابد.

-سیستم ضبط کارآمد: سرسیلندر موتور چهار زمانه سنتی برداشته می شود ، و محفظه احتراق توسط دو پیستون مخالف تشکیل می شود. سر سیلندر کاهش می یابد.

- مزایای ترمودینامیکی: نسبت سطح به حجم محفظه احتراق 25 ٪ کاهش می یابد ، به حداقل رساندن از دست دادن گرما . با نسبت فشرده سازی بالا و فناوری مدیریت حرارتی ، نسبت فشرده سازی به 21 افزایش می یابد:1. با بهینه سازی حجم پیستون و ترکیبی از کارآموز ، نشان می دهد که نشان می دهد کنترل فشار مهار کننده ، تجارب کارآمد ، تجارب کارآمد است. 58. 6 ٪.

- پوشش سد حرارتی (TBC): یک پوشش سرامیکی به سطح کاسه پیستون اعمال می شود و باعث کاهش گرما از محفظه احتراق به سیستم خنک کننده می شود و راندمان حرارتی را تقریباً 2 {2. بهبود می بخشد

II . طراحی هسته: تعادل کامل کارآیی و قدرت

1. دستیابی به موفقیت در معماری پیستون درون خطی

این دو پیستون با یک معماری دو طرفه محور محور ، در جهت های مخالف در سیلندر حرکت می کنند و از طریق یک سیستم دنده. همگام سازی می شوند. این طرح سه مزیت اصلی را ارائه می دهد:

• طرح جمع و جور: عرض موتور تنها 60 ٪ از مدل های سنتی است ، و آن را برای شاسی وسیله نقلیه تجاری موجود مناسب می کند .

• ویژگی های ارتعاش کم: عدم تحرک پیستون ها یکدیگر را لغو می کند و لرزش کلی را 50 ٪ کاهش می دهد ، باعث افزایش راحتی و دوام.

• خروجی انعطاف پذیر: با تنظیم نسبت انتقال دنده ، گشتاور بالا (مناسب برای کامیون های سنگین) یا سرعت چرخش بالا (مناسب برای تجهیزات تولید برق) می توان . بدست آورد

2. راز راندمان چرخه دو زمانه

در مقایسه با موتورهای چهار زمانه ، طراحی دو زمانه هر سیلندر را قادر می سازد تا یک چرخه احتراق را در هر انقلاب انجام دهد . همراه با بهینه سازی های زیر ، عملکرد به طور قابل توجهی افزایش می یابد:

• چگالی قدرت بالا: با همان جابجایی ، خروجی قدرت 60 ٪ افزایش می یابد ، و یک مدل3-}} مدل 6. 6L می تواند به قدرت 160 کیلو وات برسد.

• فرآیند تنظیم دقیق کنترل شده: از طریق بهینه سازی شبیه سازی CFD از زمان عبور هوا ، جابجایی در محدوده زاویه میل لنگ 145 درجه- 230 درجه تکمیل می شود ، با راندمان تنظیم کننده به بیش از 95 {3.}}}

• از دست دادن پمپاژ کم: فقط برای حفظ راندمان احتراق ، نیاز به اصلاح جزئی است و از دست دادن پمپاژ 30 ٪ در مقایسه با موتورهای چهار زمانه کاهش می یابد {2 {2}

3. نسبت طلایی پارامترهای کلیدی

• نسبت قطر سکته مغزی/سیلندر 2 . 4: از طریق تأیید شبیه سازی میدانی چند فیزیک ، این نسبت به تعادل مطلوب از دست دادن گرما ، از دست دادن اصطکاک و از دست دادن پمپاژ می رسد.

• پیکربندی سه سیلندر: از مشکل قطع انرژی توربین از مدل های سیلندر2- و تداخل اگزوز مدل های سیلندر4- جلوگیری می کند ، و در تمام شرایط کار به عملکرد کارآمد می رسد {3.}}}}}

• 2000bar Rail Common Rail: طرح انژکتور دوگانه ، همراه با یک طرح نازل اختصاصی ، با اندازه ذرات اتمیزه کردن سوخت کمتر از 8μm ، و مدت احتراق به زاویه میل لنگ میل لنگ درجه {3} {4.}}}}}}}}}

III . چشم انداز برنامه در بخش وسایل نقلیه تجاری

موتور OP2S سازگاری خود را در سناریوهای مختلف نشان داده است:

• کامیون های سنگین: مدل سه سیلندر 4. 9L می تواند 480 کیلو وات قدرت را تولید کند و وزن را 300 کیلوگرم در مقایسه با همان موتور دیزل قدرت کاهش دهد و 12 ، 6 {6} لیتر سوخت را سالانه صرفه جویی کند.

• ماشین آلات ساختمانی: ویژگی چگالی گشتاور بالا این موتور را قادر می سازد از نظر اندازه 40 ٪ کوچکتر باشد و تحرک کلی دستگاه را افزایش می دهد .

• سیستم های قدرت هیبریدی: هنگامی که به عنوان تقویت کننده انرژی استفاده می شود ، 80 ٪ از شرایط کار را در محدوده با راندمان بالا پوشش می دهد ، و کل مصرف سوخت سیستم را 25 ٪. کاهش می دهد

The practical experience of Achates Power has proven that by deeply reconfiguring traditional internal combustion engines, significant performance potential can still be unleashed. This opposed-piston two-stroke diesel engine, which combines century-old wisdom with modern technology, not only provides a practical path for cost reduction and efficiency improvement in the commercial vehicle industry, but also builds a sustainable technological bridge during the transition to برق.} (توجه: داده های فنی در این مقاله از مقاله بین المللی SAE "توسعه یک موتور سنگین 55 ٪ تجارت سنگین و پیستون مخالف" گرفته شده است)