Güç Termodinamik Vakfı

Otto döngüsü yolcu arabalarında neredeyse her kıvılcım ateşleme iç yanma motoru, ışık kamyonları ve yarış makineleri. Dört vuruşu arasında -kesin, kompresyon, güç, egzoz - güç darbesi, geçici ısı geçişi ve bu makalenin dayanıklılık üzerindeki etkisini araştıran kısa, patlayıcı olaydır.Bu yazı, bu darbenin betonarme uygulamasının mükemmel bir şekilde anlaşılmasını gerektirir.

Air-Start Otto Döngüsü Versus Real Engine Operation

İdeal hava standart Otto döngüsü, sürekli olarak kalıcı ısı ek olarak yanmaya çalışır, takip edilen isentropik genişleme ile gerçekleşir.Bu basitleştirilmiş modelde, güç vuruşu tam olarak ilk ölü merkezde başlar (TDC) ve sıcaklıkla azalır, sonra politropik bir şekilde azalır. Bu sonlu yanma süresi,% 30 ila 60 crank açısına göre azalır.

Enerji Enerji Dengesi Güç sırasında

Güç darbesi sırasında termodinallerin ilk yasasını enerji dengesine uygulayın:

[DÜ = dQ[DÜ:0)[[Üye: 1)[Üye: 2)[Üye: 3))[Üye: 4)))

İşte, dU, kapalı gazların iç enerjisinde değişimdir, dQ[D:0) , yanma ile serbest kalan kimyasal enerjidir, dQ).[Döneticileri için ısı transfer edilir, dW = psiyonel ısıtılır, %35 -% 30-35 daha düşük ısı transferleri için ısı geçişi için.

Combustion Phasing ve Mass Fraction Burned

Spark Timing ve Flameelek Development

Güç darbesi, kıvılcım deşarjı bir alev çekirdeği yarattığında, genellikle 10–40 $ 'lık ölü gazın yüksek oranda yayılması ve yüksek sıcaklık plazması ile kendi kendine bağlı bir yığınla (MFB) eğriliği hızlandığında başlar - yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş

Hesaplama Mass Fraction Baskı Data

Yüksek çözünürlükte basınç verileri, her 0.1 ° Crank açısının örneklediği, MFB'yi kullanarak MFB'yi hesaplamak için mühendislere izin vermek veya daha gelişmiş ısı sürüm algoritmaları ile daha iyi bir şekilde optimize etmek.Bu pozisyon,% 50 ve% 90 yan yana yüksek çözünürlükte ısıtılabilir ısıtılabilir.

Anahtar Parametreleri Güç Verimliliği

Ignition Timing ve maksimum Frenk

Spark önceden, yüksek çözünürlükte negatif çalışma (projeksiyon) ve TDC'den önce biraz daha hızlı bir şekilde geri çekilmeye yardımcı oluyor.En iyi zamanlayıcı frenleme (MBT) bu etkileri kullanarak silindirdeki baskıyı hızlandırıyor.Bu nedenle, herhangi bir hızda ve yük, MBT zamanlaması, toklama sırasında kıvılcımı arttırmak için daha da ileriye doğrulanabilir.

Air-Fuel Oran ve Şarj Dili

Yakıt için stokometrik hava yakıt oranı yaklaşık 14.7:1'dir. Hafif zengin karışımlar (12.5-13.5:1) ısı geçişi ve yüksek şarj yoğunluğu nedeniyle ısıtılır, ancak yakıt ekonomisini azaltır ve CO ve HC emisyonlarını azaltır. Leans 1.1) pompalanan yakıt ısı verimliliğini azaltır, ısı transferlerini azaltır (Dörterek ısı transferlerini azaltır) ve yüksek basınç oranlarına izin verir.

Kombinasyon ve Etkili genişleme

İdeal Otto döngüsü verimliliği, sıkıştırma oranı ile artar: ⁇ = 1 - 1/r[D:0) ⁇ -1[Dönetici:0) Gerçek avantajlar, son gazlı motorlar tarafından kısıtlanır, boruları sınırlandırır ve gazlı gazlar için ısıtılır. Doğrudan enjeksiyon, serinleştirilmiş EGR ve gelişmiş yanma odaları, üretim motorları şimdi 13-14:1.

Yakıt Octane Rating ve Combustion Chemistry

Octane derecelendirmesi (RON ve MON) bir yakıtın direncini otomatikleştirmek için ölçer. Yüksek octane, yakıt dalgalanması olmadan daha agresif kıvılcımlar ve daha yüksek sıkıştırmayı taklit etmeden daha hızlı bir şekilde engelleyebilir; etanol ısısı yüksek ısısı ve soğutması nedeniyle% 10-20 oranında daha yüksek ısıtılabilir, ancak yakıt tüketiminin hacmine göre daha hızlı yanılır.

In-Cylinder Flow and Turbulence Management

Kombinasyon odası geometrisi –piston taç şekli, silindir başı tasarımı ve valf düzenlemesi – merkezi kıvılcım fişleri ile hızlı, tekrarlanabilir hızlar üretebilmeleri için merkezi kıvılcımlar.Squish bölgeleri, TDC yakınındaki silindir kafasını kırar, yüksek çözünürlükte ısıtın ve şarj hızının yakınında ısıtın.

Gerçek Dünya Güç sırasında Mechanisms Kayıp

Heat Transfer ve Termal Sınır Katmanları

Oda duvarlarına uygun ve radiative ısı geçişi, yakıt enerjisinin% 30'una kadar tüketilir - özellikle de gaz sıcaklıklarının 2500 K ve yüzey-to-volume oranı yüksek olduğu zaman, duvarların ısıtılması ve ısı geçişinin ısıtılmasının azalmasının nedeni, yüksek ısıtılmasıdır.

Blow-by ve Crevice Akışları

Gaz sızıntı geçmiş piston halkaları, kapak kılavuzları veya crevice hacimleri (parçalı kutu, üst yüzük ve silindir duvarı) genişleme için mevcut kitleyi azaltır ve genişlemeye devam eden karışımlara katkıda bulunurlar.

Dissociation and Chemical Non-Equilibrium

Yüksek yanma sıcaklıkları (>2200 K) CO2 ve H2O'nun CO, H2, O2 ve radikalleri içine ek olarak kullanılabilir olan enerjiyi absorbe eder. Sıcaklık düşüşü sırasında, bazı rekombinasyon meydana gelir - işlem dengedeysen daha düşük ısı verimliliği azaltır.

Power için Gelişmiş Teknolojiler

Değişkenlik valfi ve Miller / Inkinson Döngüsü

Değişken valf zamanlaması (VVT), yüksek basınç oranlarının düşmesine ve yakıt verimliliğinin kısmen yüklendiğine izin verir. Erken alım valfi kapanma (Miller döngüsü), silindir yükünü doğrudan kontrol ederken etkili sıkıştırma kaybını azaltır, yüksek akış verimliliğin azaltılmasına olanak sağlar.Bu, yüksek genişleme oranını azaltır ve maliyetlerin azaltılmasına olanak sağlar.

Turbocharging ve Knock Management

Düz büyüklükte turboşarj motorları yüksek özel yüklerde çalışır, yüksek basınçlı bir basınç artışı ve yakıt şarjını artıran baskıları artırır.Bu motorlar, birden fazla olayla soğutmalı EGR, doğrudan enjeksiyonu ve sofistike şarj hareketi ile çalışır. turbocharged birimlerinde güç darbesi hızlı bir basınç artışı ve uzun süreli bir basınç platostiği yüksek basınçlı platolar, daha fazla çalışmayı yakıt şarj edici hareketleyiciler için daha fazla çalışma sağlar.

Doğrudan Enjeksiyon ve Strarecli Şarj

Benzin doğrudan enjeksiyon (GDI) sıkıştırmada geç yakıt enjekte eder, duvarların yakınında yakıt destekli bir cep oluşturarak veya başka yerlerde bir kutuplu karışıma yol açar.Bu, yüksek basınç enjekte eden limitleri ve verimliliği artırmak sağlar. ancak, karmaşık bir iç içe karıştıran bir karışım, homojen bir şekilde duvarlara veya karışıma hazırlıksız bir şekilde devre dışı bırakmak için devre dışı bırakmaktır.

Pre-Chamber Ignition ve Active Combustion Systems

Pre-chamber ignition (e.g., Jaguar Land Rover'ın Turbulent Jet Ignition) küçük bir ön-kahramandan daha kolay bir şekilde aktif radikallerin jetlerini geri almak için ana odaya hız verir.Bu, yüksek frekanslı karışımlara ( ⁇ 2)% 45'in üzerindeki yüksek yanma oranlarına izin verir, daha büyük bir hacimsel dönüşüme neden olur.

Güç için Deneysel ve C ⁇ Yöntemleri Analiz

In-Cylinder Basınç Ölçümü

Yüksek hızlı pastazoelektrik basıncı transducers, silindir başı basıncı 0.1° crank açısı ile monte edilir.İlk yasayı kullanarak, satın alma katmanını ve ısı transfer katlarını karşılaştırarak, basınç izlerinin tam bir resmini sunar.Demokrat, mühendisler IMEP, zirve basıncın üzerindeki baskı artış oranını ortaya çıkarır (dp/d ⁇ ) ve net ısı salıverme oranını ilk yasayı kullanarak. Gelişmiş algoritmaları tahmin crevice akışlarını ve ısı transfer katlar.

Optik Teşhis ve CFD Simülasyon

Optik olarak erişilebilir motorlar, yarık pencereler veya endoskopik problar yüksek hızlı alev yayılımı, soot formasyon ve yakıt dağılımı gibi kodların hesaplanmasına izin verir. Lazer kaynaklı fluorsan (LIF) veya büyük hacimli simülasyonlar (MS) ayrıntılı kimyasal mekanizmalar ile çiftleşirken (örneğin, CHEM) Bu sıvı dinamikler (CFD) testleri ve GT-Power, Reynolds-averajları otomatik olarak azaltır.

Kalibrasyon için Deneylerin İstatistiksel Tasarım

Üretim motoru kalibrasyonu, yüksek boyutlu parametre uzayını verimli bir şekilde kullanarak, yüksek boyutlu parametrelerin, yakıt tüketimi haritalarını optimize etmek ve emisyon uyumunu sağlamak için Deneylerin Tasarımını kullanır.Invision Engine calibration uses Design of Experiments (DoE) to improve the kıvılcım zamanlama, enjeksiyon parametreleri ve valf bölme değişkenlerini tahmin etmek ve gerçek zamanlı olarak kontrolleri ayarlamak için kullanılır - Örneğin, Gaussian proses modellerini kullanarak, yüksek boyutlu parametre uzayını verimli bir şekilde kullanarak, yüksek boyutlu ısıtın yüksek boyutlu parametrelerini, yakıt tüketimi haritaları ve emisyon uyumunu hesaplamak için.

Future Yol ve Sürdürülebilir Motor Geliştirme

Dünya karbonizasyona doğru hareket ettiği gibi, Otto döngüsü gelişmeye devam ediyor. Geleceğin kıvılcım ateşleme motorları, yenilenebilir kaynaklardan üretilen hidrojenle% 50 oranında ısı verimliliğine yaklaşması bekleniyor ( ⁇ > 2.5), kompresyon oranları 16:1'e kadar ultra-lean işlemi ile kullanılabilir, ancak yüksek alev hızları yönetmek için modifiye edilmiş yanmalı odalara ihtiyaç duyar ve mevcut olmayan Siyonel maliyetlerle NOx'a yakın CO2 emisyonlar sunar.

Dijital ikizler – ECU'nun üzerinde çalışan gerçek zamanlı fizik tabanlı modeller – giderek daha fazla bileşen sağlığı ve motorun yaşamının üzerinde zirve verimliliğini sağlamak için kontrol parametrelerini ayarlayacaktır. Güç darbe dinamikleri hakkında bir bilgi, bu sistemlerdeki bir baskı izi için vazgeçilmez kalacaktır.