Бул изилдөө, бензин-суутек менен иштеген төрт цилиндрлүү бир шам менен от алдыруучу мотордо суутекin гана көлөмүнүн эмес, соруу коллекторуna кайсы басымla инжекция кылынганынын да күйүү, энергия керектөө жана чыгарынды эмиссияларын өзгөртүп өзгөртүүdiğini deneysel катары изилдейт. Nissan HR16DE мотор 2500 rpm жана 0,48 MPa тормоздук орточо эффективдүү басымta стехиометриялык катары иштетилген; E10H0 негизги күйүүчү майına масса боюнча %10, %20 жана %30 суутек eklenmиш жана суутек 1,2; 1,4; 1,6 жана 1,9 bar басымlarda инжекция кылынган. Жыйынтыктар, мотор davranışını belirleyen басымдуу өзгөрмөсүn инжекция басымдаn өтө суутек масса катышы болгонун көрсөткөн. Суутек катышı арткан сайын от алдыруу кечигүүсү kısalmış, жылуулук бөлүнүү оордукi жана цилиндр температурасы жүкselmиш, kütle bazlı özgül күйүүчү май керектөөсү azalmış; HC жана CO₂ эмиссиялары düşerken NOx арткан. İncelenen орточо ылдамдык жана орточо жүк шарттарыnda 1,2 bar жалпы катары дагы avantajlı görünmüş, бирок бул жыйынтык дагы жүкsek hız жана жүк шарттарына түздөн-түз жалпыланбашы керек.
Изилдөөнүн öнымдуулукli айырмасы, “дагы fazla суутек” менен “дагы жүкsek суутек инжекция басымы” таасирлерин бир-биринен ажыратуусу. Суутек масса катышыnın өзгөртүлүшү күйүүчү майın химиялык курамын, төмөнкү жылуулук маанисиini жана күйүү kinetiğini күчтүү түрдө өзгөрткөндө, 1,2–1,9 bar arasındaki инжекция басымы негизги катары суутекin коллекторa берилүү жана аралашуу biçimini etkileyen экинчи даражадагы бир калибрлөө өзгөрмөсү катары иштеген.
Суутек катышı арткан сайын цилиндр ичиндегиndeki maksimum эсептелген температура E10H0 үчүн 2598 K'den E10H10 үчүн 2758 K'ye жана E10H30 үчүн 2934 K'ye жүкselmишtir. Aynı zamanda от алдыруу кечигүүсү E10H0'daki 6,7 кривошип бурчу даражасыnden E10H30'да болжол менен 2,0–2,3 dereceye kadar kısalmıştır. Дагы hızlı күйүү nedeniyle изилдөөчүлөр учкун убакыттоосуnı суутек арткан сайын geciktirerek maksimum цилиндр басымыnın жогорку өлүк чекитdan болжол менен 14–15 кривошип бурчу даражасы кийин oluşmasını sağlamıştır.
Kütle bazındaki тормоздук өзгөчө күйүүчү май керектөөсү E10H0'да болжол менен 242 g/kWh iken E10H10'да 199–204 g/kWh, E10H20'да 176–179 g/kWh жана E10H30'да болжол менен 155–158 g/kWh düzeyine түшкөн. Бирок бул azalma бир başına termal натыйжалуулукда ошол эле ölçekte бир жүкselиш anlamına gelmemektedir. Суутекli аралашмаların төмөнкү жылуулук маанисиi arttığı үчүн энергия bazlı баалоода тормоздук жылуулук натыйжалуулугу бардык testlerde болжол менен 0,351–0,362 сыяктуу dar бир aralıkta kalmıştır.
Түркия жагынан изилдөө, учурдагы бензиндүү моторlara соруу коллектору аркылуу суутек eklenmesini araştıran deneysel изилдөөlar үчүн кеңири бир калибрлөө жана өлчөө örneği сунуштайт. Ошентсе да 1,2 bar маанисиnin ар түрдүү моторлордо “ideal суутек басымы” болгону sonucu çıkarılamaz. Motor geometrisi, жүк, айлануу, инжектор kapasitesi, суутек катышы, инжекция убакыттоосу жана ateşleme avansı değишtiğinde оптимум басымыn yeniden deneysel катары belirlenmesi керек.
Изилдөөnın негизги sorusu эмне?
Суутекin бензиндүү шам менен от алдыруучу моторlara eklenmesi, yноминалдык ылдамдыкnı жана күйүүчү майın химиялык өзгөчөлүктөрдүni değишtirebilir. Бирок изилдөөчүлөрın burada odaklandığı дагы dar soru şudur: Aynı суутек катышы моторa verilirken коллектор инжекция басымдын 1,2 менен 1,9 bar арасында өзгөртүлүшү мотор davranışında өлчөнө турган бир kontrol etkisi oluşturuyor mu?
Изилдөөнүн баштапкы пункт, ilk коллектор инжекцияu testlerinde инжекция басымдаки кичинекей değишikliklerin өзгөчө эмиссияларда beklenmedik değишimler oluşturduğunun gözlenmesidir. Изилдөөчүлөр төмөн басымlı суутек beslemesinin инжекция мөөнөтүni, hava-суутек аралашмаının hazırlanmasını жана emme supabı kapanmadan мурун учурдагы аралашуу мөөнөтүni değишtirebilecek ek бир мотор калибрлөө parametresi olabileceğini мааниlendirmишtir.
Deney кайсы мотор үстүндө жүргүзүлдү?
Deneylerde 1,598 dm³ hacimli, иреттелген төрт цилиндрлүү Nissan HR16DE шам менен от алдыруучу мотор колдонулган. Motorun цилиндр диаметри 78,0 mm, поршень жүрүшү 86,6 mm жана кысуу катышы 10,7'dir. Булакта мотордун maksimum gücü 6000 rpm'да 84 kW, максималдуу моментu болсо 4400 rpm'да 156 Nm катары берилген.
| Motor parametresi | Маани |
|---|---|
| Motor | Nissan HR16DE |
| Silindir жайгашууi | Sıralı 4 цилиндр |
| Motor hacmi | 1,598 dm³ |
| Silindir çapı | 78,0 mm |
| Piston stroku | 86,6 mm |
| Sıkıştırma катышı | 10,7 |
| Maksimum güç | 84 kW @ 6000 rpm |
| Maksimum момент | 156 Nm @ 4400 rpm |
Суутек моторa кантип verildi?
Суутек, мотордун соруу коллекторуna кошулган ayrı бир инжектор аркылуу камсыздалган. Суутек 200 bar басымlı tüplerden alınmış; жогорку басым регуляторüyle мурун 5 bar seviyesine, ardından төмөн басым регуляторüyle test басымlarından birine düşürülmüştür.
Изилдөөда төрт коллектор инжекция басымы колдонулган:
- 1,2 bar
- 1,4 bar
- 1,6 bar
- 1,9 bar
Hem бензин hem суутек инжекциясы толук иреттелген катары реалдууleştirilmиш жана инжекция убакыттоосу бүткүл deneylerde жогорку өлүк чекитdan 320 кривошип бурчу даражасы мурун sabit tutulmuştur.
Motorun fabrika ECU'su ордуна программалоого мүмкүн MoTeC M800 колдонулган. Бул система изилдөөчүлөрın учкун убакыттоосуnı жана бензин/суутек инжекция kontrolünü ayrı ayrı ayarlamasına imkân vermишtir.
Кайсы күйүүчү май аралашмалары колдонулду?
Негизги күйүүчү май E10H0 катары adlandırılmıştır жана ыкма bölümünde %10 etanol камтыган бензин катары tanımlanmıştır. Buna sırasıyla масса боюнча %10, %20 жана %30 суутек eklenerek E10H10, E10H20 жана E10H30 test grupları түзүлгөн.
| Yakıt | H₂ масса катышы (%) | Benzin компонентти (%) | Alt жылуулукl маани (MJ/kg) | Stokiyometrik A/F | Kıvılcım zamanlaması (CAD BTDC) |
|---|---|---|---|---|---|
| E10H0 | 0 | 100 | 41,87 | 14,20 | 24 |
| E10H10 | 10 | 90 | 49,69 | 16,26 | 16 |
| E10H20 | 20 | 80 | 57,50 | 18,32 | 12 |
| E10H30 | 30 | 70 | 65,32 | 20,37 | 10 |
Суутек катышı арткан сайын учкун дагы geç колдонулган. Bunun amacı ар түрдүү күйүүчү майларда maksimum цилиндр басымыnı жогорку өлүк чекитdan болжол менен 14–15 кривошип бурчу даражасы кийин tutmak жана алгачкы жөндөөlarda gözlenen детонацияга окшош жайгашууsiz күйүүyı önlemektir.
Deney шарттары кантип sabit tutuldu?
- Motor devri: 2500 rpm
- Fren орточо efektif басымы: 0,48 MPa
- Hava-күйүүчү май катышı: стехиометриялык, λ = 1
- Суутек инжекция басымы: 1,2–1,9 bar
- Суутек катыштары: масса боюнча %10, %20 жана %30
- Silindir басымы analizi: ар бир koşulda 100 ardжарык цикл
- Deney кайраı: en аз 5 кайра
Ön ayarlarda bazı суутек катышы жана учкун убакыттоосу birleşimlerinde анормалдуу мотор үнү жана цилиндр басым izinde keskin жайгашууsizliklerle tanımlanan детонацияга окшош күйүү görülmüştür. Бул test чекитları durdurulmuş, учкун geciktirilmиш же суутек катышы azалтыlmış жана гана туруктуу иштөө чекитları акыркы analize alınmıştır.
Silindir басымы кантип өлчөнгөн?
Silindir ички басым, шамye entegre AVL ZI31_Y7S басым сенсоруyle өлчөнгөн. Sensörün изилдөө aralığı 0–200 bar жана duyarlılığı 12 pC/bar катары берилген. Sinyal AVL DiTEST DPM 800 системасыyle жүкseltilmиш жана LabVIEW Real-Time менен катталганtir.
Ар бир test koşulunda 100 ырааттуу мотор циклиnin орточо басым izi hesaplanmıştır. Çevrimden циклe değишimi баалооk максатында COV мааниси да hesaplanmış жана бүткүл test чекитlarında %2'nin астында табылган. Бул durum incelenen изилдөө чекитlarında күйүүnın туруктуу болгонун көрсөтөт.
Суутек көлөмү цилиндр басымыnı кантип etkiledi?
Суутек камтыган күйүүчү майларın цилиндр басымы eğrileri жалпы катары E10H0'dan дагы жүкsek tepe басымları көрсөткөн. Суутек катышının artışı күйүү tepkiselliğini жана alev ilerlemesini hızlandırdığı үчүн учкун убакыттоосуnın kademeli катары geciktirilmesine rağmen күйүү дагы yoğun hâle gelmишtir.
Aynı суутек катышы ичинде инжекция басымдын etkisi болсо өтө дагы кичинекейtür. %10 H₂ koşulunda басым 1,4 bardan 1,2 bara düşürüldüğünde maksimum цилиндр басымыnda болжол менен 0,4 barlık бир artış gözlenmишtir. %20 H₂ koşulunda 1,2–1,9 bar arasındaki басым değишiminin басым eğrisine etkisi ihmal edilebilir düzeye yaklaşmıştır. %30 H₂'да болсо 1,2 bardan 1,9 bara çıkılması maksimum басымы болжол менен 0,2 bar artırmıştır.
Бул ар түрдүү yönlü жыйынтыктар, инжекция басымдын бир başına “дагы жүкsek ар бир zaman дагы iyi” түрүндө жоромолlanamayacağını көрсөтөт. Изилдөөчүлөрın жоромолu, төмөн суутек катышыnda дагы uzun инжекция жана аралашуу мөөнөтүnin 1,2 barı avantajlı hâle getirebildiği; дагы ири көлөмda суутек verildiğinde болсо жүкsek басымыn күйүүчү майın emme stroku ичинде aktarımını kolaylaştırabileceği yönündedir.
Күйүү эмне kadar hızlandı?
E10H0'ın от алдыруу кечигүүсү 6,7 CAD катары hesaplanmıştır. E10H10'да бул маани 1,2 bar үчүн 3,7 CAD жана 1,9 bar үчүн 4,0 CAD'ye; E10H30'да болсо sırasıyla 2,3 жана 2,0 CAD'ye түшкөн.
Суутекli аралашмаlarda maksimum цилиндр басымы artış hızı да жүкselmишtir. E10H0'да maksimum басым өсүү ылдамдыгы болжол менен 1,18 bar/CAD iken E10H10'да болжол менен 1,30 bar/CAD жана E10H30'да болжол менен 1,36 bar/CAD seviyesine ulaşmıştır.
Жыйынтык bölümünde бул değишimler E10H10 үчүн maksimum басым өсүү ылдамдыгыnda болжол менен %10, E10H30 үчүн болжол менен %17 artış; maksimum жылуулук бөлүнүү ылдамдыгыnda болсо sırasıyla болжол менен %20 жана %42 artış катары кыскача мазмунlenmишtir.
Verianla Live: 1,2 жана 1,9 bar суутек басымда күйүү zamanlaması
Таблица, изилдөөnın Таблица 5'inde verilen kesin күйүү göstergelerini karşılaştırır. Değerler ошол эле суутек катышыnda инжекция басымдын etkisinin, суутек катышыndaki değишime kıyasla sınırlı kaldığını көрсөтөт.
| Yakıt жана басым | Ateşleme кечигүүsi ID (CAD) | MBF50 (CAD) | MBF90 (CAD) | COVIMEP (%) | Булак |
|---|---|---|---|---|---|
| E10H0 | 6,7 | 7,7 | 17,8 | 1,49 | Таблица 5 |
| E10H10 — 1,2 bar | 3,7 | 7,4 | 15,6 | 1,49 | Таблица 5 |
| E10H10 — 1,9 bar | 4,0 | 7,8 | 16,0 | 1,36 | Таблица 5 |
| E10H30 — 1,2 bar | 2,3 | 8,9 | 15,7 | 1,34 | Таблица 5 |
| E10H30 — 1,9 bar | 2,0 | 8,5 | 15,3 | 1,44 | Таблица 5 |
Verianla Live: Görselleştirme yukarıdaki görünür bilimsel маалымат таблицаsundan oluşturulur. Таблица bilimsel source-of-truth катары сакталат.
Silindir температурасы эмне үчүн öнымдуулукli?
Суутек катышı жүкseldikçe эсептелген maksimum цилиндр температурасы belirgin түрдө арткан. Kıvılcım zamanlamasının ар түрдүү аралашмаlara ылайык ayarlanmasına rağmen үч күйүүчү май grubunda да maksimum температура болжол менен 20 CAD ATDC civarında oluşmuştur.
E10H0'да 2598 K болгон maksimum температура E10H10'да 2758 K'ye жана E10H30'да 2934 K'ye жүкselmишtir. Бул температура өсүшү, изилдөөда gözlenen NOx artışının негизги күйүү механизмиyla байланыштырылган.
Enjeksiyon басымдын sıcaklığa etkisi болсо кичинекей kalmıştır. Ошентсе да ширетүү metninde E10H10 үчүн температура салыштырууsı yapılırken “1,5 bar'dan 1,9 bar'a” ifadesi колдонулган. Ыкмада 1,5 bar test чекитsı tanımlanmadığı үчүн бул sayı burada башка бир басым маанисиyle değишtirilmemишtir.
Yakıt керектөөсүndeki %36'lık düşüş эмне anlama geliyor?
Fren özgül күйүүчү май керектөөсү (BSFC), мотордун ürettiği birim mekanik энергия başına tükettiği күйүүчү май kütlesini ifade etmektedir. Изилдөөда E10H0 үчүн BSFC болжол менен 242 g/kWh'dir.
| Yakıt | BSFC (g/kWh) | Alt жылуулукl маани (MJ/kg) |
|---|---|---|
| E10H0 | ≈242 | 41,87 |
| E10H10 | 199–204 | 49,69 |
| E10H20 | 176–179 | 57,50 |
| E10H30 | ≈155–158 | 65,32 |
Суутек катышının artmasıyla BSFC'nin болжол менен %36'ya kadar düşmesi, гана мотордун termal натыйжалуулугуnin ошол эле катышда жүкseldiği түрүндө жоромолlanmamalıdır. Суутек камтыган аралашмаların kilogram başına төмөнкү жылуулук маанисиi да ири ölçüde artmaktadır. Motor sabit жүкte çalışırken ошол эле mekanik ишi üretmek үчүн дагы аз күйүүчү май kütlesi gerektiğinden BSFC doğal катары azalır.
Enerji bazında натыйжалуулук эмне oldu?
Ошондуктан изилдөөчүлөр тормоздук өзгөчө энергия керектөөсүni (BSEC) да мааниlendirmишtir. E10H0 үчүн BSEC 10,13 MJ/kWh iken %10 суутек koşulunda 9,89 MJ/kWh'ye түшкөн. Дагы жүкsek суутек катыштарыnda маани болжол менен 10,12 MJ/kWh düzeyindedir.
Fren termal натыйжалуулугу (BTE) бүткүл изилдөө aralığında болжол менен 0,351–0,362 арасында kalmıştır. En жүкsek BTE болжол менен 0,362 менен E10H10 жана 1,2 bar koşulunda elde edilmишtir; E10H0 үчүн BTE болжол менен 0,355'tir.
E10H10'да суутек инжекция басымыnın 1,2 bardan 1,9 bara жүкseltilmesiyle BTE'deki düşüş болжол менен %1,6'ya ulaşmıştır. E10H20 жана E10H30'да ошол эле басым değишimindeki düşüşler sırasıyla болжол менен %0,9 жана %0,6 катары билдирилген.
Изилдөөчүлөр bunu жогорку басымta белгилүү бир суутек көлөмүнүн дагы kısa sürede берилүүsi nedeniyle коллекторда аралашуу мөөнөтүnin azalabileceği жана дагы аз бир тектүү бир аралашма oluşabileceği hipoteziyle açıklamaktadır. Бирок изилдөөда жергиликтүү аралашма бир тектүүлүгү түздөн-түз görüntülenmediği үчүн бул mekanizma deneysel катары түздөн-түз ölçülmüş бир жыйынтык эмес, өлчөнгөн күйүү жана эмиссия davranışlarıyla destкошулган бир açıklamadır.
Egzozdaki кычкылтек эмне gösterdi?
Изилдөөнүн бүткүл testleri жалпы катары стехиометриялык koşulda yürütülmüştür. Buna rağmen чыгарындыдагы O₂ катышı аралашма түзүлүшү жана кычкылтек колдонулушуndaki ар түрдүүlıkları көрсөткөн.
E10H0'да чыгарынды O₂ konsantrasyonu болжол менен %0,83 iken E10H10 жана 1,2 bar koşulunda болжол менен %0,44'e түшкөн. Aynı %10 суутек катышыnda басым 1,9 bara çıkarıldığında O₂ болжол менен %0,52'ye жүкselmишtir. E10H30 жана жогорку басымta маани болжол менен %0,60'a ulaşmıştır.
Изилдөөчүлөр жүкsek чыгарынды O₂ маанилериni lokal катары дагы zengin жана дагы fakir аймакler meydana gelebilecek дагы аз бир тектүү аралашма түзүлүшүnun dolaylı göstergesi катары жоромолlamaktadır. Изилдөөнүн чектөөлөрı nedeniyle бул жергиликтүү dağılım түз өлчөнгөн эмес.
CO эмиссияu кантип değишti?
E10H0'ın CO konsantrasyonu болжол менен %0,32 катары берилген. %10 жана %20 суутектүү аралашмаlarda CO başlangıç күйүүчү майından дагы жүкsek çıkmış; %30 суутек seviyesine geçildiğinde кайра түшкөн.
Enjeksiyon басымы жүкseldikçe бүткүл суутектүү күйүүчү майларда CO'nun artma eğiliminde болгону görülmüştür:
- E10H10: болжол менен %0,43 → %0,45
- E10H20: болжол менен %0,38 → %0,42
- E10H30: болжол менен %0,24 → %0,33
Изилдөөчүлөр бул eğilimi дагы жогорку басымta аралашма бир тектүүлүгүnin bozulması жана karbonun толук oksidasyonunun azalmasıyla байланыштыратdir. Kıvılcım zamanlamasının да CO үстүндө öнымдуулукli бир değишken болгону vurgulanmıştır.
Yanmemиш углеводородlar эмне kadar azaldı?
E10H0 үчүн болжол менен 75 ppm болгон күйбөгөн углеводород (HC) konsantrasyonu суутек көлөмү арткан сайын күчтүү түрдө азайган:
- E10H10: болжол менен 51–54 ppm
- E10H20: болжол менен 30–34 ppm
- E10H30: болжол менен 19–21 ppm
Жыйынтык bölümünde E10H30'да HC azalmasının E10H0'a ылайык болжол менен %73'e kadar ulaştığı belirtilmишtir.
Enjeksiyon басымдын HC үстүндөгү etkisi суутек катышыnın etkisinden өтө дагы кичинекейtür. Мындан тышкары eğilimin yönü суутек көлөмүna ылайык değишmektedir: %10 H₂'да басым арткан сайын HC жеңил azalırken %30 H₂'да жеңил арткан.
NOx эмне үчүн жүкseldi?
Изилдөөdaki başlıca экологиялык ödünleşim NOx эмиссияларыnda görülmektedir. E10H0'да болжол менен 3120 ppm болгон NOx:
- E10H10'да болжол менен 3824–3944 ppm,
- E10H20'да болжол менен 4060–4123 ppm,
- E10H30'да болжол менен 4239–4438 ppm
aralıklarına жүкselmишtir.
Жыйынтык bölümünde бул değишim E10H10 үчүн болжол менен %25, E10H30 үчүн болжол менен %40 NOx artışı катары кыскача мазмунlenmишtir. Изилдөөчүлөр NOx artışını суутекin hızlandırdığı жылуулук бөлүнүү süreci жана 2598 K'den 2934 K'ye kadar жүкselen maksimum цилиндр температураlarıyla ilишkilendirmишtir.
Ошентсе да инжекция басымы арткан сайын %10 жана %20 суутек шарттарыnda NOx жеңил азайган. Бул azalma “дагы жогорку басым дагы temiz күйүү sağladı” түрүндө жоромолlanmamaktadır. Tam tersine изилдөө, жогорку басымta дагы kötü аралашма hazırlığı, дагы төмөн жергиликтүү температураlar жана дагы zayıf кычкылтек колдонулушуnın termal NOx түзүлүшүnu biraz azaltmış olabileceğini tartışmaktadır. %30 суутек seviyesinde басымыn NOx үстүндө belirgin бир etkisi görülmemишtir.
CO₂ эмиссияu эмне kadar değишti?
E10H0 чыгарындыunda CO₂ konsantrasyonu болжол менен %14,4'tür. Суутек катышının artmasıyla күйүүчү майın жалпы karbon içeriği azalmış жана CO₂ konsantrasyonu түшкөн.
- E10H10: E10H0'a ылайык болжол менен %21 дагы төмөн
- E10H20: болжол менен %37 дагы төмөн
- E10H30: болжол менен %50 дагы төмөн
Enjeksiyon басымдын 1,2–1,9 bar арасында өзгөртүлүшү CO₂ үстүндө суутек катышыnın etkisine kıyasla кичинекей kalmıştır.
Эмне үчүн 1,2 bar жалпы катары дагы avantajlı bulundu?
İncelenen 2500 rpm жана 0,48 MPa BMEP koşulunda басымыn 1,2 barın üzerine жүкseltilmesi жалпы performansa belirgin бир avantaj sağlamamıştır. Айрыкча E10H10'да 1,2 bar:
- дагы жүкsek BTE менен,
- дагы төмөн BSEC менен,
- дагы төмөн чыгарынды O₂ менен,
- дагы төмөн CO eğilimiyle
байланыштырылган.
Изилдөөчүлөр төмөн басымыn инжектордун дагы uzun süre ачык kalmasını жана суутекin emme havasıyla аралашууsı үчүн дагы fazla zaman bulunmasını sağlamış olabileceğini düşünmektedir.
Бирок %30 суутек düzeyindeki bazı күйүү göstergelerinde 1,9 bar жеңил avantaj sağlamıştır. Бул durum дагы ири суутек kütlesinin sınırlı emme мөөнөтү ичинде берилүүsinde дагы жүкsek басымыn yararlı olabileceğine ишaret etmektedir.
Изилдөө колдогон жыйынтыктар
- 2500 rpm жана 0,48 MPa BMEP koşulunda мотор davranışını суутек инжекция басымыndan дагы күчтүү түрдө суутек масса катышы belirlemишtir.
- Суутек катышı жүкseldikçe от алдыруу кечигүүсү belirgin түрдө kısalmıştır.
- Суутек катышı жүкseldikçe maksimum басым өсүү ылдамдыгы жана жылуулук бөлүнүү ылдамдыгы арткан.
- Maksimum эсептелген цилиндр температурасы E10H0'daki 2598 K'den E10H30'да 2934 K'ye жүкselmишtir.
- BSFC суутек катышыnın artmasıyla belirgin түрдө düşmüş, бирок BTE болжол менен 0,351–0,362 aralığında kalmıştır.
- E10H30'да HC болжол менен %73'e, CO₂ konsantrasyonu болжол менен %50'ye varan катышда азайган.
- Суутек катышı жүкseldikçe NOx artmış; E10H30 үчүн artış болжол менен %40'a ulaşmıştır.
- İncelenen изилдөө шарттарыnda өзгөчө %10 суутек seviyesinde 1,2 bar суутек инжекция басымы жалпы катары дагы avantajlı табылган.
Изилдөөнүн destмуунediği же test etmediği жыйынтыктар
- 1,2 barın бүткүл суутек destekli бензиндүү моторлордо оптимум инжекция басымы болгону gösterilmemишtir.
- Жыйынтыктар жүкsek мотор devri же жогорку жүк шарттарыnda ырасталган эмес.
- Суутек-hava-бензин аралашмаının коллектор же цилиндр ичиндегиndeki жергиликтүү бир тектүүliği түз өлчөнгөн эмес.
- Karışım түзүлүшү оптикалык сүрөттөө же CFD менен ырасталган эмес.
- Uzun döнымдуулук мотор dayanıklılığı мааниlendirilmemишtir.
- Katalizör кийинsı реалдуу araç эмиссия performansı araştırılmamıştır; чыгарынды örneği каталитикалык конвертер мурунsinden alınmıştır.
- Бул изилдөөdaki CO₂ azalması бир aracın же суутек өндүрүш чынжырinin жашоо циклиндеги парник газы эмиссияларынn ошол эле катышда azalacağını göstermez.
- Изилдөө суутек өндүрүү, сактоо же унаанын үстүндөгү система ишенимliğinin bütününü баалооmektedir.
Изилдөөнүн ыкмасы жана жыйынтыктары
Deney жайгашууeğinin teknik компоненттер
Изилдөөdaki мотор test станокту мотор, динамометр, суутек жана бензин besleme hatları, цилиндр басым өлчөөü, аба агымы өлчөөü, ECU жана чыгарынды газы analiz системаларini бирге камтыйт.
| Bileşen | Модель / özellik | Тапшырма |
|---|---|---|
| Motor | Nissan HR16DE | Deney моторду |
| ECU | MoTeC M800 | Kıvılcım жана çift күйүүчү май инжекция kontrolü |
| Dinamometre | AMX200/100 | Devir жана жүк kontrolü |
| H₂ инжекторü | Hana Engineering | Manifolda суутек инжекциясы |
| Genиш bant O₂ сенсорü | Bosch LSU 4.9 | Hava-күйүүчү май катышının izlenmesi |
| Hava kütle сенсорü | Bosch HFM 5 | Emme havası kütlesinin өлчөөü |
| H₂ агым өлчөгүчsi | RHEONIK RHM 015 | Суутек kütlesel debisinin өлчөөü |
| Silindir басым сенсору | AVL ZI31_Y7S | Silindir ички басым өлчөөü |
| Basınç sinyal системасы | AVL DiTEST DPM 800 | Basınç sinyalinin жүкseltilmesi |
| Egzoz analizörü | AVL DiCom 4000 | NOx, CO, CO₂, HC жана O₂ өлчөөü |
| Күйүү analizi yazılımı | AVL BOOST BURN 2024 R1 | Күйүү parametrelerinin hesaplanması |
Egzoz analizörünün өлчөө aralıkları
| Bileşen | Өлчөө aralığı | Doğruluk |
|---|---|---|
| NOx | 0–5000 ppm | ±1 ppm |
| CO | %0–10 hacimsel | ±%0,01 |
| CO₂ | %0–20 hacimsel | ±%0,1 |
| HC | 0–20.000 ppm | ±1 ppm |
| O₂ | %0–25 hacimsel | ±%0,01 |
Күйүү göstergeleri
| Koşul | SOC (CAD) | ID (CAD) | MBF50 (CAD) | MBF90 (CAD) | COVIMEP (%) |
|---|---|---|---|---|---|
| E10H0; ST = 24° BTDC | −17,3 | 6,7 | 7,7 | 17,8 | 1,49 |
| E10H10; 1,2 bar; ST = 16° BTDC | −12,3 | 3,7 | 7,4 | 15,6 | 1,49 |
| E10H10; 1,9 bar; ST = 16° BTDC | −12,0 | 4,0 | 7,8 | 16,0 | 1,36 |
| E10H30; 1,2 bar; ST = 10° BTDC | −7,7 | 2,3 | 8,9 | 15,7 | 1,34 |
| E10H30; 1,9 bar; ST = 10° BTDC | −8,0 | 2,0 | 8,5 | 15,3 | 1,44 |
Күйүү göstergelerindeki en күчтүү değишim суутек катышыyla ortaya çıkmıştır. E10H0'dan E10H30'a geçildiğinde от алдыруу кечигүүсү 6,7 CAD'den болжол менен 2 CAD'ye inerken, ошол эле суутек катышыnda 1,2 жана 1,9 bar ортосундагы айырма гана болжол менен 0,3 CAD düzeyindedir.
Enerji göstergelerinin бирге жоромолlanması
BSFC'nin суутек көлөмүyla düşmesi күчтүү бир жыйынтык olmakla бирге, изилдөө энергия натыйжалуулукliliğinin гана BSFC аркылуу мааниlendirilmemesi gerektiğini өзгөчө көрсөтөт. Суутек катышı арткан сайын төмөнкү жылуулук мааниси да жүкselmektedir.
| Yakıt | LHV (MJ/kg) | BSFC (g/kWh) | BSEC hakkında bildirilen маани | BTE hakkında bildirilen жыйынтык |
|---|---|---|---|---|
| E10H0 | 41,87 | ≈242 | 10,13 MJ/kWh | ≈0,355 |
| E10H10 | 49,69 | 199–204 | En төмөн ≈9,89 MJ/kWh | Maksimum ≈0,362; 1,2 bar |
| E10H20 | 57,50 | 176–179 | ≈10,12 MJ/kWh | Genel aralık ичинде |
| E10H30 | 65,32 | ≈155–158 | ≈10,12 MJ/kWh | Genel aralık ичинде |
BTE'nin бардык deneylerde болжол менен 0,351–0,362 aralığında kalması, kütlesel күйүүчү май керектөөсүndeki ири azalmanın түздөн-түз ошол эле көлөмte termal натыйжалуулук artışı anlamına gelmediğini көрсөтөт.
Emisyon ödünleşimi
| Gösterge | E10H0 | E10H10 | E10H20 | E10H30 | Негизги eğilim |
|---|---|---|---|---|---|
| HC | ≈75 ppm | ≈51–54 ppm | ≈30–34 ppm | ≈19–21 ppm | H₂ арткан сайын күчтүү azalma |
| NOx | ≈3120 ppm | ≈3824–3944 ppm | ≈4060–4123 ppm | ≈4239–4438 ppm | H₂ арткан сайын artış |
| CO₂ | ≈%14,4 | ≈%21 göreli azalma | ≈%37 göreli azalma | ≈%50 göreli azalma | H₂ арткан сайын azalma |
Суутек zenginleştirmesi karbon камтыган эмиссияларыn bazılarını azалтыrken NOx'i artırmıştır. Демек изилдөө бир yönlü бир “дагы temiz күйүүчү май” sonucu эмес, ар түрдүү эмиссия türleri арасында belirgin бир mühendislik ödünleşimi көрсөтөт.
Deneysel кайталанмалуулук
Ар бир изилдөө чекитsında 100 ardжарык циклin цилиндр басымы катталган жана орточо iz hesaplanmıştır. Sabit durum testleri en аз беш жолу кайталанган. İncelenen бүткүл күйүүчү май жана инжекция басымы комбинацияларında COV маанилериnin %2'nin астында kalması, изилдөөчүлөр tarafından туруктуу жана кайталануучу күйүүnın göstergesi катары бааланган.
Изилдөөнүн başlıca чектөөлөрı
Yerel суутек-hava-бензин аралашма бир тектүүлүгү түз өлчөнгөн эмес. Изилдөөчүлөрın аралашма бир тектүүлүгү hakkındaki баалооleri инжекция davranışı, басым eğrileri, жылуулук бөлүнүү ылдамдыгы, MBF, BTE жана чыгарынды O₂, CO, HC жана NOx eğilimleri сыяктуу кыйыр көрсөткүчтөрe дакүйүүktadır.
Gelecek изилдөө катары мотор deneylerinin эсептик суюктук динамикасы (CFD) менен birleştirilmesi жана суутекin жергиликтүү dağılımının nicel катары incelenmesi planlanmıştır.
Мындан тышкары гана 2500 rpm жана 0,48 MPa BMEP изилдөө чекитsı кеңири катары текшерилген. Дагы жүкsek айлануу жана жүкlerde дагы ири суутек kütlesinin дагы kısa sürede aktarılması gerekebileceği үчүн 1,2 barın avantajının korunup korunmayacağı учурдагы изилдөө tarafından gösterilmemektedir.
Булак ичиндеги editoryal/сандык dikkat чекитları
1,5 bar ifadesi: Ыкмада колдонулган суутек басымları 1,2; 1,4; 1,6 жана 1,9 bar катары belirtilmишtir. Sıcaklık tartışmasında болсо E10H10 үчүн “1,5 bar'dan 1,9 bar'a” değишim ifadesi yer almaktadır. 1,5 bar tanımlanmış deney чекитsı olmadığından sayı düzeltilmeden ширетүү ички belirsizlik катары korunmuştur.
E10H0 adlandırması: Ыкма E10H0'ı %10 etanol камтыган бензин катары tanımlarken bazı сүрөт açıklamaları жана кыскача мазмун bölümü салыштырууyı “pure petrol/gasoline” түрүндө ifade etmektedir. Deney grubunun ачык teknik tanımı E10H0 катары korunmuştur.
Enjektör башкаруу параметри: Таблица 2'да ECU үчүн verilen суутек инжекторü kontrol parametreleri басымla бирге bazı durumlarda жүкselmektedir. Tartışma bölümü болсо дагы жүкsek басымыn белгилүү суутек kütlesini дагы kısa инжекция мөөнөтүnde sağlayacağını belirtmektedir. Булак, таблица маанилериnin реалдуу fiziksel инжектор ачык-kalma мөөнөтүyle dönüşüm ilишkisini кеңири түрдө açıklamamaktadır; бул nedenle бул эки bilgi sessizce uzlaştırılmamıştır.
Булак жана ыкма жөнүндө эскертүү
Tam оригиналдуу изилдөө adı: Hydrogen Injection Pressure as a Control Parameter for Combustion, Efficiency, and Emissions in a Spark-Ignition Engine
Авторлор: Saugirdas Pukalskas, Alfredas Rimkus, Gabrielius Mejeras, Donatas Kriaučiūnas, Saulius Stravinskas, Tadas Vipartas, Andrius Ušinskas.
Yazar sırası: Булактаки sıra aynen korunmuştur.
Sorumlu yazar: Saugirdas Pukalskas.
Eş katkı/eş birinci yazar: Булакта böyle бир beyan жок.
Мекемелер: Department of Automobile Engineering, Faculty of Transport Engineering, Vilnius Gediminas Technical University, Vilnius, Lithuania; Department of Transport Engineering, Faculty of Technics, Vilniaus Kolegija/Higher Education Institution, Vilnius, Lithuania.
Журнал: Machines.
Басма: MDPI.
Bibliyoграфик жазуу: Machines 2026, 14(6), 661.
DOI: 10.3390/machines14060661.
Расмий жарыялоо шилтемеси:https://doi.org/10.3390/machines14060661
Yayın tarihi: 7 Haziran 2026.
Булак түрү жана рецензияланганk durumu: Hakemli оригиналдуу изилдөө макалаsidir.
Лицензия: Creative Commons Attribution (CC BY).
Каржылоо: Изилдөө, “Mission-driven Implementation of Science and Innovation Programmes” projesi (No. 02-002-P-0001) камтуусуnda, “New Generation Lithuania” Economic Revitalization and Resilience Enhancement Plan tarafından finanse edilmишtir.
Маалымат жеткиликтүүлүгү: Изилдөөда sunulan маалыматтарыn talep üzerine sorumlu yazardan edinilebileceği belirtilmишtir.
Teşekkür: Изилдөөdaki жыйынтыктарın бир bölümü, AVL Advanced Simulation Technologies менен Vilnius Gediminas Technical University Faculty of Transport Engineering arasındaki иш birliği anlaşması камтуусуnda edinilen AVL BOOST™ içten күйүүlı мотор симуляция yazılımı колдонуу менен бааланган.
Кызыкчылыктардын кагылышы: Авторлор çıkar çatışması болбогонун beyan etmишtir.
Автордук салымдар: Saugirdas Pukalskas жана Alfredas Rimkus kavramsallaştırmada; Donatas Kriaučiūnas жана Saulius Stravinskas ыкмада; Alfredas Rimkus жана Andrius Ušinskas yazılımda; Alfredas Rimkus, Andrius Ušinskas жана Tadas Vipartas ырастоода; Saugirdas Pukalskas biçimsel analizde; Saugirdas Pukalskas, Gabrielius Mejeras, Donatas Kriaučiūnas жана Saulius Stravinskas изилдөөда тапшырма almıştır. Булак sağlama, маалымат жөнгө салуу, ilk taslak, inceleme/жөнгө салуу, визуалдыкleştirme, gкыскача мазмунim, proje yönetimi жана finansman katkıları да ширетүүta кеңири катары belirtilmишtir.
Бул Verianla макалаsindeki deneysel ыкма, мотор жана түзмөк parametreleri, күйүүчү май bileşimleri, күйүү göstergeleri, энергия жыйынтыктарı, эмиссия маанилери, жоромолlar жана чектөөлөр incelenen ширетүү изилдөөya дакүйүүktadır. Bibliyoграфик идентификациясыn doğrulanması тышкары сырткы ширетүүlardan жаңы bilimsel deney же табылга eklenmemишtir.
Негизги ыкмаsel sınır: Табылгалар Nissan HR16DE мотор үстүндө 2500 rpm, 0,48 MPa BMEP жана стехиометриялык изилдөө koşulunda elde edilmишtir. Yerel аралашма бир тектүүлүгү түздөн-түз ölçülmemиш; бул konudaki жоромолlar күйүү жана эмиссия göstergelerinden türetilmишtir. Дагы жүкsek айлануу, дагы жогорку жүк же ар түрдүү мотор geometrileri үчүн оптимум суутек инжекция басымы бул изилдөөyla belirlenmemишtir.
Булак ички эскертүү: Ыкмада 1,2; 1,4; 1,6 жана 1,9 bar deney чекитları bildirilmesine rağmen температура tartışmasının бир bölümünde 1,5 bar ifadesi geçmektedir. Мындан тышкары E10H0 ыкма bölümünde %10 etanol камтыган бензин катары tanımlanmasına karşın bazı сүрөт açıklamalarında “pure petrol” ifadesi колдонулат. Бул ар түрдүүlıklar ширетүүta bulunduğu түрдө аныктоо edilmиш жана sessizce değишtirilmemишtir.
Пикир калтырыңыз
E-mail дарегиңиз жарыяланбайт. Милдеттүү талаалар * менен белгиленген