55% Efficacité thermique: moteur diesel à piston opposé à deux temps

Dans le cadre de la tendance mondiale de la neutralité du carbone, les véhicules commerciaux, en tant que domaine clé de la consommation de carburant et des émissions de carbone, font face à une pression sans précédent pour les améliorations technologiques . bien que les moteurs diesel traditionnels à quatre temps aient été optimisés depuis plus d'un siècle (Piston opposé à deux temps, OP2S) . basé sur un modèle de moteur à trois cylindres 4 . 9L (y compris un modèle de dynamique de liquide de calcul en trois dimensions, un modèle unidimensionnel et un modèle de frottement), une analyse de corrélation était effectuée avec le modèle de données mesurée à la prévente {. Le modèle de calibré était à partir de dynamomètre {{18} ». Les performances d'un 9 . 8L à trois cylindres en service lourd OP . en termes de conception du système d'admission, une analyse de l'optimisation des ports a révélé que les petits ports peuvent conduire à de meilleures performances de piégeage . Le système de combustion a été optimisé en utilisant des méthodes de conception expérimentales . flux de calcul de la dynamique de la dynamique de 1200 RPM, en appliquant des revêtements de barrière thermique des deux côtés du bol de piston peut réaliser une efficacité thermique indiquée de 58 . 4%; L'efficacité thermique du frein à cette condition atteint 55% . à l'état nominal (vitesse du moteur de 1800 tr / min), l'efficacité thermique du frein est de 48,1%; Alors qu'à la condition de couple maximale (1200 tr / min), l'efficacité thermique du frein peut atteindre 50,8%. Le moteur à deux temps à trois temps opposé à trois cylindres de 9,8L (moteur OP) obtient une efficacité thermique de frein de 55% sans s'appuyer sur des systèmes de récupération de chaleur (WHR) ou une technologie de compasition turbo, tout en atteignant des objectifs d'émission d'échappement stricts. Cette réalisation fournit une solution à faible coût et à haute efficacité pour les véhicules commerciaux lourds grâce à l'optimisation de la structure du moteur et du système de combustion.

I . La renaissance moderne d'une technologie centenaire

Le moteur à piston opposé n'est pas un nouveau concept . son histoire remonte au moteur diesel de l'aviation Junkers Jumo 205 dans les années 1930 . cependant, la puissance ACHATS l'a révolutionnée en abordant les défauts inhérents des conceptions traditionnelles:

- Pas de culasse et de train de soupape: En éliminant la culasse, l'arbre à cames, les vannes et plus de 200 autres composants d'un moteur conventionnel, les pertes mécaniques sont réduites de 30% et les coûts de fabrication sont réduits de plus de 15% .

- Système de piégeage efficace: La culasse traditionnelle du moteur à quatre temps est supprimée, et la chambre de combustion est formée par deux pistons opposés . Les ports d'admission et d'échappement sont contrôlés par les extrémités des pistons, la perte d'échange de gaz est augmentée par 40% de car 40% comparés deux fois, la perte de chaleur est augmentée par 40% compades deux-étoiles, les deux coups de chaleur, la perte de chaleur en gaz est augmentée par 40% comparés deux-étoiles, les deux coups de temps, la perte de chaleur est augmentée par 40% comparés deux-séche La culasse est réduite .

- Avantages thermodynamiques: le rapport surface / volume de la chambre de combustion est réduit de 25%, minimisant la perte de chaleur . avec un rapport de compression élevé et une technologie de gestion thermique, le rapport de compression est augmenté à 21: 1. 58 . 6%.

- revêtement de barrière thermique (TBC): Un revêtement en céramique est appliqué à la surface du bol à piston, réduisant la perte de chaleur de la chambre de combustion au système de refroidissement et améliorant l'efficacité thermique d'environ 2% .

II . conception de base: équilibre parfait de l'efficacité et de la puissance

1. Percée dans l'architecture en piston en ligne

Avec une architecture pilotée à double armée de greffe, les deux pistons se déplacent dans des directions opposées dans le cylindre et sont synchronisées via un système de vitesse . Cette conception offre trois avantages majeurs:

• Disposition compacte: la largeur du moteur n'est que de 60% de celle des modèles traditionnels, ce qui le rend adapté au châssis de véhicule commercial existant .

• Caractéristiques de vibration faibles: l'inertie des pistons s'annule mutuellement, réduisant la vibration globale de 50%, améliorant le confort et la durabilité .

• Sortie de sortie flexible: en ajustant le rapport de transmission de l'engrenage, un couple élevé (adapté aux camions lourds) ou une vitesse de rotation élevée (adaptée à l'équipement de production d'énergie) peut être réalisée .

2. Le secret de l'efficacité du cycle à deux temps

Par rapport aux moteurs à quatre temps, la conception à deux temps permet à chaque cylindre de terminer un cycle de combustion par révolution . combiné avec les optimisations suivantes, les performances sont considérablement améliorées:

• Densité de puissance élevée: avec le même déplacement, la puissance de sortie est augmentée de 60%, et un cylindre 3- 1 . 6L peut atteindre une puissance de 160kW.

• Processus de piégeage contrôlé avec précision: Grâce à l'optimisation de la simulation CFD du synchronisation du passage d'air, le piégeage est terminé dans la plage d'angle de vilebrequin de 145 degrés - 230, avec une efficacité de piégeage atteignant plus de 95% .

• Perte de pompage faible: seule le piégeage partiel est nécessaire pour maintenir l'efficacité de la combustion, et la perte de pompage est réduite de 30% par rapport aux moteurs à quatre temps .

3. Le rapport doré des paramètres clés

• Rapport de diamètre de course / cylindre 2 . 4: Grâce à la vérification de la simulation de champ multi-physique, ce ratio atteint l'équilibre optimal de la perte de chaleur, de la perte de frottement et de la perte de pompage.

• Configuration à trois cylindres: évite le problème d'interruption d'énergie de la turbine des modèles de cylindres 2- et l'interférence d'échappement des modèles de cylindres 4-, réalisant un fonctionnement efficace dans toutes les conditions de travail .

• Rail commun à haute pression à haute pression: Double disposition de l'injecteur, combinée à une conception de buse propriétaire, avec une taille de particules d'atomisation de carburant inférieure à 8 μm, et la durée de combustion est raccourcie à 10-19 degrés Angle de vilebrequin . degrés

III . Prospects d'application dans le secteur des véhicules commerciaux

Le moteur OP2S a démontré son adaptabilité dans divers scénarios:

• Tamis lourds: le modèle à trois cylindres 4 . 9L peut produire 480kW de puissance, réduisant le poids de 300 kg par rapport au même moteur diesel puissant et économisant 12, 000 litres de carburant chaque année.

• Machinerie de construction: la fonction de densité de couple élevée permet au moteur d'être de 40% plus petite, améliorant la mobilité globale de la machine .

• Systèmes d'alimentation hybride: lorsqu'il est utilisé comme booster d'énergie, il couvre 80% des conditions de travail dans la plage d'efficacité à haute efficacité, réduisant la consommation totale de carburant du système de 25% .

L'expérience pratique de la puissance des Achets a prouvé qu'en reconfiguration profondément des moteurs à combustion interne traditionnels, un potentiel de performance significatif peut toujours être déchaîné . Ce moteur diesel à deux temps opposé, qui combine une amélioration de l'industrie des véhicules commerciaux, mais aussi un chemin pratique pour la transition de la transition dans la transition dans la transition dans l'industrie des véhicules commerciaux, mais aussi Électrification . (Remarque: Les données techniques de cet article sont dérivées du document international SAE "Développer un moteur commercial à piston opposé à 55% BTE")