Ford изучает форкамерное зажигание, вдохновленное F1, как и Maserati

Ваш следующий Ford F-150 может поделиться некоторыми хитростями с двигателем MC20, вдохновленным F1.

Дизельные двигатели, используемые для инициирования сгорания в форкамере, в которой размещалась свеча накаливания для холодного пуска, но модный непосредственный впрыск под высоким давлением в значительной степени удалил форкамеру. Недавно мы узнали, что двигатель Maserati MC20 Nettuno V-6 2022 года возрождает его. в бензиновых двигателях. как способ ускорить скорость сжигания топлива и извлечь больше работы и производительности из топливовоздушной смеси. Теперь мы слышим, что Ford работает с FEV, инженерной консалтинговой компанией, и Окриджской национальной лабораторией над форкамерным двигателем, направленным на повышение эффективности.

Трехлетний проект стоимостью 10 миллионов, частично финансируемый Министерством энергетики, направлен на разработку «высокоэффективного двигателя с повышенным КПД нового поколения». В частности, усилия направлены на повышение эффективности на 23 процента и снижение массы двигателя на 15 процентов по сравнению с 3,5-литровым двигателем EcoBoost V-6 в пикапе Ford F-150 2016 года. Таким образом, в то время как Формула 1 и двигатель Nettuno Maserati MC20 (изображенный ниже) используют концепцию для обеспечения максимальной производительности, Ford, FEV, ORNL и Федеральные органы больше заинтересованы в эффективности. К счастью, это часто две стороны одной медали.

Как выглядит форкамерное зажигание?

В центре верхней части цилиндра находится камера гораздо меньшего размера, в которой есть собственный топливный инжектор и свеча зажигания. Команда Ford рассматривает возможность как-то втиснуть туда инжектор сжатого воздуха. Он соединен с основной камерой отверстиями, достаточно большими, чтобы обеспечить ту же степень сжатия, что и главный цилиндр, но достаточно малыми, чтобы при сгорании в форкамере он выходил из этих отверстий в виде струй огня, которые помогают воспламенить смесь в главном цилиндре. камера.

READ  Тест максимальной скорости гибридного автобана с подключаемым модулем Ford Explorer

Подход FORD может гарантировать наличие богатой легковоспламеняющейся смеси рядом со свечой зажигания перед камерой. Насколько мы понимаем, отверстия предкамеры Maserati MC20 достаточно велики, чтобы топливо, впрыскиваемое в основную камеру или всасываемое через форсунку, могло попасть внутрь. В концепции Ford и Maserati используется впрыск через порт в дополнение к непосредственному инжектору в основной камере, что означает, что система форкамеры Ford имеет три инжектора (вероятно, работающих при двух разных давлениях).

Как повышается эффективность форкамерного зажигания?

В проекте, финансируемом Министерством энергетики, основное внимание уделяется пяти отдельным направлениям: уменьшение детонации в двигателе, разреженное (обедненное) сгорание, управление температурным режимом, снижение трения и снижение веса. Концепция предкамеры помогает с первыми двумя, способствуя гораздо более быстрому сгоранию. Чем быстрее горит смесь, тем меньше нужно зажигать свечу зажигания раньше (пока поршень все еще поднимается), чтобы вся смесь сгорела. Позже зажигание искры при сжигании всего топлива снижает температуру. Это снижает вероятность образования горячих точек, вызывающих детонацию (более холодный ожог также снижает загрязнение NOx). Наконец, позднее более быстрое сгорание означает, что на коленчатый вал, когда он опускается, прикладывается больше полезной силы от сгорания. Бедные смеси по своей природе экономят топливо, но, как правило, их труднее воспламенить. Форсунки форкамеры помогают зажечь обедненную смесь в основной камере.

READ  Не открывается багажник с кнопки Ford Fusion

Работает ли он и сколько топлива можно сэкономить?

Исследования, опубликованные на сегодняшний день, показывают, что скорость горения выше, чем у параллельной концепции, которая включает ускорение горения путем инициирования его тремя свечами зажигания в обычной камере сгорания. Это же исследование показывает, что все усилия команды по снижению детонации окупаются за счет увеличения степени сжатия с базового уровня 10: 1 до 13: 1 и 15: 1, что повышает топливную эффективность на 6-8 процентов. Сумма усилий при разреженном сгорании позволяет двигателю работать с рециркуляцией отработавших газов с охлаждением от 30 до 50 процентов, что добавляет еще 2-5 процентов топливной экономичности.

ford, форкамерное, зажигание, maserati

Что составляет остальную часть 23-процентного повышения топливной эффективности?

К другим технологиям снижения детонации относятся: Улучшенное охлаждение камеры сгорания за счет раздельной системы охлаждения, в которой приоритет отдается охлаждению головки блока цилиндров, большему охлаждению поршней, а также седлам и направляющим клапана с высокой теплопроводностью. Улучшению разреженного сгорания также способствует усовершенствованная, вероятно, электрифицированная система турбонаддува. Еще один важный фактор. бесступенчатая регулировка фаз газораспределения, которая позволяет работать по циклу Миллера, который включает очень позднее закрытие впускных клапанов для снижения компрессионной нагрузки на коленчатый вал, опираясь на наддув, чтобы обеспечить достаточное количество наддувочного воздуха / рециркуляции отработавших газов (Миллер. это, по сути, наддув Аткинсона с добавлением наддува). Этому приписывают 2,5-3,5 процента.

Конструкция с длинным ходом и узким каналом (отношение диаметра к ходу 3: 4) обеспечивает благоприятное соотношение поверхности к объему, сокращает расстояние распространения пламени и обеспечивает высокие скорости поршня, которые улучшают движение заряда, что улучшает смешивание воздуха с топливом и скорость горения. Остальное утилизируется небольшими обновлениями, некоторые из которых уже установлены (например, 2-4 процента от повышения с шести до десяти скоростей в трансмиссии и 3-4 процента для автоматической остановки / запуска). Львиная доля снижения веса (13,6 процента) достигается за счет упрощенных клапанного механизма и выпуска, а также за счет встроенного коллектора головки и выпуска, что стало возможным благодаря переходу на рядный шестицилиндровый двигатель. Кованый масляный поддон из углеродного волокна сокращается еще на 2,7 процента, а на 3D-печать оптимизированной головки блока цилиндров приходится еще 1,2 процента.

Нас соблазняет идея Ford F-150 с системой сгорания, вдохновленной F1, в подобном BMW твин-турбо рядном шестицилиндровом двигателе.