Новые двигатели для грузовых автомобилей Volvo Group более эффективно расходуют топливо благодаря высокотехнологичной конструкции поршня.
Для более полного использования кислорода, к днищу поршня были добавлены волнообразные выступы. Конструкторы, стоящие за этой инновацией, получили премию Volvo Technology Award 2017.
Двигатель внутреннего сгорания существует 140 лет и на протяжении этого времени он постоянно совершенствовался. Тем не менее, у него все еще есть потенциал для улучшения.
Ян Эйсмарк и его коллега Майкл Бальтазар придумали новую конструкцию поршня с волнообразными выступами, которая на данный момент запатентована.
Для того чтобы доказать, что исходные идеи верны, и определить точную конструкцию днища поршня, требовалось использование самых передовых технологий. Была задействована вычислительная гидромеханика, а также высокоскоростная съемка процесса сгорания, происходящего в цилиндре.
В случае со стандартным поршнем, расположенный вверху цилиндра инжектор производит впрыск топлива в направлении стенок цилиндра. Под воздействием высокой температуры и давления топливо воспламеняется до того, как достигает стенок цилиндра. Пламя ударяется о стенки камеры сгорания на скорости до 50 метров в секунду, проходит по стенкам днища поршня, затем на высокой скорости движется по днищу и сталкивается со встречным пламенем.
Сталкивающиеся потоки пламени забирают друг у друга имеющийся кислород, при этом кислород, находящийся в центре камеры сгорания, никогда не используется полностью.
«Поэтому мы хотели найти способ направить пламя к центру камеры сгорания, чтобы как можно более эффективно использовать находящийся там кислород», — объясняет Ян Эйсмарк.
Результатом работы конструкторов стало добавление к днищу поршня волнообразных выступов, или гребней.
На днище поршня имеется шесть таких выступов.
Расположенный над поршнем инжектор имеет шесть отверстий, через которые происходит впрыск топлива в пространство между выступами и пламя направляется к центру.
Для того чтобы новые идеи могли быть реализованы в транспортных средствах, необходимо, чтобы производство нового оборудования было рентабельным.
В разработку технологии производства нового поршня было вложено много усилий. Необходимо было достичь оптимального баланса между стоимостью нового оборудования и преимуществами, которые оно дает клиентам. Затем последовали тысячи часов тестирования, чтобы усовершенствовать конструкцию и проверить ее на долговечность.
Это инновационное высокотехнологичное решение сейчас применяется в новейших двигателях Volvo Group, принося пользу клиентам и оберегая окружающую среду.
Более эффективный процесс сгорания вдвое уменьшил выброс частиц сажи и сократил расход топлива в среднем на два процента.
«Для тяжелых машин технологии дизельных двигателей будут иметь большое значение еще долгие годы», — говорит Ларс Стенквист, директор по технологиям Volvo Group. «Я горжусь нашими конструкторами, которые в очередной раз доказали, что инновационные решения все еще могут делать двигатели более эффективными и приносить пользу нашим клиентам и обществу в целом».
Видео-презентация поршня с волнообразными выступами
Информация о Volvo Group
