Mahle сотрудничает в разработке прототипа одноцилиндрового двигателя на природном газе, который достигает 33% эффективности преобразования электроэнергии при питании генератора.
Она обеспечивает повышение производительности на 20% по сравнению с наиболее эффективными и доступными в настоящее время такими двигателями.
Ключевые технологии включают в себя предкамерную систему сгорания реактивного зажигания Mahle, наряду с агрессивным снижением трения. Двигатель предназначен для использования в качестве комбинированного теплогенератора (ТЭЦ) для бытового использования. Такие системы с распределенной энергией могут сжигать природный газ для производства электричества для дома, а также использовать отработанное тепло для отопления помещений и нагрева воды.
«Электроэнергия, генерируемая на месте использования, является эффективным способом борьбы с неэффективностью централизованного производства электроэнергии», - говорит Майк Банс, руководитель исследования Mahle Powertrain LLC и главный исследователь проекта. «Моторы ТЭЦ - это идеальное решение для выработки электроэнергии и использования энергии, потраченной в противном случае на отопление, как для первичной мощности, так и для выработки тепла, или для использования на разовой основе при отключениях электроэнергии».
Mahle уже разработал свою предкамерную технологию MJI для автомобильной промышленности, но у генератора очень разные требования, которые ставят уникальные задачи. Хотя это одноцилиндровое применение представляет собой двигатель меньшего рабочего объема, размер и геометрия предкамерной камеры не уменьшаются пропорционально, и поиск идеальной конфигурации был серьезной проблемой, сказал Банс. Другой эффект предварительной камеры заключается в том, что выбор топлива оказывает «непропорционально большое влияние на эффективность» по сравнению с обычными двигателями, добавил он.
Природный газ является предпочтительным топливом для жилых помещений, поскольку генератор может подключаться к существующим газовым линиям, где это возможно, для постоянной подачи топлива. Но природный газ смешивается внутри двигателя не так, как жидкий бензин, поэтому Mahle пришлось усовершенствовать впрыск топлива для предварительной камеры. «Природный газ - это скорее хаотичное, менее предсказуемое событие смешивания», - объяснил Банс. «Вы должны направить спрей от топливной форсунки немного по-другому».
Mahle боролся с трением по двум направлениям: уменьшая трение между поршнем и цилиндром с помощью легкого поршня EvoTech II с низким коэффициентом трения и уменьшая рабочую скорость двигателя до 900 об / мин. Например, работа на постоянной низкой скорости снижает обеспокоенность по поводу переходного режима работы дроссельной заслонки, но создает свои собственные проблемы, считает Банс. По его словам, при таких низких скоростях может возникнуть проблема с изменчивостью циклов сгорания.
«Одним из преимуществ MJI является то, что он обеспечивает хорошую стабильность при сгорании от цикла к циклу. MJI дает более быстрое горение независимо от того, на какой скорости вы работаете. Это особенно важно при использовании природного газа в качестве топлива. «Природный газ - сложное топливо», - сказал Банс. «Он легко гаснет, но процесс сгорания сильно зависит от температуры». Процесс сгорания природного газа может быть настолько продолжительным, что пламя охлаждается и гаснет во время процесса сгорания, но предварительная камера MJI помогает предотвратить это.
Теперь партнеры приступили к работе над двигателем с большим рабочим объемом, который будет работать на больших генераторах. Чтобы сдержать затраты, Махл и Колер ищут способы изготовить головку цилиндров со встроенной в нее предварительной камерой, а не как отдельную болтовую деталь. «Мы приближаемся к возможности производства», - сказал Банс. Цель партнеров - вывести продукт на рынок в течение пяти лет, добавил он.