З моменту винаходу дизельного двигуна внутрішнього згоряння 127 років тому інженери і вчені прагнули підвищити його тепловий ККД. Провідний китайський виробник двигунів Weichai Power представив перший у світі двигун з рекордним тепловим ККД 53,09%. Це результат більш ніж 500 днів безперервних досліджень і розробок, спрямованих на оптимізацію чотирьох ключових систем: подачі палива, забору повітря, згоряння і зниження тертя. Розробка може підвищити економічність дизельного двигуна приблизно на 14%.
Фірма продемонструвала свою нову технологію на Всесвітньому конгресі з двигунів внутрішнього згоряння 2024 року в Тяньцзіні, Китай. Це досягнення було підтверджено двома установами: організацією з тестування та сертифікації T?V S?D і Китайським центром автомобільних технологій і досліджень.
Відсоток енергії згоряння дизельного палива, що перетворюється на корисну роботу двигуна без використання механізму рекуперації тепла, називається базовим тепловим ККД двигуна. Що вищий базовий тепловий ККД, то економічніше працює двигун. Значуща віха в цій галузі була досягнута компанією Weichai Power 16 вересня 2020 року, коли вони представили дизельний двигун, який встановив новий рекорд теплової ефективності в 50,23%. Потім, 8 січня 2022 року, компанія домоглася більшого прогресу, піднявши тепловий ККД двигуна до 51,09%. А 20 листопада того ж року Weichai Power досягла показника теплової ефективності 52,28%, перевершивши свої попередні рекорди.
Для порівняння, стандартні дизельні двигуни на ринку зазвичай досягають середнього термічного ККД у 46%.
Підвищення термічного ККД у базових двигунах до 52,28% може призвести до істотного скорочення витрат палива та викидів CO2 на 12%.
Спираючись на попередні досягнення, дослідницька група Weichai Power вклала понад 500 днів напруженої роботи в оптимізацію чотирьох ключових систем двигуна: подачі пального, забору повітря, згоряння і зниження тертя. Команда ефективно впровадила технології згоряння з високим розширенням, наддуву змішаного потоку, високоефективного впорскування палива і зниження тертя з низьким опором.
Вчені досягли успіху завдяки поступовим удосконаленням, досягнутим невеликими кроками по 0,1% за раз. У результаті двигуну вдалося подолати бар’єр теплового ККД у 53%. Дослідники порівнюють це досягнення з тим, як людина пробігла б 100-метрову дистанцію менш ніж за дев’ять секунд.
Під час цієї фази досліджень і розробок група отримала 176 патентів на винаходи і 68 патентів на корисні моделі.
Підвищення рівня теплового ККД з 45-46% до 53% може підвищити економічність дизельного двигуна приблизно на 14%. Ця цифра заснована на поточних оцінках володіння дизельними двигунами в Китаї. Нововведення призведе до щорічної економії палива близько 31 млн тонн і зниження викидів вуглекислого газу на 97 млн тонн. Наприклад, важкий трактор з річним пробігом 250 000 км завдяки цій технології може заощадити близько 12 000 галонів дизельного палива. У результаті річна економія власника становитиме майже $13 529 з огляду на ринкову ціну дизельного пального в $1,08 за літр. На думку команди, цей технічний прорив принесе користь не тільки транспорту, а й іншим галузям – будівельній техніці, сільськогосподарському обладнанню, суднам та енергетичному обладнанню.