Юго-западный исследовательский институт (SwRI) и Техасский университет в Сан-Антонио (UT San Antonio) объединили усилия для создания инновационной системы диагностики водородных двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Цель проекта – научить искусственный интеллект в реальном времени распознавать преждевременное зажигание, одну из ключевых проблем, препятствующих широкому внедрению этой экологичной технологии.
Преждевременное зажигание – это неконтролируемое воспламенение топливовоздушной смеси внутри двигателя, происходящее до штатной подачи искры. Такие аномальные события не только снижают производительность, но и могут привести к серьезным механическим повреждениям. Водородные двигатели особенно подвержены этому явлению из-за чрезвычайно низкой энергии, необходимой для воспламенения водорода. «Многие из тех качеств, которые делают водород привлекательным и чистым топливом, одновременно делают его более склонным к преждевременному зажиганию, – поясняет доктор Абдулла Баджва, инженер-исследователь из SwRI. – Водород более горюч и может воспламениться очень легко».
По словам исследователей, спровоцировать аномальное сгорание могут различные факторы, такие как температура поверхностей двигателя, остаточные газы в цилиндрах или даже мельчайшие капли масла. Сложность выявления и контроля этого явления является серьезным препятствием для массового перехода на водород в двигателях внутреннего сгорания. Новый проект как раз и направлен на решение этой технологической задачи.
Команда разработает методы обнаружения проблемы в режиме реального времени. На первом этапе с помощью высокоточных лабораторных датчиков давления в цилиндрах будут собраны данные о работе двигателя для выявления характерных признаков нормального и аномального циклов сгорания. Затем на основе этих данных алгоритмы машинного обучения будут обучены распознавать «сигнатуры» преждевременного зажигания. Конечная цель – создать модели искусственного интеллекта, способные выполнять диагностику, используя сигналы от недорогих, серийно выпускаемых датчиков, что сделает технологию коммерчески жизнеспособной.
Проект, получивший поддержку в виде гранта в размере 125 000 долларов от программы партнерства Connect, объединяет междисциплинарную команду экспертов. В нее вошли специалисты SwRI в области водородных двигателей и инженеры UT San Antonio, специализирующиеся на искусственном интеллекте и кибернетике. Проект рассчитан на два года и завершится 30 сентября 2026 года.
«Этот проект внедряет передовые инструменты машинного обучения, которые дополнят традиционные подходы SwRI к исследованиям ДВС, – отмечает Баджва. – Вместе мы сможем поделиться нашими знаниями и ресурсами, чтобы помочь решить важную проблему водородных двигателей». Доктор Юаньсюн Го из UT San Antonio добавил: «Применяя ИИ для обнаружения преждевременного зажигания, мы стремимся ускорить инновации в области устойчивой энергетики и транспорта, предоставляя нашим студентам возможность участвовать в формировании будущего чистых технологий».
Юго-западный исследовательский институт уже имеет значительный опыт в разработке водородных ДВС для промышленности, в том числе в рамках консорциумов CHEDE-9 и H₂-ICE. Одним из успешных результатов этой работы стало создание полностью функционального магистрального тягача 8-го класса, работающего на водородном двигателе.
