Cum funcționează aprinderea compresiunii omogene a sarcinii

În căutarea îmbunătățirii continue a eficienței combustibilului și a reducerii emisiilor, o idee veche și foarte promițătoare și-a găsit viață nouă. HCCI (Sarcina omogenă Aprindere prin compresiune) tehnologia este în jur de mult timp, dar a primit recent atenție și entuziasm reînnoit. În timp ce primii ani au văzut multe obstacole insurmontabile (la vremea respectivă) ale căror răspunsuri vor veni doar ca S-au dezvoltat și s-au dezvoltat electronice sofisticate pe computer controlate în tehnologii fiabile, progres stagnat. Timpul a funcționat, așa cum face întotdeauna, magia sa și aproape toate problemele au fost rezolvate. HCCI este o idee al cărei timp a venit cu aproape toate componentele și tehnologiile și know-how-ul în vigoare pentru a face un adevărat progres.

Un motor HCCI este un amestec ambele convenționale aprindere prin scanteie și motorină aprindere prin compresie tehnologie. Amestecarea acestor două modele oferă eficiență ridicată asemănătoare dieselului, fără a fi dificil - și costisitor - de a face față cu emisiile de NOx și particule. În forma sa cea mai de bază, înseamnă pur și simplu că combustibilul (benzina sau E85) este amestecat omogen (complet și complet) cu aerul în cameră de ardere (foarte similară cu un motor obișnuit cu benzină cu aprindere prin scânteie), dar cu o proporție foarte mare de aer față de combustibil (slab amestec). Pe măsură ce pistonul motorului atinge cel mai înalt punct (centru mort superior) pe cursa de compresie, amestecul aer / combustibil se aprinde automat (se ard spontan și complet, fără asistența bujiei) de la căldura de compresie, la fel ca un diesel motor. Rezultatul este cel mai bun din ambele lumi: consum redus de combustibil și emisii reduse.

Într-un motor HCCI (care se bazează pe ciclul Otto în patru timpi), controlul livrării de combustibil este de o importanță crucială în controlul procesului de ardere. La cursa de admisie, combustibilul este injectat în fiecare cameră de combustie a cilindrilor prin intermediul injectoarelor de combustibil montate direct în chiulasa. Aceasta se realizează independent de inducția de aer care are loc prin camera de admisie. Până la sfârșitul cursei de admisie, combustibilul și aerul au fost complet introduse și amestecate în camera de ardere a cilindrului.

Pe măsură ce pistonul începe să se deplaseze înapoi în timpul cursei de compresie, căldura începe să se acumuleze în camera de ardere. Atunci când pistonul ajunge la sfârșitul acestei curse, s-a acumulat suficientă căldură pentru a provoca combustibilul / aerul amestec pentru a arde spontan (nu este necesară scânteie) și forțați pistonul în jos pentru putere accident vascular cerebral. Spre deosebire de motoarele cu scânteie convenționale (și chiar dizelele), procesul de ardere este o eliberare slabă, de temperatură scăzută și de eliberare fără flăcări de energie pe întreaga cameră de ardere. Întregul amestec de combustibil este ars simultan producând o putere echivalentă, dar folosind mult mai puțin combustibil și eliberând mult mai puține emisii în proces.

La sfârșitul cursei de alimentare, pistonul inversează din nou direcția și inițiază cursa de evacuare, dar înainte toate gazele de evacuare pot fi evacuate, supapele de evacuare se închid mai devreme, prinzând o parte din combustia latentă căldură. Această căldură este păstrată și o cantitate mică de combustibil este injectată în camera de ardere timp de înainte de încărcare (pentru a ajuta la controlul temperaturilor și emisiilor de ardere) înainte de următoarea cursă de admisie începe.

O problemă continuă de dezvoltare a motoarelor HCCI este controlul procesului de ardere. În motoarele tradiționale cu scânteie, sincronizarea combustiei se ajustează cu ușurință prin modulul de control al managementului motorului schimbând evenimentul de scânteie și poate livrarea de combustibil. Nu este aproape atât de ușor cu combustia fără flăcări a HCCI. Temperatura camerei de ardere și compoziția amestecului trebuie să fie controlate strâns în praguri care se modifică rapid și foarte înguste care includ parametrii, cum ar fi presiunea în cilindru, sarcina motorului și RPM și poziția clapetei de accelerație, extremele temperaturii aerului înconjurător și presiunea atmosferică schimbări. Majoritatea acestor condiții sunt compensate cu senzori și reglaje automate la acțiuni fixe în alt mod normal. Sunt incluși senzori de presiune a cilindrilor individuali, ridicare de supape hidraulice variabile și faze electromecanice pentru cronometrarea arborelui cu came. Trucul nu este acela de a face ca aceste sisteme să funcționeze, deoarece le face să lucreze împreună foarte repede și peste multe mii de kilometri și ani de uzură. Poate la fel de provocator va fi și problema menținerii la prețuri accesibile a acestor sisteme avansate de control.

• Combustiunea slabă îmbunătățește eficiența combustibilului cu o creștere cu 15% a unui motor convențional cu aprindere prin scânteie.
• Combustie mai curată și emisii mai mici (în special NOx) decât un motor convențional cu aprindere prin scânteie.
• Compatibil cu benzină, precum și cu combustibil E85 (etanol).
• Combustibilul este ars mai rapid și la temperaturi mai scăzute, reducând pierderea de energie termică în comparație cu un motor convenabil cu scânteie.
• Sistemul de inducție fără roti elimină pierderile de pompare prin frecare suferite în mod tradițional (corpul clapetei) motoare cu scânteie.

• Presiunile ridicate ale cilindrilor necesită o construcție mai puternică (și mai scumpă) a motorului.
• Domeniu de putere mai limitat decât un motor convenabil cu scânteie.
• Multe faze ale caracteristicilor de ardere sunt greu de controlat (și mai costisitoare).

Este clar că tehnologia HCCI oferă eficiență superioară a combustibilului și controlul emisiilor în comparație cu scânteia obișnuită încercată și adevărată aprindere motor pe benzina. Ceea ce nu este atât de sigur este capacitatea acestor motoare de a furniza aceste caracteristici ieftin și, probabil, mai important, în mod sigur pe toată durata de viață a vehiculului. Progresele continue ale controalelor electronice au adus HCCI la vârful de lucru realitatea și perfecționările ulterioare vor fi necesare pentru a o împinge peste marginea producției de zi cu zi vehicule.