Запалване с компресия с хомогенен заряд (HCCI) . Акроним, който се появява постоянно в Autopédia da Razão Automóvel през последните няколко месеца. Няколко примера:
- Mazda работи върху нов двигател, който не се нуждае от свещи
- Как ще работи HCCI двигателят на Mazda без свещи?
- Mazda отново прави революция. Открийте новите двигатели SKYACTIV-X
През 2018 г. ще променим акронима HCCI на друг: SPCCI. Защо? Отговорът ще се появи по-късно в текста.
Нека прегледаме статията
Както писахме по-рано, технологията HCCI (запалване чрез компресия с хомогенен заряд) позволява бензинов двигател цикли горенето без свещи . Известната литания (вече вековна...): прием, компресия, експлозия и изпускане.
Точно като дизелов двигател, бензиновите двигатели с HCCI технология налягането в сместа е такова, че горенето се задейства без използване на свещи.
Много строители са се опитали да направят бензиновите двигатели възможни с тази технология, която съчетава най-доброто от дизела (въртящ момент, реакция при ниски обороти и икономия на гориво) с най-доброто от бензиновите двигатели с цикъл на Otto (мощност, ефективност и емисии), но никой не го прави . постигнато поради проблемите, присъщи на това решение – което ще обясня по-късно.
Никой, освен някои много упорити господа, които работят там от страната на Хирошима. Онези господа, които продължават да инвестират в двигатели на Ванкел, отказват да намалят двигателите и твърдят с убеденост, че преди електрификацията на автомобила все още има много „сок“ за извличане от стария двигател с вътрешно горене. Тези господа (както вече се досещате...) са инженери на Mazda.
Кажи здравей! към SPCCI (Искра, контролирано компресионно запалване)
С излизането на новините ще научим повече подробности за тази нова технология, която ще присъства във второто поколение двигатели на Mazda SKYACTIV – от 2019 г.
Това второ поколение двигатели на Mazda ще се нарича SKYACTIV-X и обещава да предложи най-доброто от дизеловите и най-доброто от бензиновите двигатели само в един двигател:
Както беше обичаят през последните години, инженерите на марката Хирошима остават убедени в своите възможности. И от тази инвестиция се роди технологията SPCCI (Spark Controled Compression Ignition), което на португалски означава нещо като „система за запалване с компресия, контролирана от искри“.
Но не се ли наричаше HCCI?
Да, наричаше се HCCI, но тази технология не служи за целите на Mazda. HCCI технологията има сериозен проблем: работи само при идеални условия на използване (ниски обороти, ниски температури и постоянно атмосферно налягане). В противен случай възниква явление, известно като „предварителна детонация”, което драстично намалява ефективността на горене и компрометира надеждността на двигателя.Ето защо марката разработи технологията SPCCI, която се отличава от HCCI по това, че успява да заобиколи своите ограничения, когато се прибягва до запалителни свещи и към други системи (за които ще говорим по-късно...) за контролиране на момента на запалване, въпреки че принципът на работа е същият.
Следователно, противно на това, което беше докладвано през последните няколко месеца от нас, Двигателите SKYACTIV-X ще имат свещи. Функционирането на технологията SPCCI е добре илюстрирано в това видео:
Както можете да видите, принципът на работа е прост. Изпълнението обаче е по-сложно, отколкото изглежда.
Накратко, технологията SPCCI работи по следния начин: Първа вълна от много лош въздух/бензин се инжектира при постъпване, за да бъдат подложени на по-голяма компресия, отколкото при конвенционалните двигатели без предварително запалване (когато сместа експлодира преди идеалната точка).
Във втори момент до свещта се впръсква втора вълна гориво с по-богата смес и ECU-то дава на свещта запалване чрез параметрите, проверени в този точен момент (температура, налягане, смес въздух/бензин и т.н.). В този момент сместа въздух/гориво е подложена на толкова голямо налягане, че сместа се запалва, не само близо до свещта, но мигновено в цялата горивна камера.
Ето къде е разликата. Тази последователност от събития предизвиква по-хомогенно, по-бързо и по-ефективно изгаряне на цялата смес. С други думи, се постига много по-бързо изгаряне, при което се извършва повече работа с по-малко гориво и с по-малко образуване на вредни отработени газове като NOx (азотни оксиди).
При бензинов двигател, който зависи само от запалителната свещ, експлозията е по-бавна, настъпва само близо до свещта, като пламъкът се разпространява през останалата горивна камера.
Изглежда просто, но целият този процес е резултат от интензивно изследване на поведението на газовете в горивната камера и разработването на високо модерна електроника. Контролът на събитията по време на горенето е толкова голям, че Mazda е в състояние да променя степента на компресия на двигателя в зависимост от момента на запалване на свещта. Като? Създаване на вълни на налягане в посока, обратна на буталото чрез момента на искрово запалване.
Отстранен проблемът с управлението на запалването...
… Mazda трябваше да намери решение, за да поддържа сместа въздух/гориво в двигателя постоянна и достатъчна, независимо от външното атмосферно налягане. Това е единственият начин, по който технологията SPCCI, за разлика от това, което се случва с HCCI технологията, може да работи при всички ротационни режими и в множество различни среди.
За да разреши този проблем, Mazda ще оборудва двигателите SKYACTIV-X с обемен компресор от типа на Roots, който ще поддържа постоянно входното налягане. От своя страна контролът на температурата в горивната камера ще се извършва от електронно управляван EGR клапан. По този начин Mazda може да контролира всички параметри, които пречат на момента на запалване на двигателя чрез контролен блок, който управлява тези и други периферни устройства на двигателя (датчици, инжектори и т.н.).
Крайният контрол на огъня?
С този технологичен източник Mazda може да контролира как, кога и при какви условия е, че горенето (топлинната енергия) се трансформира в движение (кинетична енергия). Това без съмнение е забележителен технологичен подвиг, при над 6000 оборота в минута! И тук се чувствам сякаш съм през 3000 г. пр. н. е., все още имам проблеми със запалването на камина...
Очакваме с нетърпение да изпробваме първите модели с двигатели SKYACTIV-X. Кандидатът за дебюта на този двигател със SPCCI технология е бъдещо поколение Mazda3 , който ще излезе на пазара през 2019 г.
