Homogeno kompresijsko paljenje (HCCI) . Akronim koji se stalno pojavljuje u Autopédia da Razão Automóvel u posljednjih nekoliko mjeseci. Neki primjeri:
- Mazda radi na novom motoru kojem nisu potrebne svjećice
- Kako će raditi Mazdin HCCI motor bez svjećica?
- Mazda ponovo pravi revoluciju. Otkrijte nove SKYACTIV-X motore
U 2018. promijenit ćemo akronim HCCI u drugi: SPCCI. Zašto? Odgovor će se pojaviti kasnije u tekstu.
Pogledajmo članak
Kao što smo ranije pisali, tehnologija HCCI (paljenje kompresijom sa homogenim punjenjem) dozvoljava benzinski motor ciklus sagorevanja bez svjećica . Čuvena litanija (stara već stoljeće...): ulazak, kompresija, eksplozija i izduv.
Baš kao i dizel motori, benzinski motori sa HCCI tehnologijom pritisak u mješavini je takav da se sagorijevanje pokreće bez upotrebe svjećica.
Mnogi graditelji su pokušali da učine benzinske motore mogućim sa ovom tehnologijom, koja kombinuje najbolje od dizela (okretni moment, odziv pri niskom broju obrtaja i ekonomičnost goriva) sa najboljim od benzinskih motora Otto ciklusa (snaga, efikasnost i emisija), ali niko to ne čini postignuto zbog problema koji su inherentni ovom rješenju – što ću kasnije objasniti.
Niko, osim neke vrlo tvrdoglave gospode koji rade tamo na strani Hirošime. Ona gospoda koja nastavljaju da ulažu u Wankel motore, odbijaju da smanjuju motore i sa uverenjem tvrde da pre elektrifikacije automobila još uvek ima mnogo „soka“ da se izvuče iz starog motora sa unutrašnjim sagorevanjem. Ova gospoda (kao što ste već pretpostavili...) su Mazdini inženjeri.
Reci zdravo! do SPCCI (Spark Controlled Compression Ignition)
Kako vijesti budu izlazile, saznajemo više detalja o ovoj novoj tehnologiji koja će biti prisutna u drugoj generaciji Mazda SKYACTIV motora – počevši od 2019. godine.
Ova druga generacija Mazdinih motora će se zvati SKYACTIV-X i obećava da će ponuditi najbolje od dizel motora i najbolje od benzinskih motora u samo jednom motoru:
Kao što je to bio običaj posljednjih godina, inženjeri brenda Hirošime ostaju uvjereni u svoje mogućnosti. I iz ove investicije nastala je tehnologija SPCCI (Spark Controled Compression Ignition), što na portugalskom znači nešto poput «sistema kompresijskog paljenja kontroliranog sparkom».
Ali zar se to nije zvalo HCCI?
Da, zvao se HCCI, ali ova tehnologija nije služila Mazdinim svrhama. HCCI tehnologija ima ozbiljan problem: radi samo u idealnim uslovima upotrebe (niski obrtaji, niske temperature i konstantan atmosferski pritisak). U suprotnom, dolazi do fenomena poznatog kao „pre-detonacija“, što drastično smanjuje efikasnost sagorevanja i ugrožava pouzdanost motora.Zbog toga je brend razvio SPCCI tehnologiju, koja se razlikuje od HCCI po tome što uspijeva zaobići svoja ograničenja, kada se pribjegava svjećicama i drugim sistemima (o kojima ćemo kasnije...) za kontrolu momenta paljenja, iako je princip rada isti.
Stoga, suprotno onome što smo izvještavali u posljednjih nekoliko mjeseci, od nas, SKYACTIV-X motori će imati svjećice. Funkcionisanje SPCCI tehnologije je dobro ilustrovano u ovom videu:
Kao što vidite, princip rada je jednostavan. Međutim, izvršenje je složenije nego što se čini.
Ukratko, SPCCI tehnologija radi na sljedeći način: Prvi talas veoma lošeg vazduha/benzina se ubrizgava na prijemu, kako bi bili podvrgnuti većoj kompresiji nego kod konvencionalnih motora bez prethodnog paljenja (kada smjesa eksplodira prije idealne točke).
U drugom trenutku, pored svjećice se ubrizgava drugi val goriva s bogatijom smjesom, a ECU daje svjećicu paljenje kroz parametre verifikovane u tom tačnom trenutku (temperatura, pritisak, mešavina vazduha/benzina, itd.). U ovom trenutku, mješavina zraka i goriva je podvrgnuta tako velikom pritisku da se smjesa zapali, ne samo u blizini svjećice, već trenutno u cijeloj komori za sagorijevanje.
Evo gdje leži razlika. Ovaj slijed događaja pokreće homogenije, brže i efikasnije sagorijevanje cijele smjese. Drugim riječima, postiže se mnogo brže sagorijevanje, gdje se više radi sa manje goriva, i uz manje stvaranje štetnih izduvnih plinova kao što su NOx (dušični oksidi).
U benzinskom motoru koji zavisi samo od svjećice, eksplozija je sporija, događa se samo blizu svjećice, a plamen se širi kroz preostalu komoru za izgaranje.
Čini se jednostavnim, ali cijeli ovaj proces je rezultat intenzivnog proučavanja ponašanja plinova u komori za sagorijevanje i razvoja visokonapredne elektronike. Kontrola događaja tokom sagorevanja je tolika da je Mazda u mogućnosti da menja omjer kompresije motora u zavisnosti od trenutka paljenja svjećice. Sviđa mi se? Stvaranje talasa pritiska u suprotnom smeru od klipa kroz moment paljenja varnicom.
Rešen problem sa kontrolom paljenja...
… Mazda je morala pronaći rješenje kako bi smjesa zraka i goriva u motoru bila konstantna i dovoljna, bez obzira na vanjski atmosferski tlak. Ovo je jedini način na koji SPCCI tehnologija, za razliku od HCCI tehnologije, može raditi u svim rotacijskim režimima iu mnoštvu različitih okruženja.
Kako bi riješila ovaj problem, Mazda će opremiti SKYACTIV-X motore sa "bezgrijanim" volumetrijskim kompresorom (Roots-tip) koji će održavati konstantan ulazni tlak. Zauzvrat, kontrolu temperature u komori za sagorijevanje vršit će elektronski kontrolirani EGR ventil. Na ovaj način, Mazda je u mogućnosti kontrolirati sve parametre koji ometaju vrijeme paljenja motora preko kontrolne jedinice koja upravlja ovim i drugim periferijama motora (senzori, injektori, itd.).
Konačna kontrola vatre?
Sa ovim tehnološkim izvorom, Mazda može kontrolirati kako, kada i pod kojim uslovima je da se izgaranje (toplotna energija) pretvara u kretanje (kinetička energija). To je bez sumnje izuzetan tehnološki podvig, sa preko 6000 okretaja u minuti! I evo, osećam se kao da sam 3000 godina pre nove ere, i dalje imam problema sa paljenjem kamina...
Radujemo se isprobavanju prvih modela sa SKYACTIV-X motorima. Kandidat za debi ovog motora sa SPCCI tehnologijom je buduća generacija Mazde3 , koji će se pojaviti na tržištu 2019.
