Ανάφλεξη με συμπίεση ομογενούς φόρτισης (HCCI) . Ένα αρκτικόλεξο που εμφανίζεται συνεχώς στην Autopédia da Razão Automóvel τους τελευταίους μήνες. Μερικά παραδείγματα:
- Η Mazda εργάζεται σε έναν νέο κινητήρα που δεν χρειάζεται μπουζί
- Πώς θα λειτουργήσει ο κινητήρας HCCI της Mazda χωρίς μπουζί;
- Η Mazda επαναστατεί ξανά. Ανακαλύψτε τους νέους κινητήρες SKYACTIV-X
Το 2018 θα αλλάξουμε το αρκτικόλεξο HCCI σε άλλο: SPCCI. Γιατί; Η απάντηση θα εμφανιστεί αργότερα στο κείμενο.
Ας αναθεωρήσουμε το άρθρο
Όπως γράψαμε νωρίτερα, η τεχνολογία HCCI (ανάφλεξη με συμπίεση με ομοιογενές φορτίο) επιτρέπει ένας βενζινοκινητήρας κάνει κύκλους καύσης χωρίς μπουζί . Η περίφημη λιτανεία (ήδη αιώνων…): εισαγωγή, συμπίεση, έκρηξη και εξάτμιση.
Ακριβώς όπως ένας κινητήρας ντίζελ, οι βενζινοκινητήρες με τεχνολογία HCCI η πίεση στο μείγμα είναι τέτοια ώστε να πυροδοτείται η καύση χωρίς τη χρήση μπουζί.
Πολλοί κατασκευαστές έχουν προσπαθήσει να κάνουν δυνατούς βενζινοκινητήρες με αυτήν την τεχνολογία, η οποία συνδυάζει το καλύτερο του Diesel (ροπή, απόκριση χαμηλών στροφών και οικονομία καυσίμου) με τους καλύτερους βενζινοκινητήρες κύκλου Otto (ισχύς, απόδοση και εκπομπές ρύπων), αλλά κανείς δεν το κάνει επιτεύχθηκε λόγω των προβλημάτων που ενυπάρχουν σε αυτή τη λύση – τα οποία θα εξηγήσω αργότερα.
Κανείς, εκτός από μερικούς πολύ πεισματάρηδες που εργάζονται εκεί στην πλευρά της Χιροσίμα. Όσοι κύριοι συνεχίζουν να επενδύουν σε κινητήρες Wankel, αρνούνται να μειώσουν τους κινητήρες και ισχυρίζονται με πεποίθηση ότι πριν από την ηλεκτροκίνηση του αυτοκινήτου, υπάρχει ακόμα πολύς «ζυμός» που πρέπει να εξαχθεί από τον παλιό κινητήρα εσωτερικής καύσης. Αυτοί οι κύριοι (όπως έχετε ήδη μαντέψει…) είναι μηχανικοί της Mazda.
Πες γεια! στο SPCCI (Ελεγχόμενη ανάφλεξη με συμπίεση με σπινθήρα)
Καθώς κυκλοφορούν τα νέα, μαθαίνουμε περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με αυτή τη νέα τεχνολογία που θα είναι παρούσα στη δεύτερη γενιά κινητήρων Mazda SKYACTIV – από το 2019.
Αυτή η δεύτερη γενιά κινητήρων Mazda θα ονομάζεται SKYACTIV-X και υπόσχεται να προσφέρει το καλύτερο του Diesel και τους καλύτερους κινητήρες βενζίνης σε έναν μόνο κινητήρα:
Όπως συνηθίζεται τα τελευταία χρόνια, οι μηχανικοί της μάρκας της Χιροσίμα παραμένουν πεπεισμένοι για τις επιλογές τους. Και από αυτή την επένδυση γεννήθηκε η τεχνολογία SPCCI (Spark Controled Compression Ignition), που στα Πορτογαλικά σημαίνει κάτι σαν «σύστημα ανάφλεξης με ελεγχόμενη συμπίεση με σπινθήρα».
Αλλά δεν λεγόταν HCCI;
Ναι, ονομαζόταν HCCI, αλλά αυτή η τεχνολογία δεν εξυπηρετούσε τους σκοπούς της Mazda. Η τεχνολογία HCCI έχει ένα σοβαρό πρόβλημα: λειτουργεί μόνο υπό ιδανικές συνθήκες χρήσης (χαμηλές στροφές, χαμηλές θερμοκρασίες και σταθερή ατμοσφαιρική πίεση). Διαφορετικά, εμφανίζεται ένα φαινόμενο γνωστό ως «προεκρηκτικό», το οποίο μειώνει δραστικά την απόδοση της καύσης και θέτει σε κίνδυνο την αξιοπιστία του κινητήρα.Γι' αυτό η μάρκα ανέπτυξε την τεχνολογία SPCCI, η οποία διακρίνεται από την HCCI στο ότι καταφέρνει να ξεπεράσει τους περιορισμούς της, όταν καταφεύγετε σε μπουζί και σε άλλα συστήματα (για τα οποία θα μιλήσουμε αργότερα...) για τον έλεγχο της στιγμής ανάφλεξης, παρόλο που η αρχή λειτουργίας είναι η ίδια.
Επομένως, σε αντίθεση με όσα αναφέρθηκαν τους τελευταίους μήνες, από εμάς, Οι κινητήρες SKYACTIV-X θα έχουν μπουζί. Η λειτουργία της τεχνολογίας SPCCI φαίνεται καλά σε αυτό το βίντεο:
Όπως μπορείτε να δείτε, η αρχή λειτουργίας είναι απλή. Ωστόσο, η εκτέλεση είναι πιο περίπλοκη από όσο φαίνεται.
Εν συντομία, η τεχνολογία SPCCI λειτουργεί ως εξής: Ένα πρώτο κύμα πολύ φτωχού αέρα/βενζίνης εγχέεται κατά την εισαγωγή, προκειμένου να υποβληθεί σε μεγαλύτερη συμπίεση από ότι στους συμβατικούς κινητήρες χωρίς προανάφλεξη (όταν το μείγμα εκραγεί πριν από το ιδανικό σημείο).
Σε μια δεύτερη στιγμή, ένα δεύτερο κύμα καυσίμου με πιο πλούσιο μείγμα εγχέεται δίπλα στο μπουζί και η ECU δίνει στο μπουζί ανάφλεξη μέσω των παραμέτρων που επαληθεύτηκαν τη συγκεκριμένη στιγμή (θερμοκρασία, πίεση, μείγμα αέρα/βενζίνης κ.λπ.). Αυτή τη στιγμή, το μείγμα αέρα/καυσίμου υπόκειται σε τόσο μεγάλη πίεση που το μείγμα αναφλέγεται, όχι μόνο κοντά στο μπουζί, αλλά αμέσως σε όλο τον θάλαμο καύσης.
Εδώ βρίσκεται η διαφορά. Αυτή η διαδοχή γεγονότων πυροδοτεί μια πιο ομοιογενή, ταχύτερη και αποτελεσματικότερη καύση ολόκληρου του μείγματος. Με άλλα λόγια, επιτυγχάνεται πολύ πιο γρήγορη καύση, όπου γίνεται περισσότερη δουλειά με λιγότερα καύσιμα, και με λιγότερο σχηματισμό επιβλαβών καυσαερίων όπως NOx (οξείδια του αζώτου).
Σε έναν βενζινοκινητήρα που εξαρτάται μόνο από το μπουζί, η έκρηξη είναι πιο αργή, συμβαίνει μόνο κοντά στο μπουζί, με τη φλόγα να διαδίδεται στον υπόλοιπο θάλαμο καύσης.
Φαίνεται απλό, αλλά όλη αυτή η διαδικασία προέκυψε από μια εντατική μελέτη της συμπεριφοράς των αερίων στον θάλαμο καύσης και την ανάπτυξη εξαιρετικά προηγμένων ηλεκτρονικών. Ο έλεγχος των γεγονότων κατά την καύση είναι τόσο μεγάλος που η Mazda μπορεί να διαφοροποιήσει τον λόγο συμπίεσης του κινητήρα ανάλογα με τη στιγμή ανάφλεξης του μπουζί. Αρέσει? Δημιουργία κυμάτων πίεσης προς την αντίθετη κατεύθυνση προς το έμβολο μέσω της ροπής ανάφλεξης με σπινθήρα.
Διορθώθηκε το πρόβλημα με το χειριστήριο ανάφλεξης...
… Η Mazda έπρεπε να βρει μια λύση για να διατηρήσει το μείγμα αέρα/καυσίμου στον κινητήρα σταθερό και επαρκές, ανεξάρτητα από την εξωτερική ατμοσφαιρική πίεση. Αυτός είναι ο μόνος τρόπος με τον οποίο η τεχνολογία SPCCI, σε αντίθεση με ό,τι συμβαίνει με την τεχνολογία HCCI, μπορεί να λειτουργήσει σε όλα τα καθεστώτα περιστροφής και σε ένα πλήθος διαφορετικών περιβαλλόντων.
Για να λύσει αυτό το πρόβλημα, η Mazda θα εξοπλίσει τους κινητήρες SKYACTIV-X με έναν ογκομετρικό συμπιεστή «άπαχου» (τύπου Roots) που θα διατηρεί σταθερή την πίεση εισόδου. Με τη σειρά του, ο έλεγχος θερμοκρασίας στον θάλαμο καύσης θα πραγματοποιείται από μια ηλεκτρονικά ελεγχόμενη βαλβίδα EGR. Με αυτόν τον τρόπο, η Mazda μπορεί να ελέγχει όλες τις παραμέτρους που παρεμβαίνουν στο χρονισμό ανάφλεξης του κινητήρα μέσω μιας μονάδας ελέγχου που ελέγχει αυτά και άλλα περιφερειακά του κινητήρα (αισθητήρες, μπεκ κ.λπ.).
Ο απόλυτος έλεγχος πυρκαγιάς;
Με αυτήν την τεχνολογική πηγή, η Mazda είναι σε θέση να ελέγχει πώς, πότε και υπό ποιες συνθήκες είναι ότι η καύση (θερμική ενέργεια) μετατρέπεται σε κίνηση (κινητική ενέργεια). Είναι χωρίς αμφιβολία ένα αξιόλογο τεχνολογικό επίτευγμα, με πάνω από 6000 στροφές ανά λεπτό! Και εδώ, νιώθω σαν να βρίσκομαι στο 3000 π.Χ., ακόμα δυσκολεύομαι να ανάψω ένα τζάκι...
Ανυπομονούμε να δοκιμάσουμε τα πρώτα μοντέλα με κινητήρες SKYACTIV-X. Ο υποψήφιος για το ντεμπούτο αυτού του κινητήρα με τεχνολογία SPCCI είναι ο μελλοντικής γενιάς Mazda3 , που θα κυκλοφορήσει στην αγορά το 2019.
