جرقه زنی تراکمی شارژ همگن (HCCI) . نام اختصاری که در چند ماه گذشته به طور مداوم در Autopédia da Razão Automóvel ظاهر شده است. چند نمونه:
- مزدا در حال کار بر روی موتور جدیدی است که نیازی به شمع ندارد
- موتور HCCI مزدا بدون شمع چگونه کار می کند؟
- مزدا دوباره انقلاب می کند. موتورهای جدید SKYACTIV-X را کشف کنید
در سال 2018 ما مخفف HCCI را به دیگری تغییر خواهیم داد: SPCCI. چرا؟ پاسخ بعداً در متن ظاهر می شود.
بیایید مقاله را مرور کنیم
همانطور که قبلا نوشتیم، فناوری HCCI (اشتعال توسط فشرده سازی با بار همگن) اجازه می دهد یک موتور بنزینی بدون شمع احتراق را انجام می دهد . لیتانیای معروف (که قدمت یک قرن دارد...): پذیرش، فشرده سازی، انفجار و اگزوز.
درست مانند یک موتور دیزل، موتورهای بنزینی با فناوری HCCI فشار در مخلوط به حدی است که احتراق بدون استفاده از شمع آغاز می شود.
بسیاری از سازندگان سعی کردهاند موتورهای بنزینی را با استفاده از این فناوری که ترکیبی از بهترینهای دیزل (گشتاور، واکنش دور پایین و مصرف سوخت) با بهترین موتورهای بنزینی چرخه اتو (قدرت، کارایی و آلایندگی) است، ممکن کنند، اما هیچکس این کار را نمیکند. به دلیل مشکلات ذاتی این راه حل به دست آمده است - که بعداً توضیح خواهم داد.
هیچ کس، به جز برخی از آقایان بسیار سرسخت که آنجا در سمت هیروشیما کار می کنند. آن آقایانی که به سرمایه گذاری روی موتورهای وانکل ادامه می دهند، از کوچک کردن موتورها خودداری می کنند و با قاطعیت ادعا می کنند که قبل از برقی شدن ماشین، هنوز مقدار زیادی "آب میوه" از موتور احتراقی قدیمی استخراج می شود. این آقایان (همانطور که قبلاً حدس زدید ...) مهندسان مزدا هستند.
سلام برسان! به SPCCI (اشتعال فشرده با کنترل جرقه)
با انتشار اخبار، ما با جزئیات بیشتری در مورد این فناوری جدید آشنا می شویم که در نسل دوم موتورهای مزدا SKYACTIV - از سال 2019 - وجود خواهد داشت.
این نسل دوم از موتورهای مزدا SKYACTIV-X نامیده می شود و وعده ارائه بهترین موتورهای دیزلی و بهترین موتورهای بنزینی را تنها در یک موتور می دهد:
همانطور که در سال های اخیر مرسوم بوده است، مهندسان برند هیروشیما همچنان در مورد گزینه های خود متقاعد هستند. و از این سرمایه گذاری، تکنولوژی متولد شد SPCCI (Spark Controled Compression Ignition) که در پرتغالی به معنای چیزی شبیه «سیستم جرقه زنی فشرده با کنترل جرقه» است.
اما آیا نام آن HCCI نبود؟
بله، HCCI نام داشت، اما این فناوری اهداف مزدا را برآورده نکرد. فناوری HCCI یک مشکل جدی دارد: فقط در شرایط استفاده ایده آل (دورهای کم، دمای پایین و فشار اتمسفر ثابت) کار می کند. در غیر این صورت، پدیده ای به نام "پیش انفجار" رخ می دهد که راندمان احتراق را به شدت کاهش می دهد و قابلیت اطمینان موتور را به خطر می اندازد.به همین دلیل است که این برند فناوری SPCCI را توسعه داده است که خود را از HCCI متمایز می کند زیرا می تواند محدودیت های خود را دور بزند. هنگام توسل به شمع و به سیستم های دیگر (که بعداً در مورد آنها صحبت خواهیم کرد ...) برای کنترل لحظه احتراق، حتی اگر اصل کار یکسان است.
بنابراین برخلاف آنچه در چند ماه گذشته توسط ما گزارش شده است، موتورهای SKYACTIV-X دارای شمع خواهند بود. عملکرد فناوری SPCCI در این ویدیو به خوبی نشان داده شده است:
همانطور که می بینید، اصل کار ساده است. با این حال، اجرا پیچیده تر از آن چیزی است که به نظر می رسد.
به طور خلاصه، فناوری SPCCI به شرح زیر عمل می کند: اولین موج هوا/بنزین بسیار ضعیف در هنگام پذیرش تزریق می شود، به منظور اینکه در مقایسه با موتورهای معمولی بدون پیش اشتعال (زمانی که مخلوط قبل از نقطه ایده آل منفجر می شود) تحت فشرده سازی بیشتری قرار گیرد.
در لحظه دوم، موج دوم سوخت با مخلوط غنی تر در کنار شمع تزریق می شود و ECU به شمع جرقه می دهد. از طریق پارامترهای تأیید شده در آن لحظه (دما، فشار، مخلوط هوا/بنزین و غیره). در این لحظه، مخلوط هوا/سوخت تحت فشار زیادی قرار میگیرد که این مخلوط نه تنها در نزدیکی شمع، بلکه بلافاصله در سراسر محفظه احتراق مشتعل میشود.
اینجاست که تفاوت نهفته است. این متوالی رویدادها باعث احتراق یکنواخت تر، سریعتر و کارآمدتر کل مخلوط می شود. به عبارت دیگر، احتراق بسیار سریعتری حاصل میشود، جایی که کار بیشتر با سوخت کمتر و با تشکیل کمتر گازهای خروجی مضر مانند NOx (اکسیدهای نیتروژن) انجام میشود.
در یک موتور بنزینی که فقط به شمع وابسته است، انفجار آهسته تر است و فقط در نزدیکی شمع اتفاق می افتد و شعله از طریق محفظه احتراق باقی مانده پخش می شود.
ساده به نظر می رسد، اما کل این فرآیند ناشی از مطالعه فشرده رفتار گازها در محفظه احتراق و توسعه الکترونیک بسیار پیشرفته است. کنترل اتفاقات در حین احتراق به حدی است که مزدا قادر است نسبت تراکم موتور را بسته به لحظه احتراق شمع تغییر دهد. پسندیدن؟ ایجاد امواج فشار در جهت مخالف پیستون از طریق لحظه اشتعال جرقه.
رفع مشکل کنترل جرقه ...
مزدا باید راه حلی بیابد تا مخلوط هوا/سوخت در موتور را بدون توجه به فشار اتمسفر خارجی ثابت و کافی نگه دارد. این تنها راهی است که در آن فناوری SPCCI، برخلاف آنچه در فناوری HCCI اتفاق میافتد، میتواند در همه رژیمهای چرخشی و در محیطهای مختلف کار کند.
برای حل این مشکل، مزدا موتورهای SKYACTIV-X را به یک کمپرسور حجمی «لاغر» (از نوع Roots) مجهز می کند که فشار ورودی را ثابت نگه می دارد. به نوبه خود، کنترل دما در محفظه احتراق توسط یک شیر EGR کنترل شده الکترونیکی انجام می شود. به این ترتیب، مزدا قادر است تمام پارامترهایی را که در زمان جرقه زنی موتور اختلال ایجاد می کنند، از طریق واحد کنترلی که این و سایر لوازم جانبی موتور (سنسورها، انژکتورها و غیره) را کنترل می کند، کنترل کند.
کنترل نهایی آتش؟
مزدا با این منبع تکنولوژیکی قادر به کنترل است چگونه، چه زمانی و تحت چه شرایطی این است که احتراق (انرژی گرمایی) به حرکت (انرژی جنبشی) تبدیل می شود. بدون شک این یک شاهکار فناوری قابل توجه است، با بیش از 6000 دور در دقیقه! و اینجا، احساس می کنم در 3000 سال قبل از میلاد هستم، هنوز در روشن کردن شومینه مشکل دارم...
ما مشتاقانه منتظر آزمایش اولین مدل ها با موتورهای SKYACTIV-X هستیم. کاندیدای معرفی این موتور با فناوری SPCCI است نسل آینده مزدا3 ، که در سال 2019 وارد بازار می شود.
