Homogeeninen puristussytytys (HCCI) . Lyhenne, joka on esiintynyt jatkuvasti Autopédia da Razão Automóvelissa viime kuukausina. Joitain esimerkkejä:
- Mazda työskentelee uuden moottorin parissa, joka ei tarvitse sytytystulppia
- Miten Mazdan HCCI-moottori ilman sytytystulppia toimii?
- Mazda mullistaa jälleen. Tutustu uusiin SKYACTIV-X-moottoreihin
Vuonna 2018 vaihdamme lyhenteen HCCI toiseksi: SPCCI. Miksi? Vastaus näkyy myöhemmin tekstissä.
Tarkastellaanpa artikkelia
Kuten aiemmin kirjoitimme, tekniikka HCCI (sytytys puristamalla homogeenisella panoksella) sallii bensiinimoottori pyörittää polttoa ilman sytytystulppia . Kuuluisa litania (jo vuosisadan vanha…): sisäänpääsy, puristus, räjähdys ja pakokaasu.
Aivan kuten dieselmoottori, bensiinimoottorit HCCI-tekniikalla seoksen paine on sellainen, että palaminen käynnistyy ilman sytytystulppien käyttöä.
Monet rakentajat ovat yrittäneet tehdä bensiinimoottoreista mahdollisia tällä tekniikalla, jossa yhdistyvät dieselin parhaat puolet (vääntömomentti, alhaiset kierrokset ja polttoainetalous) Otto-syklin parhaiden bensiinimoottoreiden (teho, hyötysuhde ja päästöt) kanssa, mutta kukaan ei tee sitä. saavutetaan tähän ratkaisuun sisältyvien ongelmien vuoksi – joita selitän myöhemmin.
Ei kukaan, paitsi muutamat hyvin itsepäiset herrat, jotka työskentelevät siellä Hiroshiman puolella. Ne herrat, jotka jatkavat investointeja Wankel-moottoreihin, kieltäytyvät pienentämästä moottoreita ja vakuuttavat vakuuttuneesti, että ennen auton sähköistämistä vanhasta polttomoottorista on vielä paljon "mehua" purettavana. Nämä herrat (kuten olet jo arvannut…) ovat Mazdan insinöörejä.
Sano Hei! SPCCI:lle (Spark Controled Compression Ignition)
Uutisten ilmestyessä saamme tietää enemmän yksityiskohtia tästä uudesta tekniikasta, joka tulee olemaan Mazda SKYACTIV -moottoreiden toisen sukupolven – vuodesta 2019 alkaen.
Tämän toisen sukupolven Mazda-moottoreiden nimi on SKYACTIV-X, ja se lupaa tarjota parasta diesel- ja bensiinimoottoreista vain yhdessä moottorissa:
Kuten viime vuosina on ollut tapana, Hiroshiman brändiinsinöörit ovat edelleen vakuuttuneita vaihtoehdoistaan. Ja tästä investoinnista syntyi teknologia SPCCI (Spark Controled Compression Ignition), joka tarkoittaa portugaliksi jotain "kipinäohjattua puristussytytysjärjestelmää".
Mutta eikö sen nimi ollut HCCI?
Kyllä, sen nimi oli HCCI, mutta tämä tekniikka ei palvellut Mazdan tarkoituksiin. HCCI-tekniikalla on vakava ongelma: se toimii vain ihanteellisissa käyttöolosuhteissa (matalat kierrokset, alhaiset lämpötilat ja vakio ilmanpaine). Muuten tapahtuu ilmiö, joka tunnetaan nimellä "esiräjähdys", joka heikentää merkittävästi palamistehokkuutta ja vaarantaa moottorin luotettavuuden.Siksi brändi kehitti SPCCI-teknologian, joka erottuu HCCI:stä siinä, että se onnistuu kiertämään sen rajoitukset, kun turvaudut sytytystulppaan ja muihin järjestelmiin (joista puhumme myöhemmin...) sytytyshetken ohjaamiseksi, vaikka toimintaperiaate on sama.
Siksi, toisin kuin viime kuukausina olemme raportoineet, SKYACTIV-X-moottoreissa on sytytystulpat. SPCCI-tekniikan toiminta havainnollistetaan hyvin tässä videossa:
Kuten näet, toimintaperiaate on yksinkertainen. Toteutus on kuitenkin monimutkaisempi kuin miltä näyttää.
Lyhyesti sanottuna SPCCI-tekniikka toimii seuraavasti: Ensimmäinen aalto erittäin huonoa ilmaa/bensiiniä ruiskutetaan sisäänpääsyn yhteydessä, jotta siihen kohdistuisi suurempi puristus kuin perinteisissä moottoreissa ilman esisytytystä (kun seos räjähtää ennen ihanteellista pistettä).
Toisessa hetkessä sytytystulpan viereen ruiskutetaan toinen aalto rikkaampaa seosta sisältävää polttoainetta ja ECU sytyttää sytytystulpan juuri sillä hetkellä varmennettujen parametrien kautta (lämpötila, paine, ilma/bensiiniseos jne.). Tällä hetkellä ilma/polttoaineseokseen kohdistuu niin suuri paine, että seos syttyy, ei vain sytytystulpan läheltä, vaan välittömästi koko palokammiossa.
Tässä on ero. Tämä tapahtumien peräkkäisyys laukaisee koko seoksen tasaisemman, nopeamman ja tehokkaamman palamisen. Toisin sanoen saavutetaan paljon nopeampi palaminen, jossa enemmän työtä tehdään pienemmällä polttoaineella ja vähemmän haitallisten pakokaasujen, kuten NOx (typpioksidien) muodostumista.
Bensiinimoottorissa, joka riippuu vain sytytystulpista, räjähdys on hitaampaa, tapahtuu vain sytytystulpan lähellä, ja liekki etenee jäljellä olevan palotilan läpi.
Vaikuttaa yksinkertaiselta, mutta koko tämä prosessi johtui intensiivisestä tutkimuksesta kaasujen käyttäytymisestä polttokammiossa ja kehittyneen elektroniikan kehityksestä. Palamisen aikana tapahtuvien tapahtumien hallinta on niin suuri, että Mazda pystyy vaihtelemaan moottorin puristussuhdetta sytytystulpan sytytyshetken mukaan. Kuten? Paineaaltojen luominen mäntään vastakkaiseen suuntaan kipinäsytytysmomentin kautta.
Korjattu vika sytytyssäätimessä...
… Mazdan täytyi löytää ratkaisu pitääkseen ilman/polttoaineseoksen moottorissa vakiona ja riittävänä ulkoilman paineesta riippumatta. Tämä on ainoa tapa, jolla SPCCI-tekniikka, toisin kuin HCCI-teknologia, voi toimia kaikissa pyörimisjärjestelmissä ja monissa erilaisissa ympäristöissä.
Tämän ongelman ratkaisemiseksi Mazda varustaa SKYACTIV-X-moottorit "laihalla" (Roots-tyyppisellä) volyymikompressorilla, joka pitää tulopaineen vakiona. Polttokammion lämpötilan säätö puolestaan tapahtuu elektronisesti ohjatun EGR-venttiilin avulla. Tällä tavalla Mazda pystyy ohjaamaan kaikkia parametreja, jotka häiritsevät moottorin sytytysajoitusta ohjausyksikön kautta, joka ohjaa näitä ja muita moottorin oheislaitteita (antureita, suuttimia jne.).
Lopullinen palonhallinta?
Tämän teknologisen lähteen avulla Mazda pystyy hallitsemaan miten, milloin ja millä ehdoilla on, että palaminen (lämpöenergia) muuttuu liikkeeksi (kineettiseksi energiaksi). Se on epäilemättä merkittävä tekninen saavutus, yli 6000 kierrosta minuutissa! Ja tässä minusta tuntuu kuin olisin 3000 eKr., ja minulla on edelleen vaikeuksia sytyttää takka...
Odotamme innolla, että pääsemme kokeilemaan ensimmäisiä SKYACTIV-X-moottoreilla varustettuja malleja. Tämän SPCCI-tekniikalla varustetun moottorin debyyttiehdokas on tulevan sukupolven Mazda3 , joka tulee markkinoille vuonna 2019.
