Homogene ladingscompressie-ontsteking (HCCI) . Een acroniem dat de afgelopen maanden constant in Autopédia da Razão Automóvel verschijnt. Een paar voorbeelden:
- Mazda werkt aan nieuwe motor die geen bougies nodig heeft
- Hoe werkt Mazda's HCCI-motor zonder bougies?
- Mazda zorgt opnieuw voor een revolutie. Ontdek de nieuwe SKYACTIV-X-motoren
In 2018 veranderen we het acroniem HCCI in een ander: SPCCI. Waarom? Het antwoord verschijnt later in de tekst.
Laten we het artikel eens bekijken
Zoals we eerder schreven, technologie HCCI (ontsteking door compressie met homogene lading) maakt: een benzinemotor heeft een verbrandingscyclus zonder bougies . De beroemde litanie (al een eeuw oud…): toelating, compressie, explosie en uitlaat.
Net als een dieselmotor, benzinemotoren met HCCI-technologie de druk in het mengsel is zodanig dat de verbranding wordt gestart zonder het gebruik van bougies.
Veel bouwers hebben geprobeerd benzinemotoren mogelijk te maken met deze technologie, die het beste van diesel (koppel, respons bij laag toerental en brandstofverbruik) combineert met het beste van benzinemotoren met ottocyclus (vermogen, efficiëntie en emissies), maar niemand doet dat. bereikt vanwege de problemen die inherent zijn aan deze oplossing – die ik later zal uitleggen.
Niemand, behalve een paar hele koppige heren die daar aan de kant van Hiroshima werken. Die heren die blijven investeren in wankelmotoren, weigeren de motoren te downsizen en beweren met overtuiging dat er vóór de elektrificatie van de auto nog heel wat “sap” uit de oude verbrandingsmotor moet worden gehaald. Deze heren (zoals je al geraden hebt...) zijn Mazda-ingenieurs.
Zeg hallo! naar SPCCI (Spark Controlled Compression Ignition)
Naarmate het nieuws bekend wordt, komen we meer te weten over deze nieuwe technologie die vanaf 2019 aanwezig zal zijn in de tweede generatie Mazda SKYACTIV-motoren.
Deze tweede generatie Mazda-motoren zal SKYACTIV-X heten en belooft het beste van diesel- en benzinemotoren te bieden in slechts één motor:
Zoals de afgelopen jaren gebruikelijk was, blijven de merkingenieurs van Hiroshima overtuigd van hun opties. En uit deze investering werd technologie geboren SPCCI (Spark Controled Compression Ignition), wat in het Portugees zoiets betekent als "vonkgestuurd compressieontstekingssysteem".
Maar heette het niet HCCI?
Ja, het heette HCCI, maar deze technologie diende niet voor Mazda's doeleinden. HCCI-technologie heeft een serieus probleem: het werkt alleen onder ideale gebruiksomstandigheden (laag toerental, lage temperaturen en constante atmosferische druk). Anders treedt een fenomeen op dat bekend staat als "pre-detonatie", wat de verbrandingsefficiëntie drastisch vermindert en de betrouwbaarheid van de motor in gevaar brengt.Daarom ontwikkelde het merk de SPCCI-technologie, die zich onderscheidt van HCCI doordat het zijn beperkingen weet te omzeilen, bij het gebruik van bougies en naar andere systemen (waar we het later over zullen hebben...) om het moment van ontsteking te regelen, ook al is het werkingsprincipe hetzelfde.
Daarom, in tegenstelling tot wat de afgelopen maanden door ons is gemeld, SKYACTIV-X-motoren hebben bougies. De werking van de SPCCI-technologie wordt goed geïllustreerd in deze video:
Zoals u kunt zien, is het werkingsprincipe eenvoudig. De uitvoering is echter complexer dan het lijkt.
In het kort werkt de SPCCI-technologie als volgt: Een eerste golf van zeer slechte lucht/benzine wordt geïnjecteerd bij opname, om te worden onderworpen aan een grotere compressie dan in conventionele motoren zonder voorontsteking (wanneer het mengsel explodeert voor het ideale punt).
Op een tweede moment wordt naast de bougie een tweede golf brandstof met een rijker mengsel ingespoten en geeft de ECU de bougie ontsteking door de parameters geverifieerd op dat exacte moment (temperatuur, druk, lucht/benzine mengsel, enz.). Op dit moment staat het lucht/brandstofmengsel onder zo'n grote druk dat het mengsel niet alleen bij de bougie ontsteekt, maar direct in de hele verbrandingskamer.
Hier ligt het verschil. Deze opeenvolging van gebeurtenissen zorgt voor een homogenere, snellere en efficiëntere verbranding van het gehele mengsel. Met andere woorden, er wordt een veel snellere verbranding bereikt, waarbij meer wordt gewerkt met minder brandstof en met minder vorming van schadelijke uitlaatgassen zoals NOx (stikstofoxiden).
In een benzinemotor die alleen afhankelijk is van de bougie, is de explosie langzamer en vindt deze alleen plaats in de buurt van de bougie, waarbij de vlam zich door de resterende verbrandingskamer voortplant.
Het lijkt eenvoudig, maar dit hele proces is het resultaat van een intensieve studie van het gedrag van gassen in de verbrandingskamer en de ontwikkeling van zeer geavanceerde elektronica. De beheersing van gebeurtenissen tijdens de verbranding is zo groot dat Mazda de compressieverhouding van de motor kan variëren afhankelijk van het moment van ontsteking van de bougie. Leuk vinden? Het creëren van drukgolven in de tegenovergestelde richting van de zuiger door het vonkontstekingsmoment.
Probleem opgelost met de ontstekingsregeling...
… Mazda moest een oplossing vinden om het lucht/brandstofmengsel in de motor constant en voldoende te houden, ongeacht de atmosferische druk van buitenaf. Dit is de enige manier waarop SPCCI-technologie, in tegenstelling tot wat er gebeurt met HCCI-technologie, kan werken bij alle rotatieregimes en in een groot aantal verschillende omgevingen.
Om dit probleem op te lossen, zal Mazda de SKYACTIV-X-motoren uitrusten met een "lean" (Roots-type) volumetrische compressor die de inlaatdruk constant houdt. De temperatuurregeling in de verbrandingskamer wordt op zijn beurt uitgevoerd door een elektronisch gestuurde EGR-klep. Op deze manier kan Mazda alle parameters regelen die het ontstekingstijdstip van de motor beïnvloeden via een regeleenheid die deze en andere randapparatuur van de motor (sensoren, injectoren, enz.) regelt.
De ultieme vuurleiding?
Met deze technologische bron kan Mazda de controle over hoe, wanneer en onder welke voorwaarden is dat verbranding (thermische energie) wordt omgezet in beweging (kinetische energie). Het is zonder twijfel een opmerkelijke technologische prestatie, met meer dan 6000 omwentelingen per minuut! En hier voel ik me alsof ik in 3000 voor Christus ben, nog steeds problemen heb met het aansteken van een open haard...
We kijken ernaar uit om de eerste modellen met SKYACTIV-X-motoren uit te proberen. De kandidaat voor het debuut van deze motor met SPCCI-technologie is de toekomstige generatie Mazda3 , die in 2019 op de markt komt.
