Homogenous Charge Compression Ignition (HCCI) . En förkortning som har dykt upp ständigt i Autopédia da Razão Automóvel under de senaste månaderna. Några exempel:
- Mazda håller på med en ny motor som inte behöver tändstift
- Hur kommer Mazdas HCCI-motor utan tändstift att fungera?
- Mazda revolutionerar igen. Upptäck de nya SKYACTIV-X-motorerna
Under 2018 kommer vi att ändra förkortningen HCCI till en annan: SPCCI. Varför? Svaret kommer senare i texten.
Låt oss granska artikeln
Som vi skrev tidigare, teknik HCCI (antändning genom kompression med homogen laddning) tillåter en bensinmotor cyklar förbränning utan tändstift . Den berömda litanian (redan sekelgammal...): insläpp, kompression, explosion och avgaser.
Precis som en dieselmotor, bensinmotorer med HCCI-teknik trycket i blandningen är sådant att förbränningen utlöses utan användning av tändstift.
Många byggare har försökt göra bensinmotorer möjliga med denna teknik, som kombinerar det bästa från diesel (vridmoment, lågvarvsrespons och bränsleekonomi) med det bästa från Otto-cykelbensinmotorer (effekt, effektivitet och utsläpp), men ingen gör det. uppnås på grund av problemen med denna lösning – vilket jag kommer att förklara senare.
Ingen, förutom några mycket envisa herrar som jobbar där på sidan av Hiroshima. De herrar som fortsätter att investera i Wankel-motorer vägrar att dra ner på motorerna och hävdar med övertygelse att innan elektrifieringen av bilen finns det fortfarande mycket "juice" att utvinna ur den gamla förbränningsmotorn. Dessa herrar (som du redan har gissat...) är Mazda-ingenjörer.
Säg hej! till SPCCI (Spark Controled Compression Ignition)
När nyheterna kommer ut får vi veta mer om denna nya teknik som kommer att finnas i den andra generationen av Mazda SKYACTIV-motorer – med start 2019.
Denna andra generation av Mazda-motorer kommer att heta SKYACTIV-X och lovar att erbjuda det bästa av diesel och det bästa av bensinmotorer i bara en motor:
Som har varit sedvanligt de senaste åren, är Hiroshimas varumärkesingenjörer fortfarande övertygade om sina alternativ. Och ur denna investering föddes teknik SPCCI (Spark Controled Compression Ignition), som på portugisiska betyder ungefär "gnistkontrollerat kompressionständningssystem".
Men hette det inte HCCI?
Ja, den hette HCCI, men den här tekniken tjänade inte Mazdas syften. HCCI-tekniken har ett allvarligt problem: den fungerar endast under idealiska användningsförhållanden (låga varvtal, låga temperaturer och konstant atmosfärstryck). Annars uppstår ett fenomen som kallas "pre-detonation", vilket drastiskt minskar förbränningseffektiviteten och äventyrar motorns tillförlitlighet.Det är därför varumärket utvecklade SPCCI-teknologin, som skiljer sig från HCCI genom att den lyckas komma runt sina begränsningar, när man tillgriper tändstift och till andra system (som vi kommer att prata om senare...) för att styra tändningsmomentet, även om arbetsprincipen är densamma.
Därför, i motsats till vad som har rapporterats under de senaste månaderna, av oss, SKYACTIV-X-motorer kommer att ha tändstift. SPCCI-teknikens funktion illustreras väl i den här videon:
Som du kan se är arbetsprincipen enkel. Utförandet är dock mer komplext än det verkar.
I korthet fungerar SPCCI-tekniken enligt följande: En första våg av mycket dålig luft/bensin injiceras vid intagningen, för att utsättas för större kompression än i konventionella motorer utan förtändning (när blandningen exploderar före idealpunkten).
I ett andra ögonblick sprutas en andra våg av bränsle med en rikare blandning in bredvid tändstiftet, och ECU:n ger tändstiftet tändning genom de parametrar som verifierats vid det exakta ögonblicket (temperatur, tryck, luft/bensinblandning, etc.). I detta ögonblick utsätts luft/bränsleblandningen för ett så stort tryck att blandningen antänds, inte bara nära tändstiftet, utan omedelbart i hela förbränningskammaren.
Det är här skillnaden ligger. Denna följd av händelser utlöser en mer homogen, snabbare och effektivare förbränning av hela blandningen. Med andra ord uppnås en mycket snabbare förbränning, där mer arbete utförs med mindre bränsle, och med mindre bildning av skadliga avgaser som NOx (kväveoxider).
I en bensinmotor som bara är beroende av tändstiftet, är explosionen långsammare, sker endast nära tändstiftet, med lågan som fortplantar sig genom den återstående förbränningskammaren.
Det verkar enkelt, men hela denna process är resultatet av en intensiv studie av beteendet hos gaser i förbränningskammaren och utvecklingen av mycket avancerad elektronik. Kontrollen av händelser under förbränning är så stor att Mazda kan variera kompressionsförhållandet på motorn beroende på tändstiftets antändningsögonblick. Tycka om? Skapar tryckvågor i motsatt riktning mot kolven genom gnisttändningsmomentet.
Fixade problemet med tändningskontrollen...
… Mazda behövde hitta en lösning för att hålla luft/bränsleblandningen i motorn konstant och tillräcklig, oavsett yttre atmosfärstryck. Detta är det enda sättet på vilket SPCCI-teknik, till skillnad från vad som händer med HCCI-teknik, kan fungera vid alla rotationsregimer och i en mängd olika miljöer.
För att lösa detta problem kommer Mazda att utrusta SKYACTIV-X-motorerna med en "mager" (roots-typ) volumetrisk kompressor som kommer att hålla inloppstrycket konstant. I sin tur kommer temperaturkontroll i förbränningskammaren att utföras av en elektroniskt styrd EGR-ventil. På så sätt kan Mazda styra alla parametrar som stör motorns tändningstid genom en styrenhet som styr dessa och andra motortillbehör (sensorer, insprutare etc.).
Den ultimata brandkontrollen?
Med denna tekniska källa kan Mazda kontrollera hur, när och under vilka förutsättningar är att förbränning (termisk energi) omvandlas till rörelse (kinetisk energi). Det är utan tvekan en anmärkningsvärd teknisk bedrift, med över 6000 varv per minut! Och här känner jag att jag är i 3000 f.Kr., fortfarande har problem med att tända en öppen spis...
Vi ser fram emot att testa de första modellerna med SKYACTIV-X-motorer. Kandidaten för debuten av denna motor med SPCCI-teknik är framtida generation Mazda3 , som kommer ut på marknaden 2019.
