เทคโนโลยีเอสพีซีซีไอ วิวัฒนาการขั้นสูงสุดของเครื่องยนต์สันดาป?

การจุดระเบิดด้วยการอัดประจุที่เป็นเนื้อเดียวกัน (HCCI) . ตัวย่อที่ปรากฏอย่างต่อเนื่องใน Autopédia da Razão Automóvel ในช่วงสองสามเดือนที่ผ่านมาตัวอย่างบางส่วน:

มาสด้ากำลังพัฒนาเครื่องยนต์ใหม่ที่ไม่ต้องใช้หัวเทียน
เครื่องยนต์ HCCI ของ Mazda ที่ไม่มีหัวเทียนทำงานอย่างไร?
มาสด้าปฏิวัติอีกครั้ง ค้นพบเครื่องยนต์ SKYACTIV-X ใหม่

ในปี 2018 เราจะเปลี่ยนคำย่อ HCCI เป็นคำอื่น: สปช.ทำไม? คำตอบจะปรากฏในภายหลังในข้อความ

มารีวิวบทความกัน

ดังที่เราได้เขียนไว้ก่อนหน้านี้ว่าเทคโนโลยีHCCI (การจุดระเบิดโดยการบีบอัดด้วยประจุที่เป็นเนื้อเดียวกัน) ช่วยให้เครื่องยนต์เบนซินรอบการเผาไหม้โดยไม่ต้องใช้หัวเทียน . บทสวดที่มีชื่อเสียง (ศตวรรษแล้ว…): การรับเข้า การอัด การระเบิด และการปล่อยไอเสีย

เช่นเดียวกับเครื่องยนต์ดีเซล เครื่องยนต์เบนซิน ที่มีเทคโนโลยี HCCI แรงดันในส่วนผสมทำให้เกิดการเผาไหม้โดยไม่ต้องใช้หัวเทียน

ผู้สร้างหลายคนพยายามทำให้เครื่องยนต์เบนซินเป็นไปได้ด้วยเทคโนโลยีนี้ ซึ่งรวมเอาดีเซลที่ดีที่สุด (แรงบิด รอบต่ำ และการประหยัดเชื้อเพลิง) เข้ากับเครื่องยนต์เบนซิน Otto cycle ที่ดีที่สุด (กำลัง ประสิทธิภาพ และการปล่อยมลพิษ) แต่ไม่มีใครทำ . ประสบความสำเร็จเนื่องจากปัญหาที่มีอยู่ในโซลูชันนี้ – ซึ่งฉันจะอธิบายในภายหลัง

ไม่มีใครเลย ยกเว้นสุภาพบุรุษที่ดื้อรั้นซึ่งทำงานอยู่ที่นั่นในฮิโรชิมา สุภาพบุรุษที่ยังคงลงทุนกับเครื่องยนต์ Wankel ต่อไป ปฏิเสธที่จะลดขนาดเครื่องยนต์และยืนยันด้วยความเชื่อมั่นว่าก่อนรถยนต์จะมีการใช้พลังงานไฟฟ้า ยังมี "น้ำ" จำนวนมากที่จะสกัดออกจากเครื่องยนต์สันดาปแบบเก่าสุภาพบุรุษเหล่านี้ (อย่างที่คุณเดา…) เป็นวิศวกรของ Mazda

พูดสวัสดี! เป็น SPCCI (การจุดระเบิดด้วยการบีบอัดแบบควบคุมประกายไฟ)

เมื่อมีข่าวออกมา เราได้ทราบรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับเทคโนโลยีใหม่นี้ที่จะนำเสนอในเครื่องยนต์ Mazda SKYACTIV รุ่นที่สอง โดยจะเริ่มในปี 2019

เครื่องยนต์ Mazda รุ่นที่สองนี้จะมีชื่อว่า SKYACTIV-X และสัญญาว่าจะมอบเครื่องยนต์ดีเซลที่ดีที่สุดและดีที่สุดให้กับเครื่องยนต์เบนซินในเครื่องยนต์เดียว:

เทคโนโลยีเอสพีซีซีไอ วิวัฒนาการขั้นสูงสุดของเครื่องยนต์สันดาป? 2064_3

ตามธรรมเนียมในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา วิศวกรแบรนด์ฮิโรชิม่ายังคงเชื่อมั่นในทางเลือกของตน และจากการลงทุนนี้ เทคโนโลยีก็ถือกำเนิดขึ้นSPCCI (Spark Controled Compression Ignition) ซึ่งในภาษาโปรตุเกสหมายถึง "ระบบจุดระเบิดด้วยการอัดแบบควบคุมด้วยประกายไฟ"

แต่ไม่ได้เรียกว่า HCCI หรอกหรือ

ใช่ มันถูกเรียกว่า HCCI แต่เทคโนโลยีนี้ไม่เป็นไปตามวัตถุประสงค์ของ Mazda เทคโนโลยี HCCI มีปัญหาร้ายแรง:ใช้งานได้ภายใต้สภาวะการใช้งานที่เหมาะสมเท่านั้น (รอบต่ำ อุณหภูมิต่ำ และความดันบรรยากาศคงที่) มิฉะนั้น จะเกิดปรากฏการณ์ที่เรียกว่า "การระเบิดล่วงหน้า" ซึ่งลดประสิทธิภาพการเผาไหม้ลงอย่างมากและทำให้เครื่องยนต์มีความน่าเชื่อถือลดลง

นั่นเป็นสาเหตุที่แบรนด์พัฒนาเทคโนโลยี SPCCI ซึ่งแตกต่างจาก HCCI ในการที่จะจัดการกับข้อจำกัดต่างๆเมื่อหันไปใช้หัวเทียนและระบบอื่นๆ (ซึ่งเราจะพูดถึงในภายหลัง…) เพื่อควบคุมโมเมนต์การจุดระเบิด ถึงแม้ว่าหลักการทำงานจะเหมือนกันก็ตาม

ดังนั้น ตรงกันข้ามกับที่มีการรายงานในช่วงสองสามเดือนที่ผ่านมา โดยเราเครื่องยนต์ SKYACTIV-X จะมีหัวเทียน. การทำงานของเทคโนโลยี SPCCI นั้นแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนในวิดีโอนี้:

อย่างที่คุณเห็น หลักการทำงานนั้นเรียบง่ายอย่างไรก็ตามการดำเนินการนั้นซับซ้อนกว่าที่ปรากฏ.

โดยสังเขป เทคโนโลยี SPCCI ทำงานดังนี้: คลื่นลูกแรกของอากาศ / น้ำมันเบนซินที่แย่มากจะถูกฉีดเข้าที่ทางเข้าเพื่อรับแรงอัดที่มากกว่าในเครื่องยนต์ทั่วไปที่ไม่มีการจุดระเบิดล่วงหน้า (เมื่อส่วนผสมระเบิดก่อนจุดในอุดมคติ)

ในช่วงเวลาที่สอง เชื้อเพลิงคลื่นลูกที่สองที่มีส่วนผสมของเข้มข้นกว่าจะถูกฉีดเข้าไปใกล้กับหัวเทียน และ ECU จะทำการจุดระเบิดของหัวเทียนผ่านพารามิเตอร์ที่ตรวจสอบในช่วงเวลาที่แน่นอนนั้น (อุณหภูมิ ความดัน ส่วนผสมของอากาศ/น้ำมันเบนซิน ฯลฯ) ในขณะนี้ ส่วนผสมของอากาศ/เชื้อเพลิงได้รับแรงกดดันมหาศาลจนทำให้ส่วนผสมติดไฟ ไม่เพียงแต่ใกล้กับหัวเทียนเท่านั้น แต่ยังทั่วทั้งห้องเผาไหม้ในทันที

นี่คือที่ที่ความแตกต่างอยู่ เหตุการณ์ที่ต่อเนื่องกันนี้ทำให้เกิดการเผาไหม้ของส่วนผสมทั้งหมดที่เป็นเนื้อเดียวกัน เร็วขึ้น และมีประสิทธิภาพมากขึ้น กล่าวอีกนัยหนึ่งก็คือ สามารถเผาไหม้ได้เร็วกว่ามาก โดยทำงานได้มากขึ้นโดยใช้เชื้อเพลิงน้อยลง และมีก๊าซไอเสียที่เป็นอันตรายก่อตัวน้อยลง เช่น NOx (ไนโตรเจนออกไซด์)

ในเครื่องยนต์เบนซินที่ต้องใช้หัวเทียนเท่านั้น การระเบิดจะช้าลง โดยเกิดขึ้นใกล้กับหัวเทียนเท่านั้น โดยเปลวไฟจะแพร่กระจายผ่านห้องเผาไหม้ที่เหลือ

ดูเหมือนง่าย แต่กระบวนการทั้งหมดนี้เป็นผลมาจากการศึกษาพฤติกรรมของก๊าซในห้องเผาไหม้อย่างเข้มข้นและการพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขั้นสูง การควบคุมเหตุการณ์ระหว่างการเผาไหม้นั้นยอดเยี่ยมมากจน Mazda สามารถปรับอัตราส่วนการอัดของเครื่องยนต์ตามจังหวะการจุดระเบิดของหัวเทียน เช่น? สร้างคลื่นแรงดันไปในทิศทางตรงกันข้ามกับลูกสูบผ่านโมเมนต์จุดประกายไฟ

แก้ไขปัญหาระบบควบคุมการจุดระเบิด...

… มาสด้าจำเป็นต้องหาวิธีรักษาส่วนผสมของอากาศ/เชื้อเพลิงในเครื่องยนต์ให้คงที่และเพียงพอ โดยไม่คำนึงถึงความกดอากาศภายนอก นี่เป็นวิธีเดียวที่เทคโนโลยี SPCCI ซึ่งแตกต่างจากที่เกิดขึ้นกับเทคโนโลยี HCCI สามารถทำงานได้ในทุกรูปแบบการหมุนและในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันมากมาย

เพื่อแก้ปัญหานี้ มาสด้าจะติดตั้งเครื่องยนต์ SKYACTIV-X ด้วยคอมเพรสเซอร์ปริมาตรแบบ "ไม่ติดมัน" (แบบรูท) ที่จะรักษาแรงดันขาเข้าให้คงที่ ในทางกลับกัน การควบคุมอุณหภูมิในห้องเผาไหม้จะดำเนินการโดยวาล์ว EGR ที่ควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ ด้วยวิธีนี้ มาสด้าสามารถควบคุมพารามิเตอร์ทั้งหมดที่ขัดขวางจังหวะการจุดระเบิดของเครื่องยนต์ผ่านชุดควบคุมที่ควบคุมสิ่งเหล่านี้และอุปกรณ์ต่อพ่วงเครื่องยนต์อื่นๆ (เซ็นเซอร์ หัวฉีด ฯลฯ)

เครื่องยนต์ SKYACTIV-X ของมาสด้า มองเห็นคอมเพรสเซอร์ปริมาตรได้ชัดเจน

สุดยอดการควบคุมไฟ?

ด้วยแหล่งเทคโนโลยีนี้ มาสด้าจึงสามารถควบคุมได้อย่างไร เมื่อไร และภายใต้เงื่อนไขใดคือการเผาไหม้ (พลังงานความร้อน) ที่เปลี่ยนเป็นการเคลื่อนที่ (พลังงานจลน์) ไม่ต้องสงสัยเลยว่าเป็นความสำเร็จทางเทคโนโลยีที่น่าทึ่งด้วยความเร็วมากกว่า 6,000 รอบต่อนาที! และที่นี่ ฉันรู้สึกเหมือนอยู่ใน 3000 ปีก่อนคริสตกาล ยังมีปัญหาในการจุดไฟ...

เรารอคอยที่จะได้ทดลองใช้รถรุ่นแรกที่มีเครื่องยนต์ SKYACTIV-X ผู้สมัครที่จะเปิดตัวเอ็นจิ้นนี้พร้อมเทคโนโลยี SPCCI คือมาสด้า3 แห่งอนาคตซึ่งจะออกสู่ตลาดในปี 2562

ผลลัพธ์เชิงปฏิบัติในรูปแบบกราฟ