均质充量压缩点火 (HCCI) .在过去几个月中,Autopédia da Razão Automóvel 中不断出现的首字母缩略词。一些例子:
- 马自达正在研发一种不需要火花塞的新发动机
- 没有火花塞的马自达 HCCI 发动机如何工作?
- 马自达再次革命。探索新的 SKYACTIV-X 引擎
2018 年,我们将首字母缩略词 HCCI 更改为另一个:SPCCI。为什么?答案将出现在正文的后面。
让我们回顾一下这篇文章
正如我们之前写的,技术HCCI(通过均质充量压缩点火)允许汽油发动机在没有火花塞的情况下循环燃烧 .著名的长篇大论(已有百年历史……):进入、压缩、爆炸和排气。
就像柴油发动机一样,采用 HCCI 技术的汽油发动机混合物中的压力可以在不使用火花塞的情况下触发燃烧。
许多制造商试图通过这项技术使汽油发动机成为可能,该技术结合了柴油机的最佳性能(扭矩、低转速响应和燃油经济性)和奥托循环汽油发动机的最佳性能(功率、效率和排放),但没有人做到. 由于此解决方案中固有的问题而实现 - 我将在稍后解释。
没有人,除了在广岛一侧工作的一些非常固执的绅士。那些继续投资汪克尔发动机的先生们,拒绝缩小发动机尺寸,并坚信在汽车电气化之前,还有很多“果汁”需要从旧内燃机中榨取。这些先生们(你已经猜到了……)是马自达的工程师。
问好!到 SPCCI(火花控制压缩点火)
随着消息的传出,我们将了解有关这项新技术的更多细节,该技术将于 2019 年开始应用于第二代马自达 SKYACTIV 发动机。
第二代马自达发动机将被称为 SKYACTIV-X,并承诺在一台发动机中提供最好的柴油发动机和最好的汽油发动机:
正如近年来的惯例,广岛品牌工程师仍然相信他们的选择。从这次投资中,技术诞生了专业委员会(火花控制压缩点火),在葡萄牙语中的意思是“火花控制压缩点火系统”。
但它不叫HCCI吗?
是的,它被称为 HCCI,但这项技术并不符合马自达的目的。HCCI技术有一个严重的问题:它仅在理想的使用条件下工作(低转速、低温和恒定大气压)。否则,会发生一种称为“预爆震”的现象,这会大大降低燃烧效率并危及发动机的可靠性。这就是该品牌开发 SPCCI 技术的原因,该技术与 HCCI 的不同之处在于它设法克服了其局限性,使用火花塞时和其他系统(我们将在后面讨论......)来控制点火时刻,即使工作原理是相同的。
因此,与我们过去几个月所报道的相反,SKYACTIV-X 发动机将配备火花塞. 该视频很好地说明了 SPCCI 技术的功能:
如您所见,工作原理很简单。然而,执行比看起来更复杂.
简而言之,SPCCI 技术的工作原理如下:入院时注入第一波非常差的空气/汽油,以便比没有提前点火的传统发动机承受更大的压缩(当混合物在理想点之前爆炸时)。
下一瞬间,第二波混合更浓的燃油喷射到火花塞旁边,ECU给火花塞点火通过当时验证的参数(温度、压力、空气/汽油混合物等)。此时,空气/燃料混合物承受如此大的压力,以致混合物不仅在火花塞附近被点燃,而且在整个燃烧室瞬间被点燃。
这就是不同之处。这一系列事件触发了整个混合物的更均匀、更快和更有效的燃烧。换句话说,实现了更快的燃烧,用更少的燃料完成更多的工作,并减少有害废气如 NOx(氮氧化物)的形成。
在仅依靠火花塞的汽油发动机中,爆炸速度较慢,仅发生在火花塞附近,火焰通过剩余的燃烧室传播。
看似简单,但整个过程源于对燃烧室中气体行为的深入研究和高度先进的电子设备的发展。燃烧过程中的事件控制是如此之大,以至于马自达能够根据火花塞的点火时刻来改变发动机的压缩比。喜欢?通过火花点火时刻在与活塞相反的方向上产生压力波。
修复了点火控制的问题...
……马自达需要找到一种解决方案,无论外部大气压力如何,都能使发动机中的空气/燃料混合物保持恒定且充足。与 HCCI 技术不同,这是 SPCCI 技术可以在所有旋转方式和多种不同环境中工作的唯一方式。
为了解决这个问题,马自达将为 SKYACTIV-X 发动机配备一个“精益”(罗茨式)容积式压缩机,以保持进气压力恒定。反过来,燃烧室中的温度控制将由电子控制的 EGR 阀执行。通过这种方式,马自达能够通过控制这些和其他发动机外围设备(传感器、喷油器等)的控制单元来控制所有干扰发动机点火正时的参数。
终极火控?
有了这个技术来源,马自达就能够控制如何、何时以及在什么条件下是燃烧(热能)转化为运动(动能)。毫无疑问,这是一项非凡的技术壮举,每分钟超过 6000 转!在这里,我觉得我在公元前 3000 年,仍然无法点燃壁炉......
我们期待着试用带有 SKYACTIV-X 引擎的首批型号。这款采用 SPCCI 技术的发动机首次亮相的候选人是下一代马自达3,将于 2019 年上市。