Hogyan működik a homogén töltésű kompressziós gyújtás

A folyamatosan javuló üzemanyag-hatékonyság és a kibocsátás csökkentése érdekében egy régi és nagyon ígéretes ötlet új életet talált. HCCI (homogén töltés Kompressziós gyújtás) a technológia már régóta létezik, de a közelmúltban új figyelmet és lelkesedést kapott. Míg a korai években sok leküzdhetetlen (akkoriban) akadály volt, amelyekre a válaszok csak így váltak fejlesztették ki a kifinomult számítógépes vezérlésű elektronikát, és megbízható technológiákká fejlesztették, a haladás felé megrekedt. Az idő, mint mindig, a varázslatán működött, és szinte minden problémát megoldottak. A HCCI egy olyan ötlet, amelynek ideje eljutott a technológia és a know-how szinte minden részéhez és darabjához, hogy valóban megvalósuljon.

A HCCI motor mindkét hagyományos keveréke Szikragyújtású és dízel kompressziós gyújtás technológia. E két forma keverése dízel-szerű nagy hatékonyságot kínál, anélkül hogy nehéz és drága kezelni kellene az NOx és a részecskék kibocsátását. A legalapvetőbb formájában ez egyszerűen azt jelenti, hogy az üzemanyagot (benzin vagy E85) homogén módon (alaposan és teljesen) keverik a levegőbe a égéskamra (nagyon hasonló a szokásos szikragyújtású benzinmotorhoz), de nagyon magas a levegő és az üzemanyag aránya (sovány keverék). Amint a motor dugattyúja a kompressziós löketnél eléri a legmagasabb pontot (felső holtpont), a levegő / üzemanyag keverék öngyulladás (spontán és teljesen ég, gyújtógyertya nélkül) a kompressziós hőtől, hasonlóan a dízelhez motor. Az eredmény mindkét világ legjobbja: alacsony üzemanyag-fogyasztás és alacsony kibocsátás.

Egy HCCI motorban (amely a négyütemű Otto cikluson alapul) az üzemanyag-szállítás vezérlése kiemelkedően fontos az égési folyamat vezérléséhez. A szívó löketnél az üzemanyagot az egyes hengerek égési kamrájába injektálják közvetlenül a hengerfejbe szerelt üzemanyag-befecskendezők segítségével. Ezt a levegő indukciójától függetlenül érik el, amely a szívócsonkon keresztül zajlik. A szívó löket végén az üzemanyag és a levegő teljesen bekerültek és összekeveredtek a henger égési kamrájában.

Amint a dugattyú a kompressziós löket során visszafelé mozog, hő kezd felhalmozódni az égési kamrában. Amikor a dugattyú eléri a löket végét, elegendő mennyiségű hő halmozódott fel az üzemanyag / levegő kialakulásához keverék öngyulladáshoz (szikra nem szükséges) és a dugattyút lefelé kényszeríti a teljesítmény érdekében szélütés. A hagyományos szikragyújtású motoroktól (és még a dízelüzemű motoroktól) eltérően az égési folyamat karcsú, alacsony hőmérsékletű és lángmentes energiakibocsátás a teljes égési kamrában. A teljes tüzelőanyag-keveréket egyidejűleg elégetik, ezzel egyenértékű energiát termelve, de sokkal kevesebb üzemanyagot használnak és sokkal kevesebb kibocsátást bocsátanak ki a folyamat során.

Az erőgörbe végén a dugattyú ismét megfordítja az irányt, és elindítja a kipufogógáz-löket, de azelőtt az összes kipufogógáz evakuálható, a kipufogószelepek korán bezáródnak, megakadályozva a látens égés egy részét hő. Ez a hő megmarad, és kis mennyiségű tüzelőanyagot fecskendeznek be az égési kamrába a előtöltés (az égéshőmérséklet és a kibocsátás ellenőrzésének elősegítése érdekében) a következő beszívási löket előtt elkezdődik.

A HCCI motorokkal kapcsolatos folyamatos fejlesztési probléma az égési folyamat irányítása. A hagyományos szikrahajtómotorokban az égés idejét könnyen beállíthatja a motorvezérlő vezérlőmodul, amely megváltoztatja a szikra eseményét és esetleg az üzemanyag szállítását. A HCCI lángtalan égésével ez nem olyan könnyű. Az égési kamra hőmérsékletét és a keverék összetételét szigorúan ellenőrizni kell a gyorsan változó és nagyon szűk küszöbértékeken belül, ideértve az alábbiakat is olyan paraméterek, mint a hengernyomás, a motor terhelése és a fordulatszám és a fojtószelep-helyzet, a környezeti levegő hőmérséklete és a légköri nyomás változtatások. Ezeknek a feltételeknek a nagy részét érzékelők és automatikus beállítások kompenzálják az egyébként általában rögzített műveletekhez. Ide tartoznak az egyes hengernyomás-érzékelők, a változtatható hidraulikus szelep-emelés és a vezérműtengely-időzítés elektromechanikus fokozatai. A trükk nem annyira, hogy ezeknek a rendszereknek a működtetése, hanem az, hogy nagyon gyorsan együtt működjenek, sok ezer mérföldes és éven át tartó kopás miatt. Valószínűleg ugyanolyan kihívást jelent, hogy meg fogja őrizni ezeket a fejlett vezérlőrendszereket.

• A szegény égés 15% -kal növeli az üzemanyag-hatékonyságot egy szikragyújtású motorhoz képest.
• Tiszta égés és alacsonyabb kibocsátás (különösen NOx), mint a hagyományos szikragyújtású motoroknál.
• Kompatibilis benzinnel és E85 (etanol) üzemanyaggal.
• Az üzemanyag gyorsabban és alacsonyabb hőmérsékleten ég el, csökkentve ezzel a hőenergia-veszteséget a hagyományos szikrahajtómotorhoz képest.
• A fojtószelep nélküli indukciós rendszer kiküszöböli a súrlódási pumpáló veszteségeket a hagyományos (légzőszerv) szikrahajtómotorok.

• A magas hengernyomás erősebb (és drágább) motorkonstrukciót igényel.
• Korlátozottabb teljesítménytartomány, mint egy hagyományos szikrahajtómotornál.
• Az égésjellemzők sok fázisát nehéz (és drágább) ellenőrizni.

Nyilvánvaló, hogy a HCCI technológia kiváló üzemanyag-hatékonyságot és kibocsátás-szabályozást kínál a hagyományos kipróbált és valódi szikrahez képest gyújtás benzinmotor. Ami nem biztos, ezeknek a motoroknak az a képessége, hogy ezeket a jellemzőket olcsón, és valószínűleg ennél is fontosabb módon, megbízhatóan adjanak át a jármű élettartama alatt. Az elektronikus ellenőrzés folyamatos fejlődése a HCCI-t a működőképes csapadékhoz hozta valóság, és további finomításokra lesz szükség annak érdekében, hogy a szélesebb ponton átjuthassuk a mindennapi termelésbe járművek.