Kako djeluje homogeno paljenje kompresije naboja

U potrazi za sve boljim učinkom goriva i smanjenjem emisija, stara i vrlo obećavajuća ideja pronašla je novi život. HCCI (Homogena punjenja) Kompresijsko paljenje) tehnologija postoji već duže vrijeme, ali nedavno je poprimila ponovnu pažnju i entuzijazam. Dok su u ranim godinama vidjele mnoge nepremostive (u to vrijeme) prepreke čiji bi odgovori tek došli sofisticirana računalno upravljana elektronika razvijena je i sazrela u pouzdane tehnologije, napredak zastoju. Vrijeme je, kao i uvijek, radilo svoju magiju i gotovo svaki je problem riješen. HCCI je ideja čije je vrijeme došlo s gotovo svim dijelovima i dijelovima tehnologije i stručnosti kako bi se stvarno iskoristili.

HCCI motor kombinacija je običnih iskra paljenje i dizel kompresijsko paljenje tehnologija. Spajanje ova dva dizajna nudi visoku učinkovitost poput dizela bez teškoća i skupo za rješavanje emisija NOx i krutih čestica. U svom najosnovnijem obliku, to jednostavno znači da se gorivo (benzin ili E85) homogeno (temeljito i potpuno) miješa sa zrakom u komora za izgaranje (vrlo slično uobičajenom benzinskom motoru s paljenjem), ali s vrlo visokim udjelom zraka i goriva (mršav smjesa). Kada klip motora dosegne svoju najvišu točku (gornje mrtvo središte) na hod kompresije, smjesa zrak / gorivo automatsko paljenje (spontano i potpuno izgaranje bez pomoći svjećice) od kompresijske topline, baš kao i dizel motor. Rezultat je najbolji iz oba svijeta: mala potrošnja goriva i niske emisije.

U HCCI motoru (koji se temelji na četverotaktnom Otto ciklusu) kontrola dovoda goriva od najveće je važnosti u kontroli procesa izgaranja. Na ulaznom hodu gorivo se ubrizgava u komoru za sagorijevanje svakog cilindra pomoću mlaznica za gorivo ugrađenih izravno u glavu motora. To se postiže neovisno od indukcije zraka koja se odvija kroz usisni plenum. Na kraju usisnog hoda gorivo i zrak su u potpunosti uneseni i pomiješani u komori za izgaranje cilindra.

Kako se klip počinje kretati natrag tijekom kompresije, toplina se počinje stvarati u komori za izgaranje. Kada klip dođe do kraja ovog hoda, akumulira se dovoljno topline da prouzrokuje gorivo / zrak smjesa da se spontano sagorijeva (nije potrebna iskra) i prisiliti klip da bi napajao struju udar. Za razliku od klasičnih svjećica (pa čak i dizela), proces izgaranja je lebdeće, niske temperature i bezgresivno oslobađanje energije u cijeloj komori za izgaranje. Cjelokupna mješavina goriva izgara istovremeno proizvodeći ekvivalentnu snagu, ali upotrebljavajući puno manje goriva i ispuštajući znatno manje emisija u procesu.

Na kraju takta napajanja, klip ponovno okreće smjer i pokreće hod ispuha, ali prije svi se ispušni plinovi mogu evakuirati, ispušni se ventili rano zatvore, hvatajući dio latentnog izgaranja toplina. Ta se toplina čuva, a mala količina goriva ubrizgava se u komoru za izgaranje za pred-punjenje (radi kontrole temperature izgaranja i emisija) prije sljedećeg udara počinje.

Stalni razvojni problem s HCCI motorima kontrolira proces izgaranja. U tradicionalnim motorima za paljenje, vrijeme izgaranja lako se podešava upravljačkim modulom za upravljanje motorom, mijenjajući svjećicu i možda isporuku goriva. Sa HCCI-ovim besprijekornim izgaranjem nije ni približno lako. Temperatura komore za izgaranje i sastav smjese moraju se strogo kontrolirati unutar brzo mijenjajućih i vrlo uskih pragova koji uključuju parametri kao što su tlak u cilindru, opterećenje motora i broja obrtaja vrtnje, položaj leptira za gas, ekstremne temperature okruženja i atmosferski tlak mijenja. Većina tih uvjeta nadoknađuje se senzorima i automatskim prilagođavanjem inače fiksnim radnjama. Uključeni su pojedinačni senzori tlaka u cilindru, promjenjivo hidraulično podizanje ventila i elektromehanički faktori za odstupanje vremena bregastog vratila. Trik nije toliko u tome da ovi sustavi rade na način na koji rade na tome da rade zajedno, vrlo brzo, i tijekom mnogih tisuća kilometara i godina habanja. Možda će biti jednako izazovan problem i održavanje ovih naprednih upravljačkih sustava.

• Slabo izgaranje vraća 15-postotno povećanje potrošnje goriva u odnosu na klasični motor sa paljenjem.
• Čistije izgaranje i niže emisije (posebno NOx) od klasičnih motora sa paljenjem.
• Kompatibilan s benzinom kao i gorivom E85 (etanol).
• Gorivo se sagorijeva brže i na nižim temperaturama, smanjujući gubitak toplinske energije u usporedbi s uobičajenim svjećicama.
• Indukcijski sustav bez gasa eliminira gubitke crpne trenja nastale u tradicionalnim (kućište leptira za gas) motori za iskre.

• Visoki pritisci u cilindrima zahtijevaju jaču (i skuplju) konstrukciju motora.
• Ograničenije raspon snage od klasičnog svjećica.
• Mnoge faze karakteristika izgaranja teško je (i skuplje) kontrolirati.

Jasno je da HCCI tehnologija nudi vrhunsku potrošnju goriva i kontrolu emisija u usporedbi s uobičajenom isprobanom iskrom paljenje benzinski motor. Ono što još nije tako sigurno jest sposobnost ovih motora da ove karakteristike daju jeftino, a što je još važnije, pouzdano tijekom životnog vijeka vozila. Stalno napredovanje u elektroničkoj kontroli dovelo je HCCI do propusne obrade realnost, a potrebna su joj daljnja usavršavanja kako bi se ona potisnula preko ruba u svakodnevnoj proizvodnji vozila.