Kā darbojas homogēna uzlādes kompresijas aizdedze

Cenšoties arvien uzlabot degvielas patēriņa efektivitāti un samazināt izmešu daudzumu, sena un ļoti daudzsološa ideja ir atradusi jaunu dzīvi. HCCI (viendabīgs lādiņš Kompresijas aizdedze) tehnoloģija pastāv jau sen, bet nesen tai ir pievērsta pastiprināta uzmanība un entuziasms. Lai arī pirmajos gados bija daudz nepārvaramu (tajā laikā) šķēršļu, kuru atbildes nāks tikai kā tāds tika izstrādāta sarežģīta datorvadāmā elektronika, kas nogatavināta līdz uzticamām tehnoloģijām, progresam apstājies. Laiks, kā tas vienmēr notiek, ir darbojies tā burvībā, un gandrīz katra problēma ir atrisināta. HCCI ir ideja, kuras laiks ir pagājis gandrīz visās tehnoloģijās un zināšanās un detaļās, lai to īsti izmantotu.

HCCI dzinējs ir abu parasto kombinācija dzirksteļaizdedze un dīzeļdegviela kompresijas aizdedze tehnoloģija. Šo divu dizainu sajaukšana piedāvā dīzeļdegvielai līdzīgu augsto efektivitāti bez grūti un dārgi tikt galā ar NOx un daļiņu izmešiem. Visvienkāršākajā formā tas vienkārši nozīmē, ka degviela (benzīns vai E85) tiek viendabīgi (pamatīgi un pilnīgi) sajaukta ar gaisu sadegšanas kamera (ļoti līdzīga parastajam dzirksteļaizdedzes benzīna motoram), bet ar ļoti lielu gaisa un degvielas daudzumu (liesa maisījums). Kad motora virzulis sasniedz augstāko punktu (augšējo mirušo centru) uz kompresijas gājiena, gaisa / degvielas maisījums automātiskā aizdegšanās (spontāni un pilnībā deg bez aizdedzes sveces) no saspiešanas siltuma, līdzīgi kā dīzeļdegviela dzinējs. Rezultāts ir labākais no abām pasaulēm: zems degvielas patēriņš un zems izmešu daudzums.

HCCI motorā (kura pamatā ir četrtaktu Otto cikls) degvielas padeves kontrolei ir ārkārtīgi liela nozīme, kontrolējot degšanas procesu. Pēc ieplūdes gāzes degviela tiek iepludināta katra balona sadegšanas kamerā, izmantojot degvielas iesmidzinātājus, kas uzstādīti tieši cilindra galvā. To panāk neatkarīgi no gaisa indukcijas, kas notiek caur ieplūdes kolektoru. Pēc ieplūdes gājiena beigām degviela un gaiss ir pilnībā ievietoti un sajaukti balona sadegšanas kamerā.

Kad virzulis virzās atpakaļ uz augšu kompresijas gājiena laikā, sadegšanas kamerā sāk veidoties siltums. Kad virzulis sasniedz šī gājiena beigas, ir uzkrājies pietiekams siltums, lai izraisītu degvielu / gaisu Maisījums patstāvīgi deg (nav nepieciešama dzirkstele) un piespiež virzuli uz leju, lai iegūtu enerģiju insults. Atšķirībā no parastajiem dzirksteļdzinējiem (un pat dīzeļiem), sadegšanas process ir liesa, zema temperatūra un bez liesmas enerģijas izdalīšanās visā sadedzināšanas kamerā. Viss degvielas maisījums tiek sadedzināts vienlaicīgi, iegūstot līdzvērtīgu jaudu, taču procesā tiek patērēts daudz mazāk degvielas un izdalās daudz mazāk izmešu.

Jaudas gājiena beigās virzulis atkal apgriež virzienu un sāk izplūdes gājienu, bet pirms tam visas izplūdes gāzes var evakuēt, izplūdes vārsti aizveras agri, ieslodzot daļu no latentās degšanas karstums. Šis siltums tiek saglabāts, un nelielu daudzumu degvielas ievada sadegšanas kamerā a iepriekšēja uzlāde (lai palīdzētu kontrolēt degšanas temperatūru un izmešus) pirms nākamā ieplūdes gājiena sākas.

HCCI motoru attīstības problēma ir degšanas procesa kontrole. Tradicionālajos dzirksteļdzinējos degšanas laiku var viegli pielāgot, motora vadības vadības modulim mainot dzirksteles notikumu un, iespējams, degvielas padevi. Ar HCCI bezdedzes sadegšanu tas nav gandrīz tik vienkārši. Sadegšanas kameras temperatūra un maisījuma sastāvs ir stingri jākontrolē ātri mainīgās un ļoti šaurās robežvērtībās, kas ietver tādi parametri kā balona spiediens, motora slodze un apgriezieni minūtē un droseļvārsta stāvoklis, apkārtējās gaisa temperatūras galējās robežas un atmosfēras spiediens izmaiņas. Lielākā daļa šo apstākļu tiek kompensēti ar sensoriem un automātiskām pielāgošanām parasti parasti fiksētām darbībām. Komplektā ietilpst atsevišķi cilindru spiediena sensori, mainīgs hidrauliskā vārsta pacēlums un elektromehāniskie fāzes sadales vārpstas iestatīšanai. Viltība ir ne tik daudz, cik panākt, lai šīs sistēmas darbotos, bet tas liek tām strādāt kopā ļoti ātri un daudzu tūkstošu jūdžu garumā un gadu nolietojumā. Varbūt tieši tikpat izaicinoša tomēr būs problēma, kā šīm uzlabotajām kontroles sistēmām atļauties.

• Liesā sadedzināšana nodrošina degvielas efektivitātes pieaugumu par 15 procentiem salīdzinājumā ar parasto dzirksteļaizdedzes motoru.
• Tīrāka sadegšana un zemākas emisijas (īpaši NOx) nekā parastajam dzirksteļaizdedzes motoram.
• Savietojams ar benzīnu, kā arī ar E85 (etanola) degvielu.
• Degviela tiek sadedzināta ātrāk un zemākā temperatūrā, samazinot siltumenerģijas zudumus salīdzinājumā ar parasto dzirksteļdzinēju.
• Droseļvārsta indukcijas sistēma novērš berzes sūknēšanas zaudējumus, kas rodas tradicionālajos (droseļvārsta korpuss) dzirksteļdzinēji.

• Augstam cilindru spiedienam nepieciešama spēcīgāka (un dārgāka) motora konstrukcija.
• Vairāk ierobežots jaudas diapazons nekā parastajam dzirksteļdzinējam.
• Ir grūti (un dārgāk) kontrolēt daudzās degšanas īpašību fāzes.

Ir skaidrs, ka HCCI tehnoloģija piedāvā izcilu degvielas efektivitāti un izmešu kontroli salīdzinājumā ar parasto izmēģināto un patieso dzirksteli aizdedze benzīna motors. Kas vēl nav tik pārliecināts, vai šo motoru spēja lēti un, iespējams, vēl svarīgāk, uzticami sniegt šīs īpašības visa transportlīdzekļa kalpošanas laikā. Nepārtraukti uzlabojumi elektroniskajā kontrolē ir devuši HCCI darboties spējīgai vietai realitāte, un būs nepieciešami turpmāki uzlabojumi, lai to pārvietotu ikdienas iespaidā transporta līdzekļiem.