Kaip veikia vienalytis krūvio kompresinis uždegimas

Siekdama nuolat gerinti degalų efektyvumą ir mažinti išmetamų teršalų kiekį, sena ir labai perspektyvi idėja rado naują gyvenimą. HCCI (homogeninis krūvis Kompresinis uždegimas) technologija buvo naudojama ilgą laiką, tačiau pastaruoju metu ji sulaukė naujo dėmesio ir entuziazmo. Ankstyvaisiais metais buvo daugybė neįveikiamų (tuo metu) kliūčių, į kurias atsakymai bus tik tokie buvo sukurta sudėtinga kompiuteriu valdoma elektronika ir subrandinta iki patikimų technologijų, pažangos sustojo. Laikas, kaip visada, veikė savo magija, ir beveik visos problemos buvo išspręstos. HCCI yra idėja, kurios laikas atėjo su beveik visomis technologijomis ir žiniomis, kad būtų galima jas realiai įgyvendinti.

HCCI variklis yra abiejų tradicinių mišinys kibirkštinis uždegimas ir dyzelinas kompresinis uždegimas technologija. Sumaišius šias dvi konstrukcijas, gaunamas didelis dyzelino efektyvumas, be sunku ir brangiai kainuojančio NOx ir kietųjų dalelių išmetimo. Pati paprasčiausia forma tai tiesiog reiškia, kad degalai (benzinas arba E85) vienodai (kruopščiai ir visiškai) yra maišomi su oru degimo kamera (labai panaši į įprastą kibirkštinio uždegimo benzininį variklį), tačiau su labai didele oro ir degalų dalimi (liesa mišinys). Kai variklio stūmoklis pasiekia aukščiausią tašką (viršutinį negyvąjį centrą) suspaudimo eiga, oro ir degalų mišinys savaiminis užsidegimas (savaime ir visiškai užsidega be uždegimo žvakės pagalbos) nuo suspaudimo šilumos, panašiai kaip dyzelinas variklis. Rezultatas yra geriausias iš abiejų pasaulių: mažai sunaudojama degalų ir mažai išmetamų teršalų.

HCCI variklyje (kurio pagrindą sudaro keturių taktų „Otto“ ciklas) degalų tiekimo kontrolė yra ypač svarbi kontroliuojant degimo procesą. Degalų įpurškimo metu degalai įpurškiami į kiekvieno cilindro degimo kamerą degalų purkštukais, sumontuotais tiesiai cilindro galvutėje. Tai pasiekiama nepriklausomai nuo oro įleidimo, kuris vyksta per įsiurbimo koloną. Įleidimo taško pabaigoje degalai ir oras buvo visiškai įleisti ir sumaišyti cilindro degimo kameroje.

Kai stūmoklis pradeda judėti atgal į viršų suspaudimo smūgio metu, degimo kameroje pradeda kauptis šiluma. Kai stūmoklis pasiekia šio smūgio pabaigą, susikaupė pakankamai šilumos, kad susidarytų degalai / oras mišinys savaime užsidega (kibirkšties nereikia) ir jėga priverskite stūmoklį žemyn insultas. Skirtingai nuo įprastų kibirkštinio variklio (ir net dyzelinių variklių), degimo procesas yra liesas, žemos temperatūros ir be liepsnos energijos išsiskyrimas visoje degimo kameroje. Visas degalų mišinys sudeginamas tuo pačiu metu, gaunant lygiavertę galią, tačiau sunaudojant kur kas mažiau degalų ir išmetama daug mažiau teršalų.

Pasibaigus jėgos smūgiui, stūmoklis vėl pasuka kryptį ir pradeda išmetimo smūgį, tačiau anksčiau visas išmetamąsias dujas galima ištuštinti, išmetimo vožtuvai uždaromi anksti, sulaikant dalį latentinio degimo šiluma. Ši šiluma išsaugoma ir nedidelis kuro kiekis įpurškiamas į degimo kamerą a išankstinis įkrovimas (kad būtų galima kontroliuoti degimo temperatūrą ir išmetamus teršalus) prieš kitą įsiurbimo taktą prasideda.

Vis dar besivystanti HCCI variklių problema yra degimo proceso kontrolė. Tradiciniuose kibirkštiniuose varikliuose degimo laiką lengvai nustato variklio valdymo valdymo modulis, keičiantis kibirkšties įvykiui ir galbūt degalų tiekimui. Tai nėra beveik taip lengva, kai dega HCCI. Degimo kameros temperatūra ir mišinio sudėtis turi būti griežtai kontroliuojami greitai kintančiose ir labai siaurose ribose, įskaitant tokie parametrai kaip cilindro slėgis, variklio apkrova ir apsisukimų dažnis bei droselio padėtis, kraštutinės aplinkos oro temperatūros ir atmosferos slėgis pokyčiai. Daugelį šių sąlygų kompensuoja jutikliai ir automatiniai nustatymai, kurie paprastai būna fiksuoti. Komplekte yra atskiri cilindrų slėgio jutikliai, keičiamas hidraulinis vožtuvo pakėlimas ir elektromechaniniai skirstomojo veleno paskirstymo fazės. Šis triukas yra ne tik šių sistemų veikimas, bet ir labai greitas visų tūkstančių mylių ir daugelio metų susidėvėjimas. Galbūt tokia pat sudėtinga problema bus išlaikyti šias pažangias valdymo sistemas prieinamomis kainomis.

• Paprastas kibirkštinio uždegimo variklis degalų efektyvumą padidina 15 procentų.
• Švaresnis degimas ir mažesnės emisijos (ypač NOx) nei įprastame kibirkštinio uždegimo variklyje.
• Suderinamas su benzinu, taip pat su E85 (etanolio) degalais.
• Degalai deginami greičiau ir žemesnėje temperatūroje, todėl, palyginti su įprastu kibirkštinio varikliu, sumažėja šilumos energijos nuostoliai.
• Droselinė indukcijos sistema pašalina trinties nuostolius, atsirandančius dėl tradicinių (droselio korpusas) kibirkštinio variklio.

• Didelis cilindrų slėgis reikalauja stipresnės (ir brangesnės) variklio konstrukcijos.
• Daugiau ribotas galios diapazonas nei įprastam kibirkštinio varikliui.
• Sunku (ir brangiau) valdyti daugelį degimo charakteristikų fazių.

Akivaizdu, kad HCCI technologija, palyginti su įprasta išbandyta kibirkštimi, suteikia degalų efektyvumą ir išmetamųjų teršalų kontrolę uždegimas benzininis variklis. Nelabai tikėtina, kad šie varikliai gali nebrangiai ir, svarbiausia, patikimiau, per visą transporto priemonės tarnavimo laiką pateikti šias charakteristikas. Tolesni elektroninės kontrolės patobulinimai atvedė HCCI į veikiančią vietą realybę, ir norint ją peržengti į kasdienę gamybą, reikės papildomų patobulinimų transporto priemonių.